原料及原料准备课件

第二章原料及原料准备原料为何要预处理？(原料在化工产品生产中有哪些影响和要求？)原料预处理的任务是什么？原料预处理有哪些技术和方法？本章主要讨论三大问题:第二章原料及原料准备原料为何要预处理？(原料在化工产品本章的教学目标了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量的影响、原料对反应中副产物生成与分离的影响以及原料和原料路线对工艺流程的影响,明确原料进入流程的要求和原料准备的任务。掌握原料预处理的原则,熟悉原料预处理方案设计的基本方法和步骤,学会如何对原料预处理方案和流程进行比较和评估。熟练掌握固体原料、气体原料、液体原料处理以及催化剂准备的技术和方法。本章的教学目标了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量的影所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。我们先讨论原料在化工产品生产中的影响在产品生产成本中,原料所占的比例很高,有时高达60-70%,因此对化工生产来说,原料及原料路线至关重要。主要体现在:原料辅料性状直接影响到产品的质量、工艺过程(反应过程和分离过程)、工艺条件和成本(物料和能量消耗)。2.1原料在化工产品生产中的影响与要求所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。我们先讨论原料在化工产隔膜法生产时控制精盐水的质量指标案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理隔膜法生产时控制精盐水的质量指标案例一:用原盐作原料生产烧碱案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理因原盐含有钙、镁、硫酸根杂质,对电解过程有害,同时给电解产品带入杂质。案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理因原盐含有钙、镁、硫酸原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:化盐桶澄清桶反应槽混合槽砂滤器pH调节槽进料精盐水槽原盐纯碱烧碱氯化钡助沉剂盐酸泥浆去下道工序原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:化盐桶澄清桶反应槽混分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一是含量高，二是含水和含氧＜5×10-6。否则将影响引发剂（催化剂）的活性，从而降低产品聚丙烯的等规度。结论:原料的品位(纯度、杂质的种类和含量)直接影响到产品的质量,有些化工产品的杂质还是直接由原辅材料带入的。案例二、产品聚丙烯的等规度分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一是含量高，二是含水分析: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,但还副产二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯的烯烃、氯的高级烷烃（六氯乙烷等），其中二氯甲烷含量最多。当然二氯甲烷可作为副产品，但与一氯甲烷分离，使一氯甲烷的质量达到某个水平就不容易了。如果原料改用甲醇和氯化氢，那么生成物主要是一氯甲烷，副产品几乎没有。结论:原料影响到副产物的生成与分离。案例三、甲烷氯化法或甲醇取代法生产一氯甲烷分析:用甲烷氯化法制取一氯甲烷,可以控制氯的比例来提高CH3案例四、氯乙烯合成的两个原料路线案例四、氯乙烯合成的两个原料路线第二章原料及原料准备课件分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程直接加成,合成工艺并不复杂,但水洗和碱洗产生的三废复杂,因乙炔由电石生产,能耗和成本较高;路线二,乙烯氧氯化法,乙烯来源充足,反应过程分步进行,产生的HCl在流程内循环,流程先进简练,成本较低。结论:原料路线影响反应过程和成本。案例四、氯乙烯合成的两个原料路线分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程直接加成,合成工艺并案例五、合成苯酐的原料路线:邻法和萘法案例五、合成苯酐的原料路线:邻法和萘法分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制苯酐(邻法),生产中主要副产物是顺丁烯二酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸,分离过程较复杂,可回收5%左右的副产物顺丁烯二酸酐;路线二,萘法,由于反应温度易于控制,副产物极少,分离过程比较简单。结论:原料路线影响分离过程和工艺条件。案例五、合成苯酐的原料路线分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制苯酐(邻法),生产中其次,讨论原料进入流程的要求原料的纯度和规格:纯度由杂质对反应的影响和高纯原料的价格、资源等技术经济参数决定。纯度确定后,要制定一份原料的质量要求和检验方法(原料质量指标),作为管理文件;并在原料进入流程之前,要有一份检测报告。反应对原料的要求:反应不同,对原料要求不同;选用的反应器不同,原料要求不同;反应条件不同,对原料要求不同。原料计量和进料方案:原料配比和进料要求2.1原料在化工产品生产中的影响与要求其次,讨论原料进入流程的要求2.1原料在化工产品生产中的原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组成部分,其任务是:用物理或化学方法率先制成在化学上(即纯度杂质上)合乎进入反应器要求的物料。用物理或机械方法达到进入反应器的物理要求(即物理形态和形状的要求,如细度、粒度、平均粒度和粒度分布,含水量、比表面,粒子的形状,气体的重度密度、干燥程度等待）。用物理或其它方法达到进入反应器的加料要求,如原料配比要求,气相进料、液体进料等。2.2原料预处理(原料准备)的任务原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组成部分,其任务是:⑴必须满足工艺要求⑵简便可靠的预处理工艺⑶充分利用反应和分离过程的余热及能量⑷尽量不产生新的污染,不要造成损失⑸尽量研究和采用先进技术⑹投资节省,设备维修方便⑺尽量分工由生产厂家精制2.3原料预处理的原则与方案设计（一）原料预处理的原则⑴必须满足工艺要求2.3原料预处理的原则与方案设计（一（二）原料预处理方案设计第一步,研究预处理方框概念第二步,根据具体原料,进行一级、二级、三级处理,实现化工单元和装置化（二）原料预处理方案设计第一步,研究预处理方框

