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绪论 1

一、氨的性质及用途 1

二、合成氨工业的发展概况 2

三、合成氨生产的基本过程 3

四、合成氨生产原料的种类及技术特点 3

五、学习《合成氨生产工艺》的方法与要求 4

思考与练习题 5

第一节　概述 9

第一章　固体燃料气化 9

第一篇　原料气的制取 9

一、固体燃料的种类及对气化反应的影响 10

二、固体燃料制气技术简介 11

第二节　固体燃料气化原理 12

一、气化反应的化学平衡及影响因素 12

二、气化反应的反应速率及影响因素 15

三、半水煤气的制造 16

第三节　块煤固定层间歇式气化 16

一、间歇式制取半水煤气的工作循环 17

二、间歇式制取半水煤气的工艺条件 18

三、工艺流程 20

四、主要设备 21

第四节　碎煤固定层加压连续气化 22

一、工艺条件的选择 22

二、工艺流程 23

三、主要设备及操作控制要点 24

第五节　水煤浆加压气化 26

一、气化炉内的反应 26

二、水煤浆加压气化的主要影响因素及工艺条件的选择 27

三、工艺流程 30

四、主要设备及操作控制要点 32

第六节　生产操作与技能训练 34

一、生产操作的基本知识 35

二、化工生产操作 36

三、生产操作与技能训练 38

四、以固定层间歇式气化工艺为例的生产操作与技能训练 38

思考与练习题 42

二、烃类转化制气技术简介 43

一、烃类制气的原料 43

第一节　概述 43

第二章　烃类转化制气 43

第二节　烃类蒸汽转化的基本原理 44

一、甲烷蒸汽转化反应的基本原理 45

二、化学平衡及影响因素 45

三、反应速率及影响因素 47

四、影响析炭反应的因素 47

五、炭黑生成的抑制及除炭方法 49

二、催化剂的还原与钝化 50

一、催化剂的组成 50

第三节　烃类转化催化剂 50

三、催化剂的中毒与再生 51

第四节　烃类蒸汽转化的工业方法 52

第五节　工艺条件的选择 53

一、压力 53

二、温度 53

三、水碳比 53

四、空间速率 54

第六节　工艺流程 54

一、一段转化炉 55

第七节　主要设备及操作控制要点 55

二、二段转化炉 58

第八节　气态烃蒸汽转化的新技术 60

第九节　轻质油蒸汽转化 61

一、反应过程 61

二、防止石脑油析炭的方法 61

三、工艺流程 62

第十节　生产操作与技能训练（以天然气蒸汽转化生产为例） 63

一、开停车操作 63

二、正常操作 65

三、异常现象及处理 66

思考与练习题 67

第三章　重油氧化制气 69

第一节　概述 69

一、重油的组成 69

二、重油的性质 69

三、重油气化制取合成氨原料气技术简介 70

第二节　重油部分氧化法 70

一、重油部分氧化法的基本原理 70

二、重油气化的化学平衡 72

三、重油气化的反应速率 73

第三节　工艺条件的选择 74

一、温度 74

二、压力 74

三、氧油比 74

四、蒸汽油比 74

四、重油气化反应中的析炭分析 74

五、原料的预热 75

六、气体的停留时间 75

七、炭黑生成的抑制 75

一、激冷流程 76

第四节　工艺流程 76

二、废热锅炉流程 78

三、炭黑处理 79

第五节　主要设备及操作控制 81

一、喷嘴（烧嘴） 81

二、气化炉 84

第六节 生产操作与技能训练（以重油部分氧化的急冷生产流程为例） 85

一、开停车操作 85

二、正常操作 87

三、异常现象及处理 89

思考与练习题 90

第四章 空气的分离与惰性气体的制备 91

第一节　概述 91

一、空气的净化 91

二、空气的液化 93

三、空气的分离 94

第二节　空气分离的工艺流程 94

一、KDON-3200/3200型空分工艺流程 95

二、低压空气膨胀型空分流程 96

一、双级精馏塔 97

第三节　主要设备及其操作控制 97

