化学工艺学基础(共32张精选PPT)

第一章化学工艺学基础

原料资源及其加工

石油天然气煤生物质空气水石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品中大约有90%来源于石油和天然气石油及其加工三烯——乙烯、丙烯、丁二烯

石油制取三苯——苯、甲苯、二甲苯

石油、天然气和煤制取利用原油中各组分沸点的差别进行分离常压蒸馏减压蒸馏

石油的加工一次加工——

油品的加工按催化反应体系的物相均一性均相催化剂非均相催化剂输入物料的总质量=对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣。按换热方式分：间接换热、直接换热等。绘出流程的方框图，以便选定衡算系统6催化剂的性能及使用输入该系统的能量=输入物料的内能Uin+环境传入的热量QP稳定流动过程的物料衡算石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展反应器是化工生产过程的核心，反应器的种类繁多。催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用石油、天然气和煤制取技术资料的完整性和可信度输入物料中所有原子的摩尔数之和=输出物料中所有原子的摩尔数之和催化重整（catalyticreforming）不同功能单元的实施方法原油常减压蒸馏装置:常压塔和减压塔原油常减压蒸馏装置:热交换系统催化裂化(catalyticcracking)催化加氢裂化(catalytichydrocracking)

催化重整（catalyticreforming）烃类热裂解

（pyrolysisofhybrocarbons）二次加工——

馏分油的化学加工调整烃类的组成石油加工的主要途径和产品产品分离与精制

化学反应

原料预处理

1.2化工生产过程及流程化工生产过程达到所需状态和规格反应类型、反应器得到符合规格的产品回收利用副产物

反应器种类：反应器是化工生产过程的核心，反应器的种类繁多。按结构特点分：管式、床式、釜式、塔式等；按操作方式分：间歇式、连续式、半连续式等；按换热状况分：等温、绝热、变温等；按换热状况分：等温、绝热、变温等；按换热方式分：间接换热、直接换热等。产品的分离和精制：化工生产的目的是获取符合规格的产品，并回收、利用副产物。分离和精制的方法和技术有很多种，如冷凝、吸附、吸收、萃取、冷冻、闪蒸、精馏、结晶、过滤和干燥等。目前应用最多、最广泛的是精馏。1.3化工生产工艺流程分析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案。不同功能单元的实施方法不同设备型式不同流程方案工艺流程的组织——功能分析法工艺流程组织——形态分析法对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣。原则是否满足所要求的技术指标经济指标的先进性环境、安全和法律技术资料的完整性和可信度工艺流程设计—优质、高产、低能耗、安全。

工艺流程主要解决以下问题：确定整个流程的组成；确定操作条件；控制方案的确定；合理利用原料及能量；制定“三废”的治理方法；制定安全生产措施；保温、防腐的设计。生产能力：一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量或处理的原料量单位：

千克/时（kg/h）；吨/天(t/d)；万吨/年(10kt/a)在最佳条件下可以达到的最大生产能力。1.4化工过程的主要技术指标设计能力：（反应器）（反应系统）循环流程转化率：选择性：表达主、副反应进行程度的大小反映原料的利用是否合理从产物角度来描述反应过程的效率收率（产率）：转化率、选择性和收率的关系？1.5反应条件对化学平衡和反应速率的影响

温度的影响；浓度的影响；压力的影响。三烯——乙烯、丙烯、丁二烯二次加工——馏分油的化学加工稳定流动过程的物料衡算确定整个流程的组成；按使用条件下的物态金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物催化剂绘出流程的方框图，以便选定衡算系统(10kt/a)对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣。6催化剂的性能及使用反映原料的利用是否合理反应过程的物料衡算和热量衡算基础转化率、选择性和收率的关系？输入物料量每批投入的所有物料质量的总和（包括反应物、溶剂、充入的气体、催化剂等）1.6催化剂的性能及使用

提高反应速率和选择性改进操作条件催化剂有助于开发新的反应过程，发展新化工技术催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用催化剂的分类：

按催化反应体系的物相均一性

均相催化剂非均相催化剂按反应类别加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、异构化、芳构化、羰基化、卤化按反应机理

氧化还原型催化剂、酸碱催化剂按使用条件下的物态

金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物催化剂工业催化剂的使用性能

活性选择性寿命

催化剂的失活和再生反应过程的物料衡算和热量衡算基础

输入物料的总质量=输出物料的总质量+系统内积累的物料质量

衡算系统的物料衡算通式间歇操作过程的物料衡算以每批生产时间为基准输入物料量每批投入的所有物料质量的总和（包括反应物、溶剂、充入的气体、催化剂等）输出物料量该批卸出的所有物料质量的总和（包括目的产物、副产物、剩余反应物、抽出的气体、溶剂、催化剂等）投入料总量与卸出料总量之差为残存在反应器内的物料量及其它机械损失稳定流动过程的物料衡算系统中各点的参数（温度、压力、浓度和流量等）不随时间而变化，系统中没有积累输入系统的物料总质量=输出系统的物料总质量组分衡算

（∑mi）入=（∑mi）出+Δmi

原子衡算

输入物料中所有原子的摩尔数之和=输出物料中所有原子的摩尔数之和

物料衡算的步骤绘出流程的方框图，以便选定衡算系统写出化学反应方程式并配平选定衡算基准，以计算方便为原则收集或计算必要的各种数据设未知数，列方程式组，联立求解计算和核对报告计算结果稳态流动反应过程的热量衡算

稳态流动反应过程是一类最常见的恒压过程，在该系统内无能量积累。

输入该系统的能量=输入物料的内能Uin+环境传入的热量QP输出该系统的能量=输出物料的内能Uout+系统对外作的功WUin+QP=Uout+W练习题:1、何谓转化率、选择性？