無機化工生產(chǎn)技術教案頭(共74頁)

1、石家莊財經(jīng)職業(yè)學院教案教案(jio n)頭課 次授課日期編號01基本課題緒論教學目的1、了解無機化學工業(yè)的地位和作用、無機化學工業(yè)的發(fā)展概況；2、掌握學習本課程的基本要求重 點無機化學工業(yè)的地位和作用難 點無機化學工業(yè)的地位和作用課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、本課程教學計劃簡介、本課程對學生的要求、簡介無機化工生產(chǎn)技術的特點和學習方法10min講授法培養(yǎng)學生正確的學習方法和嚴謹?shù)膶W習態(tài)度、講新課 緒論一、無機化學工業(yè)的地位和作用二、無機化學工業(yè)的發(fā)展概況65min講授法調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)學習興趣三、學習本課程的基本要求15min講授法培養(yǎng)與訓練學生學習本課

2、程的基本要求課后記：教學過程一、本課程教學計劃簡介、對學生的要求；及無機化工生產(chǎn)技術的特點和學習方法二、講授新課一、典型無機化工產(chǎn)品在國民經(jīng)濟中的重要地位及其發(fā)展概況 （一）合成氨堪稱現(xiàn)代化學工業(yè)的領頭羊 （二）硫酸曾被譽為“工業(yè)之母”（三）硝酸唯一兼有強酸性和強氧化性 （四）化學肥料是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基石 （五）純堿與燒堿是重要的基本化工原料 無機鹽是化學工業(yè)的基礎 典型無機化工產(chǎn)品主要包括合成氨、化學肥料、硫酸與硝酸、純堿與燒堿、主要無機鹽等五個方面。都屬于大宗化學品和典型無機化工產(chǎn)品。本書重點介紹典型無機化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、生產(chǎn)原料路線選擇、工藝流程組織、生產(chǎn)運行與操作條件的優(yōu)化，以及典型設備

3、選型、操作控制要點及常見故障排除措施等 典型無機化工產(chǎn)品概況。一般認為，現(xiàn)代化學工業(yè)的標志-1913年德國的哈伯和博施首次采用鐵為催化劑、直接以氫氣和氮氣為原料、在高溫高壓下成功合成氨。劃時代意義的人工固氮技術的重大突破。合成氨工業(yè)化被公認為化學方面最重要的發(fā)明之一和對高壓化學合成技術上作出的重大貢獻，哈伯和博施先后分別于1918年和1931年榮獲諾貝爾化學獎。這種直接合成氨法稱為哈伯-博施法。合成氨工業(yè)化的成功極大地促進了高壓機生產(chǎn)技術、高壓化學合成技術和催化劑生產(chǎn)技術的發(fā)展，使德國一躍成為當時世界工業(yè)強國。我國合成氨工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 硫酸產(chǎn)量與合成氨相當，工業(yè)化生產(chǎn)已有270年歷史，曾被譽為“

4、工業(yè)之母”?；使I(yè)中，每生產(chǎn)一噸硫酸銨，就要消耗純硫酸760kg。每生產(chǎn)一噸過磷酸鈣，消耗硫酸360kg；農(nóng)藥方面如硫酸銅、硫酸鋅是植物的殺菌劑，硫酸鉈可作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑；冶金工業(yè)中電解液就需要使用硫酸；石油工業(yè)中每噸原油精煉需要硫酸約24kg，每噸柴油精煉需要硫酸約31kg；化學纖維每生產(chǎn)1t環(huán)氧樹脂，需用硫酸2.68t，號稱“塑料王”的聚四氟乙烯，每生產(chǎn)1t，需用硫酸1.32t；硫酸曾被譽為“工業(yè)之母”染料工業(yè)幾乎沒有一種染料（或其中間體）的制備不需使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。濃硫酸為濃縮硝酸生產(chǎn)中的脫水劑；氯堿工業(yè)中，以濃硫酸干燥氯氣、氯化氫；無機鹽工業(yè)中，如冰晶石、氟化

5、鋁、硼砂、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硫酸鉛、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及其他硫酸鹽的制備；許多無機酸和有機酸的制備，也常需要硫酸作原料。此外，電鍍業(yè)、制革業(yè)、顏料工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、工業(yè)炸藥和鉛蓄電池制造業(yè)等等，都消耗相當數(shù)量的硫酸。我國硫酸工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1t硫磺可以生產(chǎn)3t硫酸，2t蒸氣，336度電量，且無三廢排放，良好的生產(chǎn)環(huán)境與經(jīng)濟效益是硫磺法生產(chǎn)硫酸得到快速發(fā)展最主要的因素。近幾年來，隨著我國有色金屬工業(yè)的迅猛發(fā)展，冶煉煙氣制酸也獲得快速發(fā)展，銅陵有色、江西銅業(yè)、甘肅金川等硫酸產(chǎn)量在100萬t/a以上的特大型企業(yè)，均以冶煉煙氣制酸為主，2008年我國煙氣吸收法制酸已占24%。硫酸裝置

6、的大型化、規(guī)?；⒓s化發(fā)展取得了巨大進步。將進一步淘汰4萬t/a的硫鐵礦制酸裝置，限制10萬t/a硫鐵礦制酸裝置，硫酸企業(yè)有望向“能源工廠”轉變，實現(xiàn)以硫資源為主線，以能源循環(huán)為輔線，實現(xiàn)了以硫酸為核心的循環(huán)經(jīng)濟。 硝酸兼有強酸性和強氧化性的特點，各類酸中產(chǎn)量僅次于硫酸的重要化工原料；主要用于無機化工制造硝酸銨、硝酸銨、硝酸磷肥、氨磷鉀等復合肥料。在有機工業(yè)、染料工業(yè)、涂料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、印染工業(yè)、橡膠工業(yè)、塑料工業(yè)、冶金工業(yè)中和國防工業(yè)等也有廣泛用途。硝酸唯一兼有強酸性和強氧化性 我國硝酸工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 至2008年底我國已擁有先進的雙加壓法工藝的硝酸生產(chǎn)裝置20套，占我國硝酸總產(chǎn)能的50%

7、，大大縮短了我國與世界先進水平的差距。但我國還不算是硝酸工業(yè)強國，世界發(fā)達國家均普遍采用27萬t級和50萬t級硝酸裝置，我國年產(chǎn)27萬t雙加壓法完全國產(chǎn)化硝酸裝置目前國內(nèi)僅有幾家企業(yè)正在籌建，隨著取締和關閉落后生產(chǎn)裝置，淘汰配置低、規(guī)模小、能耗高的裝置，我國硝酸工業(yè)正在向規(guī)?；l(fā)展 化肥是農(nóng)作物增產(chǎn)增收的物質(zhì)基礎，糧食的“糧食”?；蕦ξ覈Z食單產(chǎn)增長的貢獻率高達4050。使用化肥以提高糧食單產(chǎn)，已經(jīng)成為確保全球糧食安全的關鍵和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基石。中國能以世界7%的耕地養(yǎng)活占世界約22%的人口，應該說一半功勞歸于化肥。另外一半功勞呢？化學肥料是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基石 建國初我國化肥工業(yè)只有硫酸銨和硝酸銨兩