二、可逆式换热器 98

第四节　惰性气体的制备 98

一、惰性气体的制备原理 98

二、工艺流程 99

第五节 生产操作与技能训练（以空气分离生产为例） 99

一、空气分离装置的启动 99

二、正常操作 101

思考与练习题 103

三、异常现象及处理 103

第五章　原料气的脱硫 107

第二篇　原料气的净化 107

第一节　湿法脱硫 108

一、改良ADA法（蒽醌二磺酸钠法） 108

二、栲胶法 113

三、其他湿法脱硫方法 114

一、脱硫塔 116

二、再生器 116

第二节 湿式氧化法脱硫的主要设备及操作 116

第三节　干法脱硫 119

一、钴钼加氢转化法 119

二、氧化锌法 119

三、活性炭法 123

第四节　硫磺的回收 124

一、克劳斯硫磺回收法 125

二、斯科特法（SCTO） 125

一、湿法脱硫的比较 126

二、干法脱硫的比较 126

第五节　脱硫方法的选择与比较 126

第六节 生产操作与技能训练（以湿式氧化法脱硫生产为例） 127

一、原始开车 127

二、正常操作要点 128

三、停车 129

四、异常现象及处理 129

思考与练习题 129

第一节　一氧化碳变换原理 131

一、变换反应的特点 131

第六章　一氧化碳变换 131

二、变换反应的化学平衡 132

三、变换反应速率 133

第二节　一氧化碳变换催化剂 134

一、中温变换催化剂 134

二、低温变换催化剂 136

三、耐硫变换催化剂 137

第三节　工艺条件的选择 138

一、中温变换工艺条件 138

二、低温变换工艺条件 140

三、耐硫低温变换工艺条件 140

一、中温变换流程 141

第四节　生产流程 141

二、中温变换串低温变换流程 142

三、全低变流程 143

四、中低低流程 144

第五节　主要设备及操作控制 145

一、主要设备 145

二、操作控制要点 146

第六节 生产操作与技能训练（以耐硫低温变换生产操作为例） 150

一、开停车操作 150

二、正常操作 151

三、异常现象及处理 152

思考与练习题 152

第七章 原料气中二氧化碳的脱除 154

第一节　物理吸收法 155

一、聚乙二醇二甲醚法（NHD法） 155

二、低温甲醇洗法 158

三、其他物理吸收法 162

第二节　化学吸收法 163

一、本菲尔法 164

二、甲基二乙醇胺法（MDEA） 167

第四节　脱碳方法的比较与选择 170

一、物理吸收法的比较 170

第三节　变压吸附法 170

二、化学吸收法的比较 171

三、脱碳方法的选用 172

第五节　生产操作与技能训练 173

一、以物理吸收的聚乙二醇二甲醚法为例 173

二、以化学吸收的本菲尔法为例 174

思考与练习题 176

第一节　铜氨液洗涤法 178

第八章　原料气的精制 178

一、醋酸铜氨液的组成及性质 179

二、铜液吸收CO的基本原理 179

三、铜液吸收CO2、O2和H2S 180

四、铜液吸收工艺条件 180

五、铜液的再生 182

六、铜液工艺流程和主要设备 183

第二节　甲烷化法 187

一、基本原理 187

二、甲烷化催化剂 188

三、工艺条件的选择 189

四、工艺流程 190

五、主要设备及操作控制要点 191

第三节　液氮洗涤法 193

一、基本原理 193

二、工艺条件 194

三、工艺流程 195

四、主要设备及其操作控制 196

第四节　双甲精制工艺简介 197

一、基本原理 198

二、醇烃化精制工艺 198

第五节 生产操作与技能训练（以铜洗及再生的生产为例） 199

一、开停车操作 199

二、铜洗系统的正常操作及异常现象处理 200

三、再生系统的正常操作及异常现象处理 201

思考与练习题 203

二、气体压缩技术简介 207

第一节　概述 207

一、气体压缩在合成氨生产中的意义 207

第九章 原料气的压缩 207

