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绪论8

一、无机物工艺学的内容和任务9

二、无机物工业的发展简史10

三、无机物工业在国民经济中的重要性11

四、我国无机物工业的发展概况12

固定氮工艺部分14

一、固定氮工业在国民经济中的地位14

二、固定氮工业的发展简史14

1.电弧法15

2.氰胺法15

3.合成氨法17

2.氢气的制取18

三、合成氨原料气的来源18

1.氮气的制取18

第一篇高温法制取原料气21

第一章 半水煤气及水煤气的制造21

第一节 固体燃料气化的理论基础21

一、以水蒸汽做为气化剂的气化过程21

1.碳与水蒸汽的反应机理及副反应21

2.反应的热效应与化学平衡22

3.反应速度及其影响因素23

二、以空气做为气化剂的气化过程24

1.碳与氧的反应机理24

3.有关二氧化碳还原问题的讨论25

2.反应的热效应与化学平衡25

第二节 半水煤气的制造27

一、半水煤气的制造和工作循环27

1.送风加热法的工作过程27

2.工作循环29

二、半水煤气制造的工艺条件31

1.吹风效率31

2.制气效率32

3.气化过程的效率及废热回收33

4.燃料的选择36

1.流程37

三、间歇法制造半水煤气和水煤气的流程及设备37

2.水煤气发生炉的构造38

四、粉状或细粒状燃料的气化44

1.过程原理简述44

2.沸腾层煤气发生系统的流程45

3.沸腾层发生炉46

五、气化强度的提高与新的气化方法48

1.气化强度的提高方法48

2.新的气化方法48

六、操作控制50

七、工艺计算50

一、脱硫过程的基本原理56

第二章 煤气的脱硫56

第一节 氢氧化铁法脱硫56

二、脱硫剂57

1.脱硫剂的配制57

2.脱硫剂的再生57

三、氢氧化铁脱硫的设备58

1.脱硫槽58

2.脱硫塔58

第二节 活性炭法脱硫59

二、活性炭的再生60

三、工艺流程60

一、脱硫的理论基础60

四、吸附器61

第三节 砷碱法脱硫62

一、砷碱法脱硫的理论基础63

二、工艺流程及主要设备64

1.煤气的脱硫过程64

2.碱液的再生与循环过程64

3.空气压缩系统65

4.硫回收过程65

5.废液的处理过程65

6.主要设备66

四、影响硫磺回收的因素68

三、循环系统操作控制原则68

五、产品硫磺及碳酸钠消耗量的计算69

第三节 循环法脱硫70

一、循环法脱硫的原则流程70

二、吸收剂的选择70

第三章 一氧化碳的转化73

第一节 一氧化碳转化的理论基础73

一、一氧化碳转化反应的热效应和化学平衡73

二、一氧化碳转化反应的步骤76

三、一氧化碳转化的反应速度77

四、一氧化碳转化反应中的副反应78

2.触煤的种类79

五、一氧化碳转化触媒79

1.工业上对触媒的要求79

3.触媒的还原与氧化80

4.触媒的中毒80

第二节 一氧化碳转化工艺流程及主要设备81

一、一氧化碳转化的工艺流程81

二、主要设备84

1.一氧化碳转化器84

2.饱和热水器86

第三节 操作控制的原则87

一、触媒的升温和还原87

1.饱和温度的控制88

二、正常操作控制的原则88

2.触煤层温度的控制89

3.蒸汽比例的控制89

4.循环水的控制89

第四节 一氧化碳转化的工艺计算90

第四章 转化气的净化93

第一节 气体中二氧化碳的清除93

一、水洗法93

1.水洗的理论基础93

2.氢、氮回收及洗涤水的再生97

3.水洗系统的工艺流程100

4.水洗塔的操作控制101

二、碱洗法103

1.吸收反应103

2．影响吸收速度的因素103

第二节 气体中一氧化碳的清除103

一、铜液的吸收原理104

1.醋酸铜氨液的成分和物理性质104

2.铜液吸收一氧化碳的原理104

3.铜液吸收二氧化碳、氧、硫化氢反应106

4.铜液塔中的热量变化107

二、铜液的再生原理107

1.再生原理107

2.铜的氧化和还原108

1.铜洗流程及其与水洗、碱洗和压缩系统的联系110

2.铜液再生系统的流程110

三、铜洗及铜液再生的工艺流程和再生设备110

3.再生设备112

四、铜洗及铜液再生系统的操作控制115

1.铜液塔的操作控制115

2.铜液再生系统的操作控制115

第一章 气体液化的理论基础及深度冷冻循环122

第一节 气体液化的理论基础122

一、真实气体的状态方程式122

