無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)

的而出，就至羽酒唐旎

HunanChemicalVocationalTechnologyCollege

教育部高職高專(zhuān)規(guī)劃教材

《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》

主編：鄭廣儉張志華

課程名稱(chēng)：無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)

教師姓名：李平輝

適用班級(jí)：化工0817/18

教研室：化工系化工教研室

上課時(shí)間：2010年3月?2010年7月

二O-O年七月

《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案?頁(yè)

本次課標(biāo)題：認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)化工

授課班級(jí)化工0817/18班

授課時(shí)間第1周/第1次

授課地點(diǎn)主307主要教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)法課型理實(shí)

課業(yè)內(nèi)容無(wú)機(jī)化工的地位、作用和發(fā)展趨勢(shì)

訓(xùn)練任務(wù)無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)

知識(shí)技能態(tài)度

認(rèn)識(shí)典型無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品掌握無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)建立工程技術(shù)觀念；培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精

教學(xué)目標(biāo)

合成氨、硫酸、燒堿等的學(xué)習(xí)方法。具有分析神，認(rèn)真鉆研，勤于思考的學(xué)習(xí)態(tài)度；

的生產(chǎn)方法與原理。和解決問(wèn)題的能力。建立無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)的安全、環(huán)保意識(shí)。

教學(xué)重點(diǎn)本課程的性質(zhì)、任務(wù)和內(nèi)容教學(xué)難點(diǎn)課程的學(xué)習(xí)方法

多媒體、教材與圖書(shū)、網(wǎng)絡(luò)

參考文獻(xiàn)

[1]陳五平.無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)（上）（第三版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002

[2]陳五平.無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)（中）（第三版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001

教學(xué)資源

[3]陳五平.無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)（下）（第三版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001

與工具

[4]張子峰.合成氨生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006

[5]李平輝，田偉軍.合成氨原料氣生產(chǎn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009

[6]李平輝.合成氨原料氣凈化[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010

[7]李平輝.氨合成的生產(chǎn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

（min）

教師講解

無(wú)機(jī)化工的性質(zhì)、內(nèi)容與任務(wù)

化工生產(chǎn)技術(shù)，系指將原料物質(zhì)主要經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和

知識(shí)引入

過(guò)程，包括實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)的和物理的措施。35

與認(rèn)知

無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)研究的主要內(nèi)容是合成氨、化學(xué)肥料、硫酸、硝酸、

純堿、燒堿等典型的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝技術(shù)，包括產(chǎn)品的原料、生產(chǎn)

方法、生產(chǎn)原理、工藝條件、工藝流程、主要設(shè)備及操作控制等。

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《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案3頁(yè)

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

學(xué)生討論

1、典型無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的地位、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

①合成氨工業(yè)

②化肥工業(yè)

③硫酸工業(yè)

任務(wù)實(shí)施35

④氯堿工業(yè)

⑤其它無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品

2、本課程的學(xué)習(xí)方法

學(xué)生發(fā)言

小組代表整理小組意見(jiàn)，進(jìn)行發(fā)言

學(xué)生講解、互評(píng)

由考核結(jié)果最優(yōu)秀的小組代表展示小組成果

學(xué)生對(duì)優(yōu)秀小組的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)

成果展不

教師評(píng)價(jià)20

及評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)的敘述

總結(jié)

老師對(duì)能完成上述任務(wù)的重點(diǎn)步驟、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行疏導(dǎo)、總結(jié)

作業(yè)布置每一位同學(xué)寫(xiě)一篇關(guān)于合成氨節(jié)能減排技術(shù)方面的文章！

讓老或了解無(wú)機(jī)化工幺產(chǎn)技術(shù)的是義，無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的今類(lèi)，理卷麻系

實(shí)際輅合我國(guó)無(wú)機(jī)化工行業(yè)合折目嗡的現(xiàn)狀與發(fā)展超勢(shì)?？肩鄣目紵舴e板榴

課后小結(jié)簌方，徼多數(shù)累較四。老文的表達(dá)惋力迷1稗加強(qiáng)，引導(dǎo)當(dāng)々如何去交投相

與體會(huì)關(guān)資科。

說(shuō)明，本穗程為考鍬錦。

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《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案工頁(yè)

