氨碱法纯碱生产工艺概述.doc

第二章 氨碱法纯碱生产工艺概述第一节 氨碱法基本生产原理及总流程简述 一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程 氨碱法生产纯碱的技术成熟，设备基本定型，原料易得，价格低廉，过程中的NH3循环使用，损失较少。能大规模连续化生产，机械化自动化限度高，产品的质量好，纯度高。 该法的突出缺陷是：原料运用率低，重要是指NaCl的运用率低，废渣排放量大。严重污染环境，厂址选择有很大局限性，石灰制备和氨回收系统设备庞大，能耗较高，流程较长。 针对上述局限性和合成氨厂副产CO2的特点，提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线，用NaCl，NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品即联碱法。 氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。 二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程 1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。其过程大体如下： 2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图：原盐 石灰石 无烟煤 CO2 NH3 废液 重质纯碱 轻质纯碱盐水精制盐水吸氨氨盐水碳化石灰煅烧石灰乳制备母液蒸馏重碱过滤重碱煅烧水合ggganzao 3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分： (1)石灰工序:CO2和石灰乳的制备，石灰石经煅烧制得石灰和CO2，石灰经消化得石灰乳； (2)盐水工序:盐水的制备和精制； (3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收； (4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤； (5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2；和重质纯碱的生产； (6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。 三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述 氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石，燃料为焦炭(煤)。氨作为催化剂在系统中循环使用。原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤，再煅烧即为成品。母液经石灰乳中和后，氨蒸发并回收使用，氯化钙则排放。其化学反映为： 氨碱法具有原料来源丰富和方便，生产过程均在气液相间进行，可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。但排出的氯化钙(CaCl2)废渣没有应用出路，导致大量堆积。因此，该生产方法在厂址选择方面相对较为苛求，否则引起公害。此外盐的总运用率低(30%)，工艺流程较长且复杂。 （1）、 氨碱法纯碱生产的基本原理及总流程叙述：氨碱法是当今世界大规模制造纯碱的工业方法之一。是以食盐、石灰石为重要原料，以氨作为中间辅助材料制取纯碱。总的化学反映方程式为：CaCO3+2NaCL=Na2CO3+CaCL2 这个化学反映事实上是不能直接进行的，它只是一系列中间反映的总和。这个反映的实际过程是由右向左进行的，因此要实现由左至右的反映，就必须通过复杂的中间途径，还必须导入氨，在系统中不断循环再用，这就使得氨碱法制碱成为一种很复杂的化学反映过程，其全过程需范围若干个环节，各重要环节及其重要化学反映如下：1、石灰石煅烧以制取CO2及生石灰CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）178.27KJ/mol燃料中的碳在空气流中燃烧生成CO2并放热 C（s）+O2=CO2（g）+395.4KJ/mol氧化钙（生石灰）消化制成熟石灰 CaO（s）+H2O（l）=Ca(OH)2(s)+65.65KJ/mol2、饱和盐水吸氨、碳酸化制成NaHCO3，叫做重碳酸钠（碳酸氢钠），或简称重碱。