例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾有泥土等杂质,物料本身也含有杂质,加料要求是要粉碎到某个粒度,要求干燥,则根据上述方框概念,其原料预处理流程为:将上述单元操作完善并变为装置:例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾

第三步,将处理流程细化:第三步,将处理流程细化:

第四步,简化完善流程。如上述流程可先浮选再洗涤,省去水洗和干燥,也可设计一个密闭的粉碎系统,不必再进行气流干燥等。第五步,进行设备工艺设计（此步与整个工艺流程统一进行）。（二）原料预处理方案设计第四步,简化完善流程。如上述流程可先浮选再洗（三）原料预处理方案的比较和评估原料一般由供应商提供,如果供应厂商的处理方案与我们相同的话,则精原料与粗原料相比，不仅要作技术经济比较外,而且还要作充分的风险分析和研究。因为作为粗原料的供应渠道可能较多,而作为精原料实际上接近于专业配套厂商,他们的运行效益和企业成败,直接关系到本企业产品的正常生产,当然可以采取兼并或其它手段,这其中的风险是不可不察也。原料的处理方案,要从原料来源、技术成熟和可靠程度、设备投资、运行费用以及带来的风险等作技术经济的综合评估。（三）原料预处理方案的比较和评估原料一般由供应固体原料的处理气体原料的处理液体原料的处理催化剂准备2.4原料预处理的技术与方法本节讨论以下问题:固体原料的处理2.4原料预处理的技术与方法本节讨论以下问一、固体原料的处理（一）粉碎（二）固体和晶体物料的纯化（三）固体物料的干燥（四）固体原料的输送与加料（五）固体的混合与混料一、固体原料的处理（一）粉碎（一）粉碎粉碎:粉碎产品加工后粒度在1～5mm以上的过程叫破碎粒度在60μm至1～5mm之间的加工过程叫磨碎产物粒度在60μm以下的过程叫超细磨碎粉碎和磨碎的过程统称为粉碎或碎磨粉碎比:1、基本术语D指原料(给料)中最大颗粒尺寸

d指产品中最大颗粒尺寸（一）粉碎粉碎:1、基本术语D指原料(给料)中最大颗粒尺寸（一）粉碎破碎段或磨碎段:物料每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段或磨碎段1、基本术语颗粒的平均粒度常用筛孔的“网目”来表示，网目是筛网在1英寸(2.54厘米)长度上筛孔的数目，这个目数越高，筛孔尺寸越小，如100目、200目等（一）粉碎破碎段或磨碎段:1、基本术语颗粒的平均粒度（一）粉碎粒度分布:习惯上将物料试样称重后置于一套筛网上进行筛分，得出每个粒级的质量分数，列成表格或作图，表示粒度分布。1、基本术语粒度/mm含量%（一）粉碎粒度分布:1、基本术语粒度/mm含（一）粉碎碎磨流程：1、基本术语进料筛破碎机A筛分A破碎机B筛分B破碎机C筛分C粉碎机筛分D细粗粗粗为了使流程连续，各环节中间设计有输送机粗产品（一）粉碎碎磨流程：1、基本术语进料筛破碎机A筛分A破碎机B2、筛分的定义及设备定义:筛分是将粉粒原料在筛面上分为各种粒级.用于固体原料粉碎流程有三种:预先筛分：如进料筛检查筛分：如筛分A、B、C最终筛分：如筛分D设备:筛分设备按物料运动方向和筛面的关系分为振动筛和旋转筛两大类振动筛的物料运动与筛面垂直旋转筛的物料作回转运动筛分机的选用参见P100表2-32、筛分的定义及设备定义:筛分是将粉粒原料在筛面上分为各种粒3、破碎设备（一）粉碎颚式破碎机回转和圆锥破碎机锤式冲击式破碎机辊式破碎机辊压机破碎机锤碎机反击式破碎机3、破碎设备（一）粉碎颚式破碎机回转和圆锥破碎机锤式冲击式破3、破碎设备（一）粉碎常用的破碎设备3、破碎设备（一）粉碎常用的破碎设备4、磨碎设备（一）粉碎雷蒙磨1-梅花架；2-辊子;3-磨环；4-铲刀；5-给料部;6-返风箱;7-排料口4、磨碎设备（一）粉碎雷蒙磨1-梅花架；2-辊子;3-磨环；4、磨碎设备（一）粉碎球磨机筒体端盖给料器主轴承大齿轮中空轴承衬板4、磨碎设备（一）粉碎球磨机筒体端盖给料器主轴承大齿轮中空轴4、磨碎设备（一）粉碎棒磨机1-筒体；2-端盖;3-排料环；4-堆形盖；5-轮圈;6-托轮;7-大止圈4、磨碎设备（一）粉碎棒磨机1-筒体；2-端盖;3-排料环；（二）固体和晶体物料的纯化当物料粉碎到一定程度之后,物料可借风力进行“分级”和纯化通常纯化晶体或盐类的方法如下:(1)熔融纯化

(2)重结晶纯化

(3)制成溶液,蒸发分离,然后泠却结晶

(4)溶于溶剂,再过滤除杂质,浓缩结晶,得到纯晶体

(5)用某种不溶晶体而溶杂质的溶液进行纯化（二）固体和晶体物料的纯化当物料粉碎到一定程度之后,物料可借（三）固体物料干燥对于固体物料通常采用热物理方法进行干燥,也就是指用加热固体物料，使其中的水分蒸发,再由气流把水蒸气带出；或是使空气加热，用热气流吹过固体物料，使水分蒸发而带出；或者是二者兼有。（1）厢式干燥器2、设备1、概念（2）物料移动型干燥器隧道式干燥器穿流带式干燥器喷流式和移动式干燥器（三）固体物料干燥对于固体物料通常采用热物理方（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器

