Chap2无机化工全解

指以自然资源和工业产品为原料，生产无机酸、碱、盐、合成氨和化肥的行业。生产硫酸、烧碱、化肥的行业。无机化工是相对有机化工而言的。几千年前的陶瓷制作、炼丹、染布就属无机化工行业。第2章无机化工Inorganicchemicalengineering无机化工的特点是化工行业中进展最早的，20世纪30年月之后，有机化工(主要以石油为原料的化工产品)的进展超过了无机化工，变得更为重要。早期，以硫酸产量的多少来衡量一个学工业的兴盛程度，后来以乙烯的产量来衡量，现在是以产品的精细化程度衡量。无机化工产品的品种比有机化工少，主要为酸、碱、盐，因此生产技术相对简洁。无机化工产品大局部是用途广泛的化工原料，通用性强，产量大，几乎都是大型企业，如柳化、东化、南化、何氮。现在,无机化工的新一代产品不断消逝，形成了无机化工材料产业。

无机化工的原料主要有五大类：空气、水、化石燃料、化学矿物、工农业副产品。化石燃料有：煤、石油、自然气等。例如：合成氨所需的H2，就是通过煤、石油或自然气原料所制得〔C+H2O=CO+H2〕。所以化石燃料既是有机化工的原料又是无机化工的原料。化学矿物：是生产化肥、酸、碱的原料，有20多种：硫铁矿、磷矿、钾盐、石灰岩、石膏、硅藻土等。酸：三酸〔硫酸、盐酸、硝酸〕碱：两碱〔纯碱、烧碱〕化肥：氮肥、磷肥、钾肥。无机盐产品：硫酸铝、碳酸钙等1300多种。无机非金属材料主要的无机化工产品和用途一、酸Acid主要有：硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、盐酸(HCl)；硫酸(sulfuricacid)：浓硫酸〔含量93-98%〕，稀硫酸〔含量75-78%〕，发烟硫酸〔含游离SO320-65%〕，50%的产量用于生产化肥；其余是塑料、制药、油漆、农药、冶金、石油炼制等行业的原料。硝酸(nitricacid):产量仅次于硫酸，用于制造硝酸铵、炸药等。盐酸(hydrochloricacid):化工业中的常用酸，用量最多的是试验试剂。二、碱主要有：烧碱(氢氧化钠NaOH)、纯碱(碳酸钠，Na2CO3)烧碱：NaOH,SodiumHydroxide.化学工业最根底的产品，通过电解食盐水制得，2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2，称为氯碱工业。广西的南化〔华南最大的氯碱企业〕和柳化有生产。二、碱纯碱：Na2CO3，Sodiumcarbonate,SodaAsh，苏打。小苏打：

