合成氨工艺总结

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合成氨工艺总结范文第1篇

关键词：合成氨；氨氮；油气；减排

中图分类号：O613文献标识码： A 文章编号：

合成氨厂在20世纪90年代末投产,局限于当时的设计水平和环保意识,有些生产设备工艺已经不适应于现在的环保要求。在环保监测中发现污下水中氨氮和净下水油污含量超标。为了解决以上问题,对产生污染的污染源及污染因子进行确定和分析,并提出有针对性的治理措施,取得了较好的效果。

1、污染源及污染因子的分析确定

(1)氨蒸发器导淋排放污染。

在合成氨生产工艺中,氨蒸发器主要将液氨转变为气氨,在此过程中,需要根据工艺指标变化情况按时排放导淋,在导淋排放物中,不但含有设备中积累的油水污染物,而且夹带有大量液氨,这些液氨直接排入厂区污下水管网,是造成污下水中氨氮含量超标的重要原因。

(2)循环气压缩机油水排放污染。

循环气压缩机中压缩气体中含有氨气,该机在油水分离排放过程中有少量氨溶于油水中排出,这部分油水也直接排入污下水管网,也是造成污下水中氨氮超标的原因之一。

(3)焦炉气压缩机和氮氢气压缩机排放污染。

合成氨系统在正常生产中,焦炉气压缩机和氮氢气压缩机每小时均需排放从工艺气中分离出的油水,油水中的成分不但有工艺气中的分离出的水分和其他杂质,还夹带着气缸和填料中的油,这些油水污染物均未经处理直接排入厂区净下水管网,是造成净下水油含量超标的主要原因。同时,生产过程中油的泄漏及检修过程中油的不规范排放也会造成净下水油类含量超标。

2、污染治理措施及效果分析

找出污下水氨氮含量超标及净下水中油含量超标的原因之后,针对以上这几种污染情况,分别采取了相应的治理措施,并且均取得了良好的效果,达到环保治污的要求。

2.1 氨蒸发器导淋排放方式的改造。

为了充分利用厂内现有资源,先将一个系统中闲置的小型氨分离器安装在氨蒸发器旁,将氨蒸发器导淋排放的油水排入氨分离器,然后对排入氨分离器中的油水进行蒸汽加热,使氨与油水进行分离,并回收分离出来的氨,分离出的油水排入污下水。由于合成氨厂地处北方高寒地带,冬季气温很低,而这套氨分离器放在室外,这就要求向氨分离器中连续通入蒸汽,才能保证处理效果,而合成氨厂通入氨公分离器的蒸汽时断时续,不能达到连续供应,经常造成冻害发生,不能满足生产需要。而油水加热只能在氨分离器中进行,因为如果在油水排放过程中进行加热,则会有大量氨蒸发出来,导致氨分离器中压力过高,当分离器内压力高于氨蒸发器导淋排放管内的压力时,油水将无法排出,对生产有影响。因此,此种方法虽能做到油水达标排放,但因为蒸汽不能保证连续供应的问题而不适应冬季生产要求。为解决此问题,又采取了另外一种方案,新铺设一条管线将氨蒸发器导淋与氨储槽相连,油水先排入氨储槽,再压入液位低的储氨球罐,这时由于容积增大,压力降低,氨气溶解度降低,氨气便从油水中分离出来,分离出来氨气通过放空管排入氨回收,油水则沉积在球罐底部,定期通过导淋管排出。此办法也能满足油水达标排放的要求。

