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第一篇 合 成氨 1

概述 1

第一章 块状固体燃料的气化 6

第一节 块状固体燃料气化的理论基础 6

一、固体燃料气化过程概述 6

二、以空气为气化剂的气化反应原理 7

三、以水蒸汽为气化剂的气化反应原理 15

第二节 水煤气和半水煤气的生产方法 20

一、固定层煤气发生炉中固体燃料的气化过程 20

二、水煤气和半水煤气的生产方法 24

三、间歇法制造水煤气和半水煤气的工作循环 26

第三节 水煤气和半水煤气生产的工艺条件 28

一、气化效率 28

二、气化过程的热工特性曲线 29

三、吹风阶段的工艺条件 30

四、制气阶段的工艺条件 31

五、制造半水煤气工作循环的时间分配 31

六、固定层气化对燃料的要求 36

七、不同块状固体燃料气化的主要技术指标和经济指标 37

第四节 水煤气和半水煤气生产的工艺流程和设备 38

一、水煤气和半水煤气生产的工艺流程 38

二、煤气发生炉 39

第五节 其他气化方法 41

一、在间歇式固定层煤气发生炉中以氧（或富氧空气）-蒸汽为气化剂 连续制取水煤气或半水煤气 41

二、在加压下以氧（或富氧空气）-蒸汽为气化剂的连续气化法—— 鲁奇法 43

第六节 半水煤气制造的物料衡算和热量衡算 47

一、基本数据 47

二、吹风阶段计算 48

三、制气阶段计算 51

四、总过程计算 55

第二章 气流床气化 59

第一节 气流床气化粉煤的理论基础 59

一、反应机理 60

二、反应动力学 61

三、生成气组成的计算 61

第二节 气流床气化粉煤的工业方法 63

一、科柏斯-托切克气化法 63

二、罗麦尔气化法 67

三、住友式气化法 69

第三章 烃类造气 73

第一节 烃类原料的组成和主要性质 73

一、液体烃原料的组成和分类 73

二、石油及其产品的物理性质 74

三、气体烃原料的组成 76

第二节 烃类造气的原理及工艺条件选择 77

一、热裂法 77

二、蒸汽转化法 79

三、部分氧化法 95

第三节 烃类造气的工艺流程和设备 101

一、热裂法的生产流程和设备 101

二、气体烃蒸汽转化法的工艺流程和设备 104

三、气体烃部分氧化法的工艺流程和设备 111

四、液体烃部分氧化法的工艺流程和设备 113

五、烃类造气各种方法的比较 116

第四节 蒸汽转化法的物料衡算和热量衡算 117

一、物料衡算 117

二、热量衡算 118

第四章 空气的液化分离 123

第一节 空气的热力学性质 123

一、气体的内能及其变化 123

二、空气的P V-P图 124

三、空气的T-S图 124

第二节 空气的液化 126

一、节流膨胀的温度效应 126

二、等熵膨胀的温度效应 127

三、节流膨胀和等熵膨胀的冷冻量 128

四、空气液化的方法 129

第三节 液体空气的精馏 135

一、液体空气精馏的原理 135

二、精馏塔 136

三、氩对空气精馏的影响 140

第四节 空气液化分离的工艺流程 140

一、具有氨预冷及双压节流膨胀的大型制氮装置流程 141

二、具有石头蓄冷器的低压空分装置流程 141

三、流程配置的若干问题 142

第五章 原料气的脱硫 144

第一节 概述 144

一、原料气中的含硫状况 144

二、原料气脱硫的意义 144

三、原料气的脱硫方法 145

第二节 湿式氧化法脱硫 145

一、湿式氧化法脱硫的一般原理 145

二、蒽醌二磺酸钠法 148

三、氨水催化法脱硫 155

第三节 化学吸收法脱硫——乙醇胺法 163

一、吸收与再生的原理 163

二、工艺流程 165

第四节 干法脱硫 165

一、氧化锌法脱硫 165

二、钴-钼加氢法脱硫 167

第五节 脱硫的主要设备及其计算 170

一、喷射塔 170

二、湍球塔 172

三、旋流板塔 175

四、喷射再生槽 182

第六节 脱硫方法的选择与评比 182

第六章 一氧化碳的变换 185

第一节 一氧化碳变换的基本原理 185

一、变换反应的化学平衡 185

二、变换反应的动力学 191

三、变换催化剂用量的计算 198

第二节 一氧化碳变换催化剂 200

一、概述 200

二、铁铬系催化剂 200

三、钴钼系催化剂 206

四、铜锌系催化剂——低温变换催化剂 207

第三节 一氧化碳中温变换的工艺流程和设备 209

