第二章化学工艺学--化学工艺基础探讨.ppt

第二章 ;●原料资源及其加工 ●化工生产过程及流程 ●化工过程的主要效率指标　　 ●反应条件对化学平衡和反应速率的影响 ●催化剂的性能及使用　 ●反应过程中的物料衡算和热量衡算 ;第一节 原料资源及其加工;●无机化学矿及其加工;★掌握石油的组成； 原油一次加工和二次加工过程定义； ★掌握催化重整、催化裂化、加氢裂化、等石油加 工工艺的定义、原料、产品性质及工艺原理 ;利用原油中各组分沸点的差别进行分离 常压蒸馏和减压蒸馏;催化重整 （catalytic reforming） 催化裂化 (catalytic cracking) 催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking) 烃类热裂解 （pyrolysis of hybrocarbons） ;★催化重整;★催 化 裂 化;☆催化裂化原料;☆加氢裂化（HydroCracking）工艺： 加氢裂化是在高温、高压以及氢气和催化剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应，转化为气体、汽油、喷气燃料、柴油等，同时将原料油中的硫、氮、氧和金属等杂原子加氢脱除的过程。;☆加氢裂化主要产品;天然气 主要成分是甲烷 干气 甲烷含量高于90% 湿气 C2-C4烷烃含量≥15%-20% 油田伴生气 天然气与石油共生 煤层气（瓦斯气） 吸附在煤上的甲烷 天然气水合物 冻土带和海底甲烷与水组成的笼形化合物 ; 制氢气和合成氨 经合成气路线制燃料和化工产品 直接催化转化成化工产品 热裂解制化工产品 甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化 湿气中C2 - C4烷烃的利用 ;煤(coal) 由含碳、氢的多种结构的大分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质组成 成煤过程的程度不同分为 泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤 H% O%含量顺序 泥煤 褐煤 烟煤 无烟煤 碳含量: 60-70%,70-80%,80-90, 90-93%; 高温干馏（炼焦）：900-1100℃ 焦碳、焦炉气、粗苯、氨、煤焦油 低温干馏：500-600℃ 半焦、低温焦油、煤气 煤气化：900-1300℃ 氢气、一氧化碳 煤液化（直接液化 间接液化） 烃类燃料、含氧化合物燃料;◆糠醛的生产;;;;;◆工艺流程和流程图 ???原料需要经过包括物质和能量转换的一系列加工，方能转变成所需产品,按物料加工顺序将各功能单元有机地组合起来，则构筑成工艺流程。 ◆生产工艺流程图 工艺流程多采用图示方法来表达，称为工艺流程图(flow sheet或process flowsheet)。 ;◆常见的生产工艺流程图 ★单元过程流程图（P26 图2-9） ★关键（主要）设备流程图（P106，P86图3-19） ★原则工艺流程图（一般是将单元过程和重要设备以框图形式画出来。P101，图3-32） ★PID图（Piping Instrument Diagram，又称带控制点的工艺流程图。包括所有的管路，反应器，储罐，泵，换热器等化工设备,以及各种阀门等 ） ;;;;;[例]???丙烯液相水合制异丙醇,在20MPa和200～300℃及硅钨酸催化剂水溶液中进行，该工艺异丙醇选择性为98％～99％，但尚有30％～40％的丙烯未反应，丙烯是价贵的原料，若直接排放既浪费又污染环境。因此，提高原料利用率是关键的问题。 ;将未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器是一个有效的方法，这样就需采用循环流程。 ;[例]丙烯氨氧化制丙烯腈生产过程 主反应： C3H6+NH3+1/2O2 CH2=CHCN + H2O 主要副产物： HCN CH3CN Q ? 如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙烯腈和副 产物呢？ ; 方案一：将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中蒸发出来，冷凝后再逐个精馏分离； ;;第三节 化工过程的主要效率指标 ;●生产能力;※设备的单位体积（或面积）的生产能力 单位： kg/h·m3，t/d·m3， kg/h·m2，t/d·m2　;●化学反应效率----合成效率;●转化率;（反应器）;表达主、副反应进行程度的大小 反映原料的利用是否合理;从产物角度来描述反应过程的效率 ？单程收率 总收率 ？平衡转化率　平衡产率 ？转化率、选择性和收率的关系(Y=SX) ;●质量收率 ;●温度的影响 温度对化学平衡的影响； 温