现在新型合成氨厂根据设备管道适用条件分情况按以上两种方案对氨蒸发器导淋油水进行排放,基本杜绝了液氨排入污下水管网,达到环保要求。

2.2 循环气压缩机油水排放治理措施。

针对循环气压缩机油水带氨的问题,自行设计加工了一个油水排放槽,同样采取蒸汽加热的方法,使溶于油水中的氨变成气态从油水中释放出来,达到油水与氨分离的目的。油水排放槽的结构为长方形体常压容器,底部安装蒸汽盘管,油水进入槽内加热后,氨分离出来通过放空管进入氨回收,油水进入排污房。为增加油水在槽中的停留时间,使氨能充分释放,设计时在油水排放槽中设置了两个溢流板,取得不错处理效果。经过加装油水排放槽,排入排污房的油水中的氨含量超标问题得到解决, 循环气压缩机排放油水的pH值由原来的9降低到了7,达到污水排入要求。

2.3 焦炉气压缩机和氮氢气压缩机排污治理措施。

为了解决净下水管网中油污染问题,开始时对氮氢气压缩机原有的油水储罐恢复使用,当油水储罐内的油水达到一定的液位时,对该储罐的油水进行外运处理,但是这种方法有明显的弊端,因为油水中含油量不大,但是水量很大,将这种大水量的混合物外运处理的方法十分浪费人力物力,而且处理也十分不易。这种方法在排污油水量较小时还勉强可行,但是对于排水量大的焦炉气压缩机(3M16)而言,无疑是行不通的。在这种情况下,根据每日的油水排放量设计了一套油水分离排放系统,先将油水排入一个油水储槽,再定时用泵输送到油水分离罐,该设备为一常压容器,油水分离罐设两个,一用一备,可以相互切换。油水分离罐内部安装有蒸汽盘管,通过蒸汽加热使油水分离,由于油含量少,因此不需经常排油,直到上层浮油积累到一定程度时,再将油通过排油管道排出运走处理。分离出来的水则从分离罐下部通过排水管道排出。同时为了防止底部排水夹带油,在排水口处设一隔油池,用以处理排水中的油污。焦炉气压缩机及氮氢气压缩机采用这种治理措施后,排水均直接排入厂区净下水管网,做到了在排水口没有可见油污,减少了油污对嫩江的污染,达到了环保排放要求,节约了大量人力物力。

3、结语

随着现在环保意识的日益增强和国家环保监管力度和治理力度的不断加大,排污达标是一个工厂的基本要求,但对一些环保要求不能达标的老厂,则排污是否达标已经是其能否生存的一个重要前提。合成氨厂由于是已生产了10余年的老厂,环保欠帐较多,短期内更新成套的环保设备不具备条件,利用单位现有设备条件对合成氨生产系统中排放污水的几大主要设备进行的排污治理改造,治理费用省,取得了良好的治理效果,使合成氨系统污水排放达到了环保要求,解决了工厂生存与环保的矛盾,同时也取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]王聪；王煤；罗橙；合成氨一段转化炉增湿烟气工艺模拟[J]；化肥工业；2011年01期。

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[3]温福亚；曾军；合成氨系统废气的综合利用[J]；小氮肥；2011年05期。

[4]陈红霞；史述进；低压醇烃化系统开车运行总结[J]；中氮肥；2011年05期。

合成氨工艺总结范文第2篇

我国中型氮肥厂大都建于五六十年代。以煤为原料的中型氮肥厂的合成氨装置主要采用我国自行开发的工艺技术，如常压固定层煤气化、拷胶脱硫、热钾碱法脱碳、往复式压缩、高压合成等；尿素生产主要采用水溶液全循环工艺。以油为原料的合成氨工艺也是国内开发的。只有以气为原料的部分厂采用引进技术。总的说来，我国的合成氨、尿素生产技术均较为落后，尤其是以煤、焦为原料的一些工厂，五六十年代建成，有些厂先天不足，设备陈；日，能耗高，运行了多年，更新改造力度不够。而且现有的中氮企业绝大多数单系列装置规模偏小（一般合成氨为6～8万t/a，尿素为13万t/a，公用工程潜力大，人员多，竞争能力差，抗风险能力弱；还有的工厂三废排放高于国家标准，急待改造。“八五”、“九五”期间，虽然国家投入一部分资金对中氮肥实行技术改造（如利用亚行、世行贷款在12个工厂新上12套8一131程，还有20多个工厂的技术改造主要是增加2～3万t/a合成氨、3～5万t/a尿素），但改造力度还不够大。在国际、国内竞争激烈的新形势下，利用近几年新开发的新技术，在现有的基础上加大对中氮肥技术改造的力度，进一步扩大装置规模，降低消耗和成本，缩小和国外以及国内大型氮肥厂的差距，提高竞争能力，势在必行。究竟如何改造？综合大家意见，我想就此提出一些思路。