综合反映如下所示：NaCL（aq）+NH3（g）+CO2（g）+H2O（l）=NH4CL（aq）+NaHCO3（s）+114.5KJ/mol或分布反映如下：NH3（g）+H2O（l）=NH4OH（aq）+34.6KJ/mol2NH4OH（aq）+CO2（g）=（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+94.0KJ/mol（NH4）2CO3（aq）+CO2（g）+H2O（l）=2NH4HCO3（aq）+35KJ/molNH4HCO3（aq）+NaCL(aq)=NH4CL(aq)+NaHCO3(s)+15.4KJ/mol3、将重碱NaHCO3与溶液分离，进行煅烧而制得纯碱，并回收CO2。2NaHCO3（s）=Na2CO3+CO2（g）+H2O（g）-129.1KJ/mol4、将溶液中的NH4CL及几种碳酸铵盐分解然后将氨蒸出，以循环使用。重要反映式是：2NH4CL（aq）+Ca（OH）2（s）=2NH3（g）+CaCL2（aq）+ 2H2O（l）44.1KJ/mol （2）、现代氨碱法纯生产程序可以分为下列环节：、气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得生石灰和二氧化碳气；生石灰经消化而制得石灰乳。、原盐化盐制备盐水和盐水的精制。、精盐水吸氨制得氨盐水。、氨盐水的碳酸化制取重碱。来自石灰石煅烧及重碱煅烧的二氧化碳，通过压缩、冷却送至碳化塔制碱。、重碱的过滤及洗涤（即碳化所得晶浆的固液分离）。、重碱煅烧制得纯碱成品及二氧化碳，纯碱水合生产重质纯碱。、母液中氨的蒸馏回收。第二节 氨碱法纯碱生产的重要原料概述 一、原盐（食盐） 1、原盐的物化性质及成份规格：原盐是氨碱法纯碱生产的重要原料。原盐的重要成份为氯化钠，化学分子式为NaCL，纯氯化钠为无色等轴晶体，但是由于原盐是由许多晶体机和而成，晶体之间的缝隙中往往具有卤水或者空气，因而变成白色并且不透明体，同时又因具有泥沙等杂质，使原盐常呈现灰褐色，氯化钠晶体通常是正六面体。（1）食盐的物化性质： 氯化钠的分子量 58.45 熔点 800 沸点 1440 20时比热 0.867(J/g) 25时密度 2.161t/m3 原盐中由于具有氯化镁等杂质，容易吸取空气中的水分而潮解。氯化钠易溶于水，其溶解热为4.9KJ/mol，溶解过程为吸热反映，当制成饱和盐水时，可使溶液温度减少6多。氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化，这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增长的性质不同，所以其水溶液（卤水）在冷冻工业中被用作载冷体。 （2）食盐的质量标准： 作为制碱工业的原料，规定原盐中的重要成份NaCL含量尽也许高，而泥沙及其他杂质，特别是钙、镁杂质越低越好。由于食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质，在盐水精制、吸氨、碳化过程中，会生成炭酸镁、碳酸钙及其他复盐等，使塔器与管道堵塞，这些杂质如不能在碳化以前清除掉，就会较多地混入纯碱中，使产品的品位减少，因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准： NaCL% 90%；水分% 4.2%；Mg2+% 0.8%；SO42-% 0.8%。 2、原盐的需要用量 氨碱法纯碱生产的全过程，可以归结为一个综合的化学反映方程式。即CaCO3+2NaCL= CaCL2 +Na2CO3 258.45 106 X 1000kg按照上述反映方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量 X=58.4521000/106=1103kg 所求出的X 是指生产每吨纯碱(含Na2CO3100%) 所需要的纯的氯化钠(折NaCL100%) 的量。实际生产中,由于食盐中只有90%左右的氯化钠,并且又只能有70-75%的NaCL可以转化为Na2CO3, Na+离子至少损失27%以上，加之过程中跑、冒、滴、漏等各项损失， 实际耗用食盐的量远远超过上述理论用量，这样使每生产1吨工业纯碱所需耗用的原盐实物量高达1.61.7t之多。