化學(xué)工藝的共性知識(shí)分析

1、一一 化學(xué)工業(yè)原料資源及其加工利用化學(xué)工業(yè)原料資源及其加工利用石油及其加工利用石油及其加工利用天然氣及其加工利用天然氣及其加工利用煤及其加工利用煤及其加工利用生物質(zhì)及其加工利用生物質(zhì)及其加工利用 世界化學(xué)工業(yè)大致經(jīng)歷了焦油化工、世界化學(xué)工業(yè)大致經(jīng)歷了焦油化工、無(wú)機(jī)化工、電石乙炔化工，直至最近幾無(wú)機(jī)化工、電石乙炔化工，直至最近幾十年的石油化工幾個(gè)階段。十年的石油化工幾個(gè)階段。 二十世紀(jì)初，主要是以煤為根底；二十世紀(jì)初，主要是以煤為根底； 五十年代，以煤和石油為原料比例占五十年代，以煤和石油為原料比例占半；半； 六十年代以后，主要六十年代以后，主要90%90%以石油、以石油、天然氣為原料；天然氣為

2、原料； 約約10%10%左右化工產(chǎn)品用煤和農(nóng)副產(chǎn)品左右化工產(chǎn)品用煤和農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料。為主要原料。1 石油及其加工產(chǎn)品石油及其加工產(chǎn)品 從地下開(kāi)采出來(lái)的未經(jīng)加工處理的從地下開(kāi)采出來(lái)的未經(jīng)加工處理的石油稱(chēng)為原油，其是一種有氣味的呈石油稱(chēng)為原油，其是一種有氣味的呈褐色的粘稠液體，是多種碳?xì)浠衔锖稚恼吵硪后w，是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩Ｒ卜Q(chēng)的混合物。也稱(chēng)“黑色金子。黑色金子。 組成：組成：C 83-87%C 83-87%，H 11-14%H 11-14%，O O、N N、S S 1% 1% 原油一般不直接利用，須經(jīng)過(guò)加工原油一般不直接利用，須經(jīng)過(guò)加工制成各類(lèi)石油產(chǎn)品方可利用。制成各類(lèi)石油產(chǎn)品方可

3、利用。常用的加工方法有四種：常用的加工方法有四種： 1 1常減壓蒸餾常減壓蒸餾 2 2 催化裂化催化裂化 3 3催化重整催化重整 4 4 加氫裂化加氫裂化 常減壓蒸餾常減壓蒸餾 是石油加工第一道加工方法龍頭，是石油加工第一道加工方法龍頭，按沸點(diǎn)不同分出各種餾分油。但所用原油按沸點(diǎn)不同分出各種餾分油。但所用原油要經(jīng)脫鹽、脫水處理后，方可使用。且處要經(jīng)脫鹽、脫水處理后，方可使用。且處理后的原油，需到達(dá)含鹽量理后的原油，需到達(dá)含鹽量50mg/L50mg/L，H2OH2O量量0.2%0.2%的指標(biāo)。根據(jù)需要，有時(shí)采的指標(biāo)。根據(jù)需要，有時(shí)采用加堿中和硫化氫或緩蝕劑。用加堿中和硫化氫或緩蝕劑。 教學(xué)目的教

4、學(xué)目的教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)要求學(xué)生理解因果分析法步驟，組織設(shè)計(jì)要求學(xué)生理解因果分析法步驟，組織設(shè)計(jì)工藝流程圖工藝流程圖 畫(huà)出石油常減壓蒸餾工藝流程圖畫(huà)出石油常減壓蒸餾工藝流程圖因果分析法分析組織工藝流程因果分析法分析組織工藝流程因果分析法分析工藝流程因果分析法分析工藝流程提出問(wèn)題提出問(wèn)題怎樣組織設(shè)計(jì)石油常減壓蒸餾怎樣組織設(shè)計(jì)石油常減壓蒸餾工藝流程？工藝流程？ 關(guān)鍵：設(shè)備？物料線(xiàn)？關(guān)鍵：設(shè)備？物料線(xiàn)？解決方法解決方法因果分析法因果分析法因因果果分分析析法法概念概念 根據(jù)原料性質(zhì)和加工要求，分析工藝根據(jù)原料性質(zhì)和加工要求，分析工藝流程需要的主要設(shè)備，用物料線(xiàn)連接主要流程需要的主要設(shè)備

5、，用物料線(xiàn)連接主要設(shè)備，合理補(bǔ)充輔助設(shè)備，得到工藝流程設(shè)備，合理補(bǔ)充輔助設(shè)備，得到工藝流程圖的方法，稱(chēng)為工藝流程組織設(shè)計(jì)因果分圖的方法，稱(chēng)為工藝流程組織設(shè)計(jì)因果分析方法。析方法。兩要素：設(shè)備、物料線(xiàn)。兩要素：設(shè)備、物料線(xiàn)。 應(yīng)用應(yīng)用 石油常減壓蒸餾、催化裂化、催化重石油常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、加氫精制、加氫裂化、延遲焦化整、加氫精制、加氫裂化、延遲焦化分分析析問(wèn)問(wèn)題題相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容回憶相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容回憶石油常減壓蒸餾三個(gè)工序石油常減壓蒸餾三個(gè)工序 石油預(yù)處理石油預(yù)處理 常壓蒸餾常壓蒸餾 減壓蒸餾減壓蒸餾石油預(yù)處理工序石油預(yù)處理工序分析分析分分析析問(wèn)問(wèn)題題 石油粘度高，含鹽、含水，導(dǎo)致設(shè)備腐