一、要突出技术进步

中氮肥企业绝大部分采用国产工艺技术和设备，对它的技术改造也要紧紧依靠国内研究、设计和大专院校等科研部门所开发的新工艺、新技术。

1．合成氨工艺技术的改造

(1）造气造气炉采用新型炉底、炉箅，造气采用用微机控制、优化操作；采用过热蒸汽制气，提高造气废锅蒸汽压力，并改造造气风机，增加吹风强度，提高单炉产气量。

(2)脱硫采用喷射再生技术及新型填料等技术，提高生产能力及脱硫效果。

(3)变换利用现有设备进行全低变技术改造，并采用新型触媒。

(4)脱碳用苯菲尔脱碳技术的企业，可采用双塔变压再生、空间位阻胺、蒸汽喷射闪蒸等技术进行改造；用物理吸收技术的企业，可采用NHD等低能耗脱碳技术进行改造；脱碳富液采用水力透平回收能量。

(5)精制铜洗通过新型填料、新型塔板等进行技术改造，甲烷化采用新型催比剂。

(6)合成采用新型内件进行改造，如采用湖南安淳公司的ⅢJ一99型或南化NC一1200轴径向合成内件，中置废锅回收热量。

(7)压缩压缩机采用膛罐，增加副缸，改造气阀、填料等技术，增加打气量，防止泄漏，提高运行周期。

(8)氢回收可根据需要采用膜分离或变压吸附等技术进行改造。

2、尿素工艺技术的改造

要采用预分离、预精馏流程；设置一吸塔外冷器，增加吸收能力；改造一段蒸发、二段蒸发加热器；氨泵、甲胺泵等根据情况改为变频调速，更新改造；新增深度水解系统，回收尿素工艺冷凝液；造粒塔采用新型喷头。

在自动化控制方面，要采用DES系统优化控制。在公用工程方面，要采用新型横流冷却塔，新型填料等新技术改造冷却水系统；锅炉采用循环流化床技术，掺烧造气炉渣，热电联产，能量多级利用。

二、必须以经济效益为中心

通过近几年化肥市场疲软的事实，我们充分认识到了经济效益是企业的立身之本。无论哪一项技术，哪一项工艺，哪一个设备，都要详细探讨和论证投入和产出，仔细地计算经济效益。提高经济效益是我们一切工作（包括技术改造和企业管理等）的出发点和归宿，离开了这一点，一切都是没有意义的。

中氮改造不能单纯靠增加设备来增加能力。要提高技术水平，改造装置中的“瓶颈”部分，挖掘潜力，以少投入多产出为目标，达到最佳的经济效益

三、挖潜改造与扩大规模相结合，实现系列化，规模化

目前，全国中氮肥厂的合成氨装置大都已达到8万t/a的规模，这在“八五”当时是经济规模，安阳化肥厂大胆探索，利用原来的设备，采用新技术，将原来的系统规模扩大到12万t/a。这是一条值得其它厂推广和借鉴的经验。1996年，化工部在安阳化肥厂召开过全国中氮肥行业发展研讨会，该厂就已提出过这种想法，但没有完全得到大家的认同。通过近两年的实践证明，他们这一想法已付诸实施，取得良好的经济效益，吨氨能耗可以降低6．3～7．5GJ，尿素生产成本约降低20％。我国中氮肥装置的工艺和设备虽然各厂有所不同，但大同小异，可以参照安阳化肥厂的模式进行改造。若全国以煤焦为原料的中化肥装置先改造20套，即合成氨由8万t/a增加到12万t/a，尿素由12万t/a增加到20万t/a，那么，总共可增加合成氨能力80万t/a，尿素能力140万t/a，差不多相当于增加了3个30万t/a合成氨厂，而投资则要比新建节省很多。这是我国中氮肥技术改造的一条好路子。近年来，在市场经济的竞争中，一批小化肥企业脱颖而出，其规模已达到中氮肥的规模。如何进一步改造这批小化肥，方案需要认真研究，要尽量靠近经济规模。