8、個品種，年產(chǎn)量6000t。目前我國化肥生產(chǎn)量約占世界總量的約1/3，表觀消費量約占35%，世界上最大的化肥生產(chǎn)國和消費國。一是化肥工業(yè)的基本特征是“多氮少磷缺鉀”；二是高濃度化肥比例低。為什么？三是復合肥料比例低。 純堿。建材方面主要用于制造玻璃，這是純堿的最大消費部門，每t玻璃消耗純堿0.2t。在輕工方面：洗衣粉、三聚磷酸鈉、保溫瓶、燈泡、白糖、搪瓷、皮革、日用玻璃、造紙等；在化工方面：制取鈉鹽、金屬碳酸鹽、小蘇打、硝酸鈉、亞硝酸鈉、硅酸鈉、硼砂、漂白劑、填料、洗滌劑等；冶金工業(yè)：冶煉助熔劑、選礦用浮選劑、煉鋼和煉銻用作脫硫劑；在陶瓷工業(yè)中制取耐火材料和釉也要用到純堿；印染工業(yè)用作軟水劑；制

9、革工業(yè)用于原料皮的脫脂、提高鉻鞣液堿度；食用級純堿用于生產(chǎn)味精、面食等。純堿與燒堿是重要的無機堿性化工原料 我國純堿工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀氨堿法/%聯(lián)堿法/%2008年我國純堿企業(yè)平均年產(chǎn)量37.34萬噸。氨堿法路線的山東?；瘓F有限公司的年產(chǎn)能為300萬噸；聯(lián)堿法的湖北雙環(huán)化工集團有限公司年產(chǎn)能為100萬噸。但在節(jié)能減排方面與世界先進水平仍有較大差距。例如：氨堿企業(yè)，液氨平均消耗大于4.5kgt堿，是世界最好水平的1.5-2倍；制堿裝備運行周期和穩(wěn)定性低于國外；自控技術水平參差不齊，勞動效率低下；能源消耗偏高等。燒堿使用燒堿最多的部門是化學藥品制造；其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂制造業(yè)。

10、在生產(chǎn)染料、塑料、藥劑及有機中間體，舊橡膠再生；無機鹽生產(chǎn)中，制取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等，也要使用大量的燒堿。如普通肥皂；造紙行業(yè)主要是制漿耗堿，燒堿起苛化作用；印染、紡織工業(yè)上，用大量堿液去除棉紗、羊毛的油脂；生產(chǎn)人造纖維也需要燒堿或純堿。例如，制粘膠纖維首先要用1820燒堿溶液（或純堿溶液）去浸漬纖維素，使它成為堿纖維素。 我國燒堿工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀隔膜法/%離子膜法/%氯產(chǎn)品數(shù)量 鹽酸、液氯、漂白粉等幾種 200余種，主要品種70多個 我國最早的氯堿工廠是1930年投產(chǎn)的上海天原電化廠，日產(chǎn)燒堿2t。離子交換膜法制堿技術，具有設備占地面積小、能連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品質(zhì)量高、能適應電流

11、波動、能耗低、污染小等優(yōu)點，是氯堿工業(yè)發(fā)展的方向。目前我國隔膜法燒堿占55%，離子膜法燒堿占45%。氯堿工業(yè)企業(yè)平均生產(chǎn)規(guī)模7.9萬ta；大多數(shù)企業(yè)的規(guī)模較小，日本、歐盟的前5家企業(yè)分別集中了它們燒堿生產(chǎn)能力的50%，美國的5家大公司80%，而我國前5家企業(yè)不到全國總生產(chǎn)能力的16%。 教案(jio n)頭課 次授課日期編號02基本課題煤氣化教學目的1、熟練掌握煤氣化的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程；2、了解煤氣化的反應機理及動力學方程；重 點煤氣化的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程；難 點煤氣化的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培

12、養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課第一章 合成氨原料氣的生產(chǎn)第一節(jié) 煤氣化一、氣化原理二、制取半水煤氣的工業(yè)方法三、間歇式生產(chǎn)半水煤氣40min講授法使學生具有識讀和繪制生產(chǎn)工藝流程圖的初步能力四、煤間歇法制氣原始開車的基本步驟化工生產(chǎn)操作之一五、氧蒸汽連續(xù)氣化法、作業(yè) P42 1.2.340min講授法使學生具有編制開停車方案的初步能力課后記：教學過程一、簡介1 .以焦炭或煤為原料，在一定的高溫條件下通入空氣、水蒸氣或富氧空氣-水蒸汽混合氣，經(jīng)過一系列反應生成含有CO、CO2、H2、N2及CH4等混合氣體。2. 氣化過程中所使用的空氣、水蒸氣或富氧空氣-水蒸汽混合氣等稱為氣化

13、劑。氣化過程所得到的混合氣體，稱為煤氣。3. 用于實現(xiàn)煤氣化過程的主要設備稱為煤氣發(fā)生爐。4. 煤氣的成分取決于燃料和氣化劑的種類及氣化工藝條件。 二、煤氣化的原理 吹風反應以一定量的空氣或富氧空氣為氣化劑，碳和氧之間發(fā)生劇烈放熱反應，為制氣反應提供能量，也稱吹風反應。其主要反應如下：C + O2 = CO2 - 393.777 kJ/mol （主反應） （2-1）C + CO2 = 2CO +172.28 kJ/mol （2-2）2C + O2 = 2CO - 221.189 kJ/mol （2-3）制氣反應熾熱的碳將氫從水蒸氣中還原出來，在煤氣生產(chǎn)中稱之為蒸汽分解，主要還原反應：C + H

14、2O(g) = CO + H2 131.390 kJ/mol （主反應）C + 2H2O(g) = CO2 + H2 90.196 kJ/mol C + 2H2 = CH4 -74.90 kJ/mol 該反應是吸熱反應，產(chǎn)物是水煤氣，是半水煤氣的有效成分其他副反應在燃料氣化過程中，副反應，產(chǎn)生少量或微量的H2S和有機硫化物、氰化物、氨等雜質(zhì)組分。四、半水煤氣生產(chǎn)的特點 半水煤氣的特征：（CO+H2）/N2=3.13.2；從氣化系統(tǒng)的熱平衡來看，吹風反應是放熱反應，制氣反應是吸熱反應，如果外界不提供熱源，而是通過前者的反應熱為后者提供反應所需要的熱量，并維持系統(tǒng)的自熱平衡的話，理論上，1mol氧

