第三章无机化工产品典型生产工艺.ppt

Chemical Technology 主要内容 典型无机化工产品主要包括合成氨、化学肥料、硫酸与硝酸、纯碱与烧碱、主要无机盐等五个方面。都属于大宗化学品和典型无机化工产品。 本书重点介绍典型无机化工产品的生产原理、生产原料路线选择、工艺流程组织、生产运行与操作条件的优化，以及典型设备选型、操作控制要点及常见故障排除措施等 表0-1 2008年我国典型无机产品的产量/万t 一般认为，现代化学工业的标志----1913年德国的哈伯和博施首次采用铁为催化剂、直接以氢气和氮气为原料、在高温高压下成功合成氨。划时代意义的人工固氮技术的重大突破。 合成氨工业化被公认为化学方面最重要的发明之一和对高压化学合成技术上作出的重大贡献，哈伯和博施先后分别于1918年和1931年荣获诺贝尔化学奖。这种直接合成氨法称为哈伯-博施法。 合成氨工业化的成功极大地促进了高压机生产技术、高压化学合成技术和催化剂生产技术的发展，使德国一跃成为当时世界工业强国。 合成氨生产堪称现代无机化学工业的领头羊。 硫酸产量与合成氨相当，工业化生产已有270年历史，曾被誉为“工业之母”。 化肥工业中，每生产一吨硫酸铵，就要消耗纯硫酸760kg。 每生产一吨过磷酸钙，消耗硫酸360kg； 农药方面如硫酸铜、硫酸锌是植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂； 冶金工业中电解液就需要使用硫酸； 石油工业中每吨原油精炼需要硫酸约24kg，每吨柴油精炼需要硫酸约31kg； 化学纤维每生产1t环氧树脂，需用硫酸2.68t，号称“塑料王”的聚四氟乙烯，每生产1t，需用硫酸1.32t； 染料工业几乎没有一种染料（或其中间体）的制备不需使用浓硫酸或发烟硫酸。 浓硫酸为浓缩硝酸生产中的脱水剂； 氯碱工业中，以浓硫酸干燥氯气、氯化氢； 无机盐工业中，如冰晶石、氟化铝、硼砂、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备； 许多无机酸和有机酸的制备，也常需要硫酸作原料。 此外，电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗相当数量的硫酸。 1t硫磺可以生产3t硫酸，2t蒸气，336度电量，且无三废排放，良好的生产环境与经济效益是硫磺法生产硫酸得到快速发展最主要的因素。 近几年来，随着我国有色金属工业的迅猛发展，冶炼烟气制酸也获得快速发展，铜陵有色、江西铜业、甘肃金川等硫酸产量在100万t/a以上的特大型企业，均以冶炼烟气制酸为主，2008年我国烟气吸收法制酸已占24%。 硫酸装置的大型化、规模化、集约化发展取得了巨大进步。将进一步淘汰4万t/a的硫铁矿制酸装置，限制10万t/a硫铁矿制酸装置，硫酸企业有望向“能源工厂”转变，实现以硫资源为主线，以能源循环为辅线，实现了以硫酸为核心的循环经济。 硝酸兼有强酸性和强氧化性的特点，各类酸中产量仅次于硫酸的重要化工原料； 主要用于无机化工制造硝酸铵、硝酸铵、硝酸磷肥、氨磷钾等复合肥料。 在有机工业、染料工业、涂料工业、医药工业、印染工业、橡胶工业、塑料工业、冶金工业中和国防工业等也有广泛用途。 化肥是农作物增产增收的物质基础，粮食的“粮食”。 化肥对我国粮食单产增长的贡献率高达40％～50％。使用化肥以提高粮食单产，已经成为确保全球粮食安全的关键和现代农业的基石。 中国能以世界7%的耕地养活占世界约22%的人口，应该说一半功劳归于化肥。 建国初我国化肥工业只有硫酸铵和硝酸铵两个品种，年产量只有6000t。 目前我国化肥生产量约占世界总量的约1/3，表观消费量约占35%，世界上最大的化肥生产国和消费国。 一是化肥工业的基本特征是“多氮少磷缺钾”； 二是高浓度化肥比例低。 三是复合肥料比例低。 ⑴纯碱。建材方面主要用于制造玻璃，这是纯碱的最大消费部门，每t玻璃消耗纯碱0.2t。 在轻工方面：洗衣粉、三聚磷酸钠、保温瓶、灯泡、白糖、搪瓷、皮革、日用玻璃、造纸等； 在化工方面：制取钠盐、金属碳酸盐、小苏打、硝酸钠、亚硝酸钠、硅酸钠、硼砂、漂白剂、填料、洗涤剂等； 冶金工业：冶炼助熔剂、选矿用浮选剂、炼钢和炼锑用作脱硫剂； 在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱； 印染工业用作软水剂； 制革工业用于原料皮的脱脂、提高铬鞣液碱度； 食用级纯碱用于生产味精、面食等。 我国纯碱工业发展现状 2008年我国纯碱企业平均年产量37.34万吨。 氨碱法路线的山东海化集团有限公司的年产能为300万吨； 联碱法的湖北双环化工集团有限公司年产能为100万吨。 但在节能减排方面与世界先进水平仍有较大差距。例如：氨碱企业，液氨平均消耗大于4.5kg／t碱，是世界最好水平的1.5-2倍；制碱装备运行周期和稳定性低于国外；自控技术水平参差不齐，劳动效率低下；能源消耗偏高等。 ⑵烧碱 使用烧碱