化工工艺讲稿1

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1、化工工艺讲稿化工工艺讲稿 1 1ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。化工工艺第一章 绪论1.1 从原料到化工产品2000 万 种以上化学反应转变 化工工艺：原料 化学的、物理的措施 产品 无机原料 化工原料 有机原料水、空气、无 机非金属、金 属矿物 石油、天然气、 煤、生物质基础化工原料 一般化工原料由基础化工原 料制得的简单 小分子产品无机酸、工业 气体、乙炔、 乙烯、苯等无机化工原料与基本无机化工产品之间的关系空气 煤、焦 水 石灰石 煅 气 空分 烧 化 氧 氮 氨 硝酸 氢 氯化钠 磷石灰 硫 黄铁矿 电 分 煅 解 解 烧 磷

2、酸盐 CO2 CaO Cl2 碳酸钠 氢 氧 化 钠 SO2 氧化铁 硫酸 钢重要的无机化工终产品： 化肥、金属材料、无机非金属材料、无机颜料、催化剂、 无机聚合物等1.2 化工原料的变迁与化学工业发展趋势1. 2. 18 世纪以前 化工生产为作坊式手工工艺，古代化学工 艺：制陶、酿造、冶炼等。 近代化学工艺 标志：无机酸、碱、盐、煤化工以及在 此基础上的合成染料、医药、涂料工业。.首先是无机化学工业的兴起： 1791 年路布兰法生产纯碱 18 世纪到 20 世纪初：接 触法取代铅室法；氨碱 法取代路布兰法 1859 年铅室法生产硫酸1892 年电解食盐水生产氯 气、烧碱.18 世纪末建立以煤

3、焦油为原料的有机化学工业体系： 合成染料、农药、香料、医药、炸药等 苯 甲苯 硝基苯 TNT 电石 苯胺紫 苯酚 水杨酸 水杨醛 乙炔 化学合成时代 阿司匹林 多种香料1888 年焦炭与氧化钙古代、近代化学工业是以改变天然产物为特征 3.现代化学工业：以合成产品为标志.19 世纪末到 20 世纪 50 年代，以煤为原料，经煤焦油、电石 乙炔进一步生产有机化学品 .20 世纪 50 年代开始，以石油、天然气为原料合成有机化学品 20 世纪初 F.哈伯 发明合成氨技术 1913 年第一 个合成氨厂 水煤气 石油化 工兴起1920 年 C.埃利斯发明丙烯水合制异丙醇工艺20 世纪 40 年代，管式炉

4、裂解烃类工艺、临氢重整工艺开发成功石油化工 迅猛发展 8090 %有机 化工产 品1931 年氯丁橡胶工业化合成材 料时代1937 年合成尼龙 6650 年代初，大规模生产塑料、合成橡胶、纤维批量小、品种 多、功能优良 附加值高20 世纪末到 21 世纪初精细化工、生物化工新经 济增 长点复合材料、高温超导材料、信息材料、纳米材料用可再生资源代替化石燃料成为主要的化工原料是不可逆转 的趋势1.3 化工工艺学的任务是研究由化工原料加工成化工产品的化工生产过程的一门 科学，包括生产方法、原理、流程、设备。 特殊性 感性 认识 生产不同产品需要采用不同化学工艺 相同产品原料路线不同采用不同化学工艺

5、发展 积累 化学定律 科学原理 无机化工 化工工艺 分类 石油化工 煤化工 精细化工 生物化工 高分子化工化工单元过程 反应动力学 热力学 合成产品先进反应单元工艺 计算机技术“分子设计”理论21 世纪化工工艺：精细化、个性化、原料路线改变、绿色化工化工工艺学因多学科交叉、融合而得到扩展，能源科学、信息 科学、材料科学、生命科学、纳米尺度研究、理论和计算方法 的应用为它提供更广阔的空间1.4 研究方法1. 从个别到一般，在一个一个特别的化工产品的生产过程 中，研究这些“个别”现象、过程，用理论（化学工程学） 来加以研究，归纳出一些规律性的东西再升华为理论。 2. 将经过归纳的初步结论，加以深入

6、分析研究，弄清之后 用以解决问题，设计流程指导生产实践，并接受实践检验， 再加以丰富和修正。 复杂生产过程 工艺流程 工艺操作参数 三废治理 躯壳 灵魂 规矩一个生产过程可分为 45 个板块： 反应过程-确定过程基本参数：T、P、Cat、t 及原料配比“原料”板块-纯度(杂质、水分)、粒度、配比、加料方式 “分离”板块-分离、精制 “产品后加工”板块-产品包装、处理 “三废治理”-废水、废气、废渣循环综合利用和无害化处理 原料准备 工 艺 参 数 分离 料 品化 ” 产品 “原 理 治 处理 分离 无害化 质 废 三 工 产品1.5 地位、作用、意义1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 中