15、氣的吹風反應熱僅可供1.68mol碳和水蒸氣進行制氣反應，其（CO+H2）/N2 =1.433.13.2。反之，若欲獲得組成合格的半水煤氣，該系統(tǒng)就不能維持自熱平衡。間歇制氣法在間歇式固定床煤氣發(fā)生爐中，吹風反應和制氣反應是交替進行的。首先進行吹風反應，將燃料層溫度（即爐溫）提到必要的溫度（如11001200），所得吹風氣大部分放空。吹風反應停止后，送入蒸汽進行制氣反應，吸熱反應，料層的溫度、反應速度和水煤氣質(zhì)量（煤氣中CO+H2含量）都將下降。水煤氣+部分吹風氣=半水煤氣。如此交替進行吹風和制氣反應，故稱間歇制氣法。在我國目前中小型氮肥企業(yè)、聯(lián)醇企業(yè)得到廣泛應用。富氧空氣或純氧連續(xù)氣化法空氣

16、中氧氣氣含量過低是以空氣和水蒸汽為氣化劑時不能實現(xiàn)連續(xù)制取合格半水煤氣的根本原因。如果采用富氧空氣或純氧來代替空氣作為氣化劑，以上問題將迎刃而解，并且可以實現(xiàn)連續(xù)制氣。富氧空氣中氧氣的濃度需要多少呢？若（CO+H2）/N2=3.1，則富氧空氣中氧氣理論含量為：1/(1+1.68) = 36.6%。實際生產(chǎn)中連續(xù)氣化法所需富氧空氣中氧氣含量約50%，此即為富氧空氣-蒸汽連續(xù)氣化法。 三、間歇式造氣爐的工作循環(huán)吹風階段：空氣 煤氣爐底部 灰渣層氧化層 (燃燒氣化反應) 還原層（CO2還原反應） 爐頂。吹風反應提高炭層溫度的同時，其中的氧氣幾乎被消耗殆盡， CO2還原反應吹風氣中CO含量迅速增長，所

17、以，吹風氣必須經(jīng)燃燒室或者集中到廢熱鍋爐中回收顯熱和CO的潛熱后才能放空。 一次上吹階段：將放空閥倒換為制氣閥向氣柜送氣。水蒸氣 煤氣爐底部灰渣層 氣化層（制氣反應）爐頂。由于爐溫高、氣化反應速度快、蒸汽分解率較高、所得水煤氣質(zhì)量好，生成的水煤氣經(jīng)除塵和回收顯熱后送入氣柜。一次上吹過程中，由于水蒸氣溫度較低，加上制氣反應大量吸熱，使氣化區(qū)溫度顯著下降，而燃料層上部卻因灼熱的煤氣通過使溫度有所上升，導致爐層熱點（氣化層）上移，煤氣帶走的顯熱損失顯著增加，因此，在上吹制氣進行一段時間后，應改變氣體方向。 下吹階段：上吹結束后，關閉下部蒸汽閥，打開上部蒸汽閥和下吹煤氣閥，從爐頂自上而下送入蒸汽。飽和

18、蒸汽先經(jīng)燃燒室預熱為過熱蒸汽、再經(jīng)燃料層預熱后到達氣化區(qū)進行氣化反應，同時使上層燃料層溫度降低，并使爐層熱點重新回到正常位置，而生成水煤氣通過灰層時使灰層溫度提高，有利于燃盡殘?zhí)?，煤氣?jīng)除塵降溫后送氣柜。下吹制氣階段爐溫高、蒸汽溫度高、煤氣質(zhì)量好，所以下吹時間要長于一次上吹時間。二次上吹階段：下吹制氣后，如果立即進行吹風，空氣將與殘留在爐底的下行煤氣相遇，導致爆炸。所以，為了將爐底部的下吹煤氣吹凈并回收送入氣柜，以防止吹入空氣時發(fā)生爆炸，進行二次上吹制氣是必要的，其目的是回收爐底煤氣和進行安全準備?？諝獯祪綦A段：二次上吹制氣后，煤氣發(fā)生爐上部空間、出氣管道及有關設備都充滿了煤氣，如立即進行吹風

19、階段，不僅造成浪費，且這部分煤氣排至煙囪和空氣接觸時也可能發(fā)生爆炸。因此，在轉入吹風之前，從爐底自下而上吹入空氣，所產(chǎn)生的空氣煤氣與原來殘留的水煤氣一并送入氣柜，這一階段叫做空氣吹凈階段?？諝獯祪舻闹饕康氖菫榱嘶厥諣t上部及管道中剩余的煤氣，在半水煤氣的生產(chǎn)過程中屬于加氮操作，是調(diào)節(jié)氫氮比的關鍵步驟。三、總結知識四、布置作業(yè)教案(jio n)頭課 次授課日期編號03基本課題烴類制氣教學目的1、掌握烴類蒸汽轉化的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程2、理解甲烷蒸汽轉化催化劑的組成、還原與使用，主要設備的基本結構重 點烴類蒸汽轉化的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程難 點烴類蒸汽轉化的基本原理、工藝

20、條件的選擇及工藝流程課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課第二節(jié) 烴類制氣一、氣態(tài)烴類蒸汽轉化法40min講授法使學生掌握烴類蒸汽轉化的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程二、石腦油蒸汽轉化、作業(yè) P42 8、9、1040min講授法使學生具有節(jié)能減排、降低能耗的意識課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課1.甲烷蒸汽轉化反應的基本原理CH4 + H2O = CO + 3H2 + 206 kJ/molCH4 + 2H2O = CO2 + 4H2 + 165 kJ/molCO + H2O = CO2 + H2 41.19

21、kJ/mol副反應主要是析炭反應CH4 = C + 2H2 + 74.9 kJ/mol2CO = C + CO2 172.5 kJ/molCO + H2 = C + H2O 131.4 kJ/mol圖 不同條件下的甲烷平衡含量2、影響因素溫度 壓力 水碳比 3、烴類蒸汽轉化催化劑催化劑的組成一般由活性組分、少量助催化劑和承載活性組分的載體組成?；钚越M分：活性組分為鎳（Ni），含量430%。鎳含量越高，催化劑活性越高。鎳以氧化鎳（NiO）形式存在，使用時必須將氧化鎳還原為金屬鎳。助催化劑（促進劑）：添加少許促進劑能提高催化劑的活性、穩(wěn)定性和選擇性。助催化劑為金屬鋁、鉻、鎂、鈦、鈣等的氧化物。載體

22、：載體是活性組分鎳的骨架和黏合劑，可以使鎳晶體高度分散，達到較大的比表面積，防止鎳晶體熔融。常用的載體有氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣等，一般采用浸漬法或沉淀法將氧化鎳附著在載體上。4工業(yè)生產(chǎn)的二段轉化法 目前大型氨廠普遍采用。一段轉化將甲烷轉化到一定程度后，再在二段轉化爐中通入適量空氣進一步轉化?？諝夂鸵欢无D化氣中部分可燃氣體反應，以提供轉化反應所需的熱量和合成氨所需的氮氣。工藝條件壓力：3.54.0MPa。溫度：1000，一、二段轉化爐溫差：1030。水碳比：2.52.75?？臻g速率：10002000h-1。 三、總結知識教案(jio n)頭課 次授課日期編號04基本課題原料氣脫硫、一氧化碳變換教

