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硫酸--化工行业 基础无机化工
发布日期: 2014-08-19   来源:互联网   阅读次数:1470 次 [关闭]

    无机化学工业的简称,是以天然资源和工业副产物为原料生产硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等无机酸,纯碱、烧碱、合成氨、化肥以及无机盐等化工产品的工业,包括硫酸工业、纯碱工业、氯碱工业、合成氨工业、化肥工业和无机盐工业。广义上也包括无机非金属材料和精细无机化学品,如陶瓷、无机颜料等的生产。
    18世纪中叶,由于纺织、印染工业的发展,硫酸用量迅速增加,1746年英国人J.罗巴克采用铅室代替玻璃瓶,建成世界上第一座铅室法硫酸厂(见硫酸工业发展史)。同时,因制造肥皂和玻璃需要用碱,而天然碱又不能满足要求,1775年法国科学院征求制碱方法,法国人N.吕布兰提出以食盐为原料与硫酸作用生产纯碱(见纯碱工业发展史)的方法,工业上称吕布兰法。此法除了制取纯碱外,还能生产硫酸钠、盐酸等产品。硫酸工业和纯碱工业成为无机化工生产最早的两个行业。到19世纪,人们认识到由土壤和天然有机肥料提供作物的养分已经不能满足需要,1842年英国人J.B.劳斯建立了生产过磷酸钙的工厂,这是世界上最早的磷肥工厂(见化肥工业发展史)。由于吕布兰法制碱原料消耗多,劳动条件差、成本高,1861年比利时人E.索尔维开发了索尔维法,又称氨碱法(见纯碱)。随着造纸、染料和印染等工业的发展,对烧碱和氯气的需要不断增加,由苛化法制得的烧碱已不能满足要求。在直流发电机制造成功之后,1893年开始用食盐饱和水溶液以电解法生产烧碱和氯气(见氯碱工业发展史)。到19世纪末叶,形成了以硫酸、纯碱、烧碱、盐酸为主要产品的无机化学             
    由于农业发展和军工生产的需要,以天然有机肥料及天然硝石作为氮肥主要来源已不能满足需要,迫切要求解决利用空气中氮的问题。20世纪初,很多化学家积极从事氨合成的理论基础研究和工艺条件试验,德国物理化学家F.哈伯和工程师C.博施于高压、高温和有催化剂存在时,利用氮气和氢气成功地直接合成了氨(见合成氨工业发展史)。1913年,世界上第一座日产30t氨的装置在德国建成投产,从而在工业上第一次实现了利用高压,由元素直接合成无机产品的生产过程。到1922年,用氨和二氧化碳合成尿素在德国实现了工业化。由于两次世界大战,军火生产需要大量硝酸、硫酸和硝酸铵等,促使这些工业迅速发展。50年代以来,各企业间竞争激烈,为了降低成本、减少消耗,力求在技术上取得进步,例如:硫酸生产中,在60年代开发了二次转化、二次吸收的接触法新流程,提高了原料利用率,并降低了尾气中的SO2浓度(见硫酸);氯碱生产中,在70年代,开发了离子膜电解法;尿素生产中,在60年代,开发了二氧化碳气提法和氨气提法等工艺方法;在合成氨生产中,开发了低能耗新流程等等。60年代后期,生产装置的规模进一步扩大,降低了基建投资费用(见化工基本建设)和产品成本,建成了日产 1000~1500t氨的单系列装置;80年代初期,建成了日产2800t硫酸的大型装置。随着装置规模大型化,热能综合利用有了较大发展,工艺与热力、动力系统的结合,降低了单位产品的能耗,也推动了化工系统工程的发展。

原料
    无机化工产品的主要原料是含硫、钠、磷、钾、钙等化学矿物(见无机盐工业)和煤、石油、天然气以及空气、水等。此外,很多工业部门的副产物和废物,也是无机化工的原料,例如:钢铁工业中炼焦生产过程的焦炉煤气,其中所含的氨可用硫酸加以回收制成硫酸铵,黄铜矿、方铅矿、闪锌矿的冶炼废气中的二氧化硫可用来生产硫酸等。

特点
    与其他化工部门相比,无机化工的特点是:①在化学工业中是发展较早的部门,为单元操作的形成和发展奠定了基础,例如:合成氨生产过程需在高压、高温以及有催化剂存在的条件下进行,它不仅促进了这些领域的技术发展,也推动了原料气制造、气体净化、催化剂研制等方面的技术进步,而且对于催化技术在其他领域的发展也起了推动作用(见催化剂工业发展史)。②主要产品多为用途广泛的基本化工原料。除无机盐品种繁多外,其他无机化工产品品种不多。例如:硫酸工业仅有工业硫酸、蓄电池用硫酸、试剂用硫酸、发烟硫酸、液体二氧化硫、液体三氧化硫等产品;氯碱工业只有烧碱、氯气、盐酸等产品;合成氨工业只有合成氨、尿素、硝酸、硝酸铵等产品。但硫酸、烧碱、合成氨等主要产品都和国民经济各部门有密切关系,其中硫酸曾有“化学工业之母”之称,它的产量在一定程度上标志着一个国家工业的发达程度。③与其他化工产品比较,无机化工产品的产量较大。例如:1984年世界硫酸产量为147.6Mt。1983—1984肥料年度世界化肥产量为130.2Mt(以有效成分计),纯碱、烧碱的世界年产量也分别为30Mt以上。

生产现状
    目前,生产技术比较先进、产品市场分布广泛的国家和地区主要在西欧、北美、东欧、苏联、中国、日本等。美国在第一次世界大战前,主要生产硫酸、纯碱、烧碱等,从20年代开始生产氮肥。长期以来,在世界无机化工的生产量和技术上均处于领先地位。苏联在第二次世界大战后,实行优先发展化学工业的政策,产量大幅度上升。近年来,合成氨和化肥的产量均居世界首位,其他很多无机化工产品产量仅次于美国而居第二位。日本天然资源不丰富,原料多依靠进口,在第二次世界大战后,为了解决国内衣食问题,大力恢复化肥生产,由此推动了硫酸、纯碱和氯碱等工业的生产。中国无机化工过去基础十分薄弱,1949年以来,无机化工生产从产量和技术方面都取得了很大的成就,1984年主要品种的产量如合成氨居世界第二位,化肥和硫酸居世界第三位,纯碱和烧碱分别居第四、五位。

发展趋势
    由于原料和能源费用在无机化工产品中占有较大比例,如合成氨工业、氯碱工业、黄磷、电石(碳化钙)生产等都是耗能较多的。技术改造的重点将趋向采用低能耗工艺和原料的综合利用。化肥工业、无机盐工业,都是产品品种发展较快的工业,它们将进一步淘汰落后产品,发展新产品。化肥工业今后将向高浓度复合肥料方向发展。随着工业不断发展,硫酸、合成氨、磷肥、无机盐等生产所排放的废渣、废液、废气累积越来越多,它们给环境带来的危害,已引起重视,今后将继续采取有效措施,解决“三废”问题。同其他部门一样,无机化工除了采用先进工艺、高效设备、新型检测仪表外,在设计工作中正在利用电子计算机进行全流程的模拟优化(见化工系统工程),在生产上采用微处理机进行参数的监测和调节,将是今后的努力方向之一。

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