绪论无机化学工业产品1)无机酸工业:硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、硼酸等,2)氯碱工业:烧碱、氯气、漂白粉、纯碱;3)化肥工业:氮肥、磷肥、钾肥、复合肥料、微量元素4)无机精细化工:无机盐、试剂、助剂、添加剂等有机化学工业产品1)石油炼制工业:汽油、煤油、柴油、润滑油;2)石油化学工业有机原料(有机酸、酯、醚、酮、醛等)、合成塑料及树脂、合成纤维、合成橡胶;3)有机精细化工:染料、农药、医药、涂料、颜料、香料、试剂、表面活性剂、化学助剂、感光材料、催化剂等,4)食品工业:饮料、生物化学制品,5)油脂工业:油脂、肥皂、硬化油。化工原料及其产品原料是指化工生产中能全部或部分转化为产品的物质。当应用两种以上原料时,能构成产品主体的原料为主要原料。就生产程序来说,有起始原料、基本原料和中间原料。起始原料是人类开采、种植、收集等得到的原料;基本原料是从起始原料经过加工制得的原料;中间原料是从基本原料加工得到的原料。起始原料主要有1) 空气 空气是工业用氮气、氧气及惰性气体的来源。2) 水 水是最便宜和最丰富的溶剂3) 矿物资源 矿物包括煤、石油、天然气及无机化学矿。4) 生物原料 粮食、农产废料及林业中木材加工副产物习惯上往往把不再供生产其他化学品的成品称为化工产品。把再生产其他化学品的成品称为化工原料。在生产目的产品中,有时先得到某阶段产物,常称为半成品或中间体。在生产主要产品的同时,也生产次要的但有一定价值的产品。称为副产品。化学生产过程是将原料物经过化学反应转变为产品的工艺过程,其一般可概括为三个主要步骤;1) 原料处理 为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格,对原料进行预处理,如净化、提浓、混合、粉碎(对固体原料)等。2) 化学反应 这是生产的关键步骤。经过预处理的原料,在一定温度、压力及催化剂等条件下进行反应,以达到所要求的反应转化率和收率3) 产品精制 将由化学反应得到的混合物进行分离,除去副产物或杂质,以获得符合组成规格的产品(2)铜锌系 由铜、锌、铝(或铬)的氧化物组成,又称低温变换催化剂。活性组分为铜,开车时先用氢气将氧化铜还原,还原时放出大量反应热,此时必须严格控制氢气浓度,以防催化剂烧结。采用此催化剂可以把气体中一氧化碳浓度降到0.3%以下。铁铬系、铜锌系变换催化剂耐硫性能差,其中H2S是对变换催化剂常见的有害毒物,尤其是低温变换催化剂,对硫特别敏感,且属永久中毒。为此在一氧化碳变换前,必须将硫含量脱除到1μg/g。钴钼系是一种耐硫的变换催化剂。脱碳A. 吸收法 B. 合成气经一氧化碳变换后,就要进行脱除二氧化碳。脱除二氧化碳的方法有: C. (1)物理吸收法,水洗法、低温甲醇法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法; D. (2)化学吸收法,如氨水法、乙醇胺法、热钾碱法; E. (3)物理化学吸收法,如环丁砜—乙醇胺法。 F. 热钾碱法 G. O2是目前应用最广泛的工业脱碳方法,碳酸钾在吸收时生成碳酸氢钾.在减压或受热时又放出CO2.重新生成碳酸钾,因而可以循环使用。为了提高化学吸收的反应速度,吸收在较高温度(90℃一110℃)下进行训而称为热碳酸钾法。采用热法不仅使吸收和再生温度基本相同,使系统的流程简化。同时提高了碳酸钾的浓度,增加了吸收能力,降低了再生能耗。为了加快CO2的吸收和解吸速度,在溶液中加入活化剂,如三氧化二砷、硼酸或磷酸、有机胺类等物质。同时加入缓蚀剂,降低溶剂对设备的腐蚀。目前应用最多的是以二乙醇胺为活化剂,五氧化二钒为缓蚀剂的苯菲尔热钾碱法。 