化工工艺学教案

化工工艺学教案

化工工艺学教案

（无机部分）

学院、系： 化学与制药工程学院

任课教师： 赵风云

讲课专业： 化学工程与工艺

课程学分：

课程总学时： 64

课程周学时： 4

2008年 9月 2日

合成氨教授教化过程

周次 上课方法 学时 章节及重要内容 备注

1 讲解 2 第一章 绪论

一、化学工程与化学工艺

二、氨的发明与制取

三、 合成氨的原料

四、氨的临盆工艺分类

五、氨临盆技巧的成长

六、氨合成工业的成长偏向

七、氨的性质和用处 多媒体

2 讲解 4 第二章 原料气的制取

第一节 煤气化制取氨合成气的基来源差不多理

第二节、煤气化的工业方法

第三节、间歇制气过程及工艺前提

第四节、煤气化工艺流程及存在的问题

第五节、水煤浆加压气化制气技巧

第六节 灰熔聚流化床制气技巧

第七节 烃类蒸汽转化法

7 讲解 4 第三章 硫化物的脱除

第一节 脱硫概述

第二节 湿式氧化法脱硫

第三节 对苯二酚氨水液相催化法

第四节 栲胶法脱硫

第五节 脱硫重要设备

第六节 干法脱硫

8 讲解 4 第四章 一氧化碳变换

第一节 一氧化碳变换的基来源差不多理

第二节 变换催化剂

第三节 工艺流程 重要设备

第五节 多段变换炉温度曲线

第六节 变换体系的热能收受接收

9 讲解 3 第五章 二氧化碳的脱碳

第一节 二氧化碳的脱除概述

第二节 氨水中和法脱除二氧化碳

第三节 热碳酸钾法脱除二氧化碳

第四节 重要设备

第五节 NHD脱碳

6 讲解 4 第六章原料气的精制

第—节 铜氨液洗涤法

第二节 第—节 甲烷化法

第三节 深冷分别法

8 讲解 4 第七章：氨合成

第—节 氨合成道理及热力学差不多

第二节 氨合成催化剂

第三节 氨合成工艺前提

第四节 氨的分别及氨合成流程

第五节 重要设备

9 讲解 2 第八章：尿素临盆简介

第九章 烧碱临盆简介

河 北 科 技 大年夜 学 教 案 用 纸

河 北 科 技 大年夜 学 教 案 用 纸

前次课复习：

本次课题（或教材章节标题）： 第一章 绪论

教授教化要求：明白得氨的临盆成长过程和氨的性质及用处，操纵气态烃蒸汽转化法制取合成氨原料气的道理、工艺前提的制订原则。

重点：1、氨的性质，氨合成工业的成长：单系列、大年夜型化、临盆范畴、临盆才能、劳动强度。

2、气态烃蒸汽转化法的道理、工艺前提、重要设备。

难点：1、氨与空气或氧的混淆物在必定浓度范畴能够或许产生爆炸，有饱和水蒸气存在时，氨-空气混淆物的爆炸界线较窄。

2、气态烃蒸汽转化法的道理和工艺前提的制订。

教授教化手段及教具：多媒体

讲解内容及时刻分派：

进修本课程的意义及要求 3分钟

一、氨的发明与制取 4分钟

二、合成氨的原料 2分钟

三、氨的临盆工艺分类 4分钟

四、合成氨临盆的进展 4分钟

五、我国氨合成工业成长 4分钟

六、氨的性质和用处 5分钟

七、健康损害和导致后果 3分钟

课后功课 1对本课程的进修有哪些看法和建议？

参考材料 《合成氨》河北化工黉舍 程桂花

《合成氨与甲醇》赵育祥

《合成氨工艺与节能》张成芳 第一章 绪论

一、氨的发明与制取

氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)发明的。但直到本世纪初哈伯(Haber)等人才研究成功了合成氨法，1913年在德国奥保(OPPau)建成世界上第一座合成氨厂。