热风式糟型搅拌干燥器（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器热风式糟型（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器圆盘干燥器的结构（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器圆盘干燥器（三）固体物料干燥2、设备（4）回转干燥器旋风分离器旋风分离器送风机干燥段泠却段空气加热器（三）固体物料干燥2、设备（4）回转干燥器旋风分离器旋风分（三）固体物料干燥2、设备（5）红外、远红外干燥器辐射器传送带漏斗阀门器（三）固体物料干燥2、设备（5）红外、远红外干燥器辐射器传（三）固体物料干燥2、设备（6）微波干燥器旋风分离器发生器波导筛子干燥器流化床加热器（三）固体物料干燥2、设备（6）微波干燥器旋风分离器发生器（三）固体物料干燥2、设备（7）气流干燥器

袋滤器旋风分离器干燥管加热器加料器风机（三）固体物料干燥2、设备（7）气流干燥器袋滤器旋风分离器（三）固体物料干燥3、干燥流程干燥器出料热风尾气处理加料热风加料方式是由所选用的干燥器决定加料方式人工加料,如厢式干燥器真空加料,如真空干燥器输送带进料,如回转干燥器螺旋进料器,如气流干燥器、流化床旋转加料器,如气流干燥器、流化床（三）固体物料干燥3、干燥流程干燥器出料热风尾气处理加料热风（三）固体物料干燥加料装置结构示意图3、干燥流程（三）固体物料干燥加料装置结构示意图3、干燥流程3、干燥流程

干燥流程的出料系统,一般是由干燥装置的特点决定人工出料,如一些间歇厢式干燥自动出料,如流态化和气流干燥装置。这类干燥器的出料特点是气流与物料一起输出,因此必须用旋风分离器收集干燥物料进入集尘斗入料仓，其方框流程示意为：（三）固体物料干燥旋风分离器二级旋风分离布袋除尘集尘斗集尘斗料仓气流干燥物料从干燥器出口放空或湿式除尘3、干燥流程干燥流程的出料系统,一般是由干燥装置的特点决定3、干燥流程

当一种干燥方法不能完全干燥要求,或从节能目的出发,

可采用两级干燥方案如旋风和流化床的组合,粉碎和气流干燥的组合（三）固体物料干燥3、干燥流程当一种干燥方法不能完全干燥要求,或从节能目的出1、固体原料的输送

固体原料的输送与加料是原料预处理和进入反应器的重要环节,是流程上不可缺少的部分（四）固体原料的输送与加料固体原料输送方式人工搬运,如用电瓶车、叉车、翻斗车等

机械输送气力输送带式输送机提升料斗螺旋输送机压送（吹送）式吸送式1、固体原料的输送固体原料的输送与加料是原螺旋进料机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送

螺旋进料机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送脉冲式气力输送机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送

脉冲式气力输送机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送喷射式吸-压气送装置（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送

固定式吸嘴喷射式吸-压气送装置（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的（四）固体原料的输送与加料2、固体物料进入反应器的加料流程料仓计量加料器符合要求的固体原料进入反应器（四）固体原料的输送与加料2、固体物料进入反应器的加料流程料双转子混合机（五）固体的混合与混料有时在固体粉料加料时，不止一种物料，因此有必要在加入反应器后或加料之前加以混合固体粉料的混合可以减少非均匀性其设备是混合机，例如：连续式研磨机双转子混合机（五）固体的混合与混料有时在固体粉料加料时，不止各种混合机适用范围各种混合机适用范围

二、气体原料的处理对于原料气的要求:不含尘粒,不含水分,尽量纯化,不含杂质.因此,原料气通常要处理后投料,其处理过程有:（一）原料气体除尘捕雾（二）气体净化精制（三）原料气体的干燥（四）输送与计量二、气体原料的处理（一）原料气体除尘捕雾（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器即捕集空气中的低浓度粉尘干法除尘沉降器除尘惯性除尘器:使含尘的气体急速转向或冲击挡板旋风除尘器袋式过滤器湿法除尘湿法洗涤器除沫器气体除尘捕雾方式（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器干法除尘沉降器除尘湿法除尘湿（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器（一）原料气体除尘捕雾旋风分离器（一）原料气体除尘捕雾旋风分离器湿法洗涤器的分类湿法洗涤器的分类复档捕沫器高效Brink除雾器（一）原料气体除尘捕雾复档捕沫器高效Brink除雾器（一）原料气体除尘捕雾（二）气体净化精制过滤(除雾)洗涤-除沫加压精馏泠凝吸附，如分子筛等化学吸附离子交换膜分离凝絮、螯合吸收化学反应，如转化和破坏溶解生物化学方法化学方法和生物化学方法物理化学方法物理方法原料气体净化方法（二）气体净化精制过滤(除雾)化学吸附化学反应，如转化和破坏（三）原料气体的干燥器壁泠却液体泠却,即稀释了液体或结水成霜悬浮于液体中分子筛硅胶,Al2O3无机物活性炭化学反应,如炭,SiCl4等吸附,如浓H2SO4、CaCl2等加压—泠凝水汽液化吸附冷却冷冻气体干燥方案吸收—化学吸附式吸收原料经水洗除尘之后，使气体中湿度增大或原料气本身含有水分,当原料气体对水分有严格要求时,必须进行干燥（三）原料气体的干燥器壁泠却分子筛化学反应,如炭,SiCl4（四）输送与计量气体的输送,一般由压力(气体输送机施压)通过管道输送1、气体输送气体输送机通风机:排气压力小于0.1415MPa鼓风机:出口风压为0.1415～0.2mPa压缩机:出口压力大于0.2MPa2、气体输送加料中的计量

