化工工艺学教案 - 图文

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：

授课专业： 化学工程与工艺

课程学分：

课程总学时： 64

课程周学时： 4

年 月 日

合成氨教学进程 周次 上课方式 学时 章节及主要内容 第一章 绪论 一、化学工程与化学工艺 二、氨的发现与制取 三、 合成氨的原料 四、氨的生产工艺分类 五、氨生产技术的发展 六、氨合成工业的发展方向 七、氨的性质和用途 第二章 原料气的制取 第一节 煤气化制取氨合成气的基本原理 第二节、煤气化的工业方法 第三节、间歇制气过程及工艺条件 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术 第六节 灰熔聚流化床制气技术 第七节 烃类蒸汽转化法 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 脱硫主要设备 第六节 干法脱硫 第四章 一氧化碳变换 第一节 一氧化碳变换的基本原理 第二节 变换催化剂 第三节 工艺流程 主要设备 第五节 多段变换炉温度曲线 第六节 变换系统的热能回收 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 主要设备 第五节 NHD脱碳 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 深冷分离法 第七章：氨合成 第—节 氨合成原理及热力学基础 第二节 氨合成催化剂 第三节 氨合成工艺条件 第四节 氨的分离及氨合成流程 第五节 主要设备 第八章：尿素生产简介 第九章 烧碱生产简介 备注 1 讲授 2 多媒体 2 讲授 4 7 讲授 4 8 讲授 4 9 讲授 3 6 讲授 4 8 讲授 4 9

讲授 2 2

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸

上次课复习： 本次课题（或教材章节题目）： 第一章 绪论 教学要求：了解氨的生产发展历程和氨的性质及用途，掌握气态烃蒸汽转化法制取合成氨原料气的原理、工艺条件的制定原则。 重点：1、氨的性质，氨合成工业的发展：单系列、大型化、生产规模、生产能力、劳动强度。 2、气态烃蒸汽转化法的原理、工艺条件、主要设备。 难点：1、氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能够发生爆炸，有饱和水蒸气存在时，氨-空气混合物的爆炸界限较窄。 2、气态烃蒸汽转化法的原理和工艺条件的制定。 教学手段及教具：多媒体 讲授内容及时间分配： 学习本课程的意义及要求 3分钟 一、氨的发现与制取 4分钟 二、合成氨的原料 2分钟 三、氨的生产工艺分类 4分钟 四、合成氨生产的进展 4分钟 五、我国氨合成工业发展 4分钟 六、氨的性质和用途 5分钟 七、健康危害和导致后果 3分钟 课后作业 1对本课程的学习有哪些意见和建议？ 《合成氨》河北化工学校 程桂花 《合成氨与甲醇》赵育祥 《合成氨工艺与节能》张成芳 《无机化工工艺学（一） 合成氨》陈五平 参考资料 《合成氨工学 第一 第三卷》姜圣阶 《甲醇生产工艺与操作》杨福升 齐淑芳 《甲醇的生产》孟广铨 黄裕培 《尿素生产工艺与操作 （中级本）》陈观平 赵元凯

3

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸

第一章 绪论

一、氨的发现与制取

氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)发现的。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，即使在高温高压条件下，氢氮混合气每次通过反应器也只有小部分转化为氨，为了提高原料利用率，哈伯提出氨生产工艺为(1)采用循环方法；(2)采用成品液氨蒸发实现离开反应器气体中氨的冷凝分离，(3)用离开反应器的热气体预热进入反应器的气体，以达到反应温度。在机械工程师伯希(Bosch)的协助下，1910年建成了80g。h的合成氨试验装置。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，铁催化剂仍在工业生产中广泛应用。1912年，在德国奥堡巴登苯胺纯碱公司建成一套日产30t的合成氨装置。1917年，另一座日产90t的合成氨装置也在德国洛伊纳建成投产。

合成氨方法的研究成功，不仅为获取化合态氮开辟了广阔的道路，而且也促进了许多科技领域(例如高压技术、低温技术、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等)的发展。 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、合成氨的主要生产过程和生产工艺分类

合成氨的生产过程包括三个主要步骤。

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、氢混合气。 氮气主要来源于空气。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作用，以燃烧除去空气中的氧，剩下的氮即可作为氮氢混合气中的氮。

2、物理法：将空气冷却至低温(一170一一190 C)使之液化，再利用氮气和氧气沸点的不同进行分离，可得到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种燃料。工业上普通采用焦炭、煤、天然气、轻油、重油等燃料，在高温下与水蒸汽反应的方法制氢。电解水可直接得到氢气，但耗电量大，成本高，很少用。焦炉气和石油加工废气中含有大量的氢，用深度冷冻的方法除去其他组分，亦可得到氢气。

(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数采用60年代开发的三催化剂净化流程，即采用脱琉、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用碳化工艺流程。用浓氨水脱除二氧化碳，生成的碳孩氢铵经结晶、分离后即为产品。

(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。使用了七、八种催化剂，需要有高净化度的气体净化技术配合。例如，使用钴钼加氢催化剂和氧化锌脱硫剂，可以把天然气中的硫的含量体积分数脱除到ppm以下，不仅保护了转化催化剂，而且也为使用耐硫性能较差的低变催化剂创造了条件。再通过高净化度的脱碳方法，可使气体中一氧化碳和二氧化碳的体积分数总和小于o．7％。这样就

4

-1