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0 绪论1

0.0.1 世界合成氨发展史1

0.0.2 我国合成氨工业发展情况6

0.0.3 合成氨典型总流程8

0.0.4 理论能耗、功耗和实际消耗10

0.0.5 合成氨工艺的特点12

第一篇 原料气的制取16

1 煤气化法16

1.1 煤气化过程的原理18

1.1.1 煤的干燥18

1.1.2 煤的加热分解18

1.1.3 炭与氧的反应21

1.1.4 炭与蒸汽反应24

1.1.5 炭与二氧化碳反应32

1.1.6 炭与氢反应35

1.2 煤气化的工业方法37

1.2.1 气化剂和供热方式38

1.2.2 床层形式和煤的品性39

1.2.3 煤的灰熔点和出渣形态41

1.2.4 煤的加料方式42

1.2.5 气化炉主要形式及其特征42

1.3 间歇式造气炉的生产过程51

1.3.1 间歇式气化工作循环51

1.3.2 合适的制气条件53

1.3.3 工艺流程和设备60

1.4 间歇式造气炉原料煤消耗分析63

1.4.1 造气炉的理想热平衡64

1.4.2 真实造气炉的热平衡65

1.4.3 灰渣残炭损失和消耗计算公式67

1.4.4 造气炉各项显热损失67

1.4.5 消耗分析举例68

习题70

参考文献72

2 烃类蒸气转化法74

2.1 烃类蒸汽转化的反应概要76

2.2 烃类蒸汽转化反应的平衡77

2.2.1 甲烷蒸汽转化反应的平衡78

2.2.2 低碳烃的蒸汽转化平衡82

2.2.3 烃类蒸汽转化忻碳热力学84

2.3 甲烷蒸汽转化的速率87

2.3.1 反应机理和动力学方程87

2.3.2 宏观影响和过程描述93

2.3.3 平衡温距的应用95

2.4 甲烷转化过程析碳及其防止96

2.5 石脑油蒸汽转化101

2.5.1 石脑油蒸汽转化机理和动力学101

2.5.2 石脑油转化过程析碳的防止103

2.6 二段转化的过程104

2.7 烃类蒸汽转化催化剂105

2.7.1 催化剂的活性组分106

2.7.2 载体和助催化剂107

2.7.3 一段和二段转化催化剂108

2.7.4 催化剂的制备和还原110

2.7.5 转化催化剂的中毒111

2.8 工艺流程和设备112

2.8.1 天然气蒸汽转化的工艺流程112

2.8.2 石脑油蒸汽转化工艺流程114

2.8.3 一段转化炉115

2.8.4 二段转化炉122

2.9 烃类蒸汽转化的工艺条件125

2.9.1 压力125

2.9.2 温度126

2.9.3 水碳比126

2.9.4 空间速度127

2.10 烃类蒸汽转化的节能128

2.10.1 增设燃烧空气预热器降低排烟温度129

2.10.2 采用低水碳比操作129

2.10.3 二段炉添加过量空气130

2.10 4 采用热交换型转化炉130

2.10.5 回收低温热量饱和天然气133

习题133

参考文献136

3 重油部分氧化法138

3.1 重油部分氧化总体反应139

3.2 反应的平衡140

3.3 反应过程和速率143

3.4 重油气化的生产条件144

3.5.1 激冷流程149

3.5 工艺流程149

3.5.2 废热锅炉流程150

3.5.3 炭黑的回收利用152

3.6 主要设备155

3.6.1 喷嘴155

3.6.2 气化炉158

3.6.3 文氏管洗涤器和萃取器161

习题162

参考文献164

第二篇 原料气净化166

4 脱硫166

4.1 干法脱硫166

4.1.1 活性炭法167

4.1.2 有机硫加氢转化168

4.1.3 氧化锌法169

4.2 湿法脱硫173

4.2.1 氧化法催化剂的选择174

4.2.2 常用的湿法氧化法脱硫175

4.2.3 湿法氧化法脱硫典型流程180

4.3 脱硫方法的选择181

习题183

参考文献184

5 一氧化碳的变换185

5.1 变换反应平衡185

