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第一篇 固体原料（块状无烟煤、石灰碳化煤球）制合成氨第一章　块状无烟煤（焦炭）气化制取半水煤气第一节　平衡常数及热效应1

一、碳的氧化反应1

二、一氧化碳氧化反应1

三、二氧化碳还原反应1

四、非均相水煤气反应1

目录1

九、二硫化碳生成反应2

第二节　煤的几点性质2

十、氰化氢生成反应2

一、煤的发热量2

七、硫化氢生成反应2

六、甲烷生成反应2

五、均相水煤气反应2

八、硫氧化碳生成反应2

二、煤灰的熔点6

三、煤和焦炭的比热7

第三节　气体的发热量7

一、气体的发热量7

第四节　气化过程的计算8

二、气体在不同温度时的显热8

一、以实测煤气成分为依据的计算法9

二、综合计算法11

三、根据反应平衡计算法15

第五节　工艺流程及主要设备25

一、工艺流程25

二、主要设备31

参考文献33

一、石灰碳化煤球所用原料及化学组成34

第二章　石灰碳化煤球的制造及气化特性34

第一节 石灰碳化煤球的理化性质及气化特性34

二、石灰碳化煤球冷、热态的机械强度35

三、石灰碳化煤球的灰熔点及结渣性37

四、石灰碳化煤球的化学活性38

第二节　石灰碳化煤球的制造39

一、生球碳化过程反应39

二、石灰碳化煤球制造的工艺流程39

三、石灰碳化煤球制造的工艺指标40

四、石灰碳化煤球设计技术经济指标41

五、主要设备选择41

第三节 石灰碳化煤球气化工艺指标44

参考文献44

第一节　氨水脱硫的基本原理45

第三章　氨水脱硫45

第二节　净化气体中硫化氢和氨的平衡分压46

一、新鲜氨水平衡分压46

二、循环氨水平衡分压47

第三节　氨水中和法脱硫56

一、脱硫效率与氨硫比的关系56

二、溶液循环量56

三、再生空气量57

四、吸收及解吸传质系数57

第四节　氨水液相催化法脱硫57

一、溶液的氨浓度59

二、硫容量及液气比60

四、溶液中硫化氢和悬浮硫含量61

五、吸收塔气速对吸收的影响61

三、温度61

六、半水煤气中H2S浓度62

第五节　氨水的氧化再生62

一、再生反应62

二、氧化再生的工艺操作条件63

 三、再生设备64

四、硫回收66

五、半成品硫及成品硫的物性数据67

六、对苯二酚的性质及规格67

第六节　主要消耗定额67

参考文献68

第四章　一氧化碳的变换69

第一节　平衡常数69

一、平衡变换率的计算71

第二节　变换率71

二、已知气体成分变换率计算72

第三节　反应热效应72

第四节　变换触媒73

一、触媒的主要特性73

二、活化能和反应速度常数73

三、变换触媒使用实例78

第五节　压力对反应的影响80

第六节　蒸汽比对反应的影响81

第七节　最适宜反应温度的计算83

第八节　饱和热水塔85

一、湿气体的热力学性质85

二、饱和塔出气温度与补充蒸汽量的关系87

三、平衡线和操作线90

 四、循环水量94

一、触媒床间的降温方法95

第九节　变换炉95

二、平衡曲线、最适宜温度线和操作线97

三、工艺条件的选定98

四、触媒用量的计算101

五、触媒床阻力计算104

第十节 系统内温度分布的计算104

第十一节　工艺流程及主要设备105

一、工艺流程105

二、主要设备111

参考文献111

第五章　水洗法脱除二氧化碳113

第一节　各种气体在水中的溶解度113

第二节　压力对二氧化碳吸收的影响113

第五节　水洗塔114

第三节 用水吸收二氧化碳的热效应114

第四节　水洗操作条件114

参考文献117

第六章　碳化118

第一节　氨水碳化过程的基本反应118

第二节　碳酸氢铵的物理性质和碳酸氢铵肥料118

一、碳酸氢铵的物理性质118

二、碳酸氢铵肥料119

第三节　碳化过程液体中各组分浓度表示法119

一、碳化氨溶液中氨和二氧化碳的浓度119

二、碳化度121

第四节　氨在水中的溶解度及溶解热121