通常在管道中安装节流孔板,利用气体穿过孔板锐口造成的压差,用公式可以计算出气体的流量（四）输送与计量气体的输送,一般由压力(气体输送机施压)通过

三、液体原料的处理（一）纯化和净化（二）液体原料干燥（三）液体原料输送与计量三、液体原料的处理（一）纯化和净化（一）纯化和净化恒压过滤恒速过滤变压变速过滤堵塞过滤深层过滤膜过滤微过滤离心过滤澄清过滤滤饼过滤过滤过程动态过滤

液体原料通常都是按照反应要求订货购买的,一般说来,很少在反应流程中加以净化、精馏或其它方法去除杂质的。但却有一些场合，出于经济效益的考虑或由于反应过程要求的质量指标过于苛严，还需加以精制。1、过滤和澄清（一）纯化和净化恒压过滤堵塞过滤膜过滤离心过滤澄清过滤滤饼过（一）纯化与净化重力过滤机袋式过滤机砂滤器间歇连续盘式压滤机膜滤器预敷层压滤机真空过滤机重力过滤器过滤装置加压过滤机离心过滤机增浓过滤机澄清过滤机吸滤器真空叶滤器转鼓圆盘1、过滤和澄清（一）纯化与净化重力过滤机间歇盘式压滤机真空过滤机重力过滤器一般含液相溶质杂质可用结晶方法2、结晶和重结晶结晶（一）纯化与净化溶液结晶泠却结晶:降低温度蒸发结晶:溶剂的蒸发真空绝热泠却结晶:溶剂的闪蒸与蒸发兼有降温加晶种等其它类型:改变压力,降低溶解度方法熔融结晶升华结晶沉析结晶反应沉淀,如氯碱工业精制食盐水,加BaCl2去除硫酸根,加以沉析盐析沉淀一般含液相溶质杂质可用结晶方法2、结晶和重结晶结晶（一）纯化与上述气体的吸附和吸收一样,只要液体原料不破坏或不腐蚀吸附剂,也可用于液体原料的净化纯化,如大型工业色谱、离子交换等3.吸附与吸收（一）纯化与净化有机交换剂强酸阳性强碱阴性弱酸阳性弱减阴性大孔吸附树脂其它无机交换剂沸石天然合成两性水合氧化物（如氧化钛、氧化锆）离子交换与上述气体的吸附和吸收一样,只要液体原料不破坏借助与膜在分离过程中的选择渗透作用，可以净化液体4.膜透析和超滤（一）纯化与净化无机膜陶瓷膜玻璃膜金属膜分子筛炭膜复合膜聚合物膜基础聚合物膜共混聚合物膜分子膜借助与膜在分离过程中的选择渗透作用，可以净化液体4.膜透析和膜分离流程一般包括泵、过滤器、膜分离器和管道仪表阀门等，设备简单。4.膜透析和超滤（一）纯化与净化圆管式中空纤维式板框式内压外压型膜分离器螺旋卷式单管多管、管束膜分离流程一般包括泵、过滤器、膜分离器和管道仪（二）液体原料干燥液体原料干燥法精馏法净化除水（非常情况下）吸附法设备固定床移动床吸附剂硅胶活性炭活性氧化分子筛离子交换树脂等等（二）液体原料干燥液体原料精馏法净化除水吸附法设备固定床吸附（三）液体原料输送和计量液体原料输送法真空抽吸（真空装置）压送（泵）液体计量粗计量：用计量罐

（安装玻璃管液位计或其它液位计）精计量：用流量计（常用转子流量计）（三）液体原料输送和计量液体原料真空抽吸压送（泵）液体计量粗液体原料加料有时不止一种原料,有时要加以混合,为保证混合均匀,采用一种槽式搅拌器（有敞开式和密闭式）液体物料有时以气体的形式进入反应器,这就要在进入反应器之前进行汽化,此装置叫汽化器物料的预热,一般主张充分利用反应热以及蒸馏塔顶的换热器热量、蒸发器的余热反应加热器尾气余热等。其设备依次是塔顶的冷凝器夹套和列管换热器等等（四）液体原料的混合、汽化和预热液体原料加料有时不止一种原料,有时要加以混合,为保证混合均匀

四、催化剂准备催化剂是反应过程中一类特殊的“原料”（一）工业固体催化剂的组成（二）催化剂的主要性能（三）催化剂的加料和出料（四）再生和处理四、催化剂准备（一）工业固体催化剂的组成催化剂组成（一）工业固体催化剂的组成活性组分:例如加氢用的镍催化剂,其活性组分即为Ni助催化剂:能提高催化剂活性的添加剂其作用是提高催化剂的活性、选择性和稳定性