本次課標(biāo)題：了解合成氨生產(chǎn)狀況

授課班級(jí)化工0817/18班

授課時(shí)間第1周/第2次

授課地點(diǎn)主504主要教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)法課型理實(shí)

課業(yè)內(nèi)容合成氨生產(chǎn)狀況

訓(xùn)練任務(wù)氮肥行業(yè)生產(chǎn)的主要工藝方案設(shè)計(jì)

知識(shí)技能態(tài)度

了解不同原通過(guò)不同流程的比較，掌握生產(chǎn)工藝培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的品質(zhì)；培

教學(xué)目標(biāo)料生產(chǎn)合成流程組織的原則，并初步建立合成氨養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力；激發(fā)學(xué)生的

氨的工藝流生產(chǎn)。具有分析和解決問(wèn)題的能力，興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)合成氨生產(chǎn)工藝

程。較強(qiáng)安全生產(chǎn)和節(jié)能減排的意識(shí)。的態(tài)度。

教學(xué)重點(diǎn)合成氨生產(chǎn)工藝流程教學(xué)難點(diǎn)合成氨生產(chǎn)工藝流程

教學(xué)資源多媒體、教材與圖書(shū)、網(wǎng)絡(luò)

與工具掛圖：合成氨生產(chǎn)總工藝流程圖

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

（min）

教師講解

合成氨的生產(chǎn)，首先必須制取含氫和氮的原料氣。氮?dú)鈦?lái)源于空氣可以

分離空氣得到，也可以在制氫過(guò)程中加入空氣，直接利用其中的氮。氫氣的

知識(shí)引入

主要來(lái)源是水和碳?xì)浠衔镏械臍湓?，以及含氫的工業(yè)氣體。10

與認(rèn)知

原料?：常用原料包括固體原料（煤、焦炭）、液體原料（石腦油、重油

等）、氣體原料（天然氣、焦?fàn)t氣等）；

生產(chǎn)過(guò)程：原料氣的制取、原料氣的凈化、原料氣的壓縮與合成。

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《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案」頁(yè)

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

學(xué)生討論

一、各種原料制氨的典型工藝流程

1.以煤為原料的合成氨流程

任務(wù)實(shí)施

45

(-)

2.以天然氣為原料的合成氨流程

3.以重油為原料的合成氨流程

二、合成氨生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

合成氨生產(chǎn)具有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)的雙重特征，其工藝有如下特點(diǎn):

①能量消耗高

②技術(shù)要求高

③高度連續(xù)化

④生產(chǎn)工藝典型

學(xué)生發(fā)言

小組代表介紹工藝流程和整理小組意見(jiàn)，進(jìn)行發(fā)言

三、中國(guó)合成氨工業(yè)發(fā)展概況

1.建國(guó)前的情況

在20世紀(jì)30年代開(kāi)始的，全國(guó)年產(chǎn)量不到1萬(wàn)噸。

2.建國(guó)后的情況

任務(wù)實(shí)施基于農(nóng)業(yè)的迫切需要，我國(guó)的合成氨工業(yè)得到了快速發(fā)展。

(-)原料由單一的焦炭發(fā)展到煤、天然氣、焦?fàn)t氣、石油煉廠氣、輕油和重

油等多種原料制氫。具有因地制宜特點(diǎn)的我國(guó)小型合成氨工業(yè)，經(jīng)過(guò)多年的

改進(jìn)，工藝日趨完善，能耗也有明顯降低。

經(jīng)過(guò)50多年的努力，我國(guó)已擁有多種原料、不同流程的大、中、小型合

成氨工廠550余個(gè)。中國(guó)合成氨產(chǎn)量：1980年1498x10%「90年2129x10%,

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案工頁(yè)

僅次于前蘇聯(lián)名列世界第二。1994年2442x10、2007年已超過(guò)SOOOxiol

從1994年后中國(guó)合成氨產(chǎn)量一直位列世界第一。

3.氮肥行業(yè)的節(jié)能減排

2006年8月國(guó)務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》，要求將“十一五”

