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1、 32绪论主要内容 1典型无机化工产品生产技术原由本课程教法选择和考核评价方法 典型无机化工产品在国民经济中 的重要地位及其发展概况 v无机化工产品种类繁多，生产技术也千差万别，实难以无机化工生产技术一书以概之，故改名为无机化工生产技术与操作1典型无机化工产品生产技术原由典型无机化工产品生产技术 主要内容v典型无机化工产品主要包括合成氨、化学肥 料、硫酸与硝酸、纯碱与烧碱、主要无机盐 等五个方面。都属于大宗化学品和典型无机 化工产品。v本书重点介绍典型无机化工产品的生产原理 、生产原料路线选择、工艺流程组织、生产 运行与操作条件的优化，以及典型设备选型 、操作控制要点及常见故障排除措施等 表0
2、-1 2008年我国典型无机产品的产量/万t合成氨硫酸硝酸纯碱烧碱尿素磷肥钾肥复混肥517951008001950247050001350(折 P2O5)1000 自产300 进口7001500水泥碳酸钙玻璃150000轻钙550 重钙75057442.9( 万重量箱 )注：1万重量箱平板玻璃约等于500吨。632142典型无机化工产品在国民经济中 的重要地位及其发展概况 合成氨堪称现代化学工业的领头羊 硫酸曾被誉为“工业之母”硝酸唯一兼有强酸性和强氧化性 化学肥料是现代农业的基石 5纯碱与烧碱是重要的基本化工原料 无机盐是化学工业的基础 v一般认为，现代化学工业的标志-1913年德国的哈伯和
3、博 施首次采用铁为催化剂、直接以氢气和氮气为原料、在高温 高压下成功合成氨。划时代意义的人工固氮技术的重大突破 。v合成氨工业化被公认为化学方面最重要的发明之一和对高压 化学合成技术上作出的重大贡献，哈伯和博施先后分别于 1918年和1931年荣获诺贝尔化学奖。这种直接合成氨法称 为哈伯-博施法。v合成氨工业化的成功极大地促进了高压机生产技术、高压化 学合成技术和催化剂生产技术的发展，使德国一跃成为当时 世界工业强国。v合成氨生产堪称现代无机化学工业的领头羊。 1合成氨堪称现代化学工业的领头羊氨的应用化学肥料 8590%化工原料 1015%碳铵、氯化铵磺胺类药物、 维生素、氨基酸硝酸、纯碱 有
4、机化合物中的 含氮中间体含氮无机盐 最常用的制冷剂已内酰胺、 丙烯腈、酚醛树脂硫酸铵、 硝酸铵尿素氨氨的应用领域我国合成氨工业发展现状 小型合成 氨数量中型合成 氨数量大型合成 氨数量合成氨总总 产产量/万t世界排名解放初2004.51992年1539552222981 2004年460823042001 2008年51001v硫酸产量与合成氨相当，工业化生产已有270年历史，曾被 誉为“工业之母”。v化肥工业中，每生产一吨硫酸铵，就要消耗纯硫酸760kg。v每生产一吨过磷酸钙，消耗硫酸360kg；v农药方面如硫酸铜、硫酸锌是植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀 鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂；v冶金
5、工业中电解液就需要使用硫酸；v石油工业中每吨原油精炼需要硫酸约24kg，每吨柴油精炼需 要硫酸约31kg；v化学纤维每生产1t环氧树脂，需用硫酸2.68t，号称“塑料王” 的聚四氟乙烯，每生产1t，需用硫酸1.32t；2硫酸曾被誉为“工业之母”v染料工业几乎没有一种染料（或其中间体）的制备 不需使用浓硫酸或发烟硫酸。v浓硫酸为浓缩硝酸生产中的脱水剂；v氯碱工业中，以浓硫酸干燥氯气、氯化氢；v无机盐工业中，如冰晶石、氟化铝、硼砂、磷酸三 钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸 亚铁以及其他硫酸盐的制备；v许多无机酸和有机酸的制备，也常需要硫酸作原料 。v此外，电镀业、制革业、颜料工业、橡胶