23、學目的1、熟練掌握原料氣脫硫、一氧化碳變換的基本原理、工藝條件的選擇集工藝流程的分析2、理解一氧化碳變換催化劑的分類、特點、組成及使用。重 點原料氣脫硫、一氧化碳變換的基本原理、工藝條件的選擇集工藝流程的分析難 點原料氣脫硫、一氧化碳變換的基本原理、工藝條件的選擇集工藝流程的分析課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課第二章 合成氨原料氣的凈化第一節(jié) 原料氣脫硫一、干法脫硫二、濕法脫硫30min講授法使學生具有分析選擇工藝條件的初步能力第二節(jié) 一氧化碳變換一、基本原理二、變換催化劑三、工藝條件四、工藝流程五、變換反應器的類型六、

24、降低能耗的方法七、耐硫低溫變換原始開車及正常開停車的原則步驟、作業(yè) P80 1、4、6、850min講授法使學生具有開停車方案初步確定的能力課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課第一節(jié) 原料氣脫硫一、 干法脫硫：特點：脫硫精度高、操作簡便、設備簡單、生產(chǎn)成本較高。1.鈷鉬加氫-氧化鋅法：在鈷鉬催化劑作用下，有機硫加氫轉化成無機硫；再采用ZnO脫除 CS2 + H2 H2S + CH4 COS + H2 CO + H2S ZnO + H2S ZnS + H2O 2. 氧化鋅法： 原理：利用氧化鋅脫硫劑內(nèi)表面積大、硫容高的特點脫硫，可直接吸收H2S及R-SH。 ZnO + H2S ZnS

25、 + H2O RSH + ZnO ZnS + H2O + RH 氧化鋅法脫硫速度快，精度高（0.110-6),一般采用鈷鉬加氫串聯(lián)氧化鋅法同時脫除原料氣中的有機硫及無機硫化物。加氫串氧化鋅脫硫工藝流程1-鈷鉬加氫脫硫槽；2-氧化鋅槽3. 活性炭法 原理：利用活性炭較強的吸附作用。由反應機理不同，可分為吸附、氧化、催化三種方式。 氧化反應：在活性炭表面上吸附的硫化氫在堿性溶液的條件下和氣體中的氧反應生成硫和水。 催化反應：活性炭上浸漬鐵銅等的鹽類，可催化有機硫轉化為硫化氫，然后吸附脫除。 活性炭法可再生,用蒸汽加熱使單質(zhì)硫升華。然后氣體冷凝后得到硫磺固體二、濕法脫硫優(yōu)點：吸收速度快、生產(chǎn)強度大、

26、脫硫劑可再生、可回收硫磺，適用于硫含量高，因而應用范圍廣泛。缺點：脫硫精度較差，有物料損耗。方法：物理法、化學法、物理化學法。重點討論：化學法中的濕式氧化法1. 濕式氧化法脫硫的基本原理吸收：H2S +OH- HS- + H2O 吸收劑為堿性物質(zhì)再生：載氧體（氧化態(tài)）+ H2S S +載氧體（還原態(tài)）載氧體（還原態(tài)）+ 1/2O2 H2O +載氧體（氧化態(tài)）ADA法濕式氧化法脫硫a. 原理脫硫：Na2CO3 + H2S NaHS + NaHCO3NaVO3 + NaHS + H2O Na2V4O9 + S + NaOHADA(氧化態(tài))+ Na2V4O9 ADA(還原態(tài))+NaVO3再生：ADA

27、(還原態(tài))+ 1/2O2 H2O+ ADA(氧化態(tài))副反應：NaHS + O2 Na2S2O3 + H2O b.工藝條件（1）溶液的pH值：高不易于單質(zhì)硫的生成。8.59.5。（2）釩酸鹽的含量：過多易形成“釩-氧-硫”黑色沉淀，一般約高于理論用量。同時還加入酒石酸鉀鈉防止其黑色沉淀產(chǎn)生。（3）溫度：高易產(chǎn)生硫代硫酸鹽副反應。（4）壓力：沒有多大的影響。第二節(jié) 一氧化碳變換1變換的基本原理1.1 化學平衡CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)- 41.19kJ/mol反應特點：可逆的、氣體體積不變的、放熱反應。（1）變換率x變換率x：已變換的CO量與變換前的CO量之比；平衡變換

28、率x*：反應達到平衡時的變換率。實際變換率x （2）平衡變換率的影響因素T，Kp；T，Kp，PCO，變換率增大；H2O/CO， PCO，變換率增大；P：壓力變化對變換率無影響。1.2 反應速率反應速率的影響因素：T：存在最佳溫度Tm； P：P，反應速率增大；H2O/CO，反應速率增大；內(nèi)擴散：采用小顆粒催化劑，以增強內(nèi)擴散效果。2、變換催化劑催化劑選擇的主要依據(jù)根據(jù)合成氨原料氣凈化流程和工藝要求。具體說：原料氣和變換氣CO含量，原料氣中H2S和有機硫化物的含量。殘余CO：原料氣精制中脫除。催化劑主要品種 鐵鉻系中溫變換催化劑300550； 銅鋅系低溫變換催化劑200280； 鈷鉬系耐硫變換催化

29、劑180500。 2.1 鐵鉻系中溫變換催化劑2.2 銅鋅系低變催化劑2.3 鈷鉬系耐硫變換催化劑3工藝條件3.1 溫度：Tm與催化劑種類及原料氣組成等因素有關（1）應在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)操作催化床溫度（2）催化床溫度應可能接近最佳溫度 變換反應器采用多段換熱式。 3.2 壓力：0.71.8MPa 故提高壓力對變換反應是有利的。 3.3水碳比（H2O/CO）：一般取35 增加水蒸氣用量，既有利于提高CO的變換率，又有利于提高變換反應速率。三、總結知識四、布置作業(yè) 教案(jio n)頭課 次授課日期編號05基本課題二氧化碳脫除、原料氣精制教學目的1、熟練掌握二氧化碳脫除和原料氣精制的基本原理

30、、工藝條件的選擇及工藝流程的分析；2、了解原料氣凈化的反應機理及動力學方程；冷法凈化與熱法凈化的工藝組合重 點二氧化碳脫除和原料氣精制的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程的分析難 點二氧化碳脫除和原料氣精制的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程的分析課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課第三節(jié) 原料氣中二氧化碳的脫除一、化學吸收法二、物理吸收法三、脫碳方法的選擇40min講授法使學生掌握二氧化碳脫除的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程的分析第四節(jié) 原料氣的精制一、銅氨液洗滌法二、甲烷化法三、液氮洗滌法、作業(yè) P80 18、21、