关于原料路线的改造，各厂条件不同，情况各异，要根据各自的不同特点进行充分论证，因地制宜，不能强求一致。

四、重视产品结构调整，发展多种经营

我国中氮肥绝大部分都是运行了几十年的老厂，很多厂有几种甚至几十种产品，产品单一的生产厂很少，这就为产品结构调整，发展多种经营打下了很好的基础。如资江氮肥厂这方面做得就很好。该厂既生产为农化服务的混配肥，还开发了多种精细化工产品。

还有的厂氮肥产品相对单一，经不起市场风浪，即使搞了些产品，也形不成气候，在今后的技改中，必须重视发展多种经营，不能搞单打一。要化肥、化工并举，走以肥为主、多种经营的路子。但在确定产品方案时，需要认真研究。要注重两个问题：一是市场；二是技术来源。否则就会形成包袱。

五、握高创新和开发能力

很多中氮肥厂在这方面已经取得了明显的经济效益。有的厂利用一些高等院校、科研单位及兄弟厂的新工艺、新技术进行本厂的技术改造。今后，中氮肥厂的改造也应加强与这些部门的联系。也可以引进国外的一些技术，“取人之长，补己之短”。同时，也要提高自己的发展创新能力，搞些小改小革，增加这方面的投入。目前，我们的中氮肥采用新技术的力度不够，不够大胆，需要转变思想观念。21世纪是知识经济时代，谁有新技术，谁就会主动，谁就会在市场竞争中占居有利地位，占领市场经济的制高点。

六、加强空观调控，维持公平竞争秩序

我这里是指整个氮肥行业。

1994年、1995年国内化肥市场走俏，各地各厂新上了一大批装置，国家也审批了一批项目，氮肥能力增加很快，加之国家又大量进口化肥，造成了目前国内化肥滞销的局面。应当总结经验，吸取教训，加强化肥市场的宏观调控，控制化肥进口。要控制那些

仅是靠外延提高效益的项目。

近一个时期，国家机关机构改革，行业管理有所削弱，行业遇到一些新情况，如流动资金不足、企业三角债相互拖欠、市场竞争无序等，政府主管部问是不十分清楚的。建议国家加强行业管理，维护公平竞争秩序。希望有关行业管理部问派出相关调查组到企业去深入调查研究，帮助企业解决困难。

另外，行业统计不准确，有些数字水分大，宏观决策缺乏可靠的依据。化肥企业非常希望国家尽快通过《化肥法》，维护企业的利益，等等。这些都是需要加强的行业管理范畴。

七、要对中氮肥改造给予适当的优惠政策

化肥是关系国计民生的民用物资，解决化肥问题只能立足国内。我国是一个农业大国，国际化肥市场直接受我国化肥需求的影响，过份依赖进口化肥，必然会引起国际市场化肥价格的上涨。这在历史上是有教训的。因此，国内不能因为效益差而放弃生产化肥。国家应给予适当的优惠政策鼓励化肥生产。具体有以下几个方面的建议：