6、工业、造 纸工业、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗 相当数量的硫酸。我国硫酸工业发展现状 硫铁矿铁矿 为为原料 /%硫磺为为原 料/%冶炼炼烟气 为为原料 /%总产总产 量/ 万t世界排名1995年82.12001年29.4 2004年39951 2006年44.3 2007年51001 2008年241v1t硫磺可以生产3t硫酸，2t蒸气，336度电量，且无 三废排放，良好的生产环境与经济效益是硫磺法生 产硫酸得到快速发展最主要的因素。v近几年来，随着我国有色金属工业的迅猛发展，冶 炼烟气制酸也获得快速发展，铜陵有色、江西铜业 、甘肃金川等硫酸产量在100万t/a以上的特大型企 业，均以
7、冶炼烟气制酸为主，2008年我国烟气吸收 法制酸已占24%。v硫酸装置的大型化、规模化、集约化发展取得了巨 大进步。将进一步淘汰4万t/a的硫铁矿制酸装置， 限制10万t/a硫铁矿制酸装置，硫酸企业有望向“能 源工厂”转变，实现以硫资源为主线，以能源循环为 辅线，实现了以硫酸为核心的循环经济。 v硝酸兼有强酸性和强氧化性的特点，各类酸 中产量仅次于硫酸的重要化工原料；v主要用于无机化工制造硝酸铵、硝酸铵、硝 酸磷肥、氨磷钾等复合肥料。v在有机工业、染料工业、涂料工业、医药工 业、印染工业、橡胶工业、塑料工业、冶金 工业中和国防工业等也有广泛用途。3硝酸唯一兼有强酸性和强氧化性 我国硝酸工业发展
8、现状 常压压法 /万t综综合法 /万t双加压压法 /万t总产总产 量/ 万t世界排名解放初0.450.452007年7051 2008年4008001至2008年底我国已拥有先进的双加压法工艺的硝酸生产装置20套，占我国硝 酸总产能的50%，大大缩短了我国与世界先进水平的差距。但我国还不算是 硝酸工业强国，世界发达国家均普遍采用27万t级和50万t级硝酸装置，我国 年产27万t双加压法完全国产化硝酸装置目前国内仅有几家企业正在筹建，随 着取缔和关闭落后生产装置，淘汰配置低、规模小、能耗高的装置，我国硝 酸工业正在向规模化发展 v化肥是农作物增产增收的物质基础，粮食的“粮食” 。v化肥对我国粮食
9、单产增长的贡献率高达4050 。使用化肥以提高粮食单产，已经成为确保全球粮 食安全的关键和现代农业的基石。v中国能以世界7%的耕地养活占世界约22%的人口， 应该说一半功劳归于化肥。v另外一半功劳呢？4化学肥料是现代农业的基石 v建国初我国化肥工业只有硫酸铵和硝酸铵两 个品种，年产量只有6000t。v目前我国化肥生产量约占世界总量的约1/3， 表观消费量约占35%，世界上最大的化肥生 产国和消费国。v一是化肥工业的基本特征是“多氮少磷缺钾” ；v二是高浓度化肥比例低。为什么？v三是复合肥料比例低。 v纯碱。建材方面主要用于制造玻璃，这是纯碱的最大消费 部门，每t玻璃消耗纯碱0.2t。v在轻工方
10、面：洗衣粉、三聚磷酸钠、保温瓶、灯泡、白糖、 搪瓷、皮革、日用玻璃、造纸等；v在化工方面：制取钠盐、金属碳酸盐、小苏打、硝酸钠、亚 硝酸钠、硅酸钠、硼砂、漂白剂、填料、洗涤剂等；v冶金工业：冶炼助熔剂、选矿用浮选剂、炼钢和炼锑用作脱 硫剂；v在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱；v印染工业用作软水剂；v制革工业用于原料皮的脱脂、提高铬鞣液碱度；v食用级纯碱用于生产味精、面食等。5纯碱与烧碱是重要的无机碱性化工原料 我国纯碱工业发展现状生产产企业业生产产技术术总产总产 量/万 t世界排名解放初210008.82008年49366018301氨碱法/%联碱法/%v2008年我国纯碱企业平均年产
11、量37.34万吨。v氨碱法路线的山东海化集团有限公司的年产能为300万吨；v联碱法的湖北双环化工集团有限公司年产能为100万吨。v但在节能减排方面与世界先进水平仍有较大差距。例如：氨 碱企业，液氨平均消耗大于4.5kgt碱，是世界最好水平的 1.5-2倍；制碱装备运行周期和稳定性低于国外；自控技术水平参差不齐，劳动效率低下；能源消耗偏高等。v烧碱v使用烧碱最多的部门是化学药品制造；v其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。v在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶再生；v无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要 使用大量的烧碱。如普通肥皂；v造纸行业主要是制浆耗碱，烧
