(精)无机工艺学概论——必威体育精装版.ppt

无机化工工艺概论 工艺： 将原材料或半成品加工成产品的工作、方法、技术等 工艺流程： 工艺品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序 1 绪 论 无机化工工艺学 1、氮 肥：合成氨、尿素、碳铵、硝铵 硫酸 2、磷化工： 磷酸、磷铵、重钙、普钙 黄磷、工业磷酸、食品磷酸 磷酸盐 3、氯碱化工：烧碱、HCl、氯乙烯、聚氯乙烯 2、硫 酸 2.1 用途及性质 2.2 方法及原料 H2SO4 SO3 SO2 含硫原料 硫磺 硫铁矿 有色金属矿 H2S 磷石膏 H2SO4生产 H2SO4生产的基本过程 1、原料工序：原料加工 2、焙烧工序：FeS2 + O2 = SO2 3、净化工序：除去杂质、粉尘等 4、转化工序：SO2 + O2 = SO3 5、干吸工序：SO3 + H2O = H2SO4 工艺条件： 1、炉温：850-900℃--- 保证生产正常进行 2、炉气含SO2 ：10—14% 3、炉底压力：8.82—11.76kPa（900 ~ 1200mmHg） 4、转化温度：400 ~ 600 ℃ 5、转化率：99.95% 6、吸收率： 99.95% 硫磺制酸 一、反应 S + O2 → SO2 → SO3 → H2SO4 二、流程 无净化系统，无废渣及污水排出，流程简单 三、特点 1、能回收系统的几乎全部能量 2、起始SO2浓度高为11 ~ 12% ，O2为9 ~ 10% 3、转化率高 ≥ 99.96% ，尾气可达排放标准 4、投资省，仅为同等规模两转两吸流程的88% 一、反应原理： S + O2 = SO2 SO2 + O2 = SO3 SO3 + H2O = H2SO4 二、化工原理: 吸收 三、化工热力学 ：热交换 四、 反应工程： 反应速率 SO2的催化氧化 基本原理 一、SO2氧化反应的化学平衡 （一）热效率及化学平衡常数 SO2 + ?O2 SO3 + QP 表 3-1 图 3-1 平衡常数与T成反比 K= （Pso3/ Pso2?(Po2)0.5）eq （二）平衡转化率 XT = Pso3/（Pso2+ Pso3）= Kp/（Kp+ 1/ ?(Po2)0.5 ） XT = Kp/{Kp+ [（100-0.5a XT）/P（b-0.5a XT）]0.5} 表 3-2 、2-3 知： 1、不论原始混合物的组成和总压如何，XT随T↓ 而 ↑ 随P ↑ 而 ↑ 2、XT随a↓ 而 ↑ 3、焙烧不同的含S原料，如起始SO2 浓度相同，其XT也不相同 二、SO2氧化用催化剂 钒催化剂的化学组成及物理性质 化学组成： P 48 物理性质： P 48 催化剂的中毒与污染 砷（AS） 氟（F） 酸雾与H2O 矿尘 三、SO2催化氧化机理 机理 从经典的气一固相催化理论 液相催化理论，即V2O5和碱金属硫酸盐为液相，负载压载体SiO2上 实验结论：P 110 低温区钒催化剂活性急剧下降的分析 实验：反应速度与温度的关系 → 出现转折 P 50图 1-4-5 结论：转折点T不是固定不变的，它与气体组成和催化剂化学组成有关 P 51 表 1-4-5 四、SO2催化氧化动力学 1、向德辉经验模式 P 51 式1-4-21 2、宏观动力学 图 3-7 （1）多相催化反应过程的步骤 P 118 （2）外扩散区及其动力学规律 图 3-7 式 3-34 结论：反应过程的速度将随着气体线速度的增大而加快 (3)内扩散区及其动力学规律 图 3-7 式 3-37 式3-4 六种情况 (4)有效扩散系数