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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