第二篇 低温法制取原料气122

第五章 高温法生产原料气的安全技术122

二、气体不作外功的绝热膨胀——节流膨胀124

三、气体作外功的绝热膨胀128

四、冷冻量129

五、热力学图表130

第二节 气体液化的深度冷冻循环131

一、气体液化的理论最小功132

二、单独采用节流膨胀为冷源的气体液化133

1.不具有氨预冷的一次节流膨胀循环(简单林德循环)133

2.具有氨预冷的一次节流膨胀循环(氨预冷林德循环)139

3.具有两种压力的节流膨胀循环(双压林德循环)142

三、采用节流膨胀同时又采用作外功膨胀为冷源的气体液化循环143

1.具有膨胀机的中温中压循环(克劳特循环)144

2.具有膨胀机的低温低压循环(卡皮查循环)147

四、主要深度冷冻循环的比较148

五、使气体逐级液化的循环149

第二章 空气的分离151

第—节 空气分离的理论基础151

一、空气分离的理论最小功151

二、空气的组成及其性质152

三、空气的相平衡152

四、液体空气的精馏153

五、双级精馏塔的计算157

六、氩对空气精馏的影响158

第二节 空气分离的典型工艺流程及重要设备及操作控制原则159

一、空气在液化分离前的预先处理159

1.空气中灰尘及机械杂质的除净159

2.空气中二氧化碳的除净160

3.空气中水份的除净162

二、典型工艺流程162

1.具有氨预冷的双压大型制氮流程163

2.具有蓄冷器和涡轮膨胀机的双压大型制氧流程164

三、主要设备167

1.大型制氮的精馏塔167

2.蓄冷器169

1.压力170

四、操作控制原则170

2.温度171

3.液面171

4.设备的加热与吹洗171

五、空气分离在设备、流程及操作上的改进172

1.设备方面的改进172

2.流程及操作上的改进173

第三节 从空气中提取稀有气体174

一、从空气中提取氩174

二、从空气中提取氖和氦175

三、从空气中提取氪和氙175

第一节 含氢工业气体的组成176

第三章 含氢工业气体的分离176

第二节 焦炉气在进入分离系统前的预先处理177

第三节 焦炉气分离的理论基础178

一、焦炉气的部分冷凝及液氮洗涤178

二、多组份气体混合物冷凝时,凝液组成的计算178

第四节 焦炉气分离的典型工艺流程、主要设备及操作控制原则184

一、典型工艺流程184

二、主要设备186

1.多程换热器187

2.液氮蒸发器188

3.液氮洗涤塔189

3.气体和馏分的组成190

2.温度190

三、操作控制原则190

1.压力190

4.液面191

第六节 改进方向191

一、冷回收率的提高191

二、洗涤氮用量的减少191

三、馏分的综合利用192

四、设备结构、材料及流程方面的改进192

第—章 氨的合成195

第一节 氨合成反应的理论基础195

一、氨合成反应的化学平衡195

第三篇 氨、甲醇及尿素的合成195

第四章 低温法生产原料气的安全技术195

二、氨合成反应的速度197

1.合成氨触媒197

2.氨合成的反应机理204

3.氨合成的最适宜条件206

第二节 合成氨的工艺流程209

一、合成氨生产的原则及流程209

二、合成氨的工艺流程213

第三节 合成系统的主要设备214

一、合成塔214

1．合成塔的结构216

3.这种合成塔所具有的优缺点217

2.合成塔内气体的流程217

二、氨冷凝器218

三、冷交换器219

第四节 操作控制的原则219

一、合成塔的升温219

1.合成塔的升温与触媒的活化219

2.开始转入正常生产的操作220

二、正常操作220

1.触媒层温度220

3.空间速度221

4.气体组成221

2.压力221

第五节 氨的储存与运输222

一、液氨仓库223

二、液氨的运输224

1.低压槽车224

2.高压槽车225

第六节 合成氨系统的物料平衡225

第二章 甲醇的合成230

第一节 甲醇合成的理论基础230

一、甲醇合成反应的平衡230

1.压力232

三、甲醇合成的操作条件选择232

1.锌触媒232

二、合成甲醇触媒232

2.铜触媒232

2.温度233

3.空间速度233

4.原料混合气体的组成233

第二节 合成甲醇的工艺流程和主要设备233

一、合成甲醇的工艺流程233

二、甲醇合成塔235

第三章 尿素的合成238

第一节 合成尿素的理论基础238