節(jié)能目標(biāo)逐級(jí)分解，落實(shí)責(zé)任，重點(diǎn)行業(yè)主要產(chǎn)品能耗總體要達(dá)到或接近本

世紀(jì)初國(guó)際先進(jìn)水平。為了落實(shí)“十一五”節(jié)能目標(biāo)，國(guó)家發(fā)改委還制定發(fā)

布了《千家企業(yè)節(jié)能行動(dòng)實(shí)施方案》，千家企業(yè)是指鋼鐵、有色、煤炭、電力、

石油石化、化工、建材、紡織、造紙等9個(gè)重點(diǎn)耗能行業(yè)規(guī)模以上獨(dú)立核算

企業(yè)，其中有16.4%的是氮肥企業(yè)。

四、合成氨工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

合成氨裝置將繼續(xù)朝著大型化、集中化、自動(dòng)化、低能耗與環(huán)境友好型

的方向發(fā)展，并形成具有一定規(guī)模的生產(chǎn)中心，單系列合成氨裝置的能力將

從1000~1350t/d提高至1500~2000t/do

學(xué)生講解、互評(píng)

由考核結(jié)果最優(yōu)秀的小組代表展示小組成果

評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)氮肥行業(yè)所應(yīng)該采取生產(chǎn)的綜合分析、生產(chǎn)過(guò)程的可行性

成果展示

教師評(píng)價(jià)10

及評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)氮肥行業(yè)所應(yīng)該采取生產(chǎn)的綜合分析、生產(chǎn)過(guò)程的可行性

總結(jié)

老師對(duì)能完成上述任務(wù)的重點(diǎn)步驟、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行疏導(dǎo)、總結(jié)

作業(yè)無(wú)

JL肥行業(yè)是屬于"三方”行業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)安全々產(chǎn)、儲(chǔ)潔或產(chǎn)制節(jié)似減挑，

課后小結(jié)

提裔全行業(yè)的經(jīng)帝致我。今折日嘀京肥行業(yè)所面博的詞?&及反采取的對(duì)策。

與體會(huì)

數(shù)導(dǎo)致累回/

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案工頁(yè)

本次課標(biāo)題：煤氣化

授課班級(jí)化工0817/18班

授課時(shí)間第2周/第1?2次

授課地點(diǎn)主306?主307主要教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)法課型理實(shí)

課業(yè)內(nèi)容煤氣化的原理、生產(chǎn)工藝

訓(xùn)練任務(wù)煤氣化方案設(shè)計(jì)及煤氣化工藝流程分析

知識(shí)態(tài)度

技能

了解煤氣化的方法與煤氣的建立工程技術(shù)觀念；培養(yǎng)學(xué)

能熟悉煤氣化的工藝條件選

種類(lèi)，掌握煤氣化的基本原生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；培養(yǎng)學(xué)

擇。掌握間歇式煤氣發(fā)生爐

理及工藝條件分析。掌握煤生理論聯(lián)系實(shí)際的品質(zhì)；培

教學(xué)目標(biāo)的生產(chǎn)操作控制，指導(dǎo)實(shí)際

氣化的工藝條件選擇及工藝養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力；培養(yǎng)

生產(chǎn)。具有分析和解決問(wèn)題

流程；間歇式制氣的工作循學(xué)生嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程的素質(zhì)。

的能力，較強(qiáng)安全生產(chǎn)和清

環(huán)及五個(gè)階段、原始開(kāi)車(chē)的建立化工生產(chǎn)的安全、環(huán)保

潔生產(chǎn)的意識(shí)。

基本步驟。意識(shí)。

煤氣化的基本原理與間歇式生產(chǎn)的煤氣化的基本原理、間歇式生產(chǎn)半

教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)

工藝流程水煤氣的工作循環(huán)與生產(chǎn)操作

教學(xué)資源多媒體、教材與圖書(shū)、網(wǎng)絡(luò)

