第三章 无机化工单元 合成氨 合成工段PPT课件.ppt

主要知识点 合成氨的主要生产过程及原料气中氢气的主要来源？ 煤制气过程的基本原理与典型的鲁奇（Lurgi）炉结构特点及工艺流程如何？ 消除积碳主要可采取的措施？ 变换反应及其特点分别是什么？ 铁铬系变换催化剂的主要组成是什么？各组分的作用是什么？ 催化剂为什么在使用前要进行升温还原、卸出前要钝化？ 中变串低变的工艺流程如何？ 氨合成反应及其特点，主要的工艺条件及基本过程有哪些？ 氨合成塔的结构特点及主要类型是什么？ 3.3 无机化学矿物加工利用 一、概述 二、化学矿物加工的方法和原理 1、矿石的精选 2、矿石的热化学加工 3、矿石的湿法加工 三、无机化学矿物加工利用 1、酸浸取磷矿制磷酸 2、硫铁矿焙烧制硫酸原料气 3、氨浸取明矾石制氮钾混肥 主要的无机化学矿物品种 镁矿：镁盐、氧化镁、耐火材料； 石灰石：碳酸盐、钙盐、石灰； 硼矿：硼砂、硼酸、硼、铁； 硫矿：硫酸、硫磺； 钾矿：钾盐、硫酸钾、硫酸铝、氧化铝； 磷矿：磷酸、磷肥、磷酸盐； 铝矿：铝化合物、分子筛、催化剂载体； 盐矿：纯碱、烧碱、硫化碱、泡花碱、盐酸、氯乙烯、建筑材料。 磷灰石晶体 一、 概述 二、 化学矿物加工的方法和原理 1、矿石的精选 脉石：矿石中，有的矿石可以利用，有的矿石不能利用，这种无法利用的矿物称为脉石矿物或简称。 精选：利用矿石中各组分的物理或物理化学性质上的差异将有用成份富集的方法。 精选方法：A.手选、B.重力选、C.磁选、D.浮选等。 A.手选：根据矿石的颜色、光泽等外表进行选择，人工选矿的方法，适于小规模生产。 B.重力选：利用矿石中各组分比重的差异选别的方法。在水、有机溶剂中或方铅矿等所配制的悬浮液（重介质选矿）中进行，或在气流中进行。 C.磁选：利用矿物的磁化系数不同而进行选别的方法。 强磁性：磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿等 非磁性：方解石、石英等 弱磁性：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、 水锰矿、软锰矿等 根据矿物的磁化系数大小 D.浮选（泡沫浮游选矿法）利用矿石中各组分被水润湿程度的差异 矿物悬浮在水中 鼓入空气泡 易被水润湿的（沉） 不易被水润湿的（浮） 捕获剂：能使某些矿物表面生成一层憎水膜，使其与气体泡沫结合而使矿物上浮的物质。 加入捕获剂的原因：绝大多数矿物均易被水润湿，因此必须加入一种捕收剂，使各种矿物具有不同的润湿性以达到分离的目的。 起泡剂：表面活性物质，含有-OH、-NH2、-COOH、＝CO等极性基团。起泡剂在矿浆中定向吸附在空气与水的界面上，其极性基朝向水，非极性基朝向空气。 加入起泡剂的原因：在浮选时，为了生成能较长时间存在的大量泡沫，要添加起泡剂。加入起泡剂后能促使流体形成结实外膜的气泡，这样当气泡互相接触时，就不易兼并破裂。又由于起泡剂分子的定向吸附作用，使气液界面上的界面张力降低，气泡变得较为坚韧稳定。 常用的起泡剂：松油、桉树油、煤焦油、甲酚及某些高级醇。 抑制剂： 增加矿石中非上浮组分的亲水性而使之完全地沉底，以提高选矿效果。常用的抑制剂：氰化物、水玻璃、石灰、氨水等。 调节剂：改变浮选介质的PH值，调节其它药剂的作用，消除有害离子的影响和调节泥浆的分散度及絮凝度。如石灰、碳酸钠、硫酸、磷酸盐及硫化钠及硫酸等。 解毒剂：在矿物和水中往往存在一些能阻止矿物表面形成憎水膜使浮选不能进行的物质，称浮选毒物。为了消除或减弱它们对浮选的负面作用，通常添加石灰、纯碱、碳酸钡、硫酸锌和硫酸铁作为解毒剂。 正浮选：将其中的有用成份浮入泡沫产物中，而将脉石矿物留在矿浆中 反浮选：将脉石矿物浮入泡沫产物而将有用矿物留在非泡沫产物中 2、矿石的热化学加工 煅烧、焙烧、烧结的定义： 煅烧：在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，除去挥发份的过程。 焙烧：将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等气流中不加或配加一定的物料，加热至低于炉料的熔点，发生氧化、还原或其他化学变化的单元过程。 烧结：将矿粉和石灰、纯碱、硫酸钠、亚硫酸钠等烧结剂混合，在高于炉料熔点的温度下发生化学反应的过程。 煅烧的工业应用 ① 石灰石煅烧制氧化钙： 将石灰石与煤配（煅烧是吸热反应，需燃烧焦炭或烟煤）制成一定的比例，在石灰窑中与800-1000℃煅烧1-4h，分解为氧化钙和二氧化碳。 ② 重碱（NaHCO3）煅烧 2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O↑ 煅烧温度：165～190℃ * 3.2.4 氨合成 获得H2/N2 约为3:1的原料气后，就要进行合成氨的最后一步关键反应：氨的合成反应。 1、 氨合成反应的热力学基础 化学平衡 氨合成反应如下： 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)+46.22kJ/mol 可逆、放热、体积缩