氨碱法制碱的食盐消耗量是很大的，纯碱工业历来就是用盐大户，因此必须保证有大量、便宜的原盐供应，才干维持生产并在经济上获益。就其纯度而言，矿盐多数要比海盐为高，并可以采用注入高压水压裂地下化盐方法进行开采，得到接近饱和的卤水，节省设备和人力，减少成本。十分合用于由湿法精制盐水的氨碱法生产，但是要铺设卤水输送管道或久盐矿附近建厂均存在其他制约因素，而我国又以盛产海盐为主，尽管其质量不如矿盐，也仍然是氨碱厂原料的天然宝库，所以我国大多数碱厂是以海盐为原料，临海发展纯碱生产。3、我国盐资源概况3.1分类盐是NaCl(氯化钠)的俗称。在我国，根据来源和生产方法可分为3类：以海水为原料晒制而得的盐叫作“海盐”；开采现代盐湖矿加工制得的盐叫作“湖盐”；开采地下天然卤水或古代岩盐矿床加工制得的盐则称“井矿盐”。我国井矿盐工艺以钻井水溶汲取卤水，进而真空蒸发结晶生产高品质盐为主，因此，又称真空盐。按照产品形式又分为固体盐和液体盐，我国以固体盐为主，液体盐重要指汲取的天然地下卤水或注水溶解地下岩盐矿床而得到的卤水，目前我国液体盐的比例局限性10%，但国外发达国家较高，如美国达成51%。氯化钠除供食用外(惯称食盐)，大量用作工业原料(名曰工业用盐)，国家记录局的记录年表以“原盐”为总称。3.2资源分布我国盐资源非常丰富，开采历史悠久。基本分布状况是：东部海盐，中部及西南部井矿盐，西北部湖盐。海水晒盐与国家的海岸线长度、滩涂面积及气候条件等有关，我国海盐以北方海盐区(含辽宁、河北、天津、山东和江苏)为主。井矿盐矿床广泛分布在河南、四川、湖北、湖南、江西、四川、重庆、云南、江苏、山东、安徽及陕西等18个省区。据不完全记录，现已查明的氯化钠储量大于100亿t的盐矿床就有十余个。湖盐重要分布在内蒙古、青海、新疆及西藏等西北部地区，以青海盐湖最为丰富，储量在3000多亿t，生产成本较为低廉，但我国西北地区经济相对落后，对盐的需求也较低，远距离运送一直是制约其发展的瓶颈。我国1995年探明盐矿储量3824亿t，资源量在6.2万亿t以上。目前我国的盐总产量局限性6000万t，因此，我国的盐资源可以满足制盐工业长期快速发展的需求，很多省市都有发展制盐工业以及盐化工的资源条件。 4、我国制盐工业概况4.1生产情况近十余年，受我国盐化工及下游行业快速发展的影响，我国对原盐的需求也快速增长。2023年，我国原盐生产和消费量5920万t，居世界第1位。从历年记录数据看，海盐产能最大，井盐次之，湖盐最低。东部沿海地区制盐产能约占总产能的60%。海盐生产重要集中在环渤海湾的山东、河北、天津和辽宁四省市，四省市产量占全国海盐产量的90%以上。湖盐重要集中在内蒙、新疆和青海三省。井矿盐重要分布在四川、湖北、江苏、河南、江西、湖南、安徽、云南、重庆等省市。近年我国原盐产量见表1。受沿海地区各类园区和工业等项目建设发展的影响，北方海盐区的盐田面积逐年萎缩，海盐产能增幅和所占比例逐渐减少，产能进一步增长的潜力不大。而井矿盐资源丰富且分布广，技术成熟，投资门槛不高，因此近年井矿盐产能增幅较快，在全国盐总产量中的比例逐年提高。目前规划建设的制盐产能(重要是井矿盐)超过1000万ta，盐业产能的增长可以满足下游行业的需求。 4.2存在问题 (1)产品结构比较单一。公路化雪、畜牧、水解决、洗浴用盐、高纯度工业盐等高附加值产品的开发，从数量、品种、质量等各方面还没有拓展和满足市场需求。特别是液体盐的开发运用仍处在较低水平，折盐产量仅占井矿盐总产量的12%。卤水化工的深加工系列产品，如钾镁肥、阻燃剂、农药、医药中间体等还没有形成规模化和产业化。 (2)资源运用水平低。目前，制盐工业仍重要以单一的制盐业为主，资源运用率很低。海盐苦卤运用率局限性20%，莱州湾地下卤水的掠夺性开采使盐、溴比例失调，这一地区出现水位下降、浓度减少、流量减少等资源枯竭的现象；湖盐区由于单一提取盐，导致镁害严重，使湖盐资源遭到污染；矿盐区的芒硝提取率局限性10%。国外则基本做到零排放。 (3)产业布局不合理。50%以上的原盐运送半径超过200km。在美国，80%以上的运送半径在150km以内，管输液体盐比例较高。 4.3发展思绪近年盐业行业效益起伏较大，为避免产能严重过剩，国家发展改革委员会2023年发布制盐工业结构调整指导意见。 (1)优先考虑与两碱项目的配套建设。制盐生产能力由2023年的5500万t提高至2023年的6500万t，年增幅控制在5%以内。但实际预测该指标将被大大突破。