例如用于乙烯气烯法合成醋酸乙烯的钯

—金催化剂中，添加的NaAc(或KAc)抑制剂：用来抑制一些不希望出现的副反应例如乙烯氧化制环氧乙烷的银催化剂中,

加入适量的硒、碲、氯、溴等，能抑制

CO2生成载体：作为支架，可把催化剂的活性组分和其它添加剂载于其上催化剂组成（一）工业固体催化剂的组成活性组分:例如加氢用的镍1.活性2.选择性3.寿命4.比表面5.强度、形状和密度（二）催化剂的主要性能1.活性（二）催化剂的主要性能1.活性定义:指催化剂改变反应速度的能力定量表示（二）催化剂的主要性能比活性:用单位面积上反应速度常数来表示的活性转化率:用单位质量或单位体积催化剂催化剂对反应物的转化率来表示的活性空速:单位时间内,单位质量的催化剂生成的目的产物量

即目的产物量(W)/催化剂(W).小时(H),WWH1.活性定义:指催化剂改变反应速度的能力定量表示（二）催2.选择性定义:主反应在主、副反应中所占的比率定量表示：目的产物与催化剂的比值（二）催化剂的主要性能3.寿命定义:在反应条件下，催化剂在一定时间之后从宏观上可观察到其活性衰减，等到活性减到没有意义的时候，称为催化剂的寿命。延长寿命的措施：更换、补加、再生活化、添加助剂2.选择性定义:主反应在主、副反应中所占的比率定量表示：1.催化剂的活化在出厂时稳定态,使用时须活化,如还原、氧化等2.催化剂的加料催化剂形态无非是液态和固态两类，其输送与加料方法等同于液态和固态。但请注意：因多数催化剂不宜在空气中暴露太久，因此催化剂用N2气流输送进入反应器或N2气流压送进入反应器。催化剂的加料系统必须单独设计3.催化剂的出料常用气流输送排出，其流程装置同固体输送（三）催化剂的活化、加料和出料1.催化剂的活化（三）催化剂的活化、加料和出料第二章复习思考题1.在进入反应器之前,原料为什么要进行预处理?初步设计原盐生产烧碱的原料处理流程。2.原料预处理的任务是什么?3.原料预处理的原则有哪些?预处理流程设计有哪些步骤?4.碎磨流程如何?5.列举5种破碎机,并分别说明它们的适用范围?6.固体物料干燥设备、晶体纯化的方法有哪些?7.试简述气流干燥的出料流程8.气体原料净化有哪些方法?9.液体纯化有哪几种方法?10.简述催化剂的组成和主要性能第二章复习思考题1.在进入反应器之前,原料为什么要进行预第二章原料及原料准备原料为何要预处理？(原料在化工产品生产中有哪些影响和要求？)原料预处理的任务是什么？原料预处理有哪些技术和方法？本章主要讨论三大问题:第二章原料及原料准备原料为何要预处理？(原料在化工产品本章的教学目标了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量的影响、原料对反应中副产物生成与分离的影响以及原料和原料路线对工艺流程的影响,明确原料进入流程的要求和原料准备的任务。掌握原料预处理的原则,熟悉原料预处理方案设计的基本方法和步骤,学会如何对原料预处理方案和流程进行比较和评估。熟练掌握固体原料、气体原料、液体原料处理以及催化剂准备的技术和方法。本章的教学目标了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量的影所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。我们先讨论原料在化工产品生产中的影响在产品生产成本中,原料所占的比例很高,有时高达60-70%,因此对化工生产来说,原料及原料路线至关重要。主要体现在:原料辅料性状直接影响到产品的质量、工艺过程(反应过程和分离过程)、工艺条件和成本(物料和能量消耗)。2.1原料在化工产品生产中的影响与要求所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。我们先讨论原料在化工产隔膜法生产时控制精盐水的质量指标案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理隔膜法生产时控制精盐水的质量指标案例一:用原盐作原料生产烧碱案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理因原盐含有钙、镁、硫酸根杂质,对电解过程有害,同时给电解产品带入杂质。案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理因原盐含有钙、镁、硫酸原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:化盐桶澄清桶反应槽混合槽砂滤器pH调节槽进料精盐水槽原盐纯碱烧碱氯化钡助沉剂盐酸泥浆去下道工序原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:化盐桶澄清桶反应槽混分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一是含量高，二是含水和含氧＜5×10-6。否则将影响引发剂（催化剂）的活性，从而降低产品聚丙烯的等规度。结论:原料的品位(纯度、杂质的种类和含量)直接影响到产品的质量,有些化工产品的杂质还是直接由原辅材料带入的。案例二、产品聚丙烯的等规度分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一是含量高，二是含水分析: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,但还副产二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯的烯烃、氯的高级烷烃（六氯乙烷等），其中二氯甲烷含量最多。当然二氯甲烷可作为副产品，但与一氯甲烷分离，使一氯甲烷的质量达到某个水平就不容易了。如果原料改用甲醇和氯化氢，那么生成物主要是一氯甲烷，副产品几乎没有。结论:原料影响到副产物的生成与分离。案例三、甲烷氯化法或甲醇取代法生产一氯甲烷分析:用甲烷氯化法制取一氯甲烷,可以控制氯的比例来提高CH3案例四、氯乙烯合成的两个原料路线案例四、氯乙烯合成的两个原料路线第二章原料及原料准备课件分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程直接加成,合成工艺并不复杂,但水洗和碱洗产生的三废复杂,因乙炔由电石生产,能耗和成本较高;路线二,乙烯氧氯化法,乙烯来源充足,反应过程分步进行,产生的HCl在流程内循环,流程先进简练,成本较低。结论:原料路线影响反应过程和成本。案例四、氯乙烯合成的两个原料路线分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程直接加成,合成工艺并案例五、合成苯酐的原料路线:邻法和萘法案例五、合成苯酐的原料路线:邻法和萘法分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制苯酐(邻法),生产中主要副产物是顺丁烯二酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸,分离过程较复杂,可回收5%左右的副产物顺丁烯二酸酐;路线二,萘法,由于反应温度易于控制,副产物极少,分离过程比较简单。结论:原料路线影响分离过程和工艺条件。案例五、合成苯酐的原料路线分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制苯酐(邻法),生产中其次,讨论原料进入流程的要求原料的纯度和规格:纯度由杂质对反应的影响和高纯原料的价格、资源等技术经济参数决定。纯度确定后,要制定一份原料的质量要求和检验方法(原料质量指标),作为管理文件;并在原料进入流程之前,要有一份检测报告。反应对原料的要求:反应不同,对原料要求不同;选用的反应器不同,原料要求不同;反应条件不同,对原料要求不同。原料计量和进料方案:原料配比和进料要求2.1原料在化工产品生产中的影响与要求其次,讨论原料进入流程的要求2.1原料在化工产品生产中的原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组成部分,其任务是:用物理或化学方法率先制成在化学上(即纯度杂质上)合乎进入反应器要求的物料。用物理或机械方法达到进入反应器的物理要求(即物理形态和形状的要求,如细度、粒度、平均粒度和粒度分布,含水量、比表面,粒子的形状,气体的重度密度、干燥程度等待）。用物理或其它方法达到进入反应器的加料要求,如原料配比要求,气相进料、液体进料等。2.2原料预处理(原料准备)的任务原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组成部分,其任务是:⑴必须满足工艺要求⑵简便可靠的预处理工艺⑶充分利用反应和分离过程的余热及能量⑷尽量不产生新的污染,不要造成损失⑸尽量研究和采用先进技术⑹投资节省,设备维修方便⑺尽量分工由生产厂家精制2.3原料预处理的原则与方案设计（一）原料预处理的原则⑴必须满足工艺要求2.3原料预处理的原则与方案设计（一（二）原料预处理方案设计第一步,研究预处理方框概念第二步,根据具体原料,进行一级、二级、三级处理,实现化工单元和装置化（二）原料预处理方案设计第一步,研究预处理方框