（1）增加贷款力度，对“八五”、“九五”的项目，国家和地方的贷款要及时到位，尽快把项目建成，不能一拖再拖。贷款利率应适当优惠。

（2）对于引进的关键设备，应免证关税和增值税。

（3）对现有中氮肥企业在原料、供电、运输、税收等方面都应给予和小化肥同样的优惠政策，实行公平竞争。

合成氨工艺总结范文第3篇

关键词：天然气。化工技术

中图分类号：TU995文献标识码：A

天然气是集清洁、优质、高效于一身的能源和化工原料，是石油化学工业的宝贵原料。自20世纪初开始，在工业国家中就开始了对天然气运用的研究，到了30、40年代天然气化工的利用就已达到一定的水平。到了现在，天然气已在与国家发展和人民生活息息相关的发电、民用燃料、工业以及化工原料等方面发挥着非常重要的作用，为社会进步、经济发展以及人民生活质量的提高都起着积极的作用。

而我国由于资源方面的限制，天然气化工的发展起步较晚，从1960年开始，才逐渐在我国开始使用。而现在天然气在我国虽然已成为主要的消费领域，但2.1%的比例也远远低于世界23.8%的平均水平。面对我国天然气产量小的情况，就更应大力探究发展我国天然气化工技术，提高天然气产量。

1从世界天然气化工角度看天然气的发展

开发研制、全面发展、调整和再发展4个阶段是世界天然气发展的过程。

美国、德国从20世纪20年代开始探究天然气化工技术。实现了天然气制氨及甲醇的工业化。之后相继出现了通过利用天然气来制炭黑、甲烷氯化物、乙炔及二硫化碳。一直到20世纪的40年代，天然气化工已现雏形。美国在二战后，以丰富的天然气资源和经济优势，以原油工业技术为基础，领先发展天然气化工。制造出了一系列天然气产品，为20世纪50～60年代天然气化工发展的全盛时期提供了保证。

自20世纪60年代起，在石油化工新工艺与技术的冲击下，天然气化工生产失去了一定的竞争力，但在二氯甲烷的生产上还是具有很大优势的。

当前国际主要以将天然气转化为液体燃料、芳炔、含氧有机化学品和烯炔为重点研究领域。

2我国天然气化工发展现状

自1960年，我国天然气化工的发展已有50年的历史。主要发展的是天然气制合成氨和甲醇技术。1999年我国利用天然气制合成氨就已初具规模，达726万。而对传统有机化工产品――炭黑、乙炔、氯甲烷等的生产，虽然都能进行生产，但生产规模还相对较小，还需进行进一步的探究和发展。在50多年天然气发展过程中，也建成了如云天化、川维厂、重庆扬子乙酰公司、榆天化等一批综合型的企业。天然气化工也已在十几个省、市、自治区得到发展。

现在天然气作为化工原料的消费量远远高于世界平均水平，绝对的消费量也在逐年增长。在海洋资源不断得到开发的今天，开发海洋资源，加快天然气化工发展无疑是大势所趋，也使得我国由于天然气供应不足而造成的天然气发展障碍得到缓解。

3天然气化工技术

3.1天然气合成氨和甲醇

合成氨和甲醇作为天然气化工的两种重要产品。以单系列大型化装置合成氨，能够达到1000～1500t/d。近年来更是大力从节能降耗方面对合成氨技术进行新技术和新工艺的发展。甲醇生产规模已从原先的小规模生产逐步向大型化转变，提升了天然气制甲醇的制造效率。通过甲醇还能够进行更多产品的开发，以运用相关反应可生产如各种甲酯、甲醛、缩醛等一系列的精细化工产品。

3.2天然气生产乙炔

使用天然气来生产乙炔具有经济无污染的优点，是发达国家主要的生产方法。以部分氧化法和电弧法为主要的生产工艺。电弧法首先在德国ChemischWekeHuls公司率先工业化。而国内的多数工厂则是运用电石生产来对乙炔进行生产。我国丰富的天然气和煤层气乙炔的制造提供了原料的可靠保证。

3.3天然气制合成气和氢气

天然气的另一重大用途就是合成氢气，约80%的氢气都是通过天然气来生产的。一体积的天然气能够转化为3体积的氢和一体积的一氧化碳。所产生的一氧化碳还能够通过相关技术来制造OXO等产品。