5.2 变换催化剂189

5.2.1 铁铬催化剂189

5.2.2 铜基低变催化剂195

5.2.3 钴钼耐硫催化剂197

5.3 变换反应温升和分段199

5.4 反应速率和反应条件201

5.4.1 动力学方程201

5.4.2 孔扩散的影响204

5.4.3 活性系数和催化剂用量206

5.4.4 反应条件207

5.5 流程和热能回收212

5.5.1 大型氨厂中变串低变流程212

5.5.2 多段中变流程213

5.6 变换的节能217

5.6.1 烃类转化大型氨厂的节能217

5.6.2 多段中变的节能218

习题221

参考文献223

6 二氧化碳的脱除224

6.1 二氧化碳吸收分离综述225

6.1.1 分离过程热力学剖析225

6.1.2 二氧化碳的生产需求227

6.1.3 物理与化学吸收法的比较228

6.2 物理吸收分离法232

6.2.1 常温吸收剂的特性232

6.2.2 常温吸收法的流程233

6.2.3 低温甲醇冼235

6.3 化学吸收分离法241

6.3.1 热碳酸钾法脱除二氧化碳242

6.3.2 MDEA法脱除二氧化碳259

6.4 生成产品脱碳法262

6.4.1 联产碳铵法262

6.4.2 联产纯碱法265

6.5 脱碳方法的选择267

习题268

参考文献271

7 原料气的精炼273

7.1 铜氨液洗涤法274

7.1.1 铜液的组成274

7.1.2 铜液吸收反应277

7.1.3 铜氨液吸收一氧化碳278

7.1.4 铜液的再生和还原281

7.2 甲烷化法285

7.2.1 甲烷化反应和平衡285

7.2.2 甲烷化催化剂287

7.2.3 甲烷化反应机理和速率289

7.2.4 工艺与流程295

7.3 深冷分离法296

7.3.1 液氮洗涤一氧化碳法297

7.3.2 深冷脱除过量氮301

7.4 分子筛变压吸附法304

习题305

参考文献307

8.1.1 反应平衡常数308

8.1 氨合成热力学308

8 氨的合成308

第三篇 合成氨与工厂节能308

8.1.2 反应平衡组成310

8.1.3 反应的热效应313

8.2 氨合成催化剂313

8.2.1 化学组成和结构313

8.2.2 催化剂的还原316

8.2.3 催化剂活性的保持321

8.3 氨合成反应动力学322

8.3.1 本征动力学322

8.3.2 宏观影响因素325

8.4 氨合成塔328

8.4.1 最佳温度及床层降温型式328

8.4.2 轴向流动和径向流动330

8.4.3 几种典型氨合成塔332

8.4.4 氨合成塔的结构特点340

8.5 氨的分离342

8.6 氨合成工艺流程344

8.6.1 早期氨合成的流程344

8.6.2 氨合成反应热的回收346

8.6.3 常见的氨合成工艺流程350

8.7 工艺条件的选择354

8.7.1 压力354

8.7.2 温度355

8.7.3 空间速度356

8.7.4 循环气氢氮比357

8.8 排放气的回收处理358

8.7.5 循环气惰性气含量358

8.7.6 进塔氨含量358

8.8.1 深冷分离法359

8.8.2 中空纤维分离法359

8.8.3 变压吸附法361

8.9 基本物料和热量衡算362

8.9.1 物料衡算362

8.9.2 热量衡算366

习题367

参考文献369

9.1 大型氨厂的节能370

9.1.1 大型氨厂的生产现状370

9 合成氨厂的节能370

9.1.2 大型氨厂的能耗分析371

9.1.3 大型氨厂的节能改造措施377

9.2 中小型氨厂的节能378

9.2.1 降低两煤消耗379

9.2.2 降低心耗问题382

参考文献384

附录385

附表1 简单气体的统一基本焓和热容385

附表2 碳氢化合物的统一基准焓388

附表3 气体在25～t°C之间的平均摩尔热容389

附表4 各种单位换算390

习题参考答案391