與工具掛圖：造氣工藝流程圖

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

教師講解

煤氣化就是利用氣化劑對(duì)煤炭或焦炭等固體燃料進(jìn)行熱加工，使其轉(zhuǎn)變

為可燃性氣體的過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)造氣。氣化劑主要是水蒸汽、空氣及其混合氣，

氣化后所得到可燃性氣體稱(chēng)為煤氣，進(jìn)行的氣化設(shè)備稱(chēng)為煤氣發(fā)生爐，簡(jiǎn)稱(chēng)

造氣爐。

知識(shí)引入煤氣種類(lèi)：

25

與認(rèn)知空氣煤氣：以空氣為氣化劑，主要成分為：N2、CO2；

水煤氣：以水蒸汽為氣化劑，主要成分為：此、CO；

混合煤氣：以空氣和水蒸汽為氣化劑制得的煤氣；

半水煤氣：以適量空氣與水蒸汽為氣化劑，制得氣體組分符合

(CO+H2)/N2=3.1-3.2/1的混合煤氣，即合成氨原料氣。

半水煤氣的要求是(CO+H2)/N2=3.1-3.2/1,既要滿足系統(tǒng)熱量平衡，

又要能連續(xù)制備符合要求的半水煤氣。

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《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案工頁(yè)

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

學(xué)生討論

一、氣化原理

1.化學(xué)平衡

(1)以空氣為氣化劑時(shí)，碳氧之間的反應(yīng)如下所示：

C+O2=CO2+393.770kJ/mol

C+1/2O2=CO+110.595kJ/mol

C+CO2=2C0-172.84kJ/mol

C0+l/2O2=C02+283.183kJ/mol

此階段的目的是用來(lái)提高爐溫、蓄積熱量為制氣階段作準(zhǔn)備的。

任務(wù)實(shí)施(2)以水蒸汽為氣化劑時(shí)，其目的是為了制備煤氣，反應(yīng)式如下：

45

(-)

C+H2O=CO+H2+131.39kJ/mol

C+2H2O=CO2+2H2+90.20kJ/mol

CO+H2O=CO2+H2-41.19kJ/mol

C+2H2=CH4-74.90kJ/mol

2.反應(yīng)速率

C+。2=CO2

低溫段屬化學(xué)反應(yīng)控制，升高溫度反應(yīng)速度加快；高溫段屬擴(kuò)散控制，

氣流速度加快則反應(yīng)速度加快。

C+H20=co+H2

提高溫度是加快反應(yīng)速度的有效途徑。

二、制取半水煤氣的工業(yè)方法

生產(chǎn)方法：

任務(wù)實(shí)施外熱法：尚處于研究階段，目前暫未推廣；

20

(-)富氧空氣連續(xù)氣化法：既可滿足熱平衡，又可連續(xù)制氣，但對(duì)設(shè)備及操

作要求高；

蓄熱法：又稱(chēng)間歇式制氣法，中小型氨廠普遍應(yīng)用，本節(jié)重點(diǎn)介紹。

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案上頁(yè)

三、間歇式生產(chǎn)半水煤氣

1.間歇式生產(chǎn)半水煤氣的工作循環(huán)

工業(yè)上間歇式生產(chǎn)半水煤氣是在煤氣發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行的。塊狀燃料由頂部

間歇加入，氣化劑通過(guò)燃料層進(jìn)行氣化反應(yīng)。

在穩(wěn)定的氣化條件下，燃料層大致可分為四個(gè)區(qū)域。最上部為干燥區(qū)，

煤氣在此被初步冷卻同時(shí)型煤被預(yù)熱并烘干水分；燃料下移繼續(xù)受熱，釋放

低分子燒類(lèi)，稱(chēng)為干儲(chǔ)區(qū)；接下來(lái)是氣化區(qū)(包括還原區(qū)和氧化區(qū))在此進(jìn)

行氣化反應(yīng)；燃料層底部為灰渣區(qū)，其可用于預(yù)熱空氣，同時(shí)保護(hù)爐算不致

過(guò)熱變形。

工作循環(huán)：理論上間歇式生產(chǎn)半水煤氣，只須交替進(jìn)行吹風(fēng)和制氣兩個(gè)