31、2340min講授法使學生掌握原料氣精制的基本原理、工藝條件的選擇及工藝流程的分析課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課第三節(jié) 原料氣中二氧化碳的脫除經(jīng)變換后原料氣中含有大量的CO2， CO2既是合成氨催化劑的毒物，又是尿素、碳銨、純堿等原料氣體，因此必須對CO2進行脫除并加以回收利用。 脫碳目的：凈化原料氣，同時回收CO2。一、脫碳方法根據(jù)吸收原理不同，可分為物理、化學和物化吸收法三種：物理吸收法是利用CO2能溶解于水或有機溶劑中或被吸附的特性，將CO2氣體從原料氣中脫除。化學吸收法是以堿性溶液為吸收劑，利用CO2是酸性氣體的特性進行化學反應將其吸收。物理化學法兼有物理吸收和化學吸

32、收法的特點，例如環(huán)丁砜和聚己二醇二甲醚法等。 二、化學吸收法基本原理：利用CO2是一種酸性氣體的特性，采用堿性溶液為吸收劑進行化學反應將其吸收而脫除。優(yōu)勢：具有選擇吸收性較好、凈化度高、CO2純度高和回收率高等優(yōu)點。缺陷：能耗相對較高，吸收液對設備腐蝕較嚴重。、典型方法：本非爾特法脫碳基本原理：利用熱碳酸鉀溶液吸收CO2。反應速率：常溫下，純碳酸鉀水溶液與CO2的反應速率較慢，提高反應溫度可提高反應速率。但在較高的溫度下，碳酸鉀水溶液對碳鋼設備有極強的腐蝕作用。工業(yè)生產(chǎn)中在碳酸鉀水溶液加入活化劑（DEA ：2,2-二羥基二乙胺）既可提高反應速率，又可減少對設備的腐蝕。吸收的化學平衡： CO2（

33、g） CO2（l）+ K2CO3 + H2O 2KHCO3 - Q再生： 2KHCO3 CO2（g）+ K2CO3 + H2O + Q、本非爾特法脫碳的工藝條件溶液的組成：K2CO3：2730%；DEA：5%、緩蝕劑吸收壓力：P可增加吸收推動力、提高氣體凈化度。以煤為原料：P=1.82.0MPa。吸收溫度：吸收溫度與再生溫度相結合，貧液溫度7080，半貧液溫度110115。再生條件：P、T等、本非爾特法脫碳的工藝流程本非爾特法脫碳的能耗分析本非爾特法脫碳的能耗為(10-12)104kJ/molCO2能耗高的原因主要有：常壓再生時，大量水蒸氣隨CO2從再生塔頂部帶出，因此在再生塔冷凝器中有大量的

34、冷凝熱損失；再生塔底部貧液溫度為120，需降至70才能進吸收塔上段，因此需要冷卻這也造成了能量的損耗三、物理法脫碳基本原理：利用二氧化碳比氫氣、氮氣等在吸收劑中溶解度大的特性，除去原料氣中的二氧化碳。優(yōu)勢：工藝相對簡單，對設備腐蝕較小，投資低。缺點：選擇性較差，CO2回收率不高，CO2純度較低。目前常用的方法有碳酸丙烯酯法（PC法）、低溫甲醇法和聚乙二醇二甲醚法（NHD法）。曾采用加壓水洗法脫碳，由于電耗高，目前已經(jīng)被淘汰。1、物理吸收劑的選擇物理吸收法由于選擇性較差，并且一般采用減壓閃蒸再生，因此CO2的回收率不高，故僅在CO2有富余的合成氨廠采用。根據(jù)操作溫度的不同又可分為常溫吸收與低溫洗

35、滌法。 2、低溫甲醇洗滌法利用-30-70CH3OH吸收CO2氣體。優(yōu)點：氣體凈化度高、具有良好的選擇性、溶劑熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好、無腐蝕。缺陷：甲醇有毒、并且須在深冷下操作勢必消耗大量冷量，可與液氮洗滌法配套使用。第四節(jié) 原料氣精制方法銅氨液洗滌法：在高壓和低溫條件下采用銅鹽的氨溶液吸收CO生成新的絡合物，在減壓和加熱的條件下再生。適合于以煤制氣的大、中、小型氨廠。 液氮洗滌法：在低溫下用液體氮將少量CO及CH4洗滌脫除，是一種典型的物理方法。適合于重油部分氧化法和煤富氧空氣氣化的制氨流程。 甲烷化法：在鎳催化劑的作用下，CO、CO2加H2轉化為甲烷的過程。適應于CO含量較低的低溫變換工藝

36、。 雙甲工藝/醇烴化工藝：凈化與甲醇生產(chǎn)聯(lián)合1銅氨液洗滌法銅液制備：2Cu + 4HAc + 8NH3 + O2 = 2Cu(NH3)4Ac2 + 2H2OCu(NH3)4Ac2 + Cu = 2Cu(NH3)2Ac銅液組成：銅離子：低價銅：Cu(NH3)2+ 高價銅：Cu(NH3)42+ 總銅：2.22.5mol/L 銅比：58氨：游離氨(NH3)：22.5mol/L 配合氨：5.25.8mol/L 總氨：913mol/L醋酸：醋酸量超過總銅量的15%20%。殘余CO和CO2：CO：0.005m3/m3 CO2：1.5mol/L2甲烷化法 甲烷化法是在催化劑鎳的作用下將CO和CO2氣體加氫生

37、成甲烷而達到氣體精制的目的。此法可將原料氣中碳氧化物總量降至10ppm以下，由于甲烷化過程消耗了氫氣生成了甲烷，因此僅適應于原料氣中CO和CO2氣體低于0.5%的工藝過程中。 基本原理：化學平衡：碳氧化物加氫反應如下：CO + 3H2 = CH4 + H2O 206.16kJ/molCO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O 165.08kJ/mol反應速率：甲烷化反應的機理較復雜，反應速率較慢，但在鎳催化劑存在的條件下，反應速率相當快，并且反應速率隨溫度升高和壓力增大而加快。3、液氮洗滌法 液氮洗滌法是一種深冷分離法，是基于各種氣體沸點的不同這一特性而進行的。CO具有比氮的沸點高以及能溶解

38、于液體氮中，采用液氮洗滌法可將合成氨原料氣中的少量CO脫除。采用深冷分離法脫除合成氨原料氣中的少量CO的工藝流程三、總結知識四、布置作業(yè) 教案(jio n)頭課 次授課日期編號06基本課題氨合成反應基本原理、氨合成催化劑、氨合成工藝條件教學目的熟練掌握氨合成反應的基本原理及氨合成工藝條件的選擇了解氨合成反應的機理及動力學方程重 點氨合成反應的基本原理及氨合成工藝條件的選擇集工藝流程分析難 點氨合成反應的基本原理及氨合成工藝條件的選擇集工藝流程分析課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課第三章 氨的合成第一節(jié) 氨合成反應基本原理一