第二节 合成尿素的工艺流程240

二、蒸馏塔242

第三节 合成尿素的主要设备242

一、尿素合成塔242

三、氧化器244

四、螺旋结晶器244

第四章 安全技术245

一、防漏245

二、防火245

三、防爆245

四、防止中毒245

二、硝酸工业产品品种247

一、硝酸工业的发展及其生产方法247

绪言247

第四篇 硝酸的制造247

第一章 氨的接触氧化248

第—节 氨接触氧化理论基础248

一、反应概述248

二、氨接触氧化过程的反应动力学249

1.反应特点249

2.B.Л马尔科夫假说249

1.化学组成250

2.物理形状250

一、铂系触媒250

第二节 触媒250

3.铂触媒的活化、中毒与再生251

4.铂触媒的损失及回收252

二、非铂触媒255

第三节 工艺条件255

一、选择原则255

二、采用铂系触媒时的工艺条件255

1.温度256

2.氨—空气混合气组成258

(1)氨氧比的确定258

(2)氨-空气或氨氧混合气的点火及其防止爆炸的方法260

3.接触时间261

第四节 氨氧化部分工艺流程及主要设备263

一、干法、湿法工艺流程的特点263

4.压力263

1.干法的工艺流程264

2.湿法的工艺流程265

二、接触氧化器(氧化炉)的构造265

第五节 接触氧化部分的工艺计算267

一、接触氧化器的物料平衡267

三、接触氧化器的点火267

二、接触氧化器的热量平衡269

三、接触氧化器直径计算270

第二章 一氧化氮的氧化271

第一节 一氧化氮的氧化的理论基础271

一、反应概述271

二、化学反应平衡271

三、化学动力学273

1.反应机理273

第三章 氮的氧化物的水吸收277

(3)浓度277

一、反应概述277

第—节 理论基础277

(2)压力277

(1)温度277

2.影响一氧化氮氧化的因素277

二、吸收过程的平衡278

1.反应平衡常数278

2.计算平衡浓度的解析法280

第二节 吸收过程出工艺条件281

一、选择的原则281

二、工艺条件282

1.温度282

(1)氧化氮的浓度283

3.气体组成283

2.压力283

(2)氧的浓度284

4.气流速度,酸的喷淋密度和填料表面积285

(1)气流速度285

(2)酸的喷淋密度285

(3)填料表面积285

第四章 残余氮氧化物的回收285

第一节 氮的氧化物的回收285

一、反应概述285

二、碱溶液吸收氮氧化物气体286

1.氮的氧化物形式的选择286

3.碱液的喷淋密度287

第二节 亚硝酸盐溶液的转287

2.气流速度287

第五章 稀硝酸的工艺流程289

第一节 工艺流程和主要设备289

一、工艺流程289

1.塔数的选择289

2.气液相对流向的选择289

3.流程流向289

二、主要设备291

1.常压吸收设备291

2.加压吸收设备291

第二节 各种稀硝酸制造的方法比较291

附表4.1 稀硝酸制造技术控制条件(常压)292

第六章 浓硝酸的制造293

第一节 稀硝酸的浓缩293

一、硝酸—水的二元气液相平衡293

二、硫酸作为脱水剂以提浓稀硝酸294

1.硝酸—水—硫酸的三元气液相平衡294

2.浓硫酸和水蒸汽消耗量的决定296

3.精馏和脱硝的必要性296

4.浓缩塔中压力和温度的控制297

5.工艺流程和主要设备297

(1)工艺流程297

(2)浓缩塔(填料式)299

(1)一氧化氮的氧化300

1.自氨空气混合物制备液态四氧化二氮的理论基础及工艺条件300

(2)用浓硝酸吸收二氧化氮和四氧化二氮300

第二节 由氮的氧化物直接制造浓硝酸300

一、反应概述300

二、液态四氧化二氮的制备300

(3)浓硝酸中二氧化氮和四氧化二氮的脱吸301

(4)二氧化氮和四氧化二氮冷凝制成液态四氧化二氮302

2.其它液态四氧化二氮的制备方法简介302

三、由液态四氧化二氮直接合成浓硝酸303

1.理论基础303

2.工艺条件303

(1)配料比303

(4)氧含量及其分散度304

(2)压力304

(3)温度304

四、工艺流程和主要设备306

1.工艺流程306

2.高压釜308

五、浓硝和直硝二种制造方法的比较308

附表 硝酸生产设备常用的材料309

第七章 硝酸制造的安全技术310

一、液态氮的氧化物310

二、氮的氧化物及硝酸的毒害和防护310