无机化工生产技术与操作 第三版（颜鑫）

本书主要内容包括合成氨生产技术、化学肥料生产技术、硫酸与硝酸生产技术、纯碱与烧碱生产技术、主要无机盐生产技术五个模块，涉及合成氨、尿素、磷肥、钾肥、复合肥、复混肥、硫酸、硝酸、纯碱、烧碱、纳米碳酸钙等10余种典型无机化工产品的生产技术。本书重点放在生产原理的剖析、工艺流程的组织、工艺条件的优化；难点放在主要设备的选型与操控、常见故障与质量问题的排除与处置等。同时，本书紧跟无机化工技术前沿，突出了富氧连续气化技术、耐硫变换技术、低温甲醇洗涤技术、液氮洗涤技术和醇烃化（醇醚化）技术、冶炼烟气制硫酸技术、双加压法制硝酸技术、硝酸镁法生产浓硝酸技术、离子膜法制烧碱技术和纳米碳酸钙生产技术等，删除或简化了一些落后技术。此外，极富特色的“拓展知识”可使读者回顾过去、展望未来，培养爱国情怀，同时兼具宽广、前瞻的专业视野。

本书配套建设了数字化资源，以二维码的形式插入，既便于采用传统教学方式，也适用于新型项目化和任务驱动教学法的实施。

本书可作为高职高专化工技术类专业的教材，也可供从事无机化工生产的工程技术人员参考以及培训使用。

 

