【无机化工工艺学 Word 文档】 Word文档

一、填空或选择

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✧ 硫酸的制造方法有：铅室法、塔式法和接触法；其中接触法常用。 硫铁矿制酸工艺有沸腾焙烧、电除尘、酸洗净化、电除雾、塔式干吸、两转两吸 硫铁矿是中国硫酸生产的主要原料，硫铁矿的主要成分是二硫化铁（FeS 2） 接触法制硫酸的三个基本工序：焙烧、转化、吸收 硫铁矿是处理方法有：硫铁矿的破碎、筛分、配矿、脱水 硫铁矿焙烧反应是一个气-固相非催化反应 提高硫铁矿焙烧反应速率的途径有：1、提高反应温度，2、减小矿料粒度，3、提高气体与矿粒的相对运动速度，4、提高入炉气体的氧含量。 硫铁矿焙烧炉有：块矿炉、机械炉、沸腾炉，其中现代工业均使用沸腾炉 焙烧工段的主要作用是制出合格的SO 2炉气，并清除炉气中的矿尘 影响沸腾炉焙烧温度的主要因素有投矿量、矿料的含硫量和水分，以及风量。 调节炉底压力可采用调节风量和投矿量两个措施 炉气的冷却方式有：1、绝热降温（只降温不移热量）2、移热降温 净化工序由洗涤设备、除雾设备和除热设备组成 炉气净化流程分湿法和干法两类，目前湿法用得最普遍。湿法因洗涤液不同分为酸洗和水洗两种，以酸洗为主 要提高SO 2的平衡转化率可降低反应温度、提高系统压力和使用富氧焙烧等措施，还可以移去生成物SO 3 钒催化剂以五氧化钒为主要活性组分，以碱金属（主要是钾）硫酸盐为助催化剂，以硅胶、硅藻土、硅酸铝等作载体 钒催化剂的毒物有砷、氟、酸雾和水分，还有矿尘 SO 2转化为SO 3是从经典的气-固相催化理论走向气-液相催化理论。 一般，换热方式有冷激式、间接换热式、冷激与间接换热组合式。其中冷激式又分原料气冷激和空气冷激两种，冷激与间接换热组合式用得最多 经两次转化后，SO 2的转化率可表示为：X f =X1+(1-X1)X 2, 其中X 1、X 2、X f 表示第一、第二、最终转化率 氮肥、磷肥与钾肥是三大营养元素肥料，称为大量元素肥料。硫肥、钙肥和镁肥称为中量营养元素肥料。硼、锌、铁、锰、铜、钼等称为微量元素肥料。 天然硫酸盐矿物是生产磷肥及磷化工产品的主要原料。在工业上把具有工业开采价值的磷酸盐矿床通称为磷矿，天然磷矿石主要是磷灰石和磷块岩，它们的主要化学成分都是氟磷酸钙，其分子式为：3Ca 3(PO4) ·CaF 2。

磷矿中杂质的种类有（主要是铁、Al 、镁，其次是碳酸盐、有机物、分散性泥质和氯等）：1、磷矿中的CaO 含量（以CaO/P2O 5表示）2、磷矿中的倍半氧化物R 2O 3，3、磷矿中MgO 含量，4、硅及酸不溶物的含量，5、有机物与碳酸盐的含量，6、其他组分

磷矿品位的高低在后加工中体现出来的主要是经济因素。磷矿的可选性、反应活性、抗阻援性及发泡性等，虽然也是评价磷矿质量的因素，但与磷矿品位及有害杂质含量两个重要的影响因素比，是次要的，固一般不作评价，只在特殊情况下才予以考虑。

磷酸是五氧化二磷与水化合的产物。正磷酸（H 3PO 4）、焦磷酸（H 4P 2O 7）、偏磷酸（HPO 3）、多聚磷酸（HPO 3）n ，还有三聚磷酸（H 5P 3O 10），四聚磷酸（H 6P 4O 13）

硫酸钙晶体的生成包括晶核生成和晶体成长两个阶段。

二水湿法磷酸生产包括酸解（磷矿分解反应）、过滤（磷酸与磷石膏的分解）两个主要工序

湿法磷酸生产中的P 2O 5损失包括工艺损失和机械损失，机械损失是指设备管道不严密和操作过程中产生的损失 对滤布的要求：受热后不起皱、不缩；酸通过时阻力小、穿滤率低；不易堵塞；有足够的耐机械损伤性能；使用时间长，费用低

腐蚀：湿法磷酸是一种混酸，一般来说28%的P 2O 5的磷酸溶液中还含有2%左右的游离H 2SO 4和2%左右的氟化物，两者均能增加磷酸腐蚀性。

固体沉积。沉淀的盐类有三大类：钙盐、氟盐、继沉淀盐

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✧ 湿法磷酸在生产技术上的新进展主要体现在酸解（萃取）反应槽槽型（包括搅拌桨）的改进、磷酸料浆冷却方