第五节　不同碳化度的氨溶液中，气态氨和二氧化碳的溶解热122

一、氨的溶解热122

二、二氧化碳的溶解热124

第六节　不同碳化度的氨溶液上方氨、二氧化碳和水的分压125

第七节　NH3-CO2-H2O体系相图127

第八节　氨与二氧化碳的平衡130

第九节　碳化塔133

一、塔型133

二、碳化塔的生产能力134

第十节　工艺流程及主要设备137

一、工艺流程137

二、主要设备142

参考文献143

第七章　气体的压缩144

第一节　热力学基础144

一、气体的状态方程144

三、气体的压缩功146

二、气体的状态方程146

第二节　压缩机功率计算147

第三节　压缩机的排气温度149

第四节　压缩机冷却水用量计算150

第五节　压缩机功率计算举例150

一、已知条件151

二、各段气体的绝热指数计算151

三、各段实际压力比的计算151

四、各段气体体积计算151

五、功率计算152

六、冷却水用量计算152

第六节　常用压缩机性能152

参考文献152

一、密度154

第二节　醋酸铜氨液的主要物理性质154

第八章 铜氨液脱除少量一氧化碳154

第一节　铜氨液的组成154

二、比热155

三、粘度155

四、铜氨液上方NH3、CO2及水蒸汽的分压155

第三节　铜氨液吸收一氧化碳的平衡156

第四节　压力、温度对吸收一氧化碳的影响158

一、压力的影响158

二、温度的影响159

第五节　铜比极限159

第六节　吸收反应及热效应160

第七节　铜氨液的还原与再生160

一、工艺流程161

第八节　工艺流程及主要设备161

二、主要设备164

参考文献164

第九章　氨的合成165

第一节　平衡常数165

第二节　平衡氨含量169

第三节　液氨上方气相中氨的平衡含量174

第四节　反应热效应181

第五节　反应动力学方程式183

第六节　氨合成触媒185

一、触媒的主要特性185

二、活化能和反应速度常数186

第七节 A6、A9触媒上氨合成反应速度189

第八节　最适宜反应温度的计算206

第九节　气体在液氨中的溶解度207

第十节　氨合成塔209

一、氨合成塔的物料计算209

二、氨合成塔的热量计算210

三、触媒床的降温方法212

四、触媒床对冷管外壁的给热系数213

五、触媒筐计算方法214

六、触媒床阻力计算223

第十一节　工艺流程及主要设备225

一、工艺流程225

二、主要设备227

参考文献231

第十章　氨压缩制冷232

第一节　氨的热力学性质232

第三节　氨压缩机制冷能力的换算234

第二节　氨的单位容积制冷量234

第四节　氨压缩机的选用计算237

第五节　氨压缩机制冷辅助设备的选用计算237

一、冷凝器237

二、蒸发器239

三、氨油分离器240

四、液氨贮槽242

第六节　氨压缩机及辅助设备242

一、氨压缩机242

二、氨冷凝器246

三、氨蒸发器246

四、液氨贮槽248

五、氨油分离器248

参考文献248

二、泛速的计算249

一、常用填料特性249

第十一章　传质设备249

第一节　填料塔249

三、填料阻力的计算251

四、充填高度的计算257

五、鲍尔环填料塔271

第二节　湍球塔272

一、小球特性272

二、静止床层高度、空隙率及球数272

三、空塔速度的计算273

四、膨胀高度及塔板间距（接触区高度）的计算275

五、塔内持液量的计算276

九、压力降的计算277

八、支承板及挡网277

七、喷淋量277

六、液体在塔内停留时间277

十、湍球塔的段数280

十一、氨水中和法脱硫湍球塔计算举例280

 第三节　穿流板塔285

一、塔径的计算285

二、塔板参数286

三、塔板阻力的计算287

四、塔板间距288

第四节　筛板塔288

一、筛板塔的主要结构参数289

二、筛板上的流体力学计算297

三、筛板塔的设计程序300

一、喷射吸收塔的主要结构参数302

二、喷射吸收塔的流体力学计算302