例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾有泥土等杂质,物料本身也含有杂质,加料要求是要粉碎到某个粒度,要求干燥,则根据上述方框概念,其原料预处理流程为:将上述单元操作完善并变为装置:例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾

第三步,将处理流程细化:第三步,将处理流程细化:

第四步,简化完善流程。如上述流程可先浮选再洗涤,省去水洗和干燥,也可设计一个密闭的粉碎系统,不必再进行气流干燥等。第五步,进行设备工艺设计（此步与整个工艺流程统一进行）。（二）原料预处理方案设计第四步,简化完善流程。如上述流程可先浮选再洗（三）原料预处理方案的比较和评估原料一般由供应商提供,如果供应厂商的处理方案与我们相同的话,则精原料与粗原料相比，不仅要作技术经济比较外,而且还要作充分的风险分析和研究。因为作为粗原料的供应渠道可能较多,而作为精原料实际上接近于专业配套厂商,他们的运行效益和企业成败,直接关系到本企业产品的正常生产,当然可以采取兼并或其它手段,这其中的风险是不可不察也。原料的处理方案,要从原料来源、技术成熟和可靠程度、设备投资、运行费用以及带来的风险等作技术经济的综合评估。（三）原料预处理方案的比较和评估原料一般由供应固体原料的处理气体原料的处理液体原料的处理催化剂准备2.4原料预处理的技术与方法本节讨论以下问题:固体原料的处理2.4原料预处理的技术与方法本节讨论以下问一、固体原料的处理（一）粉碎（二）固体和晶体物料的纯化（三）固体物料的干燥（四）固体原料的输送与加料（五）固体的混合与混料一、固体原料的处理（一）粉碎（一）粉碎粉碎:粉碎产品加工后粒度在1～5mm以上的过程叫破碎粒度在60μm至1～5mm之间的加工过程叫磨碎产物粒度在60μm以下的过程叫超细磨碎粉碎和磨碎的过程统称为粉碎或碎磨粉碎比:1、基本术语D指原料(给料)中最大颗粒尺寸