6、石油粘度高，含鹽、含水，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕，在設(shè)備內(nèi)壁結(jié)垢影響成品油的組成。蝕，在設(shè)備內(nèi)壁結(jié)垢影響成品油的組成。脫除鹽分、水分。原料輸送需要脫除鹽分、水分。原料輸送需要泵泵，降，降低粘度需低粘度需加熱器加熱器，脫鹽脫水需要，脫鹽脫水需要電場(chǎng)槽電場(chǎng)槽。加工要求加工要求原料性質(zhì)原料性質(zhì)脫除低沸點(diǎn)組分需要初餾塔，原料進(jìn)里泵，脫除低沸點(diǎn)組分需要初餾塔，原料進(jìn)里泵，加熱需要加熱器，塔頂需要冷凝器，回流加熱需要加熱器，塔頂需要冷凝器，回流罐等，別離稍高沸點(diǎn)餾分需要常壓塔，進(jìn)罐等，別離稍高沸點(diǎn)餾分需要常壓塔，進(jìn)料泵，常壓爐，塔頂需要冷凝器，回流罐，料泵，常壓爐，塔頂需要冷凝器，回流罐，側(cè)線(xiàn)取料汽提塔，汽提塔冷凝器

7、。側(cè)線(xiàn)取料汽提塔，汽提塔冷凝器。常壓蒸餾工序分析常壓蒸餾工序分析分分析析問(wèn)問(wèn)題題加工要求加工要求原料性質(zhì)原料性質(zhì)30 400的組分和更高沸點(diǎn)組分。的組分和更高沸點(diǎn)組分。減壓蒸餾工序分析減壓蒸餾工序分析分分析析問(wèn)問(wèn)題題高沸點(diǎn)、高粘度餾分。被加熱到高沸點(diǎn)、高粘度餾分。被加熱到400以上以上后，就會(huì)有局部烴裂解，并在加熱爐中結(jié)焦。后，就會(huì)有局部烴裂解，并在加熱爐中結(jié)焦。原料性質(zhì)原料性質(zhì)加工要求加工要求進(jìn)料需要進(jìn)料需要進(jìn)料泵進(jìn)料泵，物料預(yù)熱需要，物料預(yù)熱需要減壓爐減壓爐，減，減壓降低體系沸點(diǎn)需要壓降低體系沸點(diǎn)需要真空系統(tǒng)、減壓塔真空系統(tǒng)、減壓塔、塔、塔頂?shù)头薪M分頂?shù)头薪M分冷凝器冷凝器、回流罐回流罐、側(cè)

8、線(xiàn)取料、側(cè)線(xiàn)取料冷凝冷凝器、器、塔底瀝青塔底瀝青冷凝器冷凝器。 解解決決問(wèn)問(wèn)題題石油預(yù)處理工序設(shè)備：石油預(yù)處理工序設(shè)備：進(jìn)料泵、加熱器、進(jìn)料泵、加熱器、電場(chǎng)槽。電場(chǎng)槽。常壓蒸餾工序設(shè)備：常壓蒸餾工序設(shè)備：初餾塔、進(jìn)料泵、加初餾塔、進(jìn)料泵、加熱器、初餾塔冷凝器、回流罐、常壓塔、熱器、初餾塔冷凝器、回流罐、常壓塔、進(jìn)料泵、常壓爐、常壓塔冷凝器、回流罐、進(jìn)料泵、常壓爐、常壓塔冷凝器、回流罐、汽提塔、汽提塔冷凝器。汽提塔、汽提塔冷凝器。 減壓蒸餾工序設(shè)備：減壓蒸餾工序設(shè)備：進(jìn)料泵進(jìn)料泵、減壓爐減壓爐、真真空系統(tǒng)、空系統(tǒng)、減壓塔減壓塔、減壓塔冷凝器減壓塔冷凝器、回流罐回流罐、冷凝器冷凝器。 解解決決問(wèn)問(wèn)

9、題題物料線(xiàn)說(shuō)明物料線(xiàn)說(shuō)明主物料線(xiàn)主物料線(xiàn)排污線(xiàn)排污線(xiàn)蒸汽蒸汽真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)回流罐回流罐減頂氣減頂氣蒸蒸汽汽重柴重柴油油輕柴輕柴油油煤煤油油汽汽提提塔塔回流罐回流罐輕汽輕汽油油回流罐回流罐石油石油電場(chǎng)槽電場(chǎng)槽含鹽污水去處理含鹽污水去處理初初餾餾塔塔常常壓壓爐爐初頂初頂氣氣常常壓壓塔塔常頂常頂氣氣減減壓壓塔塔減減壓壓爐爐減頂減頂油油減減一一減減二二蒸蒸汽汽瀝瀝青青常壓常壓汽油汽油真真空空蒸蒸汽汽先經(jīng)初餾塔先經(jīng)初餾塔 拔頂氣拔頂氣 輕汽油輕汽油-作重整原料、裂解原料。作重整原料、裂解原料。 再經(jīng)常壓塔再經(jīng)常壓塔 輕汽油輕汽油-作催化重整原料、作裂解原料。作催化重整原料、作裂解原料。 煤油煤油 -作