39、、氨合成反應的熱效應二、氨合成反應的化學平衡三、平衡氨含量及影響因素四、氨合成反應速率40min講授法使學生掌握氨合成反應的基本原理第二節(jié) 氨合成催化劑催化劑的組成和作用催化劑的還原和使用第三節(jié) 氨合成工藝條件壓力溫度空間速度合成塔進口氣體組成、作業(yè) P111 2、3、540min講授法使學生學會氨合成工藝條件的選擇課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課第三章 氨的合成一、1、催化劑的組成和作用大多數(shù)鐵催化劑都是經(jīng)過精選的天然磁鐵礦采用熔融法制備的，其活性成分為金屬鐵，另外添加了Al2O3、K2O等助催化劑。Al2O3是結構型助催化劑，可增加催化劑的比表面積，并防止還原后的鐵微晶長大

40、，從而提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。K2O是電子型助催化劑，能促進電子的轉移過程，有利于氮分子的吸附和活化，也能促進生成物氨的脫附。通常制得的催化劑為黑色不規(guī)則顆粒，有金屬光澤，孔隙率40%50%，內(nèi)表面積為416m2/g。我國主要型號的氨合成催化劑的組成與性能見表3-4。2催化劑的還原與使用氨合成催化劑在還原前沒有活性，使用前必須經(jīng)過還原，使Fe3O4變成-Fe微晶才具有活性。還原反應為：Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O + 149.9kJ/mol還原溫度 氨合成催化劑的升溫還原過程通常由升溫期、還原初期、還原末期、輕負荷養(yǎng)護期五個階段組成。還原壓力 一般情況下，還原壓力控制在1

41、020MPa。還原空速 國產(chǎn)A型催化劑還原空速控制在10000h-1以上。還原氣體成分 H2：72%76% H2O(g)：0.51.0g/m3。1、壓力合成壓力是決定生產(chǎn)強度和技術經(jīng)濟指標的主要因素。提高操作壓力有利于提高平衡氨含量和氨合成速率，增加裝置的生產(chǎn)能力，有利于簡化氨分離流程。但是壓力太高對設備材料及加工制造的技術要求較高。同時高溫下反應溫度也會相應提高，這樣一來催化劑的使用壽命會縮短。當操作壓力在2030MPa時，總功耗最低。2、溫度氨合成過程中存在最佳溫度，最佳溫度的確定與催化劑的型號有關。工業(yè)生產(chǎn)上應嚴格控制兩點溫度，即床層入口溫度（零米溫度）和熱點溫度。在確保穩(wěn)定的前提下，根

42、據(jù)塔的負荷及催化劑的活性情況盡可能維持較低的熱點溫度，同時應確保床層入口溫度高于催化劑的起始活性溫度。經(jīng)常調(diào)節(jié)催化劑床層溫度的手段有：循環(huán)量、主副閥、進口氨含量以及惰性氣體成分等。3、空間速率空間速率表示單位時間內(nèi)、單位體積催化劑處理氣量的大小。表3-3給出了生產(chǎn)強度與空間速率之間的關系。一般來說，氨合成操作壓力高、反應速率快，空速可適當提高；反之則較低。例如：30MPa的中壓法氨合成塔，空速控制在2000030000h-1；15MPa的低壓法氨合成塔其空速控制在10000h-1左右。4、合成塔進口氣體組成合成塔進口氣體包括氫氮比、惰性氣體含量和初始氨含量。 最適宜的氫氮比與反應偏離平衡的狀況

43、有關。當接近平衡時，氫氮比為3；當遠離平衡時氫氮比為1最適宜。進塔氣的適宜氫氮比在2.52.9之間。 惰性氣體的存在，無論從化學平衡、反應動力學還是動力消耗的角度分析，都是不利的。當操作壓力較低、催化劑活性較好時，循環(huán)氣中的惰性氣體含量宜保持在16%20%，反之宜控制在12%16%。低（消耗高），高（對合成不利）。 降低入塔氨含量，反應速率加快，氨凈值增加，生產(chǎn)能力提高。但進塔氨含量控制在2%4%。三、總結知識四、布置作業(yè) 教案(jio n)頭課 次授課日期編號07基本課題氨的分離及合成工藝流程、氨合成塔及其操作控制要點教學目的1、熟練掌握氨合成過程的能量分析及余熱回收；2、理解氨合成塔的結構

44、特點重 點氨合成過程的能量分析及余熱回收難 點氨合成過程的能量分析及余熱回收課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課 第四節(jié) 氨的分離及合成工藝流程氨的分離氨合成工藝流程排放氣的回收處理50min講授法使學生了解氨的分離及排放氣的回收處理第五節(jié) 氨合成塔結構特點及基本要求連續(xù)換熱式合成塔冷激式氨合成塔第六節(jié) 氨合成過程的能量分析及余熱回收氨合成塔的操作控制要點、作業(yè) P47 8、1230min講授法使學生掌握氨合成過程的能量分析及余熱回收課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課第四節(jié) 氨的分離及合成工藝流程 由于氨合成平

45、衡轉化率較低，合成塔出口氣體中氨含量一般在25%以下，因此必須將生成的氨分離出來，而未反應的氫氮氣送回合成系統(tǒng)循環(huán)利用。 氨的分離方法有冷凝分離法和溶劑吸收法。 冷凝法分離氨是利用氣氨在高壓低溫下易液化的原理進行的。1、氨合成工藝 氨合成工藝流程包括幾個步驟：氨的合成、氨的分離、新鮮氫氮氣的補入、未反應氣體的壓縮與循環(huán)、惰氣排放與反應熱的回收。 氨合成工藝流程的設計關鍵在于合理組合上述幾個步驟，其中主要是合理確定循環(huán)機、新鮮氣補入及惰性氣體放空的位置以及氨分離的冷凝級數(shù)和熱能的回收方式。 2傳統(tǒng)氨合成工藝流程3、氨合成的節(jié)能型工藝流程 4、凱洛格大型氨廠氨合成工藝流程 5、放空氣與弛放氣的回收

46、處理隨著新鮮氣體補入，新鮮氣體中總含有少量的惰性氣體（甲烷和氬），因不參與反應，在系統(tǒng)循環(huán)過程中不斷積累，為了保持這些惰性氣體的合理濃度，需要排放部分循環(huán)氣體，這部分氣體稱為放空氣或排放氣；還有從氨貯槽中排放出的一部分溶解于液氨中氫氮氣、氨、甲烷、氬氣等，在壓力降低后，被弛放出來，這部分的氣體稱為弛放氣或貯槽氣。組 分H2N2NH3CH4Ar放空氣組成/%50601620810132068弛放氣組成/%1525584060102034放空氣與弛放氣的氫氣損失，約占合成氨廠氫損失的10%，如采取措施回收，可增產(chǎn)合成氨2%5%，可節(jié)能0.50.7GJ/tNH3（17.123.9kg標煤/tNH3）