碳酸氢钠NaHCO3

大苏打:硫代硫酸钠Na2S2O3用途：

用于轻工、建材、化工、冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。三、化肥1.氨:NH3,ammonia,化学工业中产量最大的产品之一，是制造化肥的主要原料和硝酸、纯碱、磺胺类药物、炸药等的原料，用途极为广泛。2.化肥：给植物供给给分，主要有氮肥、磷肥、钾肥和复合肥，其中尿素〔属于氮肥〕，因含氮多、肥效好、污染小、本钱低受欢送，成为主要的化肥品种。3.尿素：urea,是由碳、氢、氧和氮组成的有机化合物，也称为脲。无污染，80%用作化肥，还作为饲料的辅料，三聚氰胺的原料。四、无机盐产品多达1000种，没有一个行业能离开它，例如：微量元素肥料——含有硼、铜、铁、锌的氧化物或无机盐荧光粉——在电视屏幕上产生彩色图像效果。水处理剂：次氯酸钠、漂白粉等——抑制水中菌藻和微生物的滋长，即杀菌剂硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁等——加快水中悬浮物和污泥的沉降，即絮凝剂。五、无机非金属材料指除金属以外的材料，传统上是指硅酸盐材料和碳素材料，但随着科技进展，已不再局限于硅酸盐和碳，还包括了含氧酸盐、硼化物、氟化物等。硅酸盐材料：主要有陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料4种，均是以硅酸盐矿物为原料的产品。碳素材料：人造石墨、人造金刚石、碳纤维及其复合材料五、无机非金属材料先进陶瓷：精细陶瓷或特种陶瓷构造陶瓷----具有耐热、耐磨损、高强度、高硬度、耐冲击、隔热性能好的一类陶瓷材料。功能陶瓷----主要作为绝缘材料、压电材料、磁性材料、电子材料、生物医用材料、抗菌陶瓷材料等。新型碳材料：碳纤维及其复合材料，具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、耐疲乏、抗蠕变、导电、导热、热膨胀系数小等一系列优异性能。应用于航空、航天、体育用品等。碳纤维应用于体育用品圆形碳纤维碳纤维增加机翼人造金刚石----以纯石墨为原料，铁、铬等为催化剂，在高温高压下合成制得。用于磨料、切削工具、电子器件涂膜等。切削工具涂膜碳纳米管----由碳原子组成的管状大分子。对于单壁纳米管的直径在0.4至1.8纳米，其抗张强度是高强合金钢的20倍；具有优异的场致放射功能。可用于纳米电路，使平面显示器更薄更省电，扫描电镜的探针，氢气储存等用途。碳纳米管用可导电的大分子碳制成的超细导线六、稀土材料稀土元素：化学元素周期表中镧系元素和与镧系亲切相关的钪(Sc)和钇(Y)等17种元素，称为稀土元素。六、稀土材料用途：具有独特的性能，良好的抛光剂、较好的磁学性质。可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、周密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。中国拥有丰富的稀土矿产资源，探明的储量居世界之首，而且成矿条件优越，堪称得天独厚。典型产品的生产工艺1.硫酸生产工艺〔接触法〕硫铁矿或硫磺

SO2原料气的净化

三氧化硫制备

三氧化硫吸收SO2+½O2SO3+QSO3+H2OH2SO4+Q

4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2+Q

orS+O2→SO2+Q使用稀硫酸洗涤,除去氧化砷等杂质

SO2制备2.合成氨生产工艺自然界中含氨的物质很少，目前均为人工合成。合成方法当今世界上最经济、应用最广泛的方法是N2+3H22NH3我国的合成氨生产技术于70年月从国外引进。我国合成氨的原料有：煤、石油、自然气。典型产品生产工艺2.合成氨生产工艺煤or焦炭水蒸气空气原料气制备〔造气〕脱硫CO变换

脱CO2CO+H2OCO2+H2

C+H2OCO+H2

水煤气

合成N2+3H22NH3除去硫化物除去原料气中的CO2无机化工的进展方向现代无机化工已不再局限于生产酸、碱、无机盐等传统产品。争论热点和进展方向——生产新型无机材料新型无机材料的特点：不燃、轻、高强、高硬、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等特性，以及具有声、光、电等独特功能。超纯试剂和纯电子气体——用于集成电路加工，生产半导体材料单晶硅，使电子器件微型化、集成化、大容量化、高速度化。用非晶硅材料制成太阳能电池，是解决能源短缺的出路之一。超高纯纳米碳酸钙——用于电子业中的集成电路板、陶瓷电容器、固体激光材料制造，光学业中的新型玻璃、光纤维、荧光材料，等等无机化工的进展方向纳米粒子和纳米材料，超细颗粒，精细陶瓷、稀土化合物、非晶硅等技术是今后的进展方向。新型无机化工技术应具有：超细化、纤维化、薄膜化、外表化、高纯化、非晶化、高聚化等特点。纳米粒子纳米Nanometer:是长度单位，等于10-6毫米，1纳米≈一根头发直径的万分之一。当物体颗粒小到纳米级之后，就会显示特殊特的性能，在光学、热学、电学、磁学、力学和化学性质方面与大块固体有明显的不同。比外表积大：随着尺度削减，外表原子所占比例大大增加。如，1克直径为100纳米的颗粒的外表积可达100平米，而外表原子具有很高的活性且不稳定，因此呈现出不同于常规粉体的现象，这就是纳米材料的外表效应。纳米颗粒的晶体边界条件被破坏，外表层原子排列混乱，从而导致纳米颗粒在热学、光学、磁学及力学等方面呈现新颖的特性，这