10、裂解原料作裂解原料 輕柴油輕柴油-作裂解原料作裂解原料 重柴油重柴油-作催化裂化原料、作裂解原料作催化裂化原料、作裂解原料再經(jīng)減壓塔再經(jīng)減壓塔 減壓柴油減壓柴油-作裂解原料及催化裂化原料作裂解原料及催化裂化原料 減壓餾分油減壓餾分油 減壓渣油減壓渣油-生產(chǎn)石油焦或石油瀝青。生產(chǎn)石油焦或石油瀝青。 常減壓蒸餾所得的餾分油，有些足常減壓蒸餾所得的餾分油，有些足足有余，有些滿(mǎn)足不了需要，有些質(zhì)足有余，有些滿(mǎn)足不了需要，有些質(zhì)量指標(biāo)達(dá)不到要求，因種種原因，還量指標(biāo)達(dá)不到要求，因種種原因，還需進(jìn)一步加工，充分發(fā)揮這些餾分的需進(jìn)一步加工，充分發(fā)揮這些餾分的作用，以滿(mǎn)足各種需要。作用，以滿(mǎn)足各種需要。 催化

11、裂化催化裂化 采用常減壓蒸餾得到的汽油量少，采用常減壓蒸餾得到的汽油量少，質(zhì)量又差，質(zhì)量又差，通過(guò)裂化，即發(fā)生芳構(gòu)化、通過(guò)裂化，即發(fā)生芳構(gòu)化、異構(gòu)化、環(huán)烷化，使重質(zhì)燃料裂化成異構(gòu)化、環(huán)烷化，使重質(zhì)燃料裂化成輕質(zhì)燃料輕質(zhì)燃料，同時(shí)使輕質(zhì)燃料的組分發(fā)，同時(shí)使輕質(zhì)燃料的組分發(fā)生變化，汽油質(zhì)量提高。生變化，汽油質(zhì)量提高。 催化裂化工藝流程見(jiàn)圖催化裂化工藝流程見(jiàn)圖2所示。所示。 催化裂化產(chǎn)物經(jīng)分餾塔別離，可得催化裂化產(chǎn)物經(jīng)分餾塔別離，可得“二次加工汽油、輕柴油。二次加工汽油、輕柴油。 副產(chǎn)裂化氣即液化氣，可從裂化氣副產(chǎn)裂化氣即液化氣，可從裂化氣中別離得到丙烯、正丁烯、異丁烯，中別離得到丙烯、正丁烯、異丁

12、烯，用于生產(chǎn)各種根本有機(jī)化工產(chǎn)品。用于生產(chǎn)各種根本有機(jī)化工產(chǎn)品。 二次加工油質(zhì)量好。二次加工油質(zhì)量好。 汽油質(zhì)量好壞其主要質(zhì)量之一，是具有汽油質(zhì)量好壞其主要質(zhì)量之一，是具有良好的抗爆性。良好的抗爆性。 抗暴性是衡量汽油質(zhì)量的重要標(biāo)志，?？贡┬允呛饬科唾|(zhì)量的重要標(biāo)志，常以辛烷值以辛烷值“O.N.“O.N.表示。表示。 “O.N. “O.N.越高的汽油，其抗暴性越高，越高的汽油，其抗暴性越高，質(zhì)量越高，而汽油的抗暴性與化學(xué)組成有質(zhì)量越高，而汽油的抗暴性與化學(xué)組成有關(guān)。正構(gòu)烷烴抗暴性最差，帶有很多支鏈關(guān)。正構(gòu)烷烴抗暴性最差，帶有很多支鏈的異構(gòu)烷烴和芳香烴抗暴性最好，所以從的異構(gòu)烷烴和芳香烴抗暴性最

13、好，所以從常減壓蒸餾出發(fā)的餾分，主要含有直鏈烷常減壓蒸餾出發(fā)的餾分，主要含有直鏈烷烴，抗暴性差，辛烷值低，質(zhì)量就差。烴，抗暴性差，辛烷值低，質(zhì)量就差。 裂化裂化有兩種有兩種: 熱裂化熱裂化， 汽油產(chǎn)品質(zhì)量差汽油產(chǎn)品質(zhì)量差 O.N. 55-65， 催化裂化催化裂化， 汽油產(chǎn)品質(zhì)量好汽油產(chǎn)品質(zhì)量好 O.N. 80以上。以上。 熱裂化已被催化裂化所代替。熱裂化已被催化裂化所代替。 3催化重整催化重整 催化重整是使石油餾分油經(jīng)過(guò)化學(xué)催化重整是使石油餾分油經(jīng)過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵N的高辛烷值汽加工轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵N的高辛烷值汽油。油。(催化劑催化劑 Pt/Al2O3) 催化重整原料催化重整原料： 輕汽油、直