階段。而實(shí)際過(guò)程中由于考慮到熱量的充分利用，燃料層溫度的均衡和安全

生產(chǎn)等因素，通常分五個(gè)階段進(jìn)行。

任務(wù)實(shí)施

70

㈢

吹風(fēng)階段：空氣從爐底吹入進(jìn)行氣化反應(yīng)提高爐溫蓄積熱量；

一次上吹制氣階段：水蒸汽從爐底進(jìn)入，主要是制氣；

下吹階段：水蒸汽從爐頂進(jìn)入，主要是制氣同時(shí)可調(diào)整爐內(nèi)溫度分布，

使其趨于合理；

二次上吹制氣階段：水蒸汽從爐底進(jìn)入，置換殘余煤氣為下一次大規(guī)模

吹風(fēng)作準(zhǔn)備；

空氣吹凈階段：回收煤氣與氮?dú)狻?/p>

2.間歇式生產(chǎn)半水煤氣的工藝條件

溫度：以低于灰熔點(diǎn)50℃為宜，盡量在較高溫度下操作；

吹風(fēng)速率：In?半水煤氣約消耗0.95-1.05m3空氣；

水蒸汽用量：中2740爐：5?7t蒸汽/hr；<1>2400爐：2~2.6t蒸汽/hr；

燃料層高度：應(yīng)根據(jù)煤的品種及質(zhì)量進(jìn)行合理調(diào)整；

循環(huán)時(shí)間分配：120?180s；

氣體成分：(CO+H2)/N2=3.1-3.2/l,O2<0.5%；

%巒出，廉療在的川枕

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《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案2頁(yè)

燃料品種的變化與調(diào)節(jié)：視優(yōu)質(zhì)煤與劣質(zhì)煤及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.間歇式生產(chǎn)半水煤氣的工藝流程

下圖為UGI型工藝流程，此流程是以煤為原料的中型合成氨廠普遍采用

的生產(chǎn)工藝。由學(xué)生來(lái)敘述流程。

1-煤氣發(fā)生爐2-燃燒室3-洗氣箱4-廢熱鍋爐5-洗氣塔6-燃料貯倉(cāng)7-煙囪

4.間歇式煤氣發(fā)生爐一造氣爐

間歇式煤氣發(fā)生爐一般分為爐頂、爐體和爐底三大部分。

5.間歇式制氣原始開(kāi)車(chē)的基本步驟

①開(kāi)車(chē)前的檢查工作

②傳動(dòng)設(shè)備的單體試車(chē)

③系統(tǒng)的吹凈和清洗

④系統(tǒng)試漏和氣密性試驗(yàn)

⑤烘爐

⑥惰性氣體置換

⑦系統(tǒng)半水煤氣置換

學(xué)生發(fā)言

小組代表整理小組意見(jiàn)，進(jìn)行發(fā)言

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《無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程

教學(xué)設(shè)計(jì)方案旦頁(yè)

學(xué)生講解、互評(píng)

由考核結(jié)果最優(yōu)秀的小組代表展示小組成果

學(xué)生對(duì)優(yōu)秀小組的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)

成果展示

教師評(píng)價(jià)20

及評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)煤氣化工藝設(shè)計(jì)方案的可行性

總結(jié)

老師對(duì)能完成上述任務(wù)的重點(diǎn)步驟、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行疏導(dǎo)、總結(jié)

作業(yè)P38：1、3

通過(guò)媒氣化今析如何實(shí)現(xiàn)々產(chǎn)述卷，垂直介殆目嗡媒氣化的新方法與新工

藝，提密老々的學(xué)燈興趣。煤氣化的藝產(chǎn)中有左哪聽(tīng)安全方面的問(wèn)敢？怎樣

課后小結(jié)未解決。

與體會(huì)通過(guò)企業(yè)土產(chǎn)的工藝流程此行今折，介稔這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)

輪戒揶和安全幺產(chǎn)的目標(biāo)。目嗡造.芝皮產(chǎn)中如何優(yōu)化幺產(chǎn)工藝過(guò)程。

數(shù)當(dāng)政累招。

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案11頁(yè)