式及节能降耗措施等

✧ 电炉法制磷的基本原理：电炉法制黄磷是将磷矿石、助熔剂、硅石与还原剂焦炭按一定的配比混匀后在三相电

炉中熔融，磷以蒸汽形式从电炉中逸出，将磷蒸汽冷却得到固体黄磷。

✧ 热法磷肥的加工方法有熔融法和烧结法两种。

✧ 人们在提高SO 2转化率方面，从SO 2催化转化反应热力学及动力学寻找答案，先后开发出“加压工艺”、“低温高

活性催化剂”及“两转两吸”工艺等技术

✧ 炉气冷激式的段数越多，或冷激式的段位越靠后，则催化剂增量越多，故多在一段或一二段采用

✧ 硫酸工业转化工艺的变化其目的是：提高转化率、节省单位产品催化剂用量、降低基建投资和系统阻力。

✧ 在工业中移去催化剂床层的热量有两种方法：一是连续换热式（反应的同时移去热量），二是多段绝热中间换热

式（先进行一段反应，然后进行移热降温，如此反复）

✧ 床层下面设气体分布器的作用有：1、支承炉内物料，2、使气体均匀分布，3、抑制聚式流化的不稳定性，也就

是创造一个良好的流化条件并得以长期稳定

二、名词解释

✧ 固体流态化：是在流动流体的作用下将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征的一种技

术

✧ 磁性焙烧：指焙烧时控制焙烧炉内呈弱氧化性气氛，使烧渣中的铁氧化物主要呈磁性的Fe 3O 4, 固称磁性焙烧。 ✧ 常规焙烧（B 卷）：又称氧化焙烧，指在氧量较充分的情况下，使烧渣主要呈Fe 2O 3, 部分呈Fe 3O 4的一种焙烧法。 ✧ 冷激式：采用冷气体与热反应气体在段间直接混合，达到降低反应气体温度的目的

✧ 两转两吸：就是说，炉气进行一次转化、一次吸收后，再进行第二次转化和第二次吸收。

✧ 浮选：主要指泡沫浮选。是根据矿物颗粒表面物理、化学性质的差异，从矿浆中借助气泡的浮力实现矿物分选

的过程

✧ 湿法磷酸：用酸（硫酸、硝酸、盐酸等）分解磷矿制得的磷酸统称湿法磷酸

✧ 钝化膜：硫酸分解磷矿时，生成的硫酸钙结晶会在磷矿颗粒表面逐渐形成一层薄膜并包裹在颗粒表面，使磷矿

的继续分解受到阻碍，这种阻碍将会减慢磷矿的分解速度甚至中止分解过程。形成的薄膜称为“固态膜”，如果此固态膜对反应物及反应产物透过性很差，则称为钝化膜。

✧ 真空冷却：在真空状态下蒸发部分水分而使被冷却物体降温的一种冷却方法

✧ 鼓风冷却：通过鼓风机吸入冷空气使被冷却物体温度降低，然后吹出空气的一种冷却方法

✧ 闪蒸（扩容蒸发）：指水在一定压力下加热到一定温度，然后流入下一级压力较低的容器中，突然扩容使部分水

汽化为蒸汽的过程。多个这样的过程组成的系统称为多级闪蒸。

✧ 热法磷酸：以黄磷为原料，经氧化、水化等反应而制取的磷酸称为热法磷酸。

✧ 热法磷肥：指以热化学方法在高温（>1000o C ）下加入（或不加）某些配料分解磷矿制得的磷肥。

三、简答

✧ 炉气净化的原则：

1、炉气中悬浮微粒粒径分布很广，在净化过程中应分级逐段进行，先大后小，先易后难

2、炉气中被除物以气、夜、固三态存在，应按微粒的轻重程度分别进行，先固液，后气体

3、有害杂质危害范围及程度不同，应先重后经

4. 、为减少装置投资费用，应考虑多成分共同分离的办法

✧ 在工业生产中，为什么SO 2转化为SO 3必须使用催化剂？

答：从热力学上讲，二氧化硫与氧可以自发进行反应。但在动力学方面，由于反应活化能高达209340J/mol，在温度400——600o C 范围内，反应速率很缓慢，达不到工业生产要求，只有温度达到10000C 以上，反应速率才较快。但由于反应是一个可逆放热反应，此时平衡转化率很低。为此，必须采用催化剂降低活化能，提高反应速率，使反应能在较低温度下足够快地进行，并能达到较高转化率，以满足工业生产要求。

✧ 由于反应存在最佳温度，所以选择转化操作温度应做到：

1、保证获得较高的转化率;

2、保证在尽量高的的反应速率下进行转化，以尽量减少催化剂用量，或在一定量的催化剂下获得最大生产能力；

3、保证操作温度处于催化剂的活性温度范围之内。

✧ 反应温度对二水物法湿法磷酸生产工艺条件的影响：

答：提高反应温度能加快反应速度，提高分解率，降低液相粘度，减小离子扩散阻力。同时又由于溶液中硫酸钙溶解度随温度的升高而增加并相应的降低饱和度，这些都有利于生成粗大晶体和提高过滤强度。所以温度不宜过低。但如果温度过高，对材质要求高，还会生成不稳定的半水物甚至生成一些无水物，使过滤困难，同时多数杂质随温度的升高而扩大，影响产品的质量，另外，高温下增大硫酸钙和氟盐的溶解度，它们在磷酸降温时会析出，严重时会堵塞过滤系统的磷酸通道，从而缩短清理周期。所以，二水物法流程的温度一般控制在70—80`C。

✧ 重钙生产中为什么要注意控制磷矿与磷酸中MgO 含量：

答：因为在重钙生产中，与磷酸作用的MgO 将中和部分磷酸的第一个氢离子，从而使磷矿分解率低。在堆置熟化期间，由于硫酸镁盐的吸湿性和缓慢结晶析出而导致产品的粘结与结块，物性变化。因而要严格控制MgO 含量

四、计算

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P154 2-5 2-7