d指产品中最大颗粒尺寸（一）粉碎粉碎:1、基本术语D指原料(给料)中最大颗粒尺寸（一）粉碎破碎段或磨碎段:物料每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段或磨碎段1、基本术语颗粒的平均粒度常用筛孔的“网目”来表示，网目是筛网在1英寸(2.54厘米)长度上筛孔的数目，这个目数越高，筛孔尺寸越小，如100目、200目等（一）粉碎破碎段或磨碎段:1、基本术语颗粒的平均粒度（一）粉碎粒度分布:习惯上将物料试样称重后置于一套筛网上进行筛分，得出每个粒级的质量分数，列成表格或作图，表示粒度分布。1、基本术语粒度/mm含量%（一）粉碎粒度分布:1、基本术语粒度/mm含（一）粉碎碎磨流程：1、基本术语进料筛破碎机A筛分A破碎机B筛分B破碎机C筛分C粉碎机筛分D细粗粗粗为了使流程连续，各环节中间设计有输送机粗产品（一）粉碎碎磨流程：1、基本术语进料筛破碎机A筛分A破碎机B2、筛分的定义及设备定义:筛分是将粉粒原料在筛面上分为各种粒级.用于固体原料粉碎流程有三种:预先筛分：如进料筛检查筛分：如筛分A、B、C最终筛分：如筛分D设备:筛分设备按物料运动方向和筛面的关系分为振动筛和旋转筛两大类振动筛的物料运动与筛面垂直旋转筛的物料作回转运动筛分机的选用参见P100表2-32、筛分的定义及设备定义:筛分是将粉粒原料在筛面上分为各种粒3、破碎设备（一）粉碎颚式破碎机回转和圆锥破碎机锤式冲击式破碎机辊式破碎机辊压机破碎机锤碎机反击式破碎机3、破碎设备（一）粉碎颚式破碎机回转和圆锥破碎机锤式冲击式破3、破碎设备（一）粉碎常用的破碎设备3、破碎设备（一）粉碎常用的破碎设备4、磨碎设备（一）粉碎雷蒙磨1-梅花架；2-辊子;3-磨环；4-铲刀；5-给料部;6-返风箱;7-排料口4、磨碎设备（一）粉碎雷蒙磨1-梅花架；2-辊子;3-磨环；4、磨碎设备（一）粉碎球磨机筒体端盖给料器主轴承大齿轮中空轴承衬板4、磨碎设备（一）粉碎球磨机筒体端盖给料器主轴承大齿轮中空轴4、磨碎设备（一）粉碎棒磨机1-筒体；2-端盖;3-排料环；4-堆形盖；5-轮圈;6-托轮;7-大止圈4、磨碎设备（一）粉碎棒磨机1-筒体；2-端盖;3-排料环；（二）固体和晶体物料的纯化当物料粉碎到一定程度之后,物料可借风力进行“分级”和纯化通常纯化晶体或盐类的方法如下:(1)熔融纯化

(2)重结晶纯化

(3)制成溶液,蒸发分离,然后泠却结晶

(4)溶于溶剂,再过滤除杂质,浓缩结晶,得到纯晶体

(5)用某种不溶晶体而溶杂质的溶液进行纯化（二）固体和晶体物料的纯化当物料粉碎到一定程度之后,物料可借（三）固体物料干燥对于固体物料通常采用热物理方法进行干燥,也就是指用加热固体物料，使其中的水分蒸发,再由气流把水蒸气带出；或是使空气加热，用热气流吹过固体物料，使水分蒸发而带出；或者是二者兼有。（1）厢式干燥器2、设备1、概念（2）物料移动型干燥器隧道式干燥器穿流带式干燥器喷流式和移动式干燥器（三）固体物料干燥对于固体物料通常采用热物理方（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器

热风式糟型搅拌干燥器（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器热风式糟型（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器圆盘干燥器的结构（三）固体物料干燥2、设备（3）物料搅拌式干燥器圆盘干燥器（三）固体物料干燥2、设备（4）回转干燥器旋风分离器旋风分离器送风机干燥段泠却段空气加热器（三）固体物料干燥2、设备（4）回转干燥器旋风分离器旋风分（三）固体物料干燥2、设备（5）红外、远红外干燥器辐射器传送带漏斗阀门器（三）固体物料干燥2、设备（5）红外、远红外干燥器辐射器传（三）固体物料干燥2、设备（6）微波干燥器旋风分离器发生器波导筛子干燥器流化床加热器（三）固体物料干燥2、设备（6）微波干燥器旋风分离器发生器（三）固体物料干燥2、设备（7）气流干燥器

袋滤器旋风分离器干燥管加热器加料器风机（三）固体物料干燥2、设备（7）气流干燥器袋滤器旋风分离器（三）固体物料干燥3、干燥流程干燥器出料热风尾气处理加料热风加料方式是由所选用的干燥器决定加料方式人工加料,如厢式干燥器真空加料,如真空干燥器输送带进料,如回转干燥器螺旋进料器,如气流干燥器、流化床旋转加料器,如气流干燥器、流化床（三）固体物料干燥3、干燥流程干燥器出料热风尾气处理加料热风（三）固体物料干燥加料装置结构示意图3、干燥流程（三）固体物料干燥加料装置结构示意图3、干燥流程3、干燥流程

干燥流程的出料系统,一般是由干燥装置的特点决定人工出料,如一些间歇厢式干燥自动出料,如流态化和气流干燥装置。这类干燥器的出料特点是气流与物料一起输出,因此必须用旋风分离器收集干燥物料进入集尘斗入料仓，其方框流程示意为：（三）固体物料干燥旋风分离器二级旋风分离布袋除尘集尘斗集尘斗料仓气流干燥物料从干燥器出口放空或湿式除尘3、干燥流程干燥流程的出料系统,一般是由干燥装置的特点决定3、干燥流程

当一种干燥方法不能完全干燥要求,或从节能目的出发,

可采用两级干燥方案如旋风和流化床的组合,粉碎和气流干燥的组合（三）固体物料干燥3、干燥流程当一种干燥方法不能完全干燥要求,或从节能目的出1、固体原料的输送

固体原料的输送与加料是原料预处理和进入反应器的重要环节,是流程上不可缺少的部分（四）固体原料的输送与加料固体原料输送方式人工搬运,如用电瓶车、叉车、翻斗车等

机械输送气力输送带式输送机提升料斗螺旋输送机压送（吹送）式吸送式1、固体原料的输送固体原料的输送与加料是原螺旋进料机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送