本次課標(biāo)題：燒類(lèi)制氣

授課班級(jí)化工0817/18班

授課時(shí)間第2周/第3次

授課地點(diǎn)主504主要教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)法課型理論

課業(yè)內(nèi)容煌類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化

訓(xùn)練任務(wù)烽類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化工藝條件分析

知識(shí)技能態(tài)度

掌握煌類(lèi)制氣的基本原掌握煌類(lèi)制氣的生產(chǎn)建立工程技術(shù)觀念；培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，

教學(xué)目標(biāo)

理、工藝條件選擇及工條件控制，指導(dǎo)實(shí)際認(rèn)真鉆研，勤于思考的學(xué)習(xí)態(tài)度；建立

藝流程。生產(chǎn)?；どa(chǎn)的安全、環(huán)保意識(shí)。

教學(xué)重點(diǎn)氣態(tài)燒類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法教學(xué)難點(diǎn)氣態(tài)煌類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法

教學(xué)資源

多媒體、教材與圖書(shū)、網(wǎng)絡(luò)

與工具

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

教師講解

作為合成氨原料的燒類(lèi)，按照物理狀態(tài)可分為氣態(tài)燃和液態(tài)燃。氣態(tài)燃

包括天然氣、焦?fàn)t氣、油田氣等；液態(tài)煌包括原油、輕油和重油，這些原料

大多為石油煉制工業(yè)和基本有機(jī)合成工業(yè)的產(chǎn)品或副產(chǎn)品。燒類(lèi)制氣主要有

蒸汽轉(zhuǎn)化法和部分氧化法。

1.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法

天然氣中甲烷含量290%,因此在討論氣態(tài)燒類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法時(shí)，首先從

知識(shí)引入甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化開(kāi)始。

20

與認(rèn)知甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的基本原理：

CH4+H2O=CO+3H2+206kJ/mol

CH4+2H2O=CO2+4H2+165kJ/mol

CO+H2O=CO2+H2-41.19kJ/mol

副反應(yīng)主要是析炭反應(yīng)

CH4=C+2H2+74.9kJ/mol

2CO=C+82-172.5kJ/mol

CO+H2=C+H2O-131.4kJ/mol

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案12頁(yè)

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

學(xué)生討論

2.影響因素

①溫度甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是可逆的吸熱反應(yīng)，提高溫度，甲烷平衡含

量下降；反之，甲烷含量增加。實(shí)踐表明，轉(zhuǎn)化溫度每提高10℃,甲烷平衡

含量約降低1.0%?1.3%。

②壓力甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是可逆的體積增大的反應(yīng)，提高壓力，甲烷

平衡含量提高。當(dāng)壓力從L418MPa增加到3.546MPa時(shí)，甲烷平衡含量從3.5%

增加到8%,>

③水碳比水碳比是指進(jìn)口氣體中水蒸汽與燒類(lèi)原料中所含碳的物質(zhì)量

之比。在給定條件下，水碳比越高，甲烷平衡含量越低。但水碳比不可過(guò)大，

過(guò)大不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，還會(huì)影響生產(chǎn)能力。

結(jié)論：從化學(xué)平衡角度來(lái)看，提高轉(zhuǎn)化溫度、降低轉(zhuǎn)化壓力、增大水碳

比有利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)行。

3.燒類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑

催化劑的組成

任務(wù)實(shí)施①活性成分：以銀為最佳。50

②促進(jìn)劑：銀催化劑的促進(jìn)劑有氧化鋁、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈣等。

③載體：燒結(jié)型耐火氧化鋁、粘結(jié)型鋁酸鈣等。

催化劑的還原

NiO+H2=Ni+H2O+1.26kJ/mol

4.工業(yè)生產(chǎn)的二段轉(zhuǎn)化法

二段轉(zhuǎn)化法是目前國(guó)內(nèi)外大型氨廠普遍采用的方法。在一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，

將蒸汽和天然氣通入裝有轉(zhuǎn)化催化劑的管式爐內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，制取一氧化