(2)稳定海盐生产，重要作为化工用盐，关键是要提高产品质量。有序发展井矿盐。井矿盐生产成本相对较高，但生产稳定，产品质量相对较好，在适度增长产能的前提下，增长低耗能的液体盐的供应量。 (3)按需发展湖盐。湖盐区地处西部，运送条件尚有待改善；但资源丰富，成本低廉，也具有一定优势。 4.4消费结构 我国盐化工用盐占73%，食用盐占16%，其它用盐占11%。盐化工是我国制盐工业发展的决定因素。我国盐消费结构与发达国家相比，重要体现在盐化工耗盐比例过大；道路除雪等行业的消费比例过低(美国融雪耗盐达成1900万t)；卤水直接消费比例过低(如美国达成51%)，而我国液体盐消费比例只有10%左右，可见我国制盐工业的产品结构不尽合理。 我国以盐为原料的盐化工产业，重要是纯碱和氯碱两大行业(俗称“两碱”)。近年来，氯酸钠和金属钠也发展较快，但这两种下游产品的盐的消耗较低，局限性总消费量的1%，对全行业的供需平衡影响较小。“两碱”的发展拉动了盐业的发展，我国已形成以纯碱和氯碱为龙头，下游产品开发并存的盐化工产业格局。 二、石灰石1、石灰石的物化性质及规格成分石灰石为氨碱法纯碱生产的第二大重要原料，其消耗量不亚于食盐。（1）石灰石的物化性质：石灰石颜色有灰白、茶色、褐色等，单纯从色泽不能判断其品质的好坏。典型的矿石时方解石、大理石，重要成份是碳酸钙，其结晶大部分为六方晶系。化学分子式为CaCO3。碳酸钙的分子量 100.09密度 2.711T/M3分解温度 825熔点 1339石灰石在石灰窑中煅烧，发生CaCO3的分解反映。生成的CaO称为生石灰，为无色等轴晶系，熔点2372，密度3.37 t/m3，在氨碱厂将它用水消化而制得氢氧化钙悬浊液，用于蒸氨反映。CaO+H2O=Ca（OH）2+65.65KJ/mol 生成的Ca（OH）2称为熟石灰或消石灰，其分子量为74.09，为无色斜方晶系，密度2.24t/m3，无吸湿性，溶解度很小，并且温度越高，溶解度越小。氢氧化钙与水混合呈白色悬浊液即石灰乳，呈强碱性，用于蒸氨及盐水除镁过程。CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2摩氏硬度值（MOH）:3化学分析： 二氧化硅0.07%、三氧化二铝0.02%、三氧化二铁0.03%、氧化钙55.22%、氧化镁0.08%、石灰石块状/粉状：烧失量40.79，硅4.62，铝1.21，铁0.52，钙50.16，镁1.10 白云石粉/块：硅0.19，铝0.15，铁0.17，钙32.1，镁21.19 石灰石是生产玻璃的重要原料。二氧化碳(CO2)能使熟石灰变混浊。石灰和石灰石大量用做建筑材料，也是许多工业的重要原料。石灰石可直接加工成石料和烧制成生石灰。石灰有生石灰和熟石灰。生石灰的重要成分是CaO，一般呈块状，纯的为白色，具有杂质时为淡灰色或淡黄色。生石灰吸潮或加水就成为消石灰，消石灰也叫熟石灰，它的重要成分是Ca(OH)2。熟石灰经调配成石灰浆、石灰膏、石灰砂浆等，用作涂装材料和砖瓦粘合剂。水泥是由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制得。玻璃由石灰石、石英砂、纯碱等混合，经高温熔融制得。炼铁用石灰石作熔剂，除去脉石。炼钢用生石灰做造渣材料，除去硫、磷等有害杂质。(2)石灰石的质量指标： 石灰石的成份规格： CaCO3 % 90% ；SiO2 5.5%；MgCO3 3.5%；R2O3 0.5% （R2O3为铁铝氧化物） 2、石灰石的用量 根据反映方程式：CaCO3+2NaCL= CaCL2 +Na2CO3100 106X 1000（kg） 可求出 X=1001000/106=943（kg） 即每生产1吨纯碱（折100%）理论上需耗用的100% CaCO3约943kg。实际生产中石灰石不是纯的CaCO3 ，也不能百分之百分解，加上各个环节的损失，其耗用量同样大大超过理论值，因此实物耗量达成1.31.6t/t之多。 因此，应尽也许采用纯度高的石灰石才较为经济，从而，可以提高CO2 气及石灰乳质量，提高关键设备的生产强度，减少系统物料当量，一般规定石灰石含碳酸钙不低于90%，其他酸性杂质如SiO2+ R2O3以不超过6%为佳。这样可使石灰窑生产出的CaO达成80%以上，而窑气含CO2 则可以达成40%以上，此外，氨碱厂对石灰石的粒度有特殊规定，其直径在70150mm较为适宜。 3、我国石灰石的储量及分布情况 石油是经济的命脉，国力发展的命脉，谁拥有了石油，谁就拥有了21世纪的发展。