化學(xué)工藝學(xué)基礎(chǔ)(共32張精選PPT)

第一章化學(xué)工藝學(xué)基礎(chǔ)

原料資源及其加工

石油天然氣煤生物質(zhì)空氣水石油化工自20世紀(jì)50年代開始蓬勃發(fā)展基本有機化工、高分子化工、精細(xì)化工及氮肥工業(yè)等的產(chǎn)品中大約有90%來源于石油和天然氣石油及其加工三烯——乙烯、丙烯、丁二烯

石油制取三苯——苯、甲苯、二甲苯

石油、天然氣和煤制取利用原油中各組分沸點的差別進行分離常壓蒸餾減壓蒸餾

石油的加工一次加工——

油品的加工按催化反應(yīng)體系的物相均一性均相催化劑非均相催化劑輸入物料的總質(zhì)量=對不同流程方案精確分析評價，擇優(yōu)汰劣。按換熱方式分：間接換熱、直接換熱等。繪出流程的方框圖，以便選定衡算系統(tǒng)6催化劑的性能及使用輸入該系統(tǒng)的能量=輸入物料的內(nèi)能Uin+環(huán)境傳入的熱量QP穩(wěn)定流動過程的物料衡算石油化工自20世紀(jì)50年代開始蓬勃發(fā)展反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程的核心，反應(yīng)器的種類繁多。催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用石油、天然氣和煤制取技術(shù)資料的完整性和可信度輸入物料中所有原子的摩爾數(shù)之和=輸出物料中所有原子的摩爾數(shù)之和催化重整（catalyticreforming）不同功能單元的實施方法原油常減壓蒸餾裝置:常壓塔和減壓塔原油常減壓蒸餾裝置:熱交換系統(tǒng)催化裂化(catalyticcracking)催化加氫裂化(catalytichydrocracking)

催化重整（catalyticreforming）烴類熱裂解

（pyrolysisofhybrocarbons）二次加工——

餾分油的化學(xué)加工調(diào)整烴類的組成石油加工的主要途徑和產(chǎn)品產(chǎn)品分離與精制

化學(xué)反應(yīng)

原料預(yù)處理

1.2化工生產(chǎn)過程及流程化工生產(chǎn)過程達(dá)到所需狀態(tài)和規(guī)格反應(yīng)類型、反應(yīng)器得到符合規(guī)格的產(chǎn)品回收利用副產(chǎn)物

反應(yīng)器種類：反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程的核心，反應(yīng)器的種類繁多。按結(jié)構(gòu)特點分：管式、床式、釜式、塔式等；按操作方式分：間歇式、連續(xù)式、半連續(xù)式等；按換熱狀況分：等溫、絕熱、變溫等；按換熱狀況分：等溫、絕熱、變溫等；按換熱方式分：間接換熱、直接換熱等。產(chǎn)品的分離和精制：化工生產(chǎn)的目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品，并回收、利用副產(chǎn)物。分離和精制的方法和技術(shù)有很多種，如冷凝、吸附、吸收、萃取、冷凍、閃蒸、精餾、結(jié)晶、過濾和干燥等。目前應(yīng)用最多、最廣泛的是精餾。1.3化工生產(chǎn)工藝流程分析每個單元的基本功能和屬性，列出不同方案。不同功能單元的實施方法不同設(shè)備型式不同流程方案工藝流程的組織——功能分析法工藝流程組織——形態(tài)分析法對不同流程方案精確分析評價，擇優(yōu)汰劣。原則是否滿足所要求的技術(shù)指標(biāo)經(jīng)濟指標(biāo)的先進性環(huán)境、安全和法律技術(shù)資料的完整性和可信度工藝流程設(shè)計—優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗、安全。

工藝流程主要解決以下問題：確定整個流程的組成；確定操作條件；控制方案的確定；合理利用原料及能量；制定“三廢”的治理方法；制定安全生產(chǎn)措施；保溫、防腐的設(shè)計。生產(chǎn)能力：一個設(shè)備、一套裝置或一個工廠在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或處理的原料量單位：