第三篇　原料气的压缩与合成 207

第二节 往复式压缩机的生产能力及影响因素 208

一、压缩机的生产能力 208

二、影响压缩机生产能力的因素 208

第三节 往复式压缩系统的工艺流程 209

一、正常生产时的工艺流程 209

二、气体循环时的工艺流程 210

三、润滑系统的工艺流程 210

一、压缩机的开停车 211

第四节 往复式压缩机的生产操作与技能训练 211

二、正常操作 213

三、常见故障及处理 216

第五节　离心式压缩机的工艺流程 216

第六节 离心式压缩机的生产操作与技能训练 217

一、开停车 217

二、正常操作 218

三、常见故障及处理 219

思考与练习题 219

二、原料气合成技术简介 221

一、原料气合成在合成氨生产中的意义 221

第一节　概述 221

第十章　原料气的合成 221

第二节　氨合成的基本原理 222

一、反应特点 222

二、反应热效应 222

三、化学平衡 222

四、合成氨动力学 225

第三节　氨合成催化剂 228

一、催化剂的组成和作用 228

二、催化剂的还原和氧化 229

三、催化剂的使用 233

第四节　工艺条件的选择 234

一、压力 234

二、温度 235

三、空间速率 236

四、进塔气组成 236

第五节　工艺流程 237

一、氨合成基本工艺步骤 237

二、氨合成工艺流程 240

三、氨合成排放气的回收 244

一、氨合成塔 245

第六节　主要设备及操作控制 245

二、氨分离器 251

第七节　冷冻系统和液氨的贮存 252

一、冷冻 252

二、液氨的贮存 255

第八节　生产操作与技能训练 257

一、开停车 257

二、正常操作 258

三、常见故障及处理 262

思考与练习题 263

第四篇 合成氨生产综述与基本工艺计算 267

第十一章　合成氨生产综述 267

第一节　合成氨生产的工艺技术特点 267

一、固体原料生产合成氨 267

二、液态烃原料生产合成氨 268

三、气态烃原料生产合成氨 270

四、合成氨生产的展望 272

第二节　合成氨生产的水处理 273

一、水中的杂质及危害性 273

二、水中杂质的清除方法 274

三、大型合成氨厂水处理 276

第三节　合成氨与其他产品的联产 278

一、变换气脱二氧化碳与碳化技术的联合 278

二、一氧化碳与甲醇生产的联合 279

三、氨生产与合成气生产的联合 279

第四节 合成氨生产操作与技能训练 280

一、合成氨生产过程仿真技术的应用 280

二、合成氨生产过程仿真在教学中的意义 281

三、合成氨生产全系统开停车仿真操作训练 281

思考与练习题 305

第十二章 合成氨生产基本工艺计算 306

第一节 物料与能量衡算的意义和方法 306

第二节　物料与热量衡算案例 307

一、转化过程物料衡算 308

二、转化过程热量衡算 309

三、供热系统（天然气燃烧供热）物料及热量综合衡算 310

四、总物料、热量汇总表 313

第三节生产控制指标计算案例 313

一、脱硫生产控制指标计算案例 313

二、一氧化碳变换生产控制指标计算案例 315

三、氨合成生产控制指标计算案例 317

第四节 合成氨生产的基本工艺计算训练 319

一、训练任务 319

二、训练内容 319

三、训练要求 319

练习题 319

附录 321

一、中华人民共和国法定计量单位 321

二、法定单位与其他单位的换算关系 322

三、化肥催化剂分类和命名 324

四、我国合成氨厂生产用的几种重质油的组分 326

五、氨的饱和蒸气压及有关性质 326

六、液氨产品的规格 326

七、合成氨生产中常见有毒物质在车间空气中的最高容许浓度 327

八、合成氨生产中常见有毒物质的理化特性 327

九、合成氨生产中常见毒物对人体的危害及中毒症状 328

十、氨的p-H图 329

十一、空气的T-S图 329

参考文献 330