第五节　喷射吸收塔302

三、喷射吸收塔的计算举例304

参考文献307

第十二章　换热设备308

第一节 传热计算的一般公式及参数308

一、热传递量的计算308

二、有效平均温度差309

三、流体的平均温度313

四、传热壁面的温度314

五、定性温度315

六、传热系数316

七、换热器内流体流速的选择318

第二节　当量直径计算319

八、流体最终温度的选择319

第三节　给热系数321

一、流体自然对流时的给热系数322

二、无相变强制对流的给热系数322

三、冷凝给热系数327

四、沸腾给热系数329

五、热辐射给热系数331

六、几种特定条件下的给热系数332

第四节　几种间壁换热设备的设计334

一、列管式换热器334

二、套管式换热器339

三、螺旋板式换热器339

四、蛇管式换热器343

五、淋洒式换热器343

一、混合换热器中的热交换与质交换344

第五节　混合换热器的设计344

二、填充式气体冷却塔的计算345

第六节　冷却冷凝器的设计347

一、传热的基本公式348

二、逐点计算法349

三、三点法350

第七节　保温壁温度和热损失的计算351

一、平壁的热传导351

二、圆筒壁的热传导352

三、其它形状物体的热传导352

四、由外壁至空气的给热系数的简化计算式及应用353

参考文献356

第一节　块状固体原料气化制取半水煤气系统计算357

一、物料、热量衡算357

第十三章　工艺计算举例357

二、设备计算372

第二节　石灰碳化煤球系统计算382

一、加压变换气并联流程物料、热量衡算382

二、加压变换气串联流程物料、热量衡算391

第三节 一氧化碳变换系统计算399

一、采用煤气冷激及蒸汽换热式变换炉的系统计算399

二、采用水冷激式变换炉的系统计算446

第四节 水洗脱除二氧化碳系统计算468

一、物料衡算468

二、水洗塔计算471

第五节　碳化系统计算474

一、物料及热量衡算474

二、设备计算485

一、物料及热量衡算489

第六节　铜氨液脱除一氧化碳系统计算489

二、设备计算497

第七节　氨合成系统计算512

一、物料及热量衡算512

二、设备计算520

第八节　氨压缩制冷系统计算545

一、已知条件545

二、确定制冷工况545

三、确定耗冷量545

四、氨压缩机的选择545

五、蒸发器的选择545

六、冷凝器的选择545

八、液氨贮槽的选择546

九、冷却水用量计算546

七、氨油分离器的选择546

第二篇 液态烃非催化部分氧化法制取合成氨原料气第一章　原料的品种及性质第一节　原料的品种547

第二节　重油的性质547

一、比重、重度和比重指数547

二、粘度548

三、比热549

四、导热系数550

五、闪点及凝点550

六、化学组成553

七、热值554

第二章　液态烃部分氧化法的基本原理及工艺条件第一节　液态烃部分氧化反应的基本原理555

第二节　液态烃部分氧化法的工艺条件558

一、有效气体产率方程式558

二、温度和氧油比559

四、反应压力560

三、蒸汽用量（蒸汽油比）560

五、原料预热程度和热损失561

第三章 重油部分氧化法工艺流程562

第一节　工艺流程562

一、急冷流程562

二、废热锅炉流程564

三、流程中的有关问题564

第二节　急冷流程和废热锅炉流程的比较567

一、热量回收率的比较567

二、流程设备的比较567

第三节　纯氧气化和富氧气化的比较567

第四章　工艺计算570

第一节　气化炉物料、热量和出口气体组成计算570

一、第一种计算方法570

二、第二种计算方法577

三、第三种计算方法582

四、富氧气化所得半水煤气组成的计算585

第二节　热量回收及冷却的计算592

一、急冷流程的计算592

二、废热锅炉流程的计算599

第五章　主要设备及计算603

第一节　喷嘴603

一、喷嘴的作用603

二、雾化机理603

三、雾化方法603

