无机化工应用领域

无机化工是基础原料-材料工业产品，用途广、需求量大。其用途涉及到造纸、橡胶、塑料、农药、饲料添加剂、微量元素肥料、空间技术、采矿、采油、航海、高新技术领域中的信息产业、电子工业以及各种材料工业，又与日常生活中人们的衣、食、住、行以及轻工、环保、交通等息息相关

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。

工业副产物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、闪锌矿的冶炼废气的二氧化硫可用来生产硫酸等。无机化工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。

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。与其他化工产品比较，无机化工产品的产量较大。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、电石生产都是耗能较多的。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。

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。

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、俄国、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。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(见表)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。

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。

在产能及地区分布方面，世界无机氟化物生产企业主要分布在资源丰富和技术先进的国家和地区。目前，世界无机氟化物综合产能约为150万吨，其中氟化盐综合产能约为120万吨(氟化铝约75万吨，冰晶石约45万吨)。中国、美国、俄罗斯、加拿大、墨西哥、意大利和印度一直是无机氟化物的主要生产国家。

在工艺技术方面，具有代表性的有前苏联的纯碱氟铝酸法制冰晶石技术，氟硅酸钠法、氟铝酸铵法、粘土盐卤法制冰晶石技术;氟化铝生产技术;电子级氟化物生产技术等。 在未来发展趋势方面，无机氟化物正逐步向精细化、专用化、规模化的方向发展，并且更加注重产品的应用研究开发。另外，随着全球对环境保护问题的日益关注，氟资源综合利用等技术将会得到进一步的发展。

我国无机氟化工行业已有50多年的发展历史。上世纪八十年代以前，国内无机氟化物的生产一直沿用前苏联的技术，生产工艺简单、设备落后、产品品种比较单一。八十年代以后，我国对无机氟化物产品的研究开发取得了长足的进展，特别是近年来，随着研发力度不断加大，氟化盐、电子级氟化物及其他氟化物品种不断增加，用途也在不断扩展(如冰晶石在玻璃、研磨等行业的应用)。当前，无机氟化物已在冶金、化工、机械、光学仪器、电子、核工业及医疗等领域得到了广泛的应用，成为国民经济中十分重要的化工产品，其中以氟化盐的发展最为显著。

世界上每年以亿吨计的天然气、石油和煤炭用于制造合成气，以便进一步用于生产合成氨、甲醇以及用于还原铁矿制成海绵铁等。天然气和石脑油通过蒸汽转化催化剂可制得合成气，煤和重质油经部分氧化法造气炉可制成水煤气。合成气或水煤气都以氢和一氧化碳为主要成分，根据需要可通过变换催化剂使其中的一氧化碳变换为氢。

以镍为活性组分，以耐高温的惰性氧化铝为载体而制成的催化剂。常制成环形颗粒，以减低通气阻力并增加颗粒的外表面积。在高温( 780~1000℃)条件下于催化剂上所进行的化学反应有:

用于使合成气或水煤气中含有的一氧化碳变换为氢。

用量最大的是合成氨工业，主要用来脱除合成氨原料气中的少量硫和一氧化碳。常用的气体净化催化剂有下列两种。

主要成分为钴-钼/氧化铝,用于脱除天然气或石脑油中含有的有机硫。它能使有机硫加氢而转化为无机硫。反应在300~450℃进行，生成的硫化氢可进一步用氧化锌脱硫剂脱除，经净化后的气体含硫低于0.1ppm以下。

一种专用的镍/氧化铝催化剂，为条状或球状颗粒合成气或氢气中含有少量(0.5%以下)的一氧化碳和二氧化碳,通过甲烷化催化剂在260~450℃下进行反应,成为惰性的甲烷，净化后一氧化碳和二氧化碳残留浓度可降到5ppm以下。

含有多种助催化剂的坚牢的颗粒状铁催化剂，用于加速氮和氢合成为氨的反应。将精选磁铁矿和作为助催化剂的氧化铝、氧化钾和氧化钙等在电炉内熔融，熔块破碎成不规则的颗粒，即得催化剂产品。使用时装在合成塔内

钒催化剂于1913年在德国巴登苯胺纯碱公司首次使用，30年代起全部代替了铂催化剂用于硫酸生产。钒催化剂的作用是加速二氧化硫氧化成三氧化硫的反应速度。钒催化剂商品一般为直径 5mm圆柱形颗粒，其氧化钒、氧化钾载在多孔性硅藻土载体上。在反应条件下，钒催化剂有效成分熔融分布在载体微孔内表面上，形成一定厚度的液态薄膜。熔盐混合物是由多种钒氧化物溶解在碱金属的多种焦硫酸盐中所构成。钒催化剂正常使用寿命 5~10年或更长。催化剂在生产装置上的装用量，按日产吨酸规模计一般为 180~300l，这与气体组成、设计条件以及尾气要求有关。