碳和氫氣，所需熱量由天然氣在管外燃燒供給，此法也稱(chēng)外熱法。一段轉(zhuǎn)化

將甲烷轉(zhuǎn)化到一定程度后，再在二段轉(zhuǎn)化爐中通入適量空氣進(jìn)一步轉(zhuǎn)化?？?/p>

氣和一段轉(zhuǎn)化氣中部分可燃?xì)怏w反應(yīng)，以提供轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需的熱量和合成氨

所需的氮?dú)狻?/p>

工藝條件

①壓力：3.5~4.0MPa。

②溫度：1000℃,一、二段轉(zhuǎn)化爐溫差：10~30℃。

③水碳比：3.5?2.5。

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案13頁(yè)

④空間速率：1000?2000hL

5.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化的工藝流程

6.主要設(shè)備-----段轉(zhuǎn)化爐

學(xué)生發(fā)言

小組代表整理小組意見(jiàn)，進(jìn)行發(fā)言

學(xué)生講解、互評(píng)

由考核結(jié)果最優(yōu)秀的小組代表展示小組成果

學(xué)生對(duì)優(yōu)秀小組的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)

成果展示

教師評(píng)價(jià)20

及評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)蒸汽轉(zhuǎn)化工藝條件分析的程度

總結(jié)

老師對(duì)能完成上述任務(wù)的重點(diǎn)步驟、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行疏導(dǎo)、總結(jié)

作業(yè)無(wú)

由過(guò)衣人化著企業(yè)土產(chǎn)的工藝流存進(jìn)行今布，介效這種方法的優(yōu)鞅直，小

課后小結(jié)

何實(shí)現(xiàn)節(jié)惋成邠和安全看產(chǎn)的目標(biāo)。

與體會(huì)

數(shù)當(dāng)致累較舒。

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案14頁(yè)

本次課標(biāo)題：原料氣脫硫

授課班級(jí)化工0817/18班

授課時(shí)間第3周/第1次

授課地點(diǎn)主306主要教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)法課型理實(shí)

課業(yè)內(nèi)容合成氨原料氣的脫硫

訓(xùn)練任務(wù)脫硫生產(chǎn)工藝分析與可行性

知識(shí)技能態(tài)度

掌握合成氨原將合成氨原料氣脫硫工藝運(yùn)用到實(shí)際中去，建立工程技術(shù)觀念；勤于

教學(xué)目標(biāo)

料氣的脫硫方解決我國(guó)當(dāng)前的大氣污染問(wèn)題，積極推廣清思考的學(xué)習(xí)態(tài)度；建立化

法和基本原理。潔生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。工生產(chǎn)的安全、環(huán)保意識(shí)。

教學(xué)重點(diǎn)原料氣脫硫的基本原理教學(xué)難點(diǎn)濕式氧化法脫硫

教學(xué)資源多媒體、教材與圖書(shū)、網(wǎng)絡(luò)

與工具掛圖：汨羅金城化工的脫硫工藝

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

教師講解

簡(jiǎn)要介紹原料氣脫硫、一氧化碳變換、二氧化碳脫除和原料氣精制的基

本原理、工藝條件選擇及工藝流程分析，附帶介紹主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理及操

作控制。

知識(shí)引入了解原料氣凈化的反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)方程式，冷法凈化與熱法凈化的工

10

與認(rèn)知藝組合，甲醇洗及液氮洗等凈化方法。

硫化物的存在形式：無(wú)機(jī)硫如H?S、有機(jī)硫如CS2、COS、RSH等；

硫化物的影響：能使催化劑中毒，能腐蝕管道和設(shè)備；

脫硫目的：脫除原料氣中的有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫，凈化原料氣；

脫硫方法：按狀態(tài)分有干法和濕法。

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案15頁(yè)

時(shí)間分配

教學(xué)步驟教學(xué)設(shè)計(jì)

(min)

學(xué)生討論

1.干法脫硫

采用固體吸收劑或吸附劑來(lái)脫除硫化氫或有機(jī)硫的方法稱(chēng)為干法脫硫。

特點(diǎn)：脫硫精度高、但脫硫劑難再生從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。

①鉆鑰加氫法：

原理：在鉆鋁催化劑作用下，有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫。反應(yīng)式如下：