1909年．哈伯用俄催化剂，在17.5-20.0MPa和500-600温度下获得6％的氨，即使在高温高压前提下，氢氮混淆气每次经由过程反响器也只有小部分转化为氨，为了进步原料应用率，哈伯提出氨临盆工艺为(1)采取轮回方法；(2)采取成品液氨蒸发实现分开反响器气体中氨的冷凝分别，(3)用分开反响器的热气体预热进入反响器的气体，以达到反响温度。在机械工程师伯希(Bosch)的协助下，1910年建成了80g。h-1的合成氨实验装配。1911年，米塔希〔M心asch）研究成功了以铁为活性组分的氨合成催化剂，这种催化剂比饿催化剂价廉、易得、活性高且耐用，至今，铁催化剂仍在工业临盆中广泛应用。1912年，在德国奥堡巴登苯胺纯碱公司建成一套日产30t的合成氨装配。1917年，另一座日产90t的合成氨装配也在德国洛伊纳建成投产。

合成氨方法的研究成功，不仅为猎取化合态氮开创了宽敞的门路，同时也促进了专门多科技范畴(例如高压技巧、低温技巧、催化、专门金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理应用等)的成长。

二、合成氨的原料

空气：氮气的来源

水：氢气的来源。

燃料：天然气、煤、焦炭、石油炼厂气、焦炉气、石脑油等是氢气来源的原料。三、合成氨的重要临盆过程和临盆工艺分类

合成氨的临盆过程包含三个重要步调。

第一步是原料气的制备。制备含氢和氮的原料气可同时制得氮、氢混淆气。

氮气重要来源于空气。用空气制氮气，多用以下两种方法：

1、化学法：在高温下，以固体燃料煤、焦炭) 液体烃和气体烃与空气感化，以燃烧除去空气中的氧，剩下的氮即可作为氮氢混淆气中的氮。

2、物理法：将空气冷却至低温(一170一一190 C)使之液化，再应用氮气和氧气沸点的不合进行分别，可获得纯度较高的氢气和氧气。

氢气来源于水和含有碳氢化合物的各类燃料。工业上通俗采取焦炭、煤、天然气、轻油、重油等燃料，在高温下与水蒸汽反响的方法制氢。电解水可直截了当获得氢气，但耗电量大年夜，成本高，专门罕用。焦炉气和石油加工废气中含有大年夜量的氢，用深度冷冻的方法除去其他组分，亦可获得氢气。

(一)以煤为原料的合成氨流程

我国以煤为原料的中型合成氨厂多半采取60年代开创的三催化剂净化流程，即采取脱琉、低温变换和甲烷化三种催化剂来净化气体。而以煤为原料的小型合成氨厂则采取碳化工艺流程。用浓氨水脱除二氧化碳，生成的碳孩氢铵经结晶、分别后即为产品。

(二)以天然气为原料的合成氨流程

天然气、炼厂气等气体原料制氨的工艺流程。应用了七、八种催化剂，须要有高净化度的气体净化技偶合营。例如，应用钴钼加氢催化剂和氧化锌脱硫剂，能够把天然气中的硫的含量体积分数脱除到ppm以下，不仅爱护了转化催化剂，同时也为应用耐硫机能较差的低变催化剂制造了前提。再经由过程高净化度的脱碳方法，可负气体中一氧化碳和二氧化碳的体积分数总和小于o．7％。如许就能采取甲烷化法将气体中残存的一氧化碳和二氧化碳体积分数之和降到(5—10)×10-6。 （三）以重油为原料制氨流程

以重油为原料制氨时，采取部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经一氧化碳耐硫变换、低温甲醇洗和液氮洗，再紧缩、合成获得氨。该流程中需设置空分装配．供给氧气供油气化，氮气用于液氮洗涤脱除残存一氧化碳等组分 ．

