0 绪论 1
0.0.1 世界合成氨发展史 1
0.0.2 我国合成氨工业发展情况 6
0.0.3 合成氨典型总流程 8
0.0.4 理论能耗、功耗和实际消耗 10
0.0.5 合成氨工艺的特点 12
第一篇 原料气的制取 16
1 煤气化法 16
1.1 煤气化过程的原理 18
1.1.1 煤的干燥 18
1.1.2 煤的加热分解 18
1.1.3 炭与氧的反应 21
1.1.4 炭与蒸汽反应 24
1.1.5 炭与二氧化碳反应 32
1.1.6 炭与氢反应 35
1.2 煤气化的工业方法 37
1.2.1 气化剂和供热方式 38
1.2.2 床层形式和煤的品性 39
1.2.3 煤的灰熔点和出渣形态 41
1.2.4 煤的加料方式 42
1.2.5 气化炉主要形式及其特征 42
1.3 间歇式造气炉的生产过程 51
1.3.1 间歇式气化工作循环 51
1.3.2 合适的制气条件 53
1.3.3 工艺流程和设备 60
1.4 间歇式造气炉原料煤消耗分析 63
1.4.1 造气炉的理想热平衡 64
1.4.2 真实造气炉的热平衡 65
1.4.3 灰渣残炭损失和消耗计算公式 67
1.4.4 造气炉各项显热损失 67
1.4.5 消耗分析举例 68
习题 70
参考文献 72
2 烃类蒸气转化法 74
2.1 烃类蒸汽转化的反应概要 76
2.2 烃类蒸汽转化反应的平衡 77
2.2.1 甲烷蒸汽转化反应的平衡 78
2.2.2 低碳烃的蒸汽转化平衡 82
2.2.3 烃类蒸汽转化忻碳热力学 84
2.3 甲烷蒸汽转化的速率 87
2.3.1 反应机理和动力学方程 87
2.3.2 宏观影响和过程描述 93
2.3.3 平衡温距的应用 95
2.4 甲烷转化过程析碳及其防止 96
2.5 石脑油蒸汽转化 101
2.5.1 石脑油蒸汽转化机理和动力学 101
2.5.2 石脑油转化过程析碳的防止 103
2.6 二段转化的过程 104
2.7 烃类蒸汽转化催化剂 105
2.7.1 催化剂的活性组分 106
2.7.2 载体和助催化剂 107
2.7.3 一段和二段转化催化剂 108
2.7.4 催化剂的制备和还原 110
2.7.5 转化催化剂的中毒 111
2.8 工艺流程和设备 112
2.8.1 天然气蒸汽转化的工艺流程 112
2.8.2 石脑油蒸汽转化工艺流程 114
2.8.3 一段转化炉 115
2.8.4 二段转化炉 122
2.9 烃类蒸汽转化的工艺条件 125
2.9.1 压力 125
2.9.2 温度 126
2.9.3 水碳比 126
2.9.4 空间速度 127
2.10 烃类蒸汽转化的节能 128
2.10.1 增设燃烧空气预热器降低排烟温度 129
2.10.2 采用低水碳比操作 129
2.10.3 二段炉添加过量空气 130
2.10 4 采用热交换型转化炉 130
2.10.5 回收低温热量饱和天然气 133
习题 133
参考文献 136
3 重油部分氧化法 138
3.1 重油部分氧化总体反应 139
3.2 反应的平衡 140
3.3 反应过程和速率 143
3.4 重油气化的生产条件 144
3.5.1 激冷流程 149
3.5 工艺流程 149
3.5.2 废热锅炉流程 150
3.5.3 炭黑的回收利用 152
3.6 主要设备 155
3.6.1 喷嘴 155
3.6.2 气化炉 158
3.6.3 文氏管洗涤器和萃取器 161
习题 162
参考文献 164
第二篇 原料气净化 166
4 脱硫 166
4.1 干法脱硫 166
4.1.1 活性炭法 167
4.1.2 有机硫加氢转化 168
4.1.3 氧化锌法 169
4.2 湿法脱硫 173
4.2.1 氧化法催化剂的选择 174
4.2.2 常用的湿法氧化法脱硫 175
4.2.3 湿法氧化法脱硫典型流程 180
4.3 脱硫方法的选择 181
习题 183
参考文献 184
5 一氧化碳的变换 185
5.1 变换反应平衡 185
5.2 变换催化剂 189
5.2.1 铁铬催化剂 189
