第一章 化學(xué)工藝學(xué)基礎(chǔ)

第一章化學(xué)工藝學(xué)基礎(chǔ)第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四1.1

原料資源及其加工

石油天然氣煤生物質(zhì)空氣水第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四石油化工自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第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四三烯——乙烯、丙烯、丁二烯

石油制取三苯——苯、甲苯、二甲苯

石油、天然氣和煤制取第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四利用原油中各組分沸點的差別進(jìn)行分離常壓蒸餾減壓蒸餾

石油的加工一次加工——

油品的加工第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四原油常減壓蒸餾裝置:常壓塔和減壓塔第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四原油常減壓蒸餾裝置:熱交換系統(tǒng)第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四催化裂化(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)整烴類的組成第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四石油加工的主要途徑和產(chǎn)品第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四產(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

第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四反應(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。第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四產(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。第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四1.3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——功能分析法第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四工藝流程組織——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(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性環(huán)境、安全和法律技術(shù)資料的完整性和可信度第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四工藝流程設(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。第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四生產(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：第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四（反應(yīng)器）（反應(yīng)系統(tǒng)）循環(huán)流程轉(zhuǎn)化率：第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四選擇性：表達(dá)主、副反應(yīng)進(jìn)行程度的大小反映原料的利用是否合理第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四從產(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？第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四1.5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。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四1.6催化劑的性能及使用

提高反應(yīng)速率和選擇性改進(jìn)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)揮重要作用第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四催化劑的分類：

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、鹵化第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四按反應(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第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四工業(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第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四1.6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)的物料衡算通式第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四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第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四穩(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

第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四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)果第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四穩(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第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四練習(xí)題:1、何謂轉(zhuǎn)化率、選擇性？對于多反應(yīng)體系，為什么要同時考慮轉(zhuǎn)化率和選擇性兩個指標(biāo)？2、將純乙烷進(jìn)行裂解制取乙烯，