7、国石油化工集团公司 中国石油天然气集团公司 国家电网公司 中国工商银行股份有限公司 中国移动通信集团公司 中国建设银行股份有限公司 中国人寿保险（集团）公司 中国银行股份有限公司 中国农业银行股份有限公司 中国中化集团公司 14624.39 12730.03 11407.37 4900.04 4518.52 4029.37 3790.09 3522.80 3340.37 3089.75设计、操作、控制管理 技术-工艺 企业运转 财务、人事、物质、市场 管理 营销、法规档案、劳动等 先进工艺流程 流程设备 操作工艺条件 自控手段 质量控制监测 技术保证 产品质量、产量 工艺技术人员不同工 艺过程

8、工艺学共性 工艺学研究方法学习运用陌生的工艺操作化工工艺学还涉及到技术经济和技术管理、生产控制，且 突出了三废治理和环境保护、节能降耗等 通过学习该课程，可以将其运用于工艺过程的开发和设计、 生产流程和开发和设计，认识并知道化工产品的生产技术、 工艺参数的控制和技术管理等问题，使我们在工艺上开拓 眼界、拓宽知识。第二章化工原料及初步加工 2.1 化学矿物是化肥工业、化工、冶金及其它相关工业的原料，是除石油、 煤、天然气之外的一类重要矿物能源 我国矿藏丰富 磷块石 磷矿 磷灰石 岛磷矿85%磷矿、硫铁矿、自然硫、钾盐、硼 矿、芒硝、重晶石等 20 多种 酸法磷肥 热法磷肥 利用无机酸或混酸分解磷

9、矿粉 高温分解磷矿石并添加助剂 二氧化硫 烧渣 硫酸 炼铁、钢普通硫铁矿 浮选尾砂 含煤硫铁矿 焙烧硫铁矿2.2 煤煤：占化石燃料 75%。结构复杂，是以芳香核结构为主、具 有烷基侧链和含氧、含硫、氮基团的高分子化合物。大量广泛使用 煤的高温干馏 20 世纪 石油危机 为天然气、石油所取代 煤化工复兴 50 50 年代 焦 7078%、煤焦油 34.5%、氨 0.250.35%、 粗苯 0.81.4%、焦炉煤气 1519%吸附分离 焦炉煤气 氢气 99.9999%、甲烷 7585%、乙烯4050% 煤的气化：煤、焦、半焦 煤的液化 高温常压或加压 水蒸汽、空气或其混合气 CO、H2 等加氢抽提

10、：采用供氢溶剂或氢压下将煤加氢分解煤生石灰 揪熔融揪 电石(CaC 2 ) 揪水解揪 乙炔高 温 干 馏 煤气 焦炉煤气 体 粗 苯 产 物 煤焦油 焦 生石灰 电石氢、甲烷及乙烯馏分 苯、甲苯、二甲苯 苯酚、甲酚、二甲酚、萘、蒽 水解 乙炔 乙炔化学工业气 化 气 化 煤气 氨 合成气 甲醇2.3 天然气主要成分：CH494%（干气） 、C2C4 烷烃、少量 C5 以 上重组分及杂质 特点：燃烧热值高、污染少、是清洁能源，工业、民用燃料 合成氨原料气 合成甲醇合成气 羰基合成用合成气（氢甲酰化反应） 热裂解制有机化工原料（来源有限） 部分氧化法 方法 CO2转化法 水蒸汽转化法2CH 4 +

11、 O2 ? 2COCH 4 + CO2 ? 2CO应用4H 22H 2CH 4 + H 2O ? CO3H 2转化、部份氧化 一碳化学产品 合成气 氨氧化 氢氰酸 一碳 氧化* 甲醛 甲醇 甲醛 甲烷 裂解 炭黑 硝化 硝基甲烷 乙炔 乙炔化学产品 氯化 一、二、三、四氯甲烷 天 乙烷 裂解 乙烯 然 裂解 气 丙烷 乙醛* 氧化 裂解 乙烯 丁烷 氧化 脱氢 醋酸、顺丁烯二酸酐 丁二烯氢气2.4 石油气、液、固态的 天然烃类混合物 原油、 天然 气平均碳含量 8587% 石油 平均氢含量 1114% O、S、N 含量 1% 常减压蒸馏破乳剂破乳剂 原油 高压场 电脱盐原料二次加工一级盐3 /