一、一氧化碳中温变换的工艺流程 209

二、主要设备 213

第四节 蒸汽及热量的回收和利用 216

一、湿含量、饱和湿含量及饱和度的概念 217

二、提高饱和塔出口半水煤气湿含量的途径 218

三、变换气热量的回收 220

第七章 原料气中二氧化碳的脱除 222

第一节 加压水洗法脱除二氧化碳 222

一、吸收原理和操作条件的选择 222

二、洗涤水的再生和氢氮气的回收 225

三、加压水洗的工艺流程和主要设备 227

第二节 热钾碱法脱除二氧化碳 228

一、基本原理 229

二、操作条件的选择 232

三、工艺流程和主要设备 234

第三节 有机胺催化热钾碱法脱除二氧化碳 235

一、基本原理 236

二、溶液的成分与浓度 238

三、操作条件的选择 242

四、工艺流程和主要设备 245

第四节 环丁砜法脱除二氧化碳 247

一、基本原理 247

二、操作条件的选择 249

第五节 低温甲醇法脱除二氧化碳 250

一、吸收原理 251

二、操作条件 252

三、工艺流程 254

第六节 浓氨水脱除二氧化碳 254

一、基本原理 254

二、操作条件的选择 266

三、工艺流程和设备 268

四、物料和热量衡算 272

第七节 原料气中少量二氧化碳的脱除 279

一、碱溶液吸收二氧化碳的原理 279

二、操作条件的选择 280

三、碱液的再生 280

四、工艺流程 281

第八章 原料气中少量一氧化碳的清除 282

第一节 铜氨液吸收一氧化碳 282

一、铜氨液的成分和性质 282

二、铜氨液吸收一氧化碳的原理 283

三、铜洗操作条件的选择 288

四、铜液吸收二氧化碳、氧、硫化氢的反应 291

五、铜液再生原理 291

六、铜液再生条件的选择 293

七、醋酸铜氨液的制备 295

八、铜洗和再生的工艺流程及主要设备 296

第二节 甲烷化法清除少量一氧化碳 306

一、甲烷化法的基本原理 307

二、甲烷化催化剂 310

三、甲烷化操作条件的选择 312

四、甲烷化的工艺流程和设备 312

第三节液氮洗涤法清除少量一氧化碳 313

一、液氮洗涤的原理 313

二、液氮洗涤的工艺流程 314

三、液氮洗涤法的发展动向 315

第九章 氨的合成 316

第一节 氨合成的热力学基础 316

一、反应热效应和化学平衡 316

二、平衡氨浓度计算和影响平衡氨浓度的因素 322

第二节 氨合成反应动力学 326

一、氨合成的机理和动力学方程 326

二、影响氨合成反应速度的因素 329

三、氨合成动力学方程的应用形式 330

四、氨合成反应速度常数的测定和计算 335

五、氨合成中的扩散过程和催化剂的内表面利用率 337

六、氨合成过程的控制区 342

第三节 氨合成铁催化剂 345

一、铁催化剂还原前的化学组成及其对活性的影响 345

二、铁催化剂的性能 347

三、铁催化剂的升温还原 349

四、铁催化剂的钝化 357

五、铁催化剂的衰老、中毒及维护保养 360

第四节 氨合成操作条件的选择 363

一、氨合成压力的确定 363

二、氨合成反应的最适宜温度 365

三、氨合成气体的初始组成 368

四、空间速度、出口氨浓度及氨净值 369

五、催化剂的颗粒度 371

第五节 氨合成的工艺流程 372

一、氨合成的基本工艺步骤 372

二、氨合成的工艺流程 378

第六节 氨合成塔 382

一、高压装置的特性 382

二、对氨合成塔内件结构的基本要求 387

三、内部换热式氨合成塔及其催化剂床层的温度分布 389

四、多层轴向冷激式氨合成塔 396

五、径向氨合成塔 397

六、副产蒸汽氨合成塔 398

七、其他型式的氨合成塔 400

八、氨合成塔的自热 403

九、氨合成塔主要尺寸的定额计算 413

第七节 氨合成系统的物料、热量衡算及氨合成塔催化床计算 416

一、氨合成系统的物料、热量衡算 416

二、氨合成塔催化床计算 430

第十章 合成氨生产综述 447

第一节 合成氨设计中应考虑的问题 447

一、原料选择 447

二、生产规模 448

三、生产方法及其经济效果 449

第二节 现代合成氨厂的能量回收和综合利用 450

一、能量回收的原理 450

二、年产30万吨合成氨装置的能量回收和综合利用 453

第三节 合成氨生产对水质的要求 454

一、锅炉给水的质量要求 454

二、水的处理方法 454

主要参考书 454