3.4天然气的综合利用

天然气中除了含量较高的甲烷外，还含有硫化氢、二氧化碳等物质，所以在天然气的利用中也应该将这些物质进行应用，从而提高利用的效率。

4我国天然气工业发展的展望

合成氨工艺总结范文第4篇

云南三环120万t/a磷铵项目二期磷酸装置投料试车成功

液体有机物导热系数的估算

越南金瓯化肥项目产出合格大颗粒尿素

云南磷化集团30万t/a饲料级磷酸装置举行开工典礼

尾气回收的增量测算与操作优化

浅述煤炭地下气化面临的问题及解决措施

神华宁夏煤业集团6万t/a聚甲醛项目举行产品首发仪式

燃气轮机压气机可调进口导叶技术浅析

80万t/a戴维甲醇工艺装置锅炉加药系统设计方案的优化与选择

离心式压缩机布置设计要点

中煤陕西甲醇及综合利用项目举行总承包签字仪式

中电投与道达尔合资80万t/a煤制聚烯烃项目启动可行性研究

壳牌粉煤气化装置长周期连续运行影响因素分析

径流式尿素合成塔与轴流式尿素合成塔的性能分析和比较

浅析化工装置中离心泵汽蚀的有效解决方法

TS3000系统在焦炉气制甲醇空分装置空压机组的应用

中水回用技术在大型煤化工装置的应用

新型氨合成工艺技术的特点及比较

循环流化床锅炉结焦原因分析

关于工业尿素合成安全的讨论(2)——平衡破坏型蒸气爆炸的判定

SES煤气化技术及其在国内的应用

确定短ABS塑料圆管爆破压力的经验公式

CO_2汽提法与氨汽提法尿素工艺设备布置及配管方案探讨

压力、煤浆浓度、氧煤比对水煤浆气化的影响

严寒地区中央化验室通风设计

壳牌粉煤气化装置合成气中氯化物的危害与控制

80万t/a大颗粒尿素装置的造粒试验

大颗粒尿素造粒装置MMU系统防凝胶堵塞优化调节

Amomax-10/10H型氨合成催化剂在伍德合成塔的运行总结

关于林德低温甲醇洗工艺设备的硫化氢腐蚀特性及选材策略

氨压缩制冷中不凝气排放改造方案探讨

提高空气压缩机打气能力的技改对策

矿井涌水脱盐处理及优化

壳牌煤气化装置中压公用系统蒸汽管网的平衡分析与应用改造

合成氨装置集散控制系统的升级改造及应用

氨汽提法尿素装置低压系统放空尾气的回收利用

高效、环保的磷肥厂

合成氨工艺总结范文第5篇

高中化学课程改革的一个显著特点是,非常重视教材内容与工农业生产和日常生活的紧密联系。因此,反映化工生产技术的工艺流程题,便成为新课改后的高中化学练习题的新增点和主流题型之一,不少省区,还将化学工艺流程题,作为一年一度的化学高考试题。为此,本文建议化学教学要充分利用生产、生活中的鲜活实例,激发学生学习化学的兴趣,“活化”学生的知识。本文将重点谈化学工艺流程题的结构、特点与解法技巧。

1 工艺流程题的结构、特点和作用

化学工艺流程题,顾名思议,就是将化工生产过程中的主要生产阶段用框图流程形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图形式表示从原料到产品的主要生产工艺流程;题尾则是根据生产过程中涉及到的化学知识设计成系列问题,构成一道完整的化学试题。

其特点与作用有三:一是试题源于生产实际,以解决化学实际问题作思路进行设问,使问题情境真实,以培养学生理论联系实际,学以致用的学习观;二是试题内容丰富,涉及多方面的化学基础,能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基解决化工生产中有关问题的迁移推理能力;三是试题新颖,一般较长,阅读量大,能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。