绪论001

模块一  合成氨生产技术009

模块导言  合成氨工业概貌009

项目一  合成氨原料气生产技术012

任务一  间歇法制取半水煤气012

任务二  水煤浆制取水煤气017

任务三  壳牌加压气流床煤粉气化技术023

拓展知识一027

思考与练习032

项目二  原料气耐硫变换技术033

任务一  变换反应原理与变换催化剂的选择033

任务二  多级串联变换工艺条件的优化与工艺流程组织038

任务三  变换过程操作控制技术041

拓展知识二044

思考与练习049

项目三  低温甲醇洗脱硫脱碳技术050

任务一  低温甲醇洗脱硫脱碳技术简介050

任务二  低温甲醇洗操作控制技术053

拓展知识三057

思考与练习061

项目四  原料气精制技术062

任务一  液氮洗涤精制062

任务二  甲烷化精制065

拓展知识四067

思考与练习070

项目五  氨合成技术071

任务一  氨合成反应的基本原理071

任务二  氨合成催化剂076

任务三  氨合成工艺条件的优化080

任务四  氨合成及分离工艺流程的组织082

任务五  氨合成塔操作控制技术084

拓展知识五088

思考与练习093

模块二  化学肥料生产技术094

模块导言  化肥工业概况094

项目六  尿素生产技术096

任务一  尿素合成技术096

任务二  未反应物的分离与回收107

任务三  尿素溶液的加工115

拓展知识六119

思考与练习121

项目七  磷肥生产技术122

任务一  酸法磷肥生产124

任务二  热法磷肥生产132

拓展知识七136

思考与练习137

项目八  钾肥生产技术138

任务一  氯化钾生产139

任务二  硫酸钾生产142

拓展知识八145

思考与练习146

项目九  复合肥料与复混肥料生产技术147

任务一  磷酸铵生产148

任务二  复混肥料生产156

拓展知识九160

思考与练习161

模块三  硫酸与硝酸生产技术162

模块导言  硫酸与硝酸工业概貌162

项目十  硫酸生产技术163

任务一  硫酸生产方法与原料的选择163

任务二  二氧化硫炉气生产技术165

任务三  炉气净化与干燥169

任务四  二氧化硫的催化氧化172

任务五  三氧化硫的吸收及尾气处理179

拓展知识十183

思考与练习186

项目十一  硝酸生产技术187

任务一  稀硝酸生产187

任务二  浓硝酸生产198

拓展知识十一200

思考与练习202

模块四  纯碱与烧碱生产技术203

模块导言  纯碱与烧碱工业概貌203

项目十二  氨碱法制纯碱技术204

任务一  石灰石的煅烧与石灰乳的制备204

任务二  饱和盐水的制备与精制209

任务三  氨盐水的制备与碳酸化211

任务四  重碱的过滤与煅烧218

任务五  氨回收222

拓展知识十二224

思考与练习226

项目十三  联合法生产纯碱技术227

任务一  联合制碱法生产原理227

任务二  联合制碱法生产技术230

拓展知识十三234

思考与练习235

项目十四  电解法生产烧碱技术236

任务一  隔膜法电解生产烧碱236

任务二  离子膜电解生产烧碱240

拓展知识十四253

思考与练习256

模块五  主要无机盐生产技术257

模块导言  无机盐工业概貌257

项目十五  轻质系列碳酸钙生产技术258

任务一  普通轻质碳酸钙的生产258

任务二  活性轻质碳酸钙与纳米碳酸钙的生产264

拓展知识十五272

思考与练习273

参考文献274

 

前言

《无机化工生产技术与操作》自2011年1月首次出版以来得到了广大师生和读者的好评，荣获2012年度中国石油和化学工业联合会优秀出版物奖（教材奖）二等奖。2015年，第二版立项为“十二五”职业教育国家规划教材。

随着我国产业结构的调整，化学工业节能减排要求提高，新技术、新工艺、新设备不断涌现，许多落后的化工生产工艺技术和设备相继被淘汰，加之近年来高职教育教学改革开展得如火如荼，信息化、数字化得到广泛应用，原来的教材已经不能很好地适应和满足当今高职化工技术类专业教育形势发展的需要，因此很有必要进行修订。本次修订根据《国家职业教育改革实施方案》等要求，依据高职应用化工技术专业的课程标准，以专业能力培养为主线，突出化工职业教育特色，弘扬劳动光荣、技能宝贵、创造伟大的时代精神，对内容进行了取舍，对结构进行了优化，力求锤炼精品。编者长期奋战在化工专业课教学一线，自觉运用信息化、数字化等先进教学方式，将各种丰富的教学资源放在网上（世界大学城www.worlduc.com），使整个教学活动更加公开、透明，深受学生欢迎。2014年本课程立项为湖南省职业教育名师空间课堂项目，2015年结题，为信息化教学奠定了基础。本课程还在化学工业出版社“化工易课堂”在线教育平台（www.cipeke.com）上建设了在线课程。

本次修订吸收了近年高职教学改革的先进成果，在绪论中详细介绍了项目化、信息化教学的特点和考核评价方法，为师生进行项目化、信息化教学改革实践提供了可供参考的方案；进一步突出职业教育特色，每个项目都配备了相应的化工生产操作控制要点、节能降耗措施、常见故障排除方案等实操内容；紧跟无机化工技术前沿，突出了富氧连续气化技术、耐硫变换技术、低温甲醇洗涤技术、液氮洗涤技术和醇烃化（醇醚化）技术、冶炼烟气制硫酸技术、双加压法制硝酸技术、硝酸镁法生产浓硝酸技术、离子膜法制烧碱技术和纳米碳酸钙生产技术等新技术；将合成氨模块由六个项目减少为五个项目，简化了间歇式制取半水煤气工艺方法，删除了固定床鲁奇炉富氧连续制气法以及常规的脱硫技术、脱碳技术、铜洗精制技术等；极富特色的“拓展知识”模块，基于历史传承和创新创造两个原则来精选内容，可使读者回顾过去、展望未来，培养爱国情怀，同时兼具宽广、前瞻的专业视野。