12、L 水0.2%二级预热系统进料泵H2O二级电脱盐流程原油的常减压精馏及流程拔顶气 轻汽油 煤油 轻汽油 原油 轻柴油 重柴油 水蒸汽 减压加热炉 减压渣油 减压塔 减压馏分油 真空系统 减压柴油水蒸汽 常压加热炉 初馏塔 常压塔 常压渣油石油 开采凝析油生产乙烯裂解原料 油田气甲烷 乙烷 丙烷 丁烷催化转化合成气拔顶气 原油 重柴油炼厂气 催化裂化干 气生产乙烯 裂解原料液化石油气戊烷煤 油 轻柴油 常压蒸馏 渣 常 油 压 减压蒸馏 渣 减 油 压 馏 油 轻汽油丙烯、正丁烯、异丁烷 催化重整 、甲 、 正丁烷、异丁烷 甲 炼厂气裂化减压油原油的二次加工重质馏分、渣油 热裂化、催化裂化、 加

13、氢裂化、催化重整 汽油、煤油、 柴油、气体等1.热裂化：高压热裂化、低压热裂化，已经淘汰 2.催化裂化（增加汽油产量 70%） 稀土改性 Y(X)型分子筛 无定形硅酸铝 Y 型分子筛 ZSM-5 型沸石反应器固定床 移动床 流化床催化剂3.加氢裂化：（加氢下的催化裂化）抑制催化时脱氢缩合、 避免焦炭的生成 催化剂：加氢活性、裂化活性的双功能催化剂 固定床 反应器 沸腾床（国外） 悬浮床（研发中） 4.催化重整（铂重整） 环烷烃脱氢芳构化： 环烷烃异构化脱氢：CH3一段加氢裂化 固定床 二段加氢裂化 串联加氢裂化+3H2 + 3H2烷烃脱氢环化、芳构化：C6H14H 2+ 4H 2C7H16CH

14、3H2CH3+ 3H2正构烷烃异构化：CH3C6 H14CH3CHCHCH3 CH3加氢裂化：C8H18 +H2 ? C5H12 +C3H8催化重整工艺及流程：1.预脱砷、预分馏：原料含砷量0.1ppm、除去 C5 以下馏分 2.预加氢：除去原料中能使催化剂中毒的砷、铅、铜、S、N、 O 以及饱和烯烃 3.催化重整：主要是芳构化反应 4.后加氢：饱和重整油中不饱和烃 5.稳定系统：脱去气态烃及戊烷 6.芳烃抽提：抽提出芳烃 7.芳烃分离：精馏分离得到苯、甲苯、二甲苯、乙苯焦化减压渣油 热裂化渣油 重残油 焦化 焦化气体 焦化油 焦碳 焙烧已淘汰乙烯、丙烯、丁烯等 汽油、柴油、蜡油 电极焦釜式焦

15、化 焦化方式 延迟焦化 流化焦化一炉两塔 两炉四塔逐渐为延迟 焦化所取代几种减压渣油延迟焦化产品分布原料油 主要工艺条 件炉出口温度/ 炉出口温度 大庆减压渣 油 500 1.30 8.3 15.7 36.3 25.7 14.0 77.7胜利减压渣 油 500 1.45 6.8 14.7 35.6 19.0 23.9 69.3鲁宁管输减压 渣油 500 1.43 8.3 15.9 32.3 20.7 22.8 68.9辽河减压渣 油 500 1.43 9.9 15.0 25.3 27.2 24.6 65.5联合循环比 产品分布/% 产品分布 气体 石脑油 柴油 馏出油 焦炭 液体收率2.5 生

16、 物能源质直接燃烧或压型燃料燃烧，热效率 1030% 热化学转化法（木炭、焦油、可燃气） 生物化学转化法（沼气、酒精） 利用油料植物生产生物油 化工原料 利用天然物固有的分子结构（纤维素、淀粉等） 利用化学或生化方法将天然物分解为基础化学 品或中间产品工艺过程：萃取、裂解、气化、催化加氢、化学水解、酶 水解、微生物水解等 17 世纪，木材干馏可制取甲醇（联产醋酸、丙酮）纤维素(30-50%) 植物 半纤维素(20-40%) 木质素(15-25%)H 2O葡萄糖发酵产品 单细胞蛋白 醇 戊、己糖 糠醛 香草醇 芳烃 苯酚衍生物H 2O2(C6 H10O5 )n 揪 揪 C12 H 22O11 揪 揪 2C6 H12O6C6 H 12 O6 揪酵母菌 2C 2 H 5OH + 2CO2 揪油脂 水解 甘油 高级脂肪酸 高级醇多缩戊糖生物质水解、发酵制糠醛 CH CH (C6H8O4)nC5H10O5 CH C CHO 3H2O O 聚合 糠醛树脂 加氢 糠醇 糠醇树脂、农药 加氢 四氢糠醇 溶剂、增塑剂、合成纤