14、餾汽油、二次加工汽油。輕汽油、直餾汽油、二次加工汽油。催化重整汽油催化重整汽油占總汽油產(chǎn)量的占總汽油產(chǎn)量的50%以上。以上。催化重整也是生產(chǎn)芳烴的重要方法之一。催化重整也是生產(chǎn)芳烴的重要方法之一。 催化重整工藝流程見(jiàn)圖催化重整工藝流程見(jiàn)圖3 所示。所示。 (4)加氫裂化加氫裂化 加輕裂化是在氫存在下進(jìn)展的催化加輕裂化是在氫存在下進(jìn)展的催化裂化反響，可得到優(yōu)質(zhì)的汽、煤、柴裂化反響，可得到優(yōu)質(zhì)的汽、煤、柴油，如航空噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)輕柴油。油，如航空噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)輕柴油。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：原料用重質(zhì)餾分油等，選擇范圍廣；原料用重質(zhì)餾分油等，選擇范圍廣； 裂化后，產(chǎn)生低級(jí)烷烴作化工原料；裂化后，產(chǎn)生低級(jí)烷烴

15、作化工原料； 加氫減壓油可作生產(chǎn)乙烯的裂解原料。加氫減壓油可作生產(chǎn)乙烯的裂解原料。石化廠有此裝置石化廠有此裝置 加氫精制加氫精制臨氫降凝臨氫降凝延遲焦化延遲焦化2 天然氣及其加工產(chǎn)品天然氣及其加工產(chǎn)品干性天然氣，干性天然氣，C10含量含量90% 不可液化不可液化 濕性天然氣，濕性天然氣， C10含量含量90% 可壓縮液化可壓縮液化 天然氣是埋藏在地下，自然噴出或人工開(kāi)天然氣是埋藏在地下，自然噴出或人工開(kāi)采出來(lái)的可燃性氣體的總稱(chēng)采出來(lái)的可燃性氣體的總稱(chēng)。天然氣的分類(lèi)有兩種：天然氣的分類(lèi)有兩種： 化學(xué)組成不同：化學(xué)組成不同： 氣井氣氣田，氣井氣氣田， 干性天然氣干性天然氣 ， 簡(jiǎn)稱(chēng)干氣；簡(jiǎn)稱(chēng)干氣；

16、 油田氣油田伴生氣油田氣油田伴生氣 濕性天然氣濕性天然氣 ， 凝析井氣凝析井氣 簡(jiǎn)稱(chēng)濕氣；簡(jiǎn)稱(chēng)濕氣； 礦藏不同礦藏不同：甲烷的化工利用主要有三個(gè)途徑：甲烷的化工利用主要有三個(gè)途徑： 經(jīng)蒸汽催化轉(zhuǎn)化制成合成氣經(jīng)蒸汽催化轉(zhuǎn)化制成合成氣CO+H2，然后，然后進(jìn)一步合成甲醇、高級(jí)醇、氨、尿素以及碳一進(jìn)一步合成甲醇、高級(jí)醇、氨、尿素以及碳一化學(xué)品。化學(xué)品。 經(jīng)局部氧化制造乙炔，開(kāi)展乙炔化學(xué)工業(yè)。經(jīng)局部氧化制造乙炔，開(kāi)展乙炔化學(xué)工業(yè)。 直接用于生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品，如，炭黑、氫直接用于生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品，如，炭黑、氫氰酸、氯甲烷、硝基甲烷等。氰酸、氯甲烷、硝基甲烷等。(從濕氣中別離得到的從濕氣中別離得到的C2+

17、烷烴作為裂解原料烷烴作為裂解原料) 3 煤及其加工產(chǎn)物煤及其加工產(chǎn)物 煤構(gòu)造很復(fù)雜，以芳香核構(gòu)造為主，煤構(gòu)造很復(fù)雜，以芳香核構(gòu)造為主，具有烷基側(cè)鏈和含雜原子氧、氮、具有烷基側(cè)鏈和含雜原子氧、氮、硫基團(tuán)的高分子化合物硫基團(tuán)的高分子化合物M M20002000。以煤作化工原料，可得到石。以煤作化工原料，可得到石油化工較難得到的產(chǎn)品。油化工較難得到的產(chǎn)品。 煤的化學(xué)加工方法：煤的化學(xué)加工方法： 煤的干餾：煤的干餾： 常用高溫干餾也稱(chēng)煉焦常用高溫干餾也稱(chēng)煉焦 煤的氣化煤的氣化 煤與石灰熔融生產(chǎn)電石煤與石灰熔融生產(chǎn)電石 煤的干餾：煤的干餾： 將煤隔絕空氣加熱，隨著溫度的升將煤隔絕空氣加熱，隨著溫度的升高

18、，煤中有機(jī)物逐漸開(kāi)場(chǎng)分解，其中高，煤中有機(jī)物逐漸開(kāi)場(chǎng)分解，其中揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)逸出，殘留下不揮揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)逸出，殘留下不揮發(fā)性產(chǎn)物就是焦碳或半焦。發(fā)性產(chǎn)物就是焦碳或半焦。 氣體產(chǎn)物經(jīng)洗滌、冷卻等處理后分別得到氣體產(chǎn)物經(jīng)洗滌、冷卻等處理后分別得到煤焦油、氨、粗苯和焦?fàn)t煤氣。煤焦油、氨、粗苯和焦?fàn)t煤氣。 我國(guó)純苯產(chǎn)量的我國(guó)純苯產(chǎn)量的54.6%和全部的萘、蒽、和全部的萘、蒽、咔唑等多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物都來(lái)自煤焦油。咔唑等多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物都來(lái)自煤焦油。 粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯、三甲苯所粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯、三甲苯所組成。組成。 焦?fàn)t煤氣經(jīng)別離可得氫氣、甲烷、乙烯等。焦?fàn)t煤氣經(jīng)別離可得