储备石油，参与石油期货市场的交易，不仅仅是经济活动，而是出于战略发展目的的考虑。因此控制石油资源是爆发伊拉克战争的因素之一。中国有句古语，民以食为天，天命也。石灰石就是水泥工业的粮食，是水泥生产的命脉。水泥厂只要生产，就一刻离不开石灰石，谁占有了石灰石资源，谁就占有了水泥工业的发展。目前我国水泥公司争夺市场之战，也可以说是争夺石灰石资源之战，因此大公司集团把占有优势石灰石资源作为实现自身发展战略的措施之一。 、石灰石是用途极广的宝贵资源石灰石是石灰岩作为矿物原料的商品名称。石灰岩在人类文明史上，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用。作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的重要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。据不完全记录，水泥生产消耗的石灰石和建筑石料、石灰生产、冶金熔剂，超细碳酸钙消耗石灰石的总和之比为13。石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽。 、我国石灰石资源概况及其地理分布我国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一。除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据原国家建材局地质中心记录，全国石灰岩分布面积达43.8万KM2(未涉及西藏和台湾)，约占国土面积的1/20，其中能供做水泥原料的石灰岩资源量约占总资源量的1/41/3。为了满足环境保护、生态平衡，防止水土流失，风景旅游等方面的需要，特别是随着我国小城乡建设规划的不断完善和贯彻，可供水泥石灰岩的开采量还将减少。 全国已发现水泥石灰岩矿点七、八千处，其中已有探明储量的有1286处，其中大型矿床257处、中型481处、小型486处(矿石储量大于8000万吨为大型、40008000万吨为中型、小于4000万吨为小型)，共计保有矿石储量542亿吨，其中石灰岩储量504亿吨，占93%；大理岩储量38亿吨，占7%。保有储量广泛分布于除上海市以外29个省、直辖市、自治区，其中陕西省保有储量49亿吨，为全国之冠；其余依次为安徽省、广西自治区、四川(含重庆市)省，各保有储量3430亿吨；山东、河北、河南、广东、辽宁、湖南、湖北7省各保有储量3020亿吨；黑龙江、浙江、江苏、贵州、江西、云南、福建、山西、新疆、吉林、内蒙古、青海、甘肃13省各保有储量2010亿吨；北京、宁夏、海南、西藏、天津5省各保有储量52亿吨。 三、焦炭或白煤 1、无烟煤（白煤）的物化性质 无烟煤（英文名称anthracite），俗称白煤或红煤。是煤化限度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有金属光泽。以脂摩擦不致染污，断口成介壳状，燃烧时火焰短而少烟。不结焦。一般含碳量在90%以上，挥发物在10%以下。无胶质层厚度。热值约8000-8500千卡/公斤。有时把挥发物含量特大的称做半无烟煤；特小的称做高无烟煤。 无烟煤为煤化限度最深的煤，含碳量最多，灰分不多，水分较少，发热量很高，可达2500032500kJ/kg，挥发分释出温度较高，其焦炭没有黏着性，着火和燃尽均比较困难，燃烧时无烟，火焰呈青蓝色 。 煤样在规定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的液态（此时为蒸汽状态）和气态产物，这些产物称为挥发物。挥发物占煤样质量的分数成为挥发分产率或简称为挥发分。以干燥无灰基为分析基，挥发分低于10%的煤称为无烟煤。挥发分大于6.5%小于10%的无烟煤称为无烟煤三号。01号无烟煤为年老无烟煤；02号无烟煤为典型无烟煤；03号无烟煤为年轻无烟煤。 2、焦炭的物化性质 焦炭定义：烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050，通过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。