47、。第五節(jié) 氨合成塔1.結構特點及基本要求 氨合成是在高溫高壓條件下進行的，氫氮氣對碳鋼設備有明顯的腐蝕作用。 氫脆：氫溶解于金屬晶格中，使鋼材在緩慢變形時發(fā)生脆性破壞； 氫腐蝕：氫氣滲透到鋼材內(nèi)部，使碳化物分解并生成甲烷，甲烷聚積于晶界微孔內(nèi)形成高壓，導致應力集中，沿晶界出現(xiàn)破壞裂紋。 氮腐蝕：在高溫高壓下，氮與鋼中的鐵及其他很多合金元素生成硬而脆的氮化物，導致金屬機械性能降低三、作業(yè) P47 8、12教案(jio n)頭課 次授課日期編號08基本課題碳酸氫銨的生產(chǎn)教學目的1、熟練掌握簡單三元體系和復雜三元體系相圖的點、線、面意義；2、理解碳酸氫銨生產(chǎn)的工藝流程重 點簡單三元體系和復雜三元體系

48、相圖的點、線、面意義難 點簡單三元體系和復雜三元體系相圖的點、線、面意義；課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課 第四章 碳酸氫銨第一節(jié) 三元水鹽體系相圖三元體系恒溫相圖的表示法簡單三元體系相圖40min講授法使學生掌握簡單三元體系和復雜三元體系相圖的點、線、面意義第二節(jié) 碳酸氫銨的生產(chǎn)一、生產(chǎn)原理二、碳酸氫銨生產(chǎn)的工藝流程、作業(yè) P128 1、1040min講授法使學生理解碳酸氫銨生產(chǎn)的工藝流程課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課三、作業(yè) P58 2、3教案(jio n)頭課 次授課日期編號09基本課題濕法磷酸教

49、學目的1、熟練掌握濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理2、理解濕法磷酸生產(chǎn)工藝條件的選擇；二水法濕法磷酸生產(chǎn)的工藝流程重 點濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理難 點濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理課 型講授課學 時2教 學 過 程時間分配教學方法能力培養(yǎng)、復習上次課內(nèi)容10min提問法溫故知新、講新課 第八章 磷酸與磷肥第一節(jié) 濕法磷酸一、濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理30min講授法使學生掌握濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理二、“二水法”濕法磷酸工藝條件的選擇三、“二水法”濕法磷酸生產(chǎn)的工藝流程四、濕法磷酸的濃縮、作業(yè) P205 2、350min講授法使學生了解二水法濕法磷酸生產(chǎn)的工藝流程課后記：教學過程一、提問上次課的知識二、講授新課一、磷肥

50、生產(chǎn)概述磷肥和氮肥、鉀肥并稱為農(nóng)作物需要補充量最多的三大營養(yǎng)元素肥料。各種營養(yǎng)元素在作物生命代謝過程中各有其特殊的作用，彼此不能相互代替。例如氮、磷、鉀三種元素是組成蛋白質(zhì)和原生質(zhì)等不可缺少的組分，鉀參與作物的氧化還原作用，磷參與作物碳水化合物的形成、轉化作用。磷是組成原生質(zhì)、核細胞的重要元素，它能促進作物開花結果、籽實早熟，并提高籽實的質(zhì)量。 作物吸收的養(yǎng)分必須是溶解態(tài)的，即要求化肥施與土壤中時，其養(yǎng)分呈離子或分子狀態(tài)，能溶于土壤的水中或作物根系分泌的弱酸中，被作物吸收。磷肥中的磷通常以H2PO4-、HPO42-、PO43-和P2O74-四種形式存在。而土壤中的磷大部分為不溶或難溶性磷，不易

51、被作物吸收，需進行化學加工轉化為易被作物吸收的水溶性或枸溶性的磷化合物。 序號酸法磷肥名稱分解酸產(chǎn)品主要組成產(chǎn)品含磷量 /有效P2O5%全稱簡稱1普通過磷酸鈣普鈣，過磷酸鈣H2SO4Ca(H2PO4)2H2O + CaSO412202重過磷酸鈣重鈣H3PO4Ca(H2PO4)2H2O40503富過磷酸鈣富鈣H2SO4 + H3PO4Ca(H2PO4)2H2O + CaSO425354沉淀磷酸鈣（磷酸二鈣）沉鈣（氫鈣、二鈣）H2SO4 + HClCaHPO42H2O36385氨化過磷酸鈣_H2SO4Ca(H2PO4)2H2O+NH4H2PO4142023N%表1 主要酸法磷肥的簡略比較表一、磷肥

52、生產(chǎn)概述磷肥依據(jù)生產(chǎn)方法不同有酸法磷肥和熱法磷肥之分，另有磷復肥（如磷酸銨）。依據(jù)磷肥中磷化合物的溶解性不同又分為水溶性磷肥磷肥磷肥、枸溶性磷肥和難溶性磷肥三類。酸法磷肥和熱法磷肥的主要品種如表1和表2所示。序號名稱代號主要有效組分化學性質(zhì)有效P2O5有效磷提取液1鈣鎂磷肥FMP-Ca3(PO4)2堿性12182%檸檬酸2鋼渣磷肥-Ca4P2O9CaSiO3堿性14182%檸檬酸3鈣鈉磷肥-CaNaPO4堿性2329中性檸檬酸銨4脫氟磷肥DFP-Ca3(PO4)2堿性2042中性檸檬酸銨5偏磷酸鈣CMPCa(PO4)n堿性6468中性檸檬酸銨表2 主要熱法磷肥比較表二、磷肥生產(chǎn)原料簡介磷礦石是

53、生產(chǎn)磷酸、磷肥的主要原料。天然磷礦石可分為磷灰石和磷塊巖兩大類，它們的主要成分均是氟磷酸鈣Ca5F(PO4)3。 磷灰石是火山成巖，由熔融的巖漿冷卻結晶而成，具有六方雙錐晶型結構，不含結晶水，顏色有灰白色、灰綠色、紫色或咖啡色。純的磷灰石含P2O5為42.24%。磷灰石分散在礦石中，高品位的磷灰石在自然界中不多，但磷灰石結晶完整，顆粒較粗，易于用浮現(xiàn)方法富集。 磷塊巖是水成巖，主要由海水中的磷酸鈣沉積而成，常與石灰?guī)r、礦巖、頁巖等共生在一起，其含磷礦物主要以微細的磷灰石顆粒分散在礦石中。磷塊巖一般為非晶形或隱晶形，常含有結晶水或與碳酸鹽構成復合物，其結構式通?？杀硎緸镃a5F(PO4)nCaC