02>CO>CH4>N2>H2,因此吸附剂将优先吸附C02。 少量一氧化碳和二氧化碳的脱除 O十CO2<10μg/g。因此在送往合成氨工段之前还需进一步净化,以除去cO十CO2。工业方法有铜氨液吸收法.液氮洗涤法.甲烷化法等。 1) 铜氨液吸收法 O2的热效应约为70kJ/mol。所以吸收时放出大量的热。通常,操作中CO吸收率为达到平衡时的60%一80%。铜洗中除吸收一氧化碳外,还由于吸收液中有游离氨,故可同时将气体中的二氧化碳脱除。 MPa,温度为8℃一10℃,合成气经过铜洗后,CO十C02<20μg/g。而氧几乎全部被吸收。铜洗液在常压,温度为76℃一78℃进行再生,释放出CO、CO2等气体后循环使用。国内一些中、小型合成氨厂仍使用铜洗法。铜洗塔是耐高压的塔设备,塔内充填填料(如钢制鲍尔环或板波纹填科)以增进气液相间的接触,也有采用淋降板式铜洗塔。 2)液氮洗涤法 MPa和一190℃左右)的条件下把合成气中残留的少量一氧化碳和甲烷等除大。此法的气体净化程度较高,适用于设有空气分离装置的重质油,煤加压部分氧化法制合成氨原料气的净化流程.也可用于焦炉气分离制氢的流程。 3)甲烷化法 此法是在催化剂作用下,使气体中氢与微量一氧化碳和二氧化碳反应生成甲烷,其反应式为: O转化的绝热温升为72℃,每1%CO2转化的绝热温升为60℃,一般甲烷化过程温升只能在30℃一50℃范围内,所以应严格控制CO、CO2和O2的含量,否则会引起床层剧烈温升而导致催化刑失活。 此法可以达到很高的净化度.CO十CO2<10μg/g。 合成甲醇 甲醇合成原理 由合成气催化合成制取甲醇的化学反应式为: O十2H2 = CH30H △H=一90.8kJ/m01 (3—43) 一氧化碳加氢合成甲醇是一个可逆放热反应,因此低温有利于平衡向甲醇的方向转化。随着温度的升高,甲醇生成的平衡常数逐渐减少。在温度300℃以上及常压下,生成甲醇的平衡转化率很小,可以忽赂不计。因此,最好使反应在低温下进行。另一方面反应速度随着温度的升高而加快。合成反应最初采用氧化锌—氧化铬催化剂,这种催化剂要求反应温度在330℃一400℃,以便有一个适当的反应速率。为了获得适当的转化率,反应需在高压下进行,以使平衡移向右方。 MPa。由于铜系催化剂主要组分为铜锌铝或铜锌铬复合氧化物,铜系催化剂的热不稳定性,因此使用时要避免催化剂的过热。目前工业上主要发展10MPa的低压法合成甲醇。 H 2)不符合化学反应的要求,这时可在原料中加入CO2,以调节H/c比。 C02十3H2=CH2十H4O △H=一49.8 kJ/mo1 O2与氢的反应热比co的低.其热容也高,因此c02的存在可以降低温升。但由于合成气中CO2会抑制co的转化,所以高压法合成气中CO2的量应控制在2%(体积)左右,低压法合成气中CO2量可为5%(体积)左右。 合成气中CO含量在5%一25%(体积)。CO含量过高,温度不易控制,甲醇质量差,同时生成不希望有的五碳基铁,所以对合成气组成应进行调整。合成甲醇过程中,仅有一部分co转化,故将生成的甲醇冷凝后,剩余气体要进行循环。 MPa蒸汽。床层温度在气体入口处附近达到最高值(约260℃),沿反应管向下温度逐渐降低并达到稳定。合成塔出口气体中甲醇浓度约为6%一8%(体积)。 与合成氨相比,联醇法的特点为: (1)制取含氮量低的原料气,因为用于甲醇合成部分的原料不需要氮气; (2)合成甲醇前,为保护联醇催化剂需精制脱硫,尤其是硫含量应低于1μg/g。 H2/CO比值。其中半联醇工艺,可充分利用CO变换的生产能力; (4)合成甲醇是串联在合成氨工艺之中的,为此既要满足合成氨工艺条件,又要满足合成甲醇的工艺操作条件。