铸造焦是专用与化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的重要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具有块度大、反映性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。 焦炭物理性质涉及焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。 焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的重要物理性质如下：真密度为 1.8-1.95g/cm3； 视密度为 0.88-1.08g/ cm3； 气孔率为 35-55%； 散密度为 400-500kg/ m3； 平均比热容为 0.808kj/（kgk）（100），1.465kj/（kgk）（1000）；热导率为 2.64kj/（mhk）（常温），6.91kg/（mhk）（900）； 着火温度（空气中）为 450-650； 干燥无灰基低热值为 30-32KJ/g； 比表面积为 0.6-0.8m2/g (使用全自动F-Sorb 2400比表面积仪BET方法检测)。 焦炭的比表面积研究是非常重要的，焦炭的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2023）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较花费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试也许需要花费一整天的时间，假如测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观测仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积分析仪是真正可以实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面积分析仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。焦炭的反映性及反映后的强度：焦炭反映性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反映的能力，焦炭反映后强度是指反映后的焦炭再机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。焦炭在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程中，都要与二氧化碳、氧和水蒸气发生化学反映。由于焦与氧和水蒸气的反映有与二氧化碳的反映类似的规律，因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反映特性评估焦炭反映性。 中国标准（GB/T4000-1996）规定了焦炭反映性及反映后强度实验方法。其做法是使焦炭在高温下与二氧化碳发生反映没，然后测定反映后焦炭失重率及其机械强度。焦炭反映性CRI及反映后强度CSR的反复性r不得超过下列数值： CRIr2.4% CSR：3.2% 焦炭反映性及反映后强度的实验结果均取平行实验结果的算术平均值。 3、焦炭和无烟煤的质量指标 焦炭是高温干馏的固体产物，重要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标重要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表达，它影响到焦炭的反映性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标规定不同，一般冶金焦气孔率规定在4045%，铸造焦规定在3540%，出口焦规定在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表达。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表达；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表达。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓实验的方法。