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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H2S180

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