2 化学工艺流程题的分类

就目前已有试题来看,从化工工艺来分可分为基础化工和精细化工题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料转化流程题、电解流程题、有机合成题和资源能源综合利用生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程分为利用空气资源(如合成氨工艺流程)、利用水资源生产的(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的(工业制硫酸、交通法规铁炼钢等)、利用化石燃料生产的工艺流程题(如有机合成工艺题)等。本文偏重于以原料转化为依据的分类方法,这样,更方便于学生联系已学化学知识并进行归类、分析,有利于掌握解题技巧。

3 解题方法

化学工艺生产主要解决的矛盾,归纳起来主要有六个方面:一是解决将原料转化为产品的生产原理;二是除去所有杂质并分离提纯产品;三是提高产量与产率;四是减少污染,实施“绿色化学”生产;五是原料的来源既要丰富,还要考虑成本问题;六是生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题。化工流程题,一般也就围绕这六个方面设问求解。为要准确、顺利解题,学生除了必须掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外,最关键的问题要具备分析工艺生产流程的方法和能力。为此,特提出下列四种解题基本方法供参考。

3.1首尾分析法

对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题,首先对比分析流程图(见图1)中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。

例1(广州2008 年高考一模23题)聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。该实验采用铝盐溶液水解絮凝法制碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(25 %～34 %)、SiO2(40 %～50 %)、 Fe2O3(0.5 %～3.0 %)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下:

根据流程图回答下列问题:

(1)“燃烧”的目的是________________。

(2)配制质量分数15 %的盐酸需要200 mL 30 %的浓盐酸(密度约为1.15 g/cm3)和____g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______。

(3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________。

(4)加少量铝粉的主要作用是_________。

(5)“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中,除添加必要时试剂,还需借助的实验用品是_________;“蒸发浓缩”需保持温度在90～100 ℃,控制温度的实验方法是______。

解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将Al2O3难溶于酸,必须经过煅烧以改变其结构。该题经这样分析,题设的所有问题的答案便在分析之中。

参考答案:(1)改变高岭土的结构,使其能溶于酸。(2)230;量筒。

(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

(4)除去溶液中的铁离子;

(5)pH计(或精密pH试纸);水浴加热

[点评]首尾分析法是一种解读工艺流程题的常见方法,该法特点:简单、直观,容易抓住解题的关键,用起来方便有效。使用这一方法解题,关键在于认真对比分析原材料与产品的组成,从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺的生产措施。当把生产的主线弄清楚了,围绕这条主线所设计的系列问题,也就可解答了。

3.2截段分析法

对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。

例2(广东2007 年高考第21题)以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如图1所示。回答下列问题:

(1)欲制备10.7 g NH4Cl,理论上需NaCl____g。

(2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有_____、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。

(3)“冷却结晶”过程中,析出NH4Cl晶体的合适温度为_____。

(4)不用其他试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是_______。

(5)若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是_____________。

解析:该生产流程的特点:用同样原材料既生产主要产品氯化铵,同时又要生产副产品硫酸钠。因此,为了弄清整个生产流程工艺,只能分段分析,即先分析流程线路中如何将原料转化为硫酸钠的,然后再分析如何从生产硫酸钠的母液中生产氯化铵。如此,将题供的流程路线截成两段分析,这样,便可以降低解题的难度。

结合溶解度曲线和流程示意图分析,生产硫酸钠用的是热结晶法,而生产氯化铵必须用冷结晶法,因为温度降到35 ℃以下,结晶得到的产品为Na2SO4・10H2O。

参考答案:(1)11.7 g;(2)蒸发皿;(3)35 ℃(或33℃～40 ℃之间);(4)加热法。取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净。(5)重结晶。