19、氫氣、甲烷、乙烯等。 煤的氣化煤的氣化 煤、焦或半焦在高溫常壓或加壓條件下，煤、焦或半焦在高溫常壓或加壓條件下，與氣化劑反響轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫等可燃與氣化劑反響轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫等可燃性氣體的過(guò)程。性氣體的過(guò)程。 產(chǎn)物可用作合成氣、城市煤氣、工業(yè)用燃產(chǎn)物可用作合成氣、城市煤氣、工業(yè)用燃料氣。料氣。 3煤的液化煤的液化煤的高溫加氫，稱(chēng)為煤的液化煤的高溫加氫，稱(chēng)為煤的液化 。加。加氫、熱解、脫灰氫、熱解、脫灰 4 煤與石灰熔融生產(chǎn)電石煤與石灰熔融生產(chǎn)電石CaO + C CaC2 C2H2 化工原料?；ぴ?。如，如，C2H3Cl等等 中國(guó)煤化工的開(kāi)展前景，重點(diǎn)開(kāi)展煤氣化中國(guó)煤化工的開(kāi)展前景，重點(diǎn)開(kāi)

20、展煤氣化技術(shù)，加強(qiáng)碳一化學(xué)的開(kāi)展。技術(shù)，加強(qiáng)碳一化學(xué)的開(kāi)展。 由碳一化學(xué)工藝路線(xiàn)制備含氧化合物如，由碳一化學(xué)工藝路線(xiàn)制備含氧化合物如，醇、酸、醛、酮、醚等及其衍生物，將醇、酸、醛、酮、醚等及其衍生物，將建立煤化學(xué)聯(lián)合企業(yè)。建立煤化學(xué)聯(lián)合企業(yè)。4 生物質(zhì)的利用生物質(zhì)的利用 在農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中，可得到大量農(nóng)在農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中，可得到大量農(nóng)副產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢物，其中含纖維素、半副產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢物，其中含纖維素、半纖維素、淀粉、糖類(lèi)和油脂的生物質(zhì)均纖維素、淀粉、糖類(lèi)和油脂的生物質(zhì)均可為根本有機(jī)化學(xué)工業(yè)提供原料和產(chǎn)品?？蔀楦居袡C(jī)化學(xué)工業(yè)提供原料和產(chǎn)品。1 1農(nóng)林副產(chǎn)品農(nóng)林副產(chǎn)品* *玉米芯玉米芯-糠醛萃取劑

21、糠醛萃取劑 多縮己糖多縮己糖 水解可得單糖。水解可得單糖。淀粉淀粉 發(fā)酵可得酒精，副產(chǎn)雜醇油。發(fā)酵可得酒精，副產(chǎn)雜醇油。 (C6H10O5) n 多縮戊糖多縮戊糖 戊糖戊糖 + 3H2OC5H8O4n C5H10O5 糠醛糠醛 此法是工業(yè)上生產(chǎn)糠醛的方法。此法是工業(yè)上生產(chǎn)糠醛的方法。 OCHO纖維素含多縮己糖纖維素含多縮己糖，半纖維素含多縮己糖半纖維素含多縮己糖和多縮戊糖。和多縮戊糖。 糠醛糠醛是有機(jī)化工的一種重要原料，可是有機(jī)化工的一種重要原料，可用來(lái)生產(chǎn)糠醛苯酚樹(shù)脂、糠醇樹(shù)脂、順用來(lái)生產(chǎn)糠醛苯酚樹(shù)脂、糠醇樹(shù)脂、順丁烯二酸酐、合成纖維及醫(yī)藥產(chǎn)品。丁烯二酸酐、合成纖維及醫(yī)藥產(chǎn)品。 目前，生物質(zhì)

22、的利用，這項(xiàng)工作做得目前，生物質(zhì)的利用，這項(xiàng)工作做得越來(lái)越多，如稻桿等利用生產(chǎn)羧甲基纖越來(lái)越多，如稻桿等利用生產(chǎn)羧甲基纖維素等。維素等。 提取色素辣椒提取色素辣椒-紅色素紅色素植物花植物花-香精、松節(jié)油香精、松節(jié)油2動(dòng)植物油動(dòng)植物油-硬化油、硬脂酸、甘硬化油、硬脂酸、甘油油3海洋化工海洋化工-天然氣、烴類(lèi)水和物天然氣、烴類(lèi)水和物目前，生物質(zhì)的利用，這項(xiàng)工作做得越目前，生物質(zhì)的利用，這項(xiàng)工作做得越來(lái)越多，如稻桿等利用生產(chǎn)羧甲基纖來(lái)越多，如稻桿等利用生產(chǎn)羧甲基纖維素等。維素等。二二 化工生產(chǎn)過(guò)程及流程化工生產(chǎn)過(guò)程及流程化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)工藝流程化工生產(chǎn)工藝流程1 化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)