本教材由湖南化工职业技术学院颜鑫教授担任主编，湖南化工职业技术学院田伟军教授和中州大学王宇飞教授担任副主编。具体编写分工为：绪论、项目一～项目五、项目七、项目九、项目十五由颜鑫编写，项目六、项目八、项目十三由田伟军编写；项目十、项目十二由王宇飞编写；项目十一、项目十四由内蒙古化工职业学院王洪亮副教授编写。全书由颜鑫统稿，天津渤海职业技术学院于兰平院长主审。应化学工业出版社的项目委托，颜鑫教授配套建设了全书的微课视频、工艺流程动画等数字化教学资源，并对大部分工艺流程图进行了清晰的描绘。本次修订工作得到了中国石化集团巴陵石化分公司、华东理工大学洁净煤技术研究所、内蒙古亿利化学工业有限公司、内蒙古鄂尔多斯市君正能源化工有限公司、石家庄科林威尔环保科技有限公司等单位的大力支持，提供了大量相关生产技术资料，在此深表感谢！对湖南化工职业技术学院周国娥副教授、黄婉秀副教授提供部分教学资料或协助查阅资料，对武汉软件工程职业学院张桃先副教授在版、第二版中的辛勤付出，也表示诚挚的谢意！

由于编者水平和实践经验所限，教材中不足之处在所难免，敬请各位老师和读者批评指正，以便加以改进。主编联系方式：[email protected]。

编者

2020年11月于湖南株洲

版前言

根据教育部教高［2006］16号文件的精神，在全国化工高等职业教育教学指导委员会化工技术类专业委员会的指导下，本书吸收了近年高职高专教育教学改革的大量先进成果，既适用于传统教学方式，也便于新型项目化和任务驱动教学法的实施； 既可用作高职高专应用化工技术专业必修教材、其他化工类专业的选修教材，也可用于相关无机化工生产企业的培训教材。

全书力求集应用性、实用性、综合性和先进性于一体；着力体现工学结合的内涵要求；力争点面结合、重点突出、难点突破，具有可操作性。本书内容具有以下三大特色。

一是介绍各典型无机化工产品的生产原理、工艺条件的优化、工艺流程的组织和典型设备的同时，特别强调化工生产操作控制要点、节能降耗措施、常见故障或质量问题的排除与解决方法，使之实用性更强。

二是本书紧跟了无机化工生产技术的发展前沿，如PDS脱硫技术、精脱硫与精脱氯技术、NHD脱碳技术、PSA变压吸附脱碳技术、原料气精制的醇烃化和醇醚化工艺、硫黄和冶炼烟气制硫酸技术等，使之富有时代特色。

三是“拓展知识”。以言简意赅的形式介绍了近年来一些新技术和发展动态，包括“型煤气化技术”“大颗粒尿素生产技术”“冶炼烟气制硫酸生产技术”等,使之具有更宽广的专业视野。

湖南化工职业技术学院颜鑫教授编写了绪论、项目一～六和十六，并对全书进行了统稿；湖南化工职业技术学院田伟军副教授编写了项目七、八、十四，武汉软件工程职业技术学院张桃先副教授编写了项目九～十一，内蒙古化工职业学院王洪亮老师编写了项目十二、十五，中州大学王宇飞老师编写了项目十三、十七。全书由全国化工高职教育教学指导委员会化工技术类专业委员会副主任、天津渤海职业技术学院副院长于兰平副教授主审。

本书在编写过程中得到了参编各院校领导和同事的关心和帮助，也得到了化学工业出版社的大力支持，广东连州市裕丰钙业科技有限公司卢云峰总工程师和河南神马氯碱化工有限公司景涛涛工程师共同参与了编写，此教材可以说是校企合作的成果。湖南化工职业技术学院化工系化工0811/2/3/4部分同学在项目化教学实践中绘制了部分CAD流程图，此教材可以说是项目化教学改革的产物。在此一并表示感谢！