12、碱起苛化作用；v印染、纺织工业上，用大量碱液去除棉纱、羊毛的油脂；v生产人造纤维也需要烧碱或纯碱。例如，制粘胶纤维首先要 用1820烧碱溶液（或纯碱溶液）去浸渍纤维素，使它成 为碱纤维素。 我国烧碱工业发展现状生产产企业业生产产技术术总产总产 量 /万t世界排 名解放初几家1.501.52005年179785.4629.21414.61隔膜法/%离子膜法/%氯产品 数量 盐酸、液氯 、漂白粉 等几种 200余种， 主要品种 70多个 v我国最早的氯碱工厂是1930年投产的上海天原电化 厂，日产烧碱2t。v离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能 连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流
13、 波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的 方向。v目前我国隔膜法烧碱产量占55%，离子膜法烧碱所 占比例占到45%，后者具有继续发展的潜力。v氯碱工业企业平均生产规模7.9万ta；v大多数企业的规模较小，与国外大型烧碱企业相比 差距非常之大，日本、欧盟的前5家企业分别集中 了它们烧碱生产能力的50%，美国的5家大公司集 中了美国烧碱生产能力的80%，而我国前5家企业 的生产能力不到全国总生产能力的16%。 二、本课程教法选择和考核评价方法v采用什么样的教学方法？v由同学们共同选择v一是传统的教学方法：v二是新型的项目化教学方法：三、项目化教学特点和考核评价方法 v1、项目化教学必须进行整
14、体教学设计 v“课程的整体教学设计”包括课程目标设计、课程内 容设计、能力训练项目设计、进程表设计、第一节 课梗概、考核方案设计、工具材料等主要内容。 v本课程的特点是：项目不多，但项目庞大、工艺复 杂。如“合成氨”部分在传统的学科教学中将安排 3640课时，如此得复杂庞大的项目不可能一次课 就能完成。因此，结合本课程的实际，采取将一个 大项目分为若干个任务 。2、必须突出能力目标，而不是知识目标v传统的“知识本位课程教学”以表达知识、传 授知识、消化知识、理解知识、记忆知识、 再现知识等为已任。v高职课程教学必须突出能力目标，而不是知 识目标。能力本位课程要求任课教师按照课 程教学的能力目标
15、重新设计课程考核方式， 必须重新设计出适用于项目化教学的“学生能 力考核方式”。3、教学过程必须体现“教、学、做” 一体化v为了有效地训练职业能力，在课程教学过程 中要尽可能“边做边学”、“在做中学”。v项目化教学一般要求采用小班授课，需要在 多媒体教室或理实一体化教室中进行，以便 “ 教、学、做” 实现有机融合。v小班授课效果会更好？4、项目化教学课程内容的载体是项目和任务v在传统的知识本位学科中，知识的载体是语言、文 字、图形和公式，这些知识主要是通过教师在课堂 的讲课来传授的。但职业能力不能传授， “高分低 能”的根源。v学生的职业能力是训练出来，而不是靠教师“讲”出 来的，而训练能力的
16、载体是“项目和任务”。v学生只能在完成真实的、大型的、综合的、典型的 、有趣的、具有挑战性的项目和任务过程中，才能 真正训练出解决本专业实际问题所需的综合能力。5、学生是课程教学过程的主体v在知识本位课程中，教师是课程教学的主体v在项目化课程中，学生是课程教学过程的主体v学生要花大量时间用于课外查阅资料、讨论提纲、撰写论文 、制做ppt；v在课堂上教师只是一名“导演”，其职责主要用于精心的课堂 组织、画龙点睛式的点拔，广大学生才是“主演”，课堂时间 的7080%是学生在进行分组汇报、讨论、甚至争论，基本 上达到“知识是学生学会的，能力也是学生练出来的”目的；v剩余2030%的课堂时间才由主讲教师进行最后的总结和评 价，并布置下次课内容等。6、师生身份的置换v项目化教学过程中，师生身份一般必须进行置换。v主讲教师可以身为董事长、总经理、或项目发包方，主讲教 师不再是老师，而是总。v一个班级就是一家技术开发公司，班长和团支书（或党支书 ）可以分别担任副总经理、党委书记，学生需要进行分组， 一个班假如有40名同学，可分为
