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硫酸--化工行業 基礎無機化工
發布日期: 2014-08-19   來源:互聯網   閱讀次數:1501 次 [關閉]

    無機化學工業的簡稱,是以天然資源和工業副產物為原料生產硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸等無機酸,純堿、燒堿、合成氨、化肥以及無機鹽等化工產品的工業,包括硫酸工業、純堿工業、氯堿工業、合成氨工業、化肥工業和無機鹽工業。廣義上也包括無機非金屬材料和精細無機化學品,如陶瓷、無機顏料等的生產。
    18世紀中葉,由于紡織、印染工業的發展,硫酸用量迅速增加,1746年英國人J.羅巴克采用鉛室代替玻璃瓶,建成世界上第一座鉛室法硫酸廠(見硫酸工業發展史)。同時,因制造肥皂和玻璃需要用堿,而天然堿又不能滿足要求,1775年法國科學院征求制堿方法,法國人N.呂布蘭提出以食鹽為原料與硫酸作用生產純堿(見純堿工業發展史)的方法,工業上稱呂布蘭法。此法除了制取純堿外,還能生產硫酸鈉、鹽酸等產品。硫酸工業和純堿工業成為無機化工生產最早的兩個行業。到19世紀,人們認識到由土壤和天然有機肥料提供作物的養分已經不能滿足需要,1842年英國人J.B.勞斯建立了生產過磷酸鈣的工廠,這是世界上最早的磷肥工廠(見化肥工業發展史)。由于呂布蘭法制堿原料消耗多,勞動條件差、成本高,1861年比利時人E.索爾維開發了索爾維法,又稱氨堿法(見純堿)。隨著造紙、染料和印染等工業的發展,對燒堿和氯氣的需要不斷增加,由苛化法制得的燒堿已不能滿足要求。在直流發電機制造成功之后,1893年開始用食鹽飽和水溶液以電解法生產燒堿和氯氣(見氯堿工業發展史)。到19世紀末葉,形成了以硫酸、純堿、燒堿、鹽酸為主要產品的無機化學             
    由于農業發展和軍工生產的需要,以天然有機肥料及天然硝石作為氮肥主要來源已不能滿足需要,迫切要求解決利用空氣中氮的問題。20世紀初,很多化學家積極從事氨合成的理論基礎研究和工藝條件試驗,德國物理化學家F.哈伯和工程師C.博施于高壓、高溫和有催化劑存在時,利用氮氣和氫氣成功地直接合成了氨(見合成氨工業發展史)。1913年,世界上第一座日產30t氨的裝置在德國建成投產,從而在工業上第一次實現了利用高壓,由元素直接合成無機產品的生產過程。到1922年,用氨和二氧化碳合成尿素在德國實現了工業化。由于兩次世界大戰,軍火生產需要大量硝酸、硫酸和硝酸銨等,促使這些工業迅速發展。50年代以來,各企業間競爭激烈,為了降低成本、減少消耗,力求在技術上取得進步,例如:硫酸生產中,在60年代開發了二次轉化、二次吸收的接觸法新流程,提高了原料利用率,并降低了尾氣中的SO2濃度(見硫酸);氯堿生產中,在70年代,開發了離子膜電解法;尿素生產中,在60年代,開發了二氧化碳氣提法和氨氣提法等工藝方法;在合成氨生產中,開發了低能耗新流程等等。60年代后期,生產裝置的規模進一步擴大,降低了基建投資費用(見化工基本建設)和產品成本,建成了日產 1000~1500t氨的單系列裝置;80年代初期,建成了日產2800t硫酸的大型裝置。隨著裝置規模大型化,熱能綜合利用有了較大發展,工藝與熱力、動力系統的結合,降低了單位產品的能耗,也推動了化工系統工程的發展。

原料
    無機化工產品的主要原料是含硫、鈉、磷、鉀、鈣等化學礦物(見無機鹽工業)和煤、石油、天然氣以及空氣、水等。此外,很多工業部門的副產物和廢物,也是無機化工的原料,例如:鋼鐵工業中煉焦生產過程的焦爐煤氣,其中所含的氨可用硫酸加以回收制成硫酸銨,黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦的冶煉廢氣中的二氧化硫可用來生產硫酸等。

特點
    與其他化工部門相比,無機化工的特點是:①在化學工業中是發展較早的部門,為單元操作的形成和發展奠定了基礎,例如:合成氨生產過程需在高壓、高溫以及有催化劑存在的條件下進行,它不僅促進了這些領域的技術發展,也推動了原料氣制造、氣體凈化、催化劑研制等方面的技術進步,而且對于催化技術在其他領域的發展也起了推動作用(見催化劑工業發展史)。②主要產品多為用途廣泛的基本化工原料。除無機鹽品種繁多外,其他無機化工產品品種不多。例如:硫酸工業僅有工業硫酸、蓄電池用硫酸、試劑用硫酸、發煙硫酸、液體二氧化硫、液體三氧化硫等產品;氯堿工業只有燒堿、氯氣、鹽酸等產品;合成氨工業只有合成氨、尿素、硝酸、硝酸銨等產品。但硫酸、燒堿、合成氨等主要產品都和國民經濟各部門有密切關系,其中硫酸曾有“化學工業之母”之稱,它的產量在一定程度上標志著一個國家工業的發達程度。③與其他化工產品比較,無機化工產品的產量較大。例如:1984年世界硫酸產量為147.6Mt。1983—1984肥料年度世界化肥產量為130.2Mt(以有效成分計),純堿、燒堿的世界年產量也分別為30Mt以上。

生產現狀
    目前,生產技術比較先進、產品市場分布廣泛的國家和地區主要在西歐、北美、東歐、蘇聯、中國、日本等。美國在第一次世界大戰前,主要生產硫酸、純堿、燒堿等,從20年代開始生產氮肥。長期以來,在世界無機化工的生產量和技術上均處于領先地位。蘇聯在第二次世界大戰后,實行優先發展化學工業的政策,產量大幅度上升。近年來,合成氨和化肥的產量均居世界首位,其他很多無機化工產品產量僅次于美國而居第二位。日本天然資源不豐富,原料多依靠進口,在第二次世界大戰后,為了解決國內衣食問題,大力恢復化肥生產,由此推動了硫酸、純堿和氯堿等工業的生產。中國無機化工過去基礎十分薄弱,1949年以來,無機化工生產從產量和技術方面都取得了很大的成就,1984年主要品種的產量如合成氨居世界第二位,化肥和硫酸居世界第三位,純堿和燒堿分別居第四、五位。

發展趨勢
    由于原料和能源費用在無機化工產品中占有較大比例,如合成氨工業、氯堿工業、黃磷、電石(碳化鈣)生產等都是耗能較多的。技術改造的重點將趨向采用低能耗工藝和原料的綜合利用;使I、無機鹽工業,都是產品品種發展較快的工業,它們將進一步淘汰落后產品,發展新產品;使I今后將向高濃度復合肥料方向發展。隨著工業不斷發展,硫酸、合成氨、磷肥、無機鹽等生產所排放的廢渣、廢液、廢氣累積越來越多,它們給環境帶來的危害,已引起重視,今后將繼續采取有效措施,解決“三廢”問題。同其他部門一樣,無機化工除了采用先進工藝、高效設備、新型檢測儀表外,在設計工作中正在利用電子計算機進行全流程的模擬優化(見化工系統工程),在生產上采用微處理機進行參數的監測和調節,將是今后的努力方向之一。

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