[简评]用截断分析法解工艺流程题是一种主流解题方法。因为当前化工生产,为了降低成本,减少污染,增加效益,都设计成综合利用原材料,生产多种产品的工艺生产线。用截断分析法解工艺流程题关键在于看清主副产品是如何分开的,以此确定如何截段,截几段更合理。一般截段以生产的产品为准点。但也不一定,必须对情况作具体分析。学生必须好好总结一下物质的分离、提纯的各种方法及其所依托的化学原理。

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3.3交叉分析法

有些化工生产选用多组原材料,率先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品。为了便于分析以这种生产方式设计的工艺流程题,掌握生产流程的原理,最简单的方法,就是将提供的工艺流程示意图结合常见化合物的制取原理画分成几条生产流水线,然后上下交叉分析。

例3.某一化工厂的生产流程如下(图2)

(1)L、M的名称分别是______、________。

(2)GH过程中为什么通入过量空气:____。

(3)用电子式表示J:___________________。

(4)写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式:__________,要实现该反应,你认为应该如何操作:______________。

解析:根据流程示意图,若用空气、焦炭和水为原材料,最终生产L和J、M产品,首先,必须生产中间产物E。这样,主要生产流水线至少有两条(液态空气―E―L;焦炭―E―F―JM)。为了弄清该化工生产的工艺,须将这两条生产流水线,进行交叉综合分析,最终解答题设的有关问题。

参考答案:(1)硝酸铵;碳酸钠;(2)提高NO的转化率

(4)NH3+H2O+NaCl+CO2=NaHCO3+NH4Cl

向饱和的食盐水中先通入足量的NH3,再通入足的CO2。

[简评]从本题构成交叉分析的题形,从提供的工艺流程看至少有三个因素(多组原材料;有中间产品;多种产品)和两条或多条生产流水线的生产工艺。利用交叉分析法解工艺流程题的关键,在于找准中间产品(因为有时会出现多种中间产品)和生产流程中的几条分线,在分析过程中,需抓住中间物质的关联作用,结合已学化学物质的制取方法逐一破解。

3.4“瞻前顾后”分析法

有些化工生产,为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题型,可用“瞻前顾后”分析法。瞻前顾后,指分析流程时,不仅要考虑原料转化的产品(瞻前),同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。

例4.(上海2001 年高考第21题)利用天然气合成氨的工艺流程示意如下:

依据上述流程,完成下列填空:

(1)天然气脱流时的化学方程式是________。

(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9 n mol,产生H2_______mol(用含n的代数式表示)。

(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是_______

A. 相似相容原理B. 勒沙特列原理

C. 酸碱中和原理

(4)分析流程示意图回答,该合成氨工艺主要原料是_____辅助原料有______。

(5)请写出由CH4为基本原料经四次转化得到N2、H2的方程式_____________。

(6)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3 循环, 二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图上标出第三处循环(循环方向和循环物质)。

解析:本题对原高考题稍作了改编。该生产工艺属于循环生产工艺,因此分析工艺流程示意图时,分析的主线是弄清基本原料CH4转化为合成氨的原料气N2和H2的生产工艺原理。但还要回头分析循环生产的理由和工艺。通过这样的考虑,试题的问题也就可以解答了。

参考答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+6H2O; (2)2.7 n; (3)B; (4)CH4、H2O、空气; K2CO3; Fe(OH)3;(5)CH4+H2O=CO+3H2; 2CH4+3O2=2CO+4H2OCO2+H2O+K2CO3=2KHCO3

(6)

[点评]用“瞻前顾后”分析循环工艺生产流程题,关键是找到循环生产点,即在什么情况下,什么生产阶段实施循环生产。判断循环生产点的方法:一是看反应是否为可逆反应,如果是可逆反应,要考虑原料的循环利用。如本题合成氨反应是可逆反应,分离氨后的中尾气中还含有大量原料气N2和H2,千万不能随便放掉,必须送入合成塔,实施循环生产。二是看副产品的分子组成与某种原料的组成中有无相同的元素,如果有,而且该副产品又容易转化为这种原料,就可以考虑循环生产工艺。