焦炭质量标准：固定碳80%；挥发份5.0%；水份7.0%；灰分15.0%；发热值28000KJ/kg无烟煤质量标准：固定碳78%；挥发份9.0%；水份4.0%；灰分16.0%；发热值28000KJ/kg 4、焦炭质量的评价 、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量减少。在炼钢生铁中硫含量大于 0.07% 即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有 11% 来自矿石；3.5% 来自石灰石；82.5% 来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的重要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%，硫份每增长 0.1% ，焦炭使用量增长 1.8%，石灰石加入量增长3.7%, 矿石加入量增长0.3% 高炉产量减少1.52.0%. 冶金焦的含硫量规定不大于 1%，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于 0.40.7% 。 、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.020.03% 以下。 、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。焦炭灰分增长1%，焦炭用量增长 22.5% 因此，焦炭灰分的减少是十分必要的。 、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5%，则表达生焦；挥发分小于 0.50.7%, 则表达过火，一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。 、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使M04偏高，M10偏低，给转鼓指标带来误差。 、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度规定为：对大焦炉（13002023 平方米）焦炭粒度大于 40 毫米；中、小高炉焦炭粒度大于 25 毫米。但目前一些钢厂的实验表白，焦炭粒度在4025 毫米为好。大于 80 毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运营良好。 5、白煤和焦炭的用量焦炭和白煤热值较高，固定碳含量高，挥发份含量低，杂质少，是石灰窑比较抱负的燃料。石灰石在石灰窑中煅烧需要按理论量配以适量的焦炭或白煤。实际配焦或配煤的比列应视石灰石和焦炭、白煤的品位而异。每煅烧单位重量石灰石所需要的焦炭或白妹的重量数，两者之百分率称为配焦率（或配煤率）。例如某氨碱厂煅烧1吨石灰石需用8kg白煤，则配煤率为：85/1000=8.5%理论上分解1kgCaCO3需要热量1796KJ，这就是说需要发热量为29307KJ/kg的标准煤0.061kg（1796/29307=0.061kg），由于石灰窑自身有热损失，石灰要带走一些显热，加上燃料燃烧不完全，导致燃料消耗比理论值大，实际生产中每煅烧1吨石灰石需要用标煤约7585kg， 而每生产1吨纯碱若按1.5吨石灰石计算，则需耗用标煤120130kg。 6、我国白煤的储量 中国无烟煤预测储量为4740 亿吨，占全国煤炭总资源量的10%，年产2 亿吨。山西省占32%，河南省占18%，贵州省占11%。中国有六大无烟煤基地：北京京煤集团，晋城煤业集团，焦作煤业集团，河南永城矿区，神华宁煤集团，阳泉煤业集团。无烟煤块煤重要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤重要应用在冶金行业用于高炉喷吹（高炉喷吹用煤重要涉及无烟煤、贫煤、瘦煤和气煤）。 焦炭分布：从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦公司地区分布不平衡，重要分布于华北、华东和东北地区。 四、液氨 （1）液氨的物化性质1、氨的分子式NH3 ，分子量17.07。氨是一种无色、有强烈刺激臭味的气体；它比空气轻，在标准状况下，氨气密度为0.77kg/m3。