螺旋进料机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送脉冲式气力输送机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送

脉冲式气力输送机（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送喷射式吸-压气送装置（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的输送

固定式吸嘴喷射式吸-压气送装置（四）固体原料的输送与加料1、固体原料的（四）固体原料的输送与加料2、固体物料进入反应器的加料流程料仓计量加料器符合要求的固体原料进入反应器（四）固体原料的输送与加料2、固体物料进入反应器的加料流程料双转子混合机（五）固体的混合与混料有时在固体粉料加料时，不止一种物料，因此有必要在加入反应器后或加料之前加以混合固体粉料的混合可以减少非均匀性其设备是混合机，例如：连续式研磨机双转子混合机（五）固体的混合与混料有时在固体粉料加料时，不止各种混合机适用范围各种混合机适用范围

二、气体原料的处理对于原料气的要求:不含尘粒,不含水分,尽量纯化,不含杂质.因此,原料气通常要处理后投料,其处理过程有:（一）原料气体除尘捕雾（二）气体净化精制（三）原料气体的干燥（四）输送与计量二、气体原料的处理（一）原料气体除尘捕雾（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器即捕集空气中的低浓度粉尘干法除尘沉降器除尘惯性除尘器:使含尘的气体急速转向或冲击挡板旋风除尘器袋式过滤器湿法除尘湿法洗涤器除沫器气体除尘捕雾方式（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器干法除尘沉降器除尘湿法除尘湿（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器（一）原料气体除尘捕雾空气过滤器（一）原料气体除尘捕雾旋风分离器（一）原料气体除尘捕雾旋风分离器湿法洗涤器的分类湿法洗涤器的分类复档捕沫器高效Brink除雾器（一）原料气体除尘捕雾复档捕沫器高效Brink除雾器（一）原料气体除尘捕雾（二）气体净化精制过滤(除雾)洗涤-除沫加压精馏泠凝吸附，如分子筛等化学吸附离子交换膜分离凝絮、螯合吸收化学反应，如转化和破坏溶解生物化学方法化学方法和生物化学方法物理化学方法物理方法原料气体净化方法（二）气体净化精制过滤(除雾)化学吸附化学反应，如转化和破坏（三）原料气体的干燥器壁泠却液体泠却,即稀释了液体或结水成霜悬浮于液体中分子筛硅胶,Al2O3无机物活性炭化学反应,如炭,SiCl4等吸附,如浓H2SO4、CaCl2等加压—泠凝水汽液化吸附冷却冷冻气体干燥方案吸收—化学吸附式吸收原料经水洗除尘之后，使气体中湿度增大或原料气本身含有水分,当原料气体对水分有严格要求时,必须进行干燥（三）原料气体的干燥器壁泠却分子筛化学反应,如炭,SiCl4（四）输送与计量气体的输送,一般由压力(气体输送机施压)通过管道输送1、气体输送气体输送机通风机:排气压力小于0.1415MPa鼓风机:出口风压为0.1415～0.2mPa压缩机:出口压力大于0.2MPa2、气体输送加料中的计量

通常在管道中安装节流孔板,利用气体穿过孔板锐口造成的压差,用公式可以计算出气体的流量（四）输送与计量气体的输送,一般由压力(气体输送机施压)通过

三、液体原料的处理（一）纯化和净化（二）液体原料干燥（三）液体原料输送与计量三、液体原料的处理（一）纯化和净化（一）纯化和净化恒压过滤恒速过滤变压变速过滤堵塞过滤深层过滤膜过滤微过滤离心过滤澄清过滤滤饼过滤过滤过程动态过滤

液体原料通常都是按照反应要求订货购买的,一般说来,很少在反应流程中加以净化、精馏或其它方法去除杂质的。但却有一些场合，出于经济效益的考虑或由于反应过程要求的质量指标过于苛严，还需加以精制。1、过滤和澄清（一）纯化和净化恒压过滤堵塞过滤膜过滤离心过滤澄清过滤滤饼过（一）纯化与净化重力过滤机袋式过滤机砂滤器间歇连续盘式压滤机膜滤器预敷层压滤机真空过滤机重力过滤器过滤装置加压过滤机离心过滤机增浓过滤机澄清过滤机吸滤器真空叶滤器转鼓圆盘1、过滤和澄清（一）纯化与净化重力过滤机间歇盘式压滤机真空过滤机重力过滤器一般含液相溶质杂质可用结晶方法2、结晶和重结晶结晶（一）纯化与净化溶液结晶泠却结晶:降低温度蒸发结晶:溶剂的蒸发真空绝热泠却结晶:溶剂的闪蒸与蒸发兼有降温加晶种等其它类型:改变压力,降低溶解度方法熔融结晶升华结晶沉析结晶反应沉淀,如氯碱工业精制食盐水,加BaCl2去除硫酸根,加以沉析盐析沉淀一般含液相溶质杂质可用结晶方法2、结晶和重结晶结晶（一）纯化与上述气体的吸附和吸收一样,只要液体原料不破坏或不腐蚀吸附剂,也可用于液体原料的净化纯化,如大型工业色谱、离子交换等3.吸附与吸收（一）纯化与净化有机交换剂强酸阳性强碱阴性弱酸阳性弱减阴性大孔吸附树脂其它无机交换剂沸石天然合成两性水合氧化物（如氧化钛、氧化锆）离子交换