23、過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程由化工生產(chǎn)過(guò)程由三個(gè)步驟三個(gè)步驟組成組成原料預(yù)處理原料預(yù)處理化學(xué)反響化學(xué)反響產(chǎn)品別離及精制產(chǎn)品別離及精制2 化工生產(chǎn)工藝流程化工生產(chǎn)工藝流程 原料經(jīng)過(guò)包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一系列加工，原料經(jīng)過(guò)包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一系列加工，轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)品，實(shí)施轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)品，實(shí)施轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能單元來(lái)完成，按物料加工順序?qū)⑦@些功能單元單元來(lái)完成，按物料加工順序?qū)⑦@些功能單元有機(jī)地組合起來(lái)，構(gòu)筑成有機(jī)地組合起來(lái)，構(gòu)筑成工藝流程工藝流程。 將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱(chēng)為將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱(chēng)為化工生化工生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)工藝流程。 用圖示來(lái)表達(dá)工藝流程的圖稱(chēng)為用圖示

24、來(lái)表達(dá)工藝流程的圖稱(chēng)為工藝流程圖工藝流程圖。化工生產(chǎn)工藝流程的組織化工生產(chǎn)工藝流程的組織四種方法：四種方法：推論分析法推論分析法:是從是從“目標(biāo)出發(fā)，尋找實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)出發(fā)，尋找實(shí)現(xiàn)此“目標(biāo)的前提，將具有不同功能的單元進(jìn)展邏目標(biāo)的前提，將具有不同功能的單元進(jìn)展邏輯組合，形成一個(gè)具有整體功能的系統(tǒng)。合成氨輯組合，形成一個(gè)具有整體功能的系統(tǒng)。合成氨所需的原料氮和氫所需的原料氮和氫 功能分析法：是縝密地研究每個(gè)單元的根本功功能分析法：是縝密地研究每個(gè)單元的根本功能和根本屬性，然后組成幾個(gè)可以比較的方案能和根本屬性，然后組成幾個(gè)可以比較的方案以供選擇。以供選擇。 每個(gè)功能單元的實(shí)施方法和設(shè)備型式通常有每個(gè)

25、功能單元的實(shí)施方法和設(shè)備型式通常有許多種可供選擇，因而可組織處具有一樣整體許多種可供選擇，因而可組織處具有一樣整體功能的多種流程方案。煤制氣方法功能的多種流程方案。煤制氣方法形態(tài)分析法：是對(duì)每種可供選擇的方案進(jìn)展準(zhǔn)形態(tài)分析法：是對(duì)每種可供選擇的方案進(jìn)展準(zhǔn)確的分析和評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣，選擇其中最優(yōu)方確的分析和評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣，選擇其中最優(yōu)方案。案。評(píng)價(jià)判據(jù)：評(píng)價(jià)判據(jù)：是否滿(mǎn)足所要求的技術(shù)指標(biāo)；是否滿(mǎn)足所要求的技術(shù)指標(biāo)；技術(shù)資料的完整性和可信度；技術(shù)資料的完整性和可信度；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性；環(huán)境、平安和法律等。環(huán)境、平安和法律等。經(jīng)濟(jì)性是形態(tài)分析的一個(gè)重要判據(jù)。經(jīng)濟(jì)性是形態(tài)分析的一個(gè)重要

26、判據(jù)。因果分析法因果分析法三三 化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)1 生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。其單位為料量。其單位為kg/h，t/d或或kt/a，萬(wàn)，萬(wàn)t/a等。等。設(shè)計(jì)能力設(shè)計(jì)能力 設(shè)備或裝置在最正確條件下可以到達(dá)的最大設(shè)備或裝置在最正確條件下可以到達(dá)的最大生產(chǎn)能力，稱(chēng)為設(shè)計(jì)能力。生產(chǎn)能力，稱(chēng)為設(shè)計(jì)能力。生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)強(qiáng)度為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。即設(shè)備

27、的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的即設(shè)備的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為生產(chǎn)能力。其單位為kg/(hm3)，t/(dm3)，或或kg/(hm2)，或，或t/(dm2)等。等。生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)主要用于比較一樣反響過(guò)程或物生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)主要用于比較一樣反響過(guò)程或物理加工過(guò)程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。理加工過(guò)程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。設(shè)備中進(jìn)展的過(guò)程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。設(shè)備中進(jìn)展的過(guò)程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。2 轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率%100 該該反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始量量某某一一反反應(yīng)應(yīng)物物的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化量量X1轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率表征原料的轉(zhuǎn)化程度，反映了反響進(jìn)程。轉(zhuǎn)化率

28、表征原料的轉(zhuǎn)化程度，反映了反響進(jìn)程。轉(zhuǎn)化率越大，參加反響的原料愈多。轉(zhuǎn)化率越大，參加反響的原料愈多。使用時(shí)，注意單位要統(tǒng)一，可用摩爾使用時(shí)，注意單位要統(tǒng)一，可用摩爾molmol；質(zhì)量；質(zhì)量kgkg；體積；體積L L。2單程轉(zhuǎn)化率用于循環(huán)過(guò)程單程轉(zhuǎn)化率用于循環(huán)過(guò)程X單單 X總總%100AA 的的量量組組分分混混合合進(jìn)進(jìn)入入反反應(yīng)應(yīng)器器物物料料中中在在反反應(yīng)應(yīng)器器中中的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化量量組組分分單單X%100AA 的的量量新新鮮鮮原原料料中中組組分分在在反反應(yīng)應(yīng)器器中中的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化量量組組分分總總X(3)(3)選擇性選擇性S Sselectivityselectivity %100 論論量量計(jì)計(jì)算算應(yīng)