5.2.2 铜基低变催化剂 195
5.2.3 钴钼耐硫催化剂 197
5.3 变换反应温升和分段 199
5.4 反应速率和反应条件 201
5.4.1 动力学方程 201
5.4.2 孔扩散的影响 204
5.4.3 活性系数和催化剂用量 206
5.4.4 反应条件 207
5.5 流程和热能回收 212
5.5.1 大型氨厂中变串低变流程 212
5.5.2 多段中变流程 213
5.6 变换的节能 217
5.6.1 烃类转化大型氨厂的节能 217
5.6.2 多段中变的节能 218
习题 221
参考文献 223
6 二氧化碳的脱除 224
6.1 二氧化碳吸收分离综述 225
6.1.1 分离过程热力学剖析 225
6.1.2 二氧化碳的生产需求 227
6.1.3 物理与化学吸收法的比较 228
6.2 物理吸收分离法 232
6.2.1 常温吸收剂的特性 232
6.2.2 常温吸收法的流程 233
6.2.3 低温甲醇冼 235
6.3 化学吸收分离法 241
6.3.1 热碳酸钾法脱除二氧化碳 242
6.3.2 MDEA法脱除二氧化碳 259
6.4 生成产品脱碳法 262
6.4.1 联产碳铵法 262
6.4.2 联产纯碱法 265
6.5 脱碳方法的选择 267
习题 268
参考文献 271
7 原料气的精炼 273
7.1 铜氨液洗涤法 274
7.1.1 铜液的组成 274
7.1.2 铜液吸收反应 277
7.1.3 铜氨液吸收一氧化碳 278
7.1.4 铜液的再生和还原 281
7.2 甲烷化法 285
7.2.1 甲烷化反应和平衡 285
7.2.2 甲烷化催化剂 287
7.2.3 甲烷化反应机理和速率 289
7.2.4 工艺与流程 295
7.3 深冷分离法 296
7.3.1 液氮洗涤一氧化碳法 297
7.3.2 深冷脱除过量氮 301
7.4 分子筛变压吸附法 304
习题 305
参考文献 307
8.1.1 反应平衡常数 308
8.1 氨合成热力学 308
8 氨的合成 308
第三篇 合成氨与工厂节能 308
8.1.2 反应平衡组成 310
8.1.3 反应的热效应 313
8.2 氨合成催化剂 313
8.2.1 化学组成和结构 313
8.2.2 催化剂的还原 316
8.2.3 催化剂活性的保持 321
8.3 氨合成反应动力学 322
8.3.1 本征动力学 322
8.3.2 宏观影响因素 325
8.4 氨合成塔 328
8.4.1 最佳温度及床层降温型式 328
8.4.2 轴向流动和径向流动 330
8.4.3 几种典型氨合成塔 332
8.4.4 氨合成塔的结构特点 340
8.5 氨的分离 342
8.6 氨合成工艺流程 344
8.6.1 早期氨合成的流程 344
8.6.2 氨合成反应热的回收 346
8.6.3 常见的氨合成工艺流程 350
8.7 工艺条件的选择 354
8.7.1 压力 354
8.7.2 温度 355
8.7.3 空间速度 356
8.7.4 循环气氢氮比 357
8.8 排放气的回收处理 358
8.7.5 循环气惰性气含量 358
8.7.6 进塔氨含量 358
8.8.1 深冷分离法 359
8.8.2 中空纤维分离法 359
8.8.3 变压吸附法 361
8.9 基本物料和热量衡算 362
8.9.1 物料衡算 362
8.9.2 热量衡算 366
习题 367
参考文献 369
9.1 大型氨厂的节能 370
9.1.1 大型氨厂的生产现状 370
9 合成氨厂的节能 370
9.1.2 大型氨厂的能耗分析 371
9.1.3 大型氨厂的节能改造措施 377
9.2 中小型氨厂的节能 378
9.2.1 降低两煤消耗 379
9.2.2 降低心耗问题 382
参考文献 384
附录 385
附表1 简单气体的统一基本焓和热容 385
附表2 碳氢化合物的统一基准焓 388
附表3 气体在25～t°C之间的平均摩尔热容 389
附表4 各种单位换算 390
习题参考答案 391