千克/時（kg/h）；噸/天(t/d)；萬噸/年(10kt/a)在最佳條件下可以達(dá)到的最大生產(chǎn)能力。1.4化工過程的主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計能力：（反應(yīng)器）（反應(yīng)系統(tǒng)）循環(huán)流程轉(zhuǎn)化率：選擇性：表達(dá)主、副反應(yīng)進行程度的大小反映原料的利用是否合理從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率收率（產(chǎn)率）：轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的關(guān)系？1.5反應(yīng)條件對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響

溫度的影響；濃度的影響；壓力的影響。三烯——乙烯、丙烯、丁二烯二次加工——餾分油的化學(xué)加工穩(wěn)定流動過程的物料衡算確定整個流程的組成；按使用條件下的物態(tài)金屬催化劑、氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、絡(luò)合物催化劑和生物催化劑繪出流程的方框圖，以便選定衡算系統(tǒng)(10kt/a)對不同流程方案精確分析評價，擇優(yōu)汰劣。6催化劑的性能及使用反映原料的利用是否合理反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的關(guān)系？輸入物料量每批投入的所有物料質(zhì)量的總和（包括反應(yīng)物、溶劑、充入的氣體、催化劑等）1.6催化劑的性能及使用

提高反應(yīng)速率和選擇性改進操作條件催化劑有助于開發(fā)新的反應(yīng)過程，發(fā)展新化工技術(shù)催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用催化劑的分類：

按催化反應(yīng)體系的物相均一性

均相催化劑非均相催化劑按反應(yīng)類別加氫、脫氫、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、羰基化、鹵化按反應(yīng)機理

氧化還原型催化劑、酸堿催化劑按使用條件下的物態(tài)

金屬催化劑、氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、絡(luò)合物催化劑和生物催化劑工業(yè)催化劑的使用性能

活性選擇性壽命

催化劑的失活和再生反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算基礎(chǔ)

輸入物料的總質(zhì)量=輸出物料的總質(zhì)量+系統(tǒng)內(nèi)積累的物料質(zhì)量

衡算系統(tǒng)的物料衡算通式間歇操作過程的物料衡算以每批生產(chǎn)時間為基準(zhǔn)輸入物料量每批投入的所有物料質(zhì)量的總和（包括反應(yīng)物、溶劑、充入的氣體、催化劑等）輸出物料量該批卸出的所有物料質(zhì)量的總和（包括目的產(chǎn)物、副產(chǎn)物、剩余反應(yīng)物、抽出的氣體、溶劑、催化劑等）投入料總量與卸出料總量之差為殘存在反應(yīng)器內(nèi)的物料量及其它機械損失穩(wěn)定流動過程的物料衡算系統(tǒng)中各點的參數(shù)（溫度、壓力、濃度和流量等）不隨時間而變化，系統(tǒng)中沒有積累輸入系統(tǒng)的物料總質(zhì)量=輸出系統(tǒng)的物料總質(zhì)量組分衡算

（∑mi）入=（∑mi）出+Δmi

原子衡算

輸入物料中所有原子的摩爾數(shù)之和=輸出物料中所有原子的摩爾數(shù)之和

物料衡算的步驟繪出流程的方框圖，以便選定衡算系統(tǒng)寫出化學(xué)反應(yīng)方程式并配平選定衡算基準(zhǔn)，以計算方便為原則收集或計算必要的各種數(shù)據(jù)設(shè)未知數(shù)，列方程式組，聯(lián)立求解計算和核對報告計算結(jié)果穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程的熱量衡算

穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程是一類最常見的恒壓過程，在該系統(tǒng)內(nèi)無能量積累。

輸入該系統(tǒng)的能量=輸入物料的內(nèi)能Uin+環(huán)境傳入的熱量QP輸出該系統(tǒng)的能量=輸出物料的內(nèi)能Uout+系統(tǒng)對外作的功WUin+QP=Uout+W練習(xí)題:1、何謂轉(zhuǎn)化率、選擇性？