29、應(yīng)得得的的目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物理理按按某某反反應(yīng)應(yīng)物物的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化總總量量實(shí)實(shí)際際所所得得的的目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物量量S 也可用目的產(chǎn)物需消耗的某反響物量也可用目的產(chǎn)物需消耗的某反響物量與實(shí)際轉(zhuǎn)化掉的該反響物量之比。與實(shí)際轉(zhuǎn)化掉的該反響物量之比。4收率和質(zhì)量收率收率和質(zhì)量收率 %100 某某反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始質(zhì)質(zhì)量量目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物的的生生成成質(zhì)質(zhì)量量質(zhì)質(zhì)量量收收率率選選擇擇性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率該該反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始量量應(yīng)應(yīng)物物的的量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物的的某某反反收收率率 %100反響物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。反響物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。有循環(huán)時(shí)：有循環(huán)時(shí)： %100

30、 質(zhì)質(zhì)量量新新鮮鮮的的某某反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始所所得得目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物的的質(zhì)質(zhì)量量總總質(zhì)質(zhì)量量收收率率選選擇擇性性總總轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率）新新鮮鮮的的該該反反應(yīng)應(yīng)物物的的量量（）應(yīng)應(yīng)物物的的量量（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物的的某某反反總總收收率率 %100molmol反響物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。反響物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。3 平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算可逆反響到達(dá)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率稱(chēng)為平衡轉(zhuǎn)可逆反響到達(dá)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率稱(chēng)為平衡轉(zhuǎn)化率?；?。達(dá)平衡時(shí)所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為達(dá)平衡時(shí)所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為平衡產(chǎn)率平衡產(chǎn)率。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反響所能平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率

31、是可逆反響所能到達(dá)的極限值最大值。到達(dá)的極限值最大值。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率與化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率與化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)。如：如：CO+H2O H2+CO21111222OHCOCOHPppppK 反響壓力不上下于反響壓力不上下于3MPa，反響溫度較高，反響溫度較高，200以上以上的條件，可按理想氣體處理。的條件，可按理想氣體處理。水蒸氣過(guò)量，計(jì)算水蒸氣過(guò)量，計(jì)算CO的平衡轉(zhuǎn)化率。的平衡轉(zhuǎn)化率。設(shè)設(shè)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為的平衡轉(zhuǎn)化率為x，反響前，反響前CO有有amol，H2O有有bmol，無(wú)，無(wú)H2和和CO2。)()(axbxaaxaxKP 1H2的產(chǎn)率的產(chǎn)率=xaax Note:非理

32、想氣體，其壓力要校正。非理想氣體，其壓力要校正。內(nèi)容回憶內(nèi)容回憶生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)能力設(shè)計(jì)能力轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率單程轉(zhuǎn)化率、平衡轉(zhuǎn)化率、平單程轉(zhuǎn)化率、平衡轉(zhuǎn)化率、平衡產(chǎn)率、質(zhì)量收率衡產(chǎn)率、質(zhì)量收率四四 反響條件對(duì)化學(xué)平衡和反響速率的影響反響條件對(duì)化學(xué)平衡和反響速率的影響1 溫度的影響溫度的影響反響條件：反響溫度、壓力、濃度、反響時(shí)間、原料反響條件：反響溫度、壓力、濃度、反響時(shí)間、原料純度和配比、進(jìn)料量等。純度和配比、進(jìn)料量等。1溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響可逆反響適用可逆反響適用吸熱反響吸熱反響H0，TK產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率放熱反響放

33、熱反響H0，TK產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率 TK產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率 CRTHK 3032.log 2溫度對(duì)反響速率的影響溫度對(duì)反響速率的影響反響速率指單位時(shí)間、單位體積某反響物組分的反響速率指單位時(shí)間、單位體積某反響物組分的消耗量或某產(chǎn)物的生成量。消耗量或某產(chǎn)物的生成量。aA + bB dD 反響速率：反響速率：DBACBADBACBAccckccckr)/exp(RTEAk任何反響有：任何反響有：Tk不可逆反響，不可逆反響，Tkr;可逆反響可逆反響 可逆吸熱反響，可逆吸熱反響，Tr?？赡娣艧岱错?，隨可逆放熱反響，隨T增加，增加，r有三種變化情況：有三種變化情況：T較低時(shí)，較低時(shí)，

34、T0 CTr0 CTrT=TOP， TTOP，0 CTr r到達(dá)極大值時(shí)即到達(dá)極大值時(shí)即 ，所對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為，所對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為最正確反響溫度，亦稱(chēng)最適宜溫度。最正確反響溫度，亦稱(chēng)最適宜溫度。0 CTr最正確反響溫度的計(jì)算公式：最正確反響溫度的計(jì)算公式：EEEERTTTeeOPln 1對(duì)于不同的組成或轉(zhuǎn)化率對(duì)于不同的組成或轉(zhuǎn)化率X，TOP值是不同的，值是不同的，隨轉(zhuǎn)化率的升高，隨轉(zhuǎn)化率的升高，TOP下降。下降。活化能不同，活化能不同，TOP值也不同。即不同的可逆值也不同。即不同的可逆放熱反響，有不同的放熱反響，有不同的TOP值。值。實(shí)際操作溫度須隨反響的進(jìn)展，逐漸降低。實(shí)際操作溫度須隨反響的進(jìn)展