四、合成氨临盆的进展 4分钟

20世纪50年代，因为天然气、石油资本大年夜量开采，为台成氨供给了丰富的原料．促进了世界合成氨工业的灵敏成长。以廉价的天然气、石脑油和重油来代替固体原料临盆合成氨，从工程投资、能量消费和临盆成本来看具有明显的优胜性。起先，各国将天然气作为原料。跟着石脑油蒸汽转化催化剂的试制成功，缺乏天然气的国度开创了以石脑油为原料的临盆方法。

20世记60年代今后，开创了多种活性好的新型催化剂．能量的收受接收与应用更趋合理。大年夜型化工程技巧等方面的进展，促进了合成氨工业的高速度成长，引起f合成氨装配的重大年夜变革，其重要内容包含以下几个方面

(一)单系列大年夜型化

因为受高压设备制做的束缚，30世纪50年代往常，氨合成塔单塔最大年夜临盆才能为200t。d-1，60年代初期也仅为400t．d-1。是以，关于范畴大年夜的氨厂，就须要若干个平行的系列装配。若能进步单系列装配的临盆才能，就能够削减平行的系列数，有利于进步经济效益。1966年，美国凯洛格(Kell088)公司建成1000 t．d-1单系列合成氨装配，实现了合成氨工业的一次重大年夜冲破。因为大年夜型氨厂具有投资省、成本低、能量应用效力高、占地少、劳动临盆串高的特点，从20世纪60年代中期开端，世界上新建的以气态和液态烃类为原料的大年夜型氨厂，大年夜都采取单系列的大年夜型装配。的装配，今朝世界上最大年夜的合成氨装配才能为1800 t．d-1。

(二)热能综合应用

合成氨为高能耗过程，20世纪60年代往常，以天然气为原料的合成氨厂，每吨氨耗电1000kw．h阁下。跟着装配的大年夜型化和蒸汽透平驱动的高压离心式紧缩机研制成功，在工艺设计中把临盆产品和临盆动力结合起来，应用体系余热临盆高压蒸汽，经汽轮机驱动离心式紧缩机泵，乏汽作为工艺蒸汽相加热介质，使能耗大年夜大年夜降低，每吨氛耗电仅6kw．h阁下。

(三)高度主动化

大年夜型合成氨厂为单系列装配，设备差不多上单台，尺寸较大年夜。20世纪60年代，将全流程操纵点的二次外表全部集中于主控室显示并监督操纵。进入70年代后，运算机技巧应用于合成氨临盆过程，操作操纵上产生了飞跃。大年夜型合成氨厂全然都采取集散操纵体系(简称Dcs)。

五、我国氨合成工业的成长： 4分钟

我国合成氨工业的成长是从扶植中型氨厂开端的。50年代初，在复原、扩建老厂的同时，早年苏联引进三套以煤为原料的年产50kt的合成氨装配，后又试制成功了高压来去式紧缩机和氨合成塔．我国具有临盆和成长合成氨的才能。

70年代后，小氮肥厂经历了原料、扩大年夜临盆才能、节能降耗、以节能为中间的设备定型化、技巧上台阶等五个时期的改革，部分企业达到吨氨能耗4L 87GJ的程度。现在，全国有八百多家小氮肥厂，1995年氨产量l 619Mt，占全国总产量的58．64％。

今朝，对小氮肥企业的改革重点是抓好范畴、品种、技巧、家当等方面的构造调剂。重要内容为：赓续向经济范畴成长；慢慢增长高浓度氮肥及复混肥的比重；经由过程新技巧开创、节能降耗进步技巧程度；将小氮肥企业建成农化办事中间，成为临盆化肥和专用复混肥的基地、成长精细化工及其他化工产品为主的小化工基地、城镇煤气和热力供给基地。

我国大年夜型合成氨厂是在70年代中期开端扶植的。跟着农业临盆对化肥需求量的日益增长和