2、液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运送及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。氨易溶于水，溶于水后形成氢氧化铵的碱性溶液。氨在20水中的溶解度为34%。 液氨在工业上应用广泛，并且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相称高。 3、液氨为无色液体，有强烈刺激性气味，极易气化为气氨。密度0.617g/cm3；沸点为33.5，低于77.7可成为具有臭味的无色结晶。液氨密度在0是为0.638t/m3,20时为0.607 t/m3。气氨相对密度(空气1)：059 液氨相对密度(水1)：07067(25) CAS编号：7664-41-7自燃点：65111 熔点()：-777 爆炸极限：1625 沸点()：-334 1水溶液PH值：117比热kJ(kgK) 氨（液体）4.609 氨（气体）2.179 蒸气压：882kPa(200) 4、氨的临界温度为132.4，临界压力为11.29MPa。由于氨的临界温度为132.4,低于此温度只要予以适当压力即可将其液化。 在常温下，大约需要78个大气压即可将氨液化为液氨存放。 但实际使用温度未必是常温，我国规定设计时规定不低于50的饱和蒸气压力。液氨容器的设计压力应当为2.16MPa。5、氨可以在氧气中燃烧，呈浅绿色火焰，同时分解成氨和水。4体积氨与3体积氧混合， 遇火则发生强烈爆炸。氨与空气混合时，遇火也会引起爆炸，其爆炸范围为氨浓度15.727.4%（体积比）。氨的自然点为651。6、液氨的挥发性很强，在常温下易挥发成氨气，气化时吸热，气化热较大（-15时气化热为22.31KJ/mol），广泛用作冷冻剂。液氨是一个很好的溶剂，由于分子的极性和存在氢键，液氨在许多物理性质方面同水非常相似。一些活泼的金属可以从水中置换氢和生成氢氧化物，在液氨中就不那么容易置换氢。但液氨可以溶解金属生成一种蓝色溶液。这种金属液氨溶液可以导电，并缓慢分解放出氢气，有强还原性。7、氨极易溶解于水，并放出大量的热（熔解热为35KJ/mol）。在常温下，一体积水可溶解700体积的氨。氨的水溶液具有较强的碱性，并且易挥发逸出氨气。8、氨及氨水与酸可发生中和反映，生成铵盐；与硫酸中和生成硫酸铵；与硝酸中和生成硝酸铵；与盐酸中和生成氯化铵；与碳酸、二氧化碳和水中和生成碳酸铵和碳酸氢铵。9、在有水存在条件下，氨与铜或铜的合金作用生成铜氨络离子Cu（NH3）2+，使铜受到氨水腐蚀，因此有氨水接触的设备、管线不宜使用铜及铜的合金。10、氨对人的眼角膜和呼吸器官粘膜有刺激作用：液氨还能灼伤皮肤、眼睛、氨中毒会引起气管阻塞、窒息、肺水肿，甚至导致死亡。空气中氨的最大允许浓度为30mg/m3。 （2）液氨的质量指标 液氨国家标准 GB53688 （3）液氨的使用注意事项 液氨是强腐蚀性有毒物质，对皮肤和眼睛有强烈腐蚀作用，产生严重疼痛性灼伤。液氨蒸气强烈刺激呼吸道粘膜和眼睛，对呼吸有窒息作用。受液氨损伤的皮肤应立即用清水冲洗，然后以3%5%的硼酸、乙酸或柠檬酸溶液湿敷。严重时应立即请医生解决。 毒性及中毒机理 液氨人类经口TDLo：015 mlkg 液氨人类吸入LCLo：5000 ppm5m 氨进入人体后会阻碍三羧酸循环，减少细胞色素氧化酶的作用。致使脑氨增长，可产生神经毒作用。高浓度氨可引起组织溶解坏死作用。 接触途径及中毒症状 A 吸入 吸入是接触的重要途径。氨的刺激性是可靠的有害浓度报警信号。但由于嗅觉疲劳，长期接触后对低浓度的氨会难以察觉。 a轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎。患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸闷和胸骨后疼痛等。b急性吸入氨中毒的发生多由意外事故如管道破裂、阀门爆裂等导致。急性氨中毒重要表现为呼吸道粘膜刺激和灼伤。其症状根据氨的浓度、吸入时间以及个人感受性等而轻重不同。 c严重吸人中毒可出现喉头水肿、声门狭窄以及呼吸道粘膜脱落，可导致气管阻塞，引起窒息。吸入高浓度可直接影响肺毛细血管通透性而引起肺水肿。 B皮肤和眼睛接触 低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。 皮肤接触可引起严重疼痛和烧伤，并能发生咖啡样着色。被腐蚀部位呈胶状并发软，可发生