无机物工艺学 上PDF电子书下载

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