54、O3mH2O。 磷礦的品位是依照P2O5的含量來劃分的，一般將含量高于30%的為高品位磷礦，低于20%的為低品位磷礦，介于二者之間的為中品位磷礦。磷肥生產(chǎn)對磷礦中的P2O5的含量有一定要求，高品位磷礦可直接加工成磷肥，中低品位磷礦一般須經(jīng)選礦富集后才能加以利用。 二、磷肥生產(chǎn)原料簡介二、磷肥生產(chǎn)原料簡介磷礦的富集常用浮選法。浮選是根據(jù)磷礦中有用礦物磷灰石與脈石（如石英）對水潤濕性的不同而將它們分離的。磷灰石常以0.2左右的顆粒以星狀分散于礦石中。選礦時，將礦石粉碎并加水磨成礦漿，添加浮選劑以提高磷灰石的憎水性或脈石的親水性，向礦漿中鼓入空氣，磷灰石附在氣泡上浮在礦漿表面，形成穩(wěn)定的泡沫層，分出

55、并脫水而得磷精礦，脈石則成尾礦。 磷礦中含有多種雜質(zhì)，其中對生產(chǎn)影響最大的的是鐵、鋁、鎂三種，其次是碳酸鹽、有機物、分散性泥質(zhì)和氟等。 磷礦中的CaO含量（以CaO/ P2O5比值反映）。CaO/ P2O5比值決定了生產(chǎn)單位質(zhì)量P2O5所消耗的硫酸量。其CaO含量直接影響生產(chǎn)濕法磷酸的生產(chǎn)成本和過濾設備的生產(chǎn)能力，故生產(chǎn)中要求CaO/ P2O5比值為質(zhì)量比1.31，摩爾比3.33。超過此值，易造成額外的硫酸消耗，故除去磷礦中多余的CaO是濕法磷酸生產(chǎn)中急需解決的問題。磷礦中的倍半氧化物R2O3（主指Fe2O3、Al2O3）的含量。鐵、鋁主要來自粘土，通過篩選、磁選可除去大部分的倍半氧化物雜質(zhì)。

56、濕法磷酸生產(chǎn)中，它們不僅干擾硫酸鈣結晶的成長，還使磷酸形成淤渣，尤其在磷酸濃縮階段更為嚴重，形成沉淀或隨石膏排出，都將降低P2O5的收率，另生成鐵、鋁的復雜的磷酸鹽微細結晶，增加溶液和料漿粘度的同時，還將使過濾負荷增加，以及在利用此磷酸加工磷肥中帶來不良的后果。 磷礦中MgO的含量。磷礦中的鎂鹽經(jīng)一系列的化學反應后，一般會全部溶解于磷酸中，濃縮時也不易析出，它們一方面使磷酸粘度劇烈增大，影響硫酸鈣結晶的均勻成長，增加過濾和料漿濃縮的負荷；另一方面會增大SO42-離子的濃度，造成硫酸消耗增加和硫酸鈣結晶困難。所以在磷礦進入酸解之前要控制好磷礦中的MgO的含量，磷礦中MgO的含量已成為酸法加工評價

57、磷礦質(zhì)量的重要指標之一。二、磷肥生產(chǎn)原料簡介二、磷肥生產(chǎn)原料簡介硅及酸不溶物的含量。適量SiO2的存在，不僅可以消耗有毒的HF，且可減輕對設備的腐蝕；但過量的是有害的，因為呈膠狀的硅酸會影響磷石膏的過濾和增加磷礦的硬度，降低磨機的生產(chǎn)能力，增加磨機的磨損。 有機物和碳酸鹽的含量。有機物和碳酸鹽的存在，會增加酸解過程中氣泡的生成量，這會降低酸解槽的利用率，同時還給磷礦的反應、料漿的輸送及料漿的過濾帶來不利的影響。 其它組分。氟的存在主要是對設備的腐蝕加劇，所以在濕法磷酸生產(chǎn)中要注意氟的含量，作為設備材料選擇的依據(jù)。對于磷礦中的稀有元素應注意對人體的傷害而要加以注意。任務一 酸法磷肥生產(chǎn)過程的組織

58、用無機酸（硫酸、鹽酸、磷酸等）分解磷礦制造出的磷肥統(tǒng)稱為酸法磷肥（或稱濕法磷肥），酸法磷肥包括普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣、富過磷酸鈣和磷酸氫鈣以及氨化過磷酸鈣等多種，它們的比較如前述表1所示。任務一主要介紹普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣的生產(chǎn)過程的組織。一、普通過磷酸鈣生產(chǎn)普通過磷酸鈣是一種工業(yè)化最早、使用最廣泛的磷肥，一般簡稱過磷酸鈣，亦稱普鈣。過磷酸鈣是一種灰白色、灰黑色或淡黃色的疏松粉末，其主要成分是水合磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2H2O和難溶的無水硫酸鈣，還有少量的游離磷酸、游離水分、磷酸鐵鋁、磷酸一氫鈣（即磷酸二鈣）、磷酸二氫鎂、磷酸一氫鎂、二氧化硅和未分解的磷礦等。一、普通過磷酸鈣生產(chǎn)過

59、磷酸鈣質(zhì)量的高低是由所含植物能吸收的有效磷（以P2O5表示）的多少來決定的，有效磷包括水溶性磷和枸溶性磷兩部分。水溶性磷包括Ca(H2PO4)2H2O和游離磷酸以及Mg(H2PO4)2H2O，枸溶性磷包括CaH2PO42H2O、MgH2PO4 3H2O以及FePO4和Al PO4。過磷酸鈣的質(zhì)量標準如表3所示。1制造普通過磷酸鈣的化學反應一、普通過磷酸鈣生產(chǎn)制造普通過磷酸鈣是用硫酸分解磷礦粉，經(jīng)過混合、化成、熟化工序完成的。其主要化學反應為： 2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3H2O 3Ca(H2PO4)2H2O+7CaSO4 +2HF實際上，上述反應是分兩個階段進行的。第一階段是硫酸分

60、解磷礦生成磷酸和半水硫酸鈣，該反應在化成室中完成的。 Ca5(PO4)3F+5H2SO4+2.5H2O 3H3PO4 +5CaSO40.5H2O +HF 這是一個快速的放熱反應，一般在半個小時或更短時間即可完成，反應物料溫度迅速升高到100以上，隨著反應的進行，磷礦不斷被分解，硫酸逐漸減少，CO2、SiF4和水蒸氣等氣體不斷逸出，固體硫酸鈣結晶大量生成，使反應料漿在幾分鐘內(nèi)就可以變稠，離開混合器進入化成室后，便很快固化。1制造普通過磷酸鈣的化學反應“化成”作用是使?jié){狀物料轉化成一種表面干燥、疏松多孔、物理性質(zhì)良好的固體狀物料（也稱鮮肥）。固化過程進行的好壞，主要取決于所生成的硫酸鈣結晶的類型、