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第二章化工工艺学基础

第一节化工生产过程及流程

第二节原料路线的选择及原料预处理第三节化工原料资源

第四节反应过程

第五节产物的分离与纯化第六节产品的包装及后加工

第七节三废处理

[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2.1.2 化工过程的主要效率指标

生产能力和生产强度

化学反应的效率——合成效率

转化率 选择性 收率

平衡转化率和平衡产率

生产能力

一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产

品量或处理的原料量

单位 千克/时（kg/h）

吨/天 (t/d)

万吨/年 (10kt/a)

？设计能力：

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

转化率

选择性

从产物角度来描述反应过程的效率

第二节 原料准备和预处理

原料对化工生产的影响

原料：种类、纯度、来源、储运、价格、安全、杂质种类和含量

1 、原料铺料对产品质量的产生影响

NFM生产：吗啉+甲酸，吗啉+甲酸甲酯

吗啉+CO+H2 吗啉+带α-氢醛

芳烃：焦化苯、石油苯

如顺丁二烯橡胶合成时，对丙二烯含量不允许超过40x10-6mg/L,而炔烃含量不超过20x10-6mg/L。

合成氨：煤炭、天然气、重油

2．原料影响到副产物的生成与分离

使用不同的原料或同一种原料不同的品质( 等级) ，对反应中副产物的生成影响很大。

例如用甲烷氯化法制取一氯甲烷，可以控制氯的比例来提高CH3Cl含量，但产物中有为数不少的二氯甲烷、三氯甲烷、要使它与一氯中烷分离，困难。如果原料改用个甲醇和氯化氢，那生成物主要是一氯甲

烷，副产物儿乎没有。

用氟萤石(CaF2)和浓硫酸制取无水氟化氢，萤石的品位实际上不直接影响到产品的质量，但碳酸盐、SiO2等的存在影响产量和产物的分离难度。

甲乙酮的生产，丁烯中异丁烯含量高则产生很多叔丁醇，使甲乙酮收率降低，后续精制难度增加。

由于使用不同原料、辅料、添加剂、催化剂，影响到副产物生成酌量和副产物种类的例子实在人多。催化剂是化工生产中常用的辅料，它的存在和使用，不仅改变反应速率，还有选择性问题，选择性直接关系到控制副产物、副反应。如仲丁醇脱氢制甲乙酮：脱氢催化剂选择性86%左右。

3、原料和原料路线对工艺流程的影响及原料路线的选择

原料路线影响：

几乎影响到工艺流程每个步骤：

原料准备、反应、分离、三废处理、公用工程、自控产品成本、产品质量，影响销售和利润！money！

当某一个化工产品有两种以上的原料路线时，只有确定了原料路线，才能研究流程。不同的原料路线，有不同的反应过程和不同的工艺流程，涉及到反应装置．分离过程和装置，原材料消耗水平等，因此，研究原料路线是研究工艺流程的至为重要的一环。原料除了直接影响到工艺合成路线之外，还会给化工生产带来很多影响，比如原料的来源问题，储存和运输的问题，原料的供应渠道问题，价格问题，原料本身的毒性问题，因而造成各种风险如供应风险、价格

风险、安全风险和工艺风险等等。对于产品的质量保证体系来说，原料的品位(纯度、杂质的种类、杂质的含量)和稳定，是一个重要环节。原料的品位不同，不仅直接影响到消耗定额而且对产品的质量有深刻影响。因此，原料在化工生产中的地位十分重要。

原料路线的选择

1、反应的要求

（1）纯度

（2）杂质含量和处理方法

（3）预处理成本

（4）对产品品质的影响

2、环境、安全、生态

3、经济

（1）来源

（2）价格

（3）能耗

（4）未来发展

原料路线的选择：首先要满足生产产品的质量需

要，同时希望反应条件尽量要求容易，不要过高的温度和压力，不要过多的辅助材料和添加剂，反应过程的步骤尽量短而少，能用一步法的尽量不用两步法和分步法，反应产物中非目的产物尽量少而且易于分离．不产生三废或易于治理等等。

—— 质量、条件、原材料、能耗、复杂性、地域、

来源、价格、生态、环保

—— 先进、合理、安全、经济为综合指标，加以认真评估。

—— 原料路线要进行经济评估和风险分析。

原料路线的选择：首先要满足生产产品的质量需要，同时希望反应条件尽量要求容易，不要过高的温度和压力，不要过多的辅助材料和添加剂，反应过程的步骤尽量短而少，能用一步法的尽量不用两步法和分步法，反应产物中非目的产物尽量少而且易于分离．不产生三废或

易于治理等等。

原料的预处理

1 、原料预处理的原则

（1）满足工艺要求；

（2 ）简便可靠；

（