Chap2 無機化工 (2)課件

化工導論化學工程與工藝專業(yè)ChemicalEngineeringandTechnologyChemicalEngineeringandTechnics

ChemicalEngineeringandProcessContact:了解“化學工程與工藝”專業(yè)覆蓋專業(yè)：化學工程、化工工藝、無機化工、有機化工、石油化工、高分子化工、精細化工、生物化工（部分）、工業(yè)分析、電化學工程、工業(yè)催化等專業(yè)。涉及領域：能源、環(huán)保、冶金、材料、輕工、衛(wèi)生、信息等幾乎整個化學工業(yè)的各個領域。是天津大學化工學院的精品課程化工專業(yè)本科一年級的入門課通過學習可以了解化工專業(yè)主要學什么？怎樣學？主要介紹化工領域中的基礎知識、典型生產(chǎn)工藝、近年的發(fā)展動向、新技術和新成果?；д摤F(xiàn)代化工導論現(xiàn)代化工與高科技無機化工的特點化工行業(yè)中發(fā)展最早的，三十年代之后有機化工(主要以石油為原料的化工產(chǎn)品)的發(fā)展超過無機化工，并變得更為重要。

過去，以硫酸產(chǎn)量的多少來衡量一個國家化學工業(yè)的發(fā)達程度，后來以乙烯的產(chǎn)量來衡量，現(xiàn)在是以產(chǎn)品的精細化程度衡量。產(chǎn)品的品種比有機化工少，因此生產(chǎn)技術相對簡單。產(chǎn)品大部分都是用途廣泛的化工原料，通用性強，產(chǎn)量大，幾乎都是大型企業(yè)，如柳化、東化、南化、何氮?，F(xiàn)在,新一代產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，形成無機化工材料產(chǎn)業(yè)，如：p16表2-1。

無機化工原料五大類：空氣、水、化石燃料、化學礦物、工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品?；剂希好骸⑹?、天然氣等。如：合成氨所需的H2，就是通過煤、石油或天然氣為原料所制得（C+H2O=CO+H2）。既是有機化工的原料又是無機化工的原料?；瘜W礦物：生產(chǎn)化肥、酸、堿的原料，有20多種：硫鐵礦、磷礦、鉀鹽、石灰?guī)r、石膏、硅藻土等。酸：三酸堿：兩堿化肥：氮肥、磷肥、鉀肥無機鹽產(chǎn)品無機非金屬材料主要無機化工產(chǎn)品和用途二、堿主要有：燒堿

(氫氧化鈉，NaOH)、純堿

(碳酸鈉，

Na2CO3)燒堿：NaOH,SodiumHydroxide.化學工業(yè)最基礎的產(chǎn)品，通過電解食鹽水制得，2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2，稱為氯堿工業(yè)。廣西的南化（華南最大的氯堿企業(yè)）和東化生產(chǎn)。二、堿純堿：Na2CO3，Sodiumcarbonate,SodaAsh，蘇打小蘇打：

碳酸氫鈉NaHCO3

大蘇打:硫代硫酸鈉Na2S2O3用途：

輕工、建材、化工、冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥及其它工業(yè)。玻璃工業(yè)是純堿的最大消費部門，每噸玻璃消耗純堿0.2噸。三、化肥1.氨:NH3,ammonia,化學工業(yè)中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品之一，是制造化肥的主要原料和硝酸、純堿、磺胺類藥物、炸藥等的原料，用途極為廣泛。2.化肥：為植物提供養(yǎng)分，主要有氮肥、磷肥、鉀肥和復合肥，其中屬于氮肥的尿素，因含氮多、肥效好、污染小、成本低受歡迎，成為主要的化肥。3.尿素：urea,由碳、氫、氧和氮組成的有機化合物，也稱為脲。無污染，80%用于作化肥，還作為飼料輔料，三聚氰胺的原料。五、無機非金屬材料指除金屬以外的材料，傳統(tǒng)上指硅酸鹽材料和碳素材料，隨著科技發(fā)展，已不再局限于硅酸鹽和碳，還包括含氧酸鹽、硼化物、氟化物等。硅酸鹽材料：陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料，以硅酸鹽礦物為原料的產(chǎn)品。碳素材料：人造石墨、人造金剛石、碳纖維及其復合材料五、無機非金屬材料先進陶瓷：精細陶瓷或特種陶瓷

結構陶瓷----具有耐熱、耐磨損、高強度、高硬度、耐沖擊、隔熱性能好的一類陶瓷材料。

功能陶瓷----主要作為絕緣材料、壓電材料、磁性材料、電子材料、生物醫(yī)用材料、抗菌陶瓷材料等。新型碳材料：碳纖維及其復合材料，具有質量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、導熱、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。碳纖維增強機翼人造金剛石----以純石墨為原料，鐵、鉻等為催化劑，高溫高壓下合成制得。用于磨料、切削工具、電子器件涂膜等。切削工具涂膜

碳納米管----碳原子組成的管狀大分子。單壁納米管的直徑在0.4至1.8納米，抗張強度是高強合金鋼的20倍；具有優(yōu)異的場致發(fā)射功能?？捎糜诩{米電路，使平面顯示器更薄更省電、掃描電鏡的探針、氫氣儲存等用途。碳納米管六、稀土材料稀土元素：化學元素周期表中鑭系元素和與鑭系密切相關的鈧(Sc)和釔(Y)等17種元素，稱為稀土元素。六、稀土材料用途：具有獨特的性能。

可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等。中國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源，探明的儲量居世界之首，而且成礦條件優(yōu)越，堪稱得天獨厚。典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝1.接觸法生產(chǎn)硫酸工藝硫鐵礦或硫磺

SO2原料氣的凈化

三氧化硫制備

三氧化硫吸收SO2+?O2SO3+QSO3+H2OH2SO4+Q

4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2+Q

orS+O2→SO2+Q使用稀硫酸洗滌,除去氧化砷等雜質

SO2制備2.合成氨生產(chǎn)工藝煤or焦炭水蒸氣空氣

原料氣制備（造氣）脫硫CO變換

脫CO2CO+H2OCO2+H2

C+H2OCO+H2

水煤氣

合成N2+3H22NH3除去硫化物除去原料氣中的CO2無機化工的發(fā)展現(xiàn)代無機化工不再局限于酸、堿、無機鹽等傳統(tǒng)產(chǎn)品。研究熱點和發(fā)展方向——新型無機材料特點：不燃、輕、高強、高硬、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等特性，以及具有聲、光、電等獨特功能。超純試劑和純電子氣體——用于集成電路加工，生產(chǎn)半導體材料單晶硅，使電子器件微型化、集成化、大容量化、高速度化。用非晶硅材料制成太陽能電池，解決能源短缺的出路之一。超高純納米碳酸鈣——用于電子業(yè)中的集成電路板、陶瓷電容器、固體激光材料制造，光學業(yè)中的新型玻璃、光纖維、熒光材料，等等無機化工的發(fā)展納米粒子和納米材料，超細顆粒，精細陶瓷、稀土化合物、非晶硅等技術是今后的發(fā)展方向。新型無機化工技術：應具有超細化、纖維化、薄膜化、表面化、高純化、非晶化、高聚化等特點第二章習題簡答題1.無機化工包括