CS2+H2fH2S+CH4

COS+H2fco+H2S

操作條件：

溫度350?430℃

壓力0.7?7.0MPa

②氧化鋅法：

原理：利用氧化鋅內(nèi)表面積大、硫容高的特點(diǎn)，能直接吸收H2s及RSH。

反應(yīng)式如下：

ZnO+H2s-ZnS+H2O

任務(wù)實(shí)施

RSH+ZnOfZnS+RH+HO25

(一)2

氧化鋅法具有脫硫速度快、脫硫精度高等特點(diǎn)，若串聯(lián)鉆鋁加氫法則可

同時(shí)脫除有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫化合物。

③活性炭法：

利用活性炭具有較強(qiáng)的吸附作用脫硫，在活性炭層發(fā)生氧化反應(yīng)、催化

氧化反應(yīng)及催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)?；钚蕴糠稍偕?，用蒸汽加熱可使硫磺升華。

干法脫硫的典型流程：學(xué)生敘述流程。

原肥『I

1-加氫槽2-氧化鋅槽

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案16頁(yè)

2.濕法脫硫

基本原理：采用溶液作為吸收劑來(lái)脫除硫化氫的方法稱(chēng)為濕法脫硫。

優(yōu)點(diǎn)：吸收速率快、生產(chǎn)強(qiáng)度大、脫硫劑可再生、可回收硫磺。

缺點(diǎn)：脫硫精度低、運(yùn)行費(fèi)用高、有物料損耗。

方法：物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法。

重點(diǎn)介紹：化學(xué)法中的濕式氧化法。

濕式氧化法的基本原理：濕式氧化法脫硫包括兩個(gè)過(guò)程，其一為脫硫液

中的吸收劑將原料氣中的硫化氫吸收，其二為吸收到溶液中的硫化氫被氧化

生成單質(zhì)硫及脫硫劑的再生過(guò)程。

以典型的脫硫方法——改良ADA法為例說(shuō)明。

2.1脫硫原理

①脫硫塔中的反應(yīng)

以pH為8.5~9.5的堿性溶液吸收原料氣中的硫化氫生成硫氫化物。

Na2cCh+H2S=NaHS+NaHCO3

脫硫溶液中的偏帆酸鈉氧化硫化氫生成單質(zhì)硫，自身被還原為焦鈕酸

鈉。

任務(wù)實(shí)施2NaHS+4NaVO+H0=Na2V必+4NaOH+2S

3240

（-）

焦鈕酸鈉被脫硫液中的氧化態(tài)ADA氧化成偏鈕酸鈉，使其恢復(fù)氧化硫

化氫的能力，氧化態(tài)ADA呈還原態(tài)。

Na2V4O9+2ADA（氧化態(tài)）+4NaOH+H20=2ADA（還原態(tài)）+4NaVO3

②再生塔中的反應(yīng)

ADA（還原態(tài)）+1/2O2=ADA（氧化態(tài)）+H20

③副反應(yīng)

2NaHS+202=Na2CO3+H20

由此可見(jiàn)，一定要防止硫氫化物進(jìn)入再生塔，必須確保其在脫硫過(guò)程中

徹底轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。為此，脫硫塔出口設(shè)置一反應(yīng)罐，使溶液停留一段時(shí)間，

保證該反應(yīng)進(jìn)行完全。

2.2工藝條件

①溶液的pH值：pH=8.5?9.5

②鋼酸鹽的含量

表典型ADA溶液的組成/（g/L）

組成Na2CO3ADANaVO3KNaC4H4

加壓法11052

常壓法0.452?31

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教學(xué)設(shè)計(jì)方案17頁(yè)

③溫度：T=20?30℃

2.3工藝流程

濕式氧化法脫硫工藝可根據(jù)再生原理的不同分為噴射氧化再生和高塔

鼓泡再生，噴射再生法脫硫。

2.4其他濕式氧化法脫硫方法

①楮膠法：與改良的ADA法相似，脫硫成本低、不易堵塔。

許多企業(yè)用榜膠法取代改良的A