由于编者水平有限，生产经验不足，书中不妥之处在所难免，恳请各位专家及使用本书的广大师生和工程技术人员批评指正，以便再版时加以改进。

主编联系方式：[email protected]。

编者

2010年9月于湖南株洲

第二版前言

《无机化工生产技术与操作》自2011年1月出版以来得到了广大老师和读者的好评，被教育部评定为“十二五”职业教育国家规划教材；荣获2012年度中国石油和化学工业优秀出版物奖(教材奖)；其网络版课程2012年被评为湖南化工职业技术学院十大网络精品课程之一。随着我国产业结构的不断调整，化学工业节能减排要求不断提高，许多落后的化工生产工艺技术和设备被淘汰，而新技术、新工艺、新设备不断涌现；近年来高职教育教学改革开展得如火如荼，原来的教材已经不能很好地适应和满足当今高职高专化工技术类专业教育形势发展的需要。有必要对内容进行取舍，对体例结构进行调整。

本次再版是根据教育部16号文件精神和教育部“十二五”规划教材建设的相关文件要求，在全国石油和化工职业教育教学指导委员会化工技术类专业委员会的具体指导下，依据高职化工技术类专业的课程标准，以专业能力培养为主线，进一步突出了化工职业教育特色，完善了教材体系，争取锤炼化工职教教材精品。

本次再版吸收了近年高职高专教学改革的大量先进成果，体现了工学结合、项目化教学等改革方向，体现了产教结合的职业教育发展规律和高技能型人才成长规律，既便于采用传统教学方式，也适用于新型项目化和任务驱动教学法的实施。在绪论中详细介绍了项目化教学的特点和考核评价方法，为广大青年教师进行项目化教学提供了可供参考的路线图。特别是教材形式方面配套建设了数字化资源，如课程网站、素材库、课程标准、电子教案、表格教案、PPT课件、教学视频、习题库和试题库等（详情请登录世界大学城http://www.worlduc.com/UManage/default.aspx），为信息化教学改革搭建了理想的平台。

本次再版在体例结构方面设置了总的专业能力目标、总的社会能力目标、总的知识目标和总的方法能力目标，避免在每个项目中都有雷同的内容，防止内容简单重复和形式上过于花哨。每个模块设置有模块导言以介绍该模块的内容概貌，每个项目设置有项目导言以介绍该项目的内容梗概，每个项目都设置有具体的专业能力目标，让读者对每个模块、每个项目和每个任务的学习内容和要求一目了然。

本次再版在内容取舍方面，几乎每一个项目都有反映新工艺、新技术、新知识、新动态的极富特色的拓展知识，使本书具有更宽广、更前瞻的专业视野；每个项目都有相应的化工生产操作控制要点、节能降耗措施、常见故障排除方案等实操内容，进一步突出了职业教育特色。同时，本书紧跟了无机化工技术的前沿，突出了富氧连续气化技术、精脱硫与精脱氯技术、低温甲醇洗涤技术、液氮洗涤技术和醇烃化（醇醚化）技术、冶炼烟气制硫酸技术、双加压法制硝酸技术、离子膜法制烧碱技术和纳米碳酸钙生产技术等，简化了间歇式制取半水煤气工艺方法，删除了铜洗工艺，增加了低温甲醇洗涤工艺和液氮洗涤工艺等内容。

本教材由湖南化工职业技术学院颜鑫教授主编，湖南化工职业技术学院田伟军高级工程师和中州大学王宇飞副教授任副主编，天津渤海职业技术学院于兰平副院长主审。颜鑫编写了绪论、项目一、项目二、项目三、项目四、项目五和项目六，田伟军编写了项目七、项目九和项目十四，王宇飞编写了项目十一和项目十三，武汉软件工程职业技术学院张桃先编写了项目八和项目十，内蒙古化工职业学院王洪亮编写了项目十二和项目十五，湖南化工职业技术学院阳铁建编写了项目十六。本书编写过程中得到了化学工业出版社及编者所在院校领导和同事的帮助与支持，在此对他们的无私帮助表示衷心的感谢！

由于编者学术水平有限，实践经验不足，项目化教学改革积累的经验不够，加上时间仓促，教材中不妥之处在所难免，敬请各位老师和读者批评指正(主编联系方式：[email protected])，以便再版时加以改进。

编者

2015年2月于湖南株洲