四、喷嘴的结构和类型604

五、喷嘴设计中的有关问题607

六、喷嘴计算610

一、结构639

第二节　气化炉639

二、容积、直径和高度的计算642

三、气化炉的耐火、保温材料及砌筑方法642

四、耐火及保温材料厚度及各砖层温度计算645

第三节　废热锅炉648

一、结构类型648

二、盘管式废热锅炉的计算648

第四节　急冷室与文氏管666

一、急冷室666

二、文氏管672

第五节　气化设备674

第六节　急冷流程和废热锅炉流程消耗指标676

参考文献677

第一节　脱硫和再生的原理678

第二节　脱硫器的计算678

第三篇　天然气间歇催化转化法制取合成氨原料气678

第一章　天然气的脱硫678

第二章　天然气间歇催化转化法制取合成氨原料气第一节 天然气间歇催化转化法的基本原理681

一、吹风阶段681

二、制气阶段681

第二节　天然气间歇催化转化反应条件682

一、转化温度682

二、蒸汽量683

三、吹风气中残氧683

第三节　工艺流程684

第四节　改良CN-2号触媒684

二、计算686

一、计算条件686

第三章　物料、热量衡算及消耗指标686

第一节　物料衡算686

第二节　热量衡算689

第三节　物料消耗指标691

一、转化气消耗指标691

二、天然气消耗指标693

三、空气消耗指标693

四、蒸汽消耗指标693

第四节　热量回收694

一、热量回收计算694

二、废热锅炉产蒸汽量计算695

第四章　主要设备工艺计算696

第一节　蜗壳烧嘴的计算696

第二节　燃烧炉的计算700

第四节　蓄热炉的计算701

第三节　转化炉的计算701

第五节　废热锅炉的计算702

第六节　脱硫及造气系统设备规格707

一、年产3000吨型合成氨厂脱硫及造气系统设备规格707

二、年产10000吨型合成氨厂脱硫及造气系统设备规格708

参考文献709

附录711

一、气体的性质711

（一）常用气体的主要物理性质711

（二）气体常数711

（三）空气的组成711

附表1-1-1常用气体的主要物理性质712

（四）空气的I-x图713

（五）常用气体的热容715

（六）常用气体的粘度736

（七）常用气体的导热系数754

（八）常用气体的生成焓769

二、水和蒸汽的性质796

（一）饱和态水的主要物理参数796

（二）水的粘度796

（三）水的表面张力797

（四）饱和水蒸汽和饱和水的性质797

（五）过热水蒸汽性质806

（三）氨水的导热系数817

四、液氨的性质817

（一）液氨的比热817

（一）氨水的比热817

三、氨水的性质817

（二）氨水的粘度817

（二）液氨的粘度818

（三）液氨的导热系数818

五、某些固体物料的性质819

（一）某些固体物料的比热819

（二）某些固体物料的重度和导热系数819

（一）常用保温材料820

六、保温材料及保温厚度820

（二）保温厚度822

七、管道常用流速和算图824

（一）管内各介质流速范围824

（二）管道算图825

八、常用数学公式和数据表825

（一）重要常数825

（二）常用公式825

（三）对数表828

（四）反对数表832

（五）三角函数表835

（六）平方表841

（七）平方根表843

（八）立方表847

（九）立方根表851

（十）弧度和度的换算表856

九、单位换算表858

（一）长度858

（二）面积858

（三）体积（容积）859

（四）重量（质量）859

（五）密度860

（六）压力861

（八）热、功、能862

（七）力862

（九）功率863

（十）流量863

（十一）导热系数864

（十二）传热系数865

（十三）粘度865

（十四）热容（比热）866

（十五）比容867

（十六）表面张力867

（十七）扩散系数867

（十八）恩氏、赛氏、厘沲粘度换算图868

（十九）水的各种硬度单位及换算868

十、拉丁字母和希腊字母869

参考文献869