35、，逐漸降低。2 濃度的影響濃度的影響反響物濃度愈高，反響速率愈快。反響物濃度愈高，反響速率愈快。反響初期，反響物濃度高，反響速率大，隨著反響反響初期，反響物濃度高，反響速率大，隨著反響的進(jìn)展，反響物不斷消耗，反響速率逐漸下降。的進(jìn)展，反響物不斷消耗，反響速率逐漸下降。對(duì)于可逆反響，為了使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)，可采對(duì)于可逆反響，為了使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)，可采用增加反響物濃度或不斷移走產(chǎn)物的方法，最終用增加反響物濃度或不斷移走產(chǎn)物的方法，最終可增加產(chǎn)物的產(chǎn)率。可增加產(chǎn)物的產(chǎn)率。有兩種以上反響物參加，一般價(jià)高難得的反響物有兩種以上反響物參加，一般價(jià)高難得的反響物不過(guò)量，其他反響物過(guò)量。不過(guò)量，其他反響

36、物過(guò)量。 假設(shè)某一反響物過(guò)量對(duì)反響或設(shè)備有影響，那假設(shè)某一反響物過(guò)量對(duì)反響或設(shè)備有影響，那么不選擇過(guò)量。么不選擇過(guò)量。3 壓力的影響壓力的影響壓力對(duì)液相和固相反響的平衡影響小。壓力對(duì)液相和固相反響的平衡影響小。壓力對(duì)氣相和氣固相反響的平衡影響大。壓力對(duì)氣相和氣固相反響的平衡影響大。 對(duì)分子數(shù)增加的反響對(duì)分子數(shù)增加的反響0 0 對(duì)分子數(shù)減少的反響對(duì)分子數(shù)減少的反響 0 0 降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率。降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率。壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大。壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大。 對(duì)分子數(shù)沒(méi)有變化的反響對(duì)分子數(shù)沒(méi)有變化的反響 =0=0 壓力對(duì)平衡產(chǎn)率無(wú)影響。壓力對(duì)平衡產(chǎn)率無(wú)影響。壓力增加可減

37、少反響氣體體積，增加濃度，提高壓力增加可減少反響氣體體積，增加濃度，提高反響速率，從而提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，但壓力反響速率，從而提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，但壓力過(guò)高，能耗增大，對(duì)設(shè)備密封及耐壓要求高，過(guò)高，能耗增大，對(duì)設(shè)備密封及耐壓要求高，本錢(qián)增加，反而不經(jīng)濟(jì)。本錢(qián)增加，反而不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于增分子反響，降低壓力減壓、真空操作對(duì)于增分子反響，降低壓力減壓、真空操作不平安，往往采用添加惰性組分的方法以降低不平安，往往采用添加惰性組分的方法以降低反響物的分壓，但添加量是有限的，太多也不反響物的分壓，但添加量是有限的，太多也不利。利。五五 催化劑的性能及使用催化劑的性能及使用催化劑：催化劑：在一個(gè)反響系統(tǒng)中因參加

38、了某種物質(zhì)而使化學(xué)反響在一個(gè)反響系統(tǒng)中因參加了某種物質(zhì)而使化學(xué)反響速率明顯加快，但該物質(zhì)在反響前后的數(shù)量和化速率明顯加快，但該物質(zhì)在反響前后的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)不變，稱(chēng)這種物質(zhì)為催化劑。學(xué)性質(zhì)不變，稱(chēng)這種物質(zhì)為催化劑。催化劑作用：催化劑作用：1提高反響速率和選擇性。提高反響速率和選擇性。2改進(jìn)操作條件。采用或改進(jìn)催化劑可以降低反響溫改進(jìn)操作條件。采用或改進(jìn)催化劑可以降低反響溫度和操作壓力、可以提高化學(xué)加工過(guò)程的效率。度和操作壓力、可以提高化學(xué)加工過(guò)程的效率。3催化劑有助于開(kāi)發(fā)新的反響過(guò)程，開(kāi)展新的化工技術(shù)。催化劑有助于開(kāi)發(fā)新的反響過(guò)程，開(kāi)展新的化工技術(shù)。4催化劑在能源開(kāi)發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用

39、。催化劑在能源開(kāi)發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。1 催化劑的根本特征催化劑的根本特征催化劑是參與了反響的，但反響終了時(shí)，催催化劑是參與了反響的，但反響終了時(shí)，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。催化劑只能縮短到達(dá)化學(xué)平衡的時(shí)間即加速催化劑只能縮短到達(dá)化學(xué)平衡的時(shí)間即加速作用，但不能改變平衡。作用，但不能改變平衡。催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反響。催化特定的反響。催化劑不能使熱力學(xué)上不可能進(jìn)展的反響發(fā)生。催化劑不能使熱力學(xué)上不可能進(jìn)展的反響發(fā)生。催化劑是以同樣的倍率提高正、逆反響速率的，能催化劑是以同樣的倍率提高正、逆反響速率的，能加速正反響速率的催化劑，也必然能加速逆反響。加速正反響速率的催化劑，也必然能加速逆反響。22CHCH 22CHCH CHOCH3OHCO222PdClAgO2 催化劑的分類(lèi)催化劑的分類(lèi)按催化反響體系的物相均一性分：均相和非均相催按催化反響體系的物相均一性分：均相和非均相催化劑