化工工艺总结

化工工艺总结

一.化学工艺名词概念

1.化学工艺

有机化学工业

精细化学工业

高分子化学工业

2.催化剂的有关概念

催化剂:

催化剂的活化：将制备好的催化剂的活性和选择性提高到正常使用水平的操作。

催化剂的活性:指催化剂改变反应速率的能力,即加快反应速率的程度,它是反映催化剂在一定工艺条件下催化性能的主要指标。

催化剂的选择性:指催化剂使反应向着所需方向进行生成目的产物的能力。

催化剂的活性温度:催化剂保持活性稳定的温度,是确定反应温度的依据。

催化剂的空隙率:催化剂床层空隙体积与催化剂床层总体积之比。

催化剂的比表面积:指每克催化剂的表面积。

3.转化率:某一反应物参加反应的量占其加入量的百分数。

平衡转化率:某一化学反应达到化学平衡状态时,转化为目的产物的某种原料量占该种原料起始量的百分数。

单程转化率:表示反应物一次通过反应器,参加反应的某种原料量站通入反应器的反应物总量的百分数。

全程转化率(总转化率):以包括循环系统在内的反应器、分离设备的反应体系为研究对象，参加反应的物料量占进入反应体系总原料量的百分数。

产率：实际所得目的产物量占按反应了原料计算应得产物理论量的百分数。

收率：生成某产物的实际产量占按加入的某一反应物计算生成该产物的理论产量的百分数。

质量收率：实际获得产品质量占其加入反应器原料质量的百分数。

消耗定额：生产单位产品所消耗的原料量，即每生产一吨100%的产品所消耗的原料量。

4.空间速度：单位时间、体积催化剂上通过的标准状态下反应器气体的体积。

空时产率：

空时产量：在一定反应条件下，单位时间单位体积催化剂上生成目的产物得数量。

接触时间：（停留时间）反应物在反应状态下与催化剂的接触时间。

5.物料中间体：

爆炸极限：可燃气体、蒸汽、粉尘与空气混合在一定浓度范围内与明火发生爆炸，这个浓度范围就称为爆炸极限。

6.单元反应

焙烧反应：在底于熔点下，原料中的主要成分与空气中的氧气反应生成氧化物炉气的过程。

烃类热裂解：烃类在高温下受热分解生成分子量较小的烃类以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等基本有机化工产品的化学过程。

催化加氢：在催化剂作用下，分子氢与某些化合物相加成的反应。

催化脱氢：

氧化脱氢：“接受体”夺取烃分子中的氢，使其转变为相应的不饱和烃而被氧化，这种烃类脱氢反应称为氧化脱氢。

催化氧化：

卤化：在化合物分子中引入卤素原子以生产卤素衍生物或卤代脂肪烃的反应过程。

烃的氧氯化：饱和烃和不饱和烃在氧气和催化剂存在下，以HCL为氯化剂进行的氯化反应。

均相催化自氧化：

非均相催化自氧化：气态有机原料在固态催化剂存在下，以气态氧作为氧化剂，氧化为有机产品的过程。

流化床反应：

催化剂粒度：

固体流态化：固体颗粒悬浮于运动的流体中，从而使颗粒具有类似于流体的某些宏观特性。

筛目：一英寸筛的孔边长度内所具有的孔数。

二、生产原理

氨、甲醇、硫酸SO2催化氧化SO3吸收、苯乙烯、氯乙烯、烃类热裂解、丙烯腈

复习题

1、合成氨生产过程

2、合成氨生产原理及特点

3.合成氨工艺条件的筛选与确定

4、合成氨工艺联醇、双甲工艺的概念

联醇工艺：（1）合成甲醇串联在合成氨工艺中，既要满足合成氨工艺条件，又要满足甲醇合成的要求，必须在生产中有必要的补充调节措施使两个合成生产同时进行。（2）在联醇工艺中合成甲醇后的气体必须精制，满足合成氨的生产要求。（3）联醇工艺与合成氨工艺必须采取特殊净化措施，既保持合成甲醇的CO，又不能使H2S等气进入系统。

双甲工艺：用甲醇化、甲烷化精致合成NH3原料气中的CO、CO2，使合成NH3原料气中的CO、CO2含量<20ppm，并副产甲醇、双甲燃料二甲醚等产品，此工艺为合成氨原料气双甲精制工艺，简称双甲工艺。

5、硫酸的生产过程。

6、SO2炉气净化设备（空气分离器、炉式管工作原理）

7、SO2催化氧化的催化剂在使用中如何保持活性的操作与控制。

9、SO2催化氧化反应温度为何控制先高后低

10、SO3吸收剂为何采用98.3%浓度的H2SO4

11、吸收SO3气体温度为何高于产物气的露点温度

12、烃类热裂解生产乙烯的特点

13、烃类热裂解的适宜温度、停留时间如何确定

14、烃类热裂解为何加入稀释剂，其优点如何

15、烃类热裂解工艺过程

16、甲醇生产方法几种

17、甲醇合成的特点（放热、摩尔数减少、复杂反应、可逆、催化反应）

18、甲醇工艺条件的筛选与确定

19、工艺对合成甲醇反应设备的要求

20、合成甲醇工艺过程

原料气制备脱硫变换压缩反应过程精流产品

21、苯乙烯的生产特点

22、苯乙烯反应器的材质如何选择

23、为何采用真空精流

24、丙烯腈产物气中为何有2%的O2存在

25、O2超过2%对生产有何影响

26、氯乙烯生产的特点

27、氯乙烯生产工艺条件的选择

28、乙炔法原料配比为什么要求HCL过量

29、氯乙烯精致为何采用加压

30、何谓工艺流程

三、热力学分析

方向、限度（平衡转化度）

1、一定反应能量的变化

（1）计算标准状态下的能量

△H298＝（∑n△H298生成热）产物－（∑n△298生成热）反

（2）高温反应热。是根据基尔戈夫公式计算

（3）高温高压△H计算

先计算原料产物的对比压力

再计算原料产物的对比温度

查焓差图

2、平衡常数计算

注意高压下用溢度

3、平衡转化率的计算

4、外界条件对反应的影响

T、P、C浓度、摩尔比

四、动力学分析

1、化学反应速度

如何提高化学反应速度

高T、高P、高C（浓度）

2、反应的真实过程如何

从而确定对化学反应速度影响的条件

3、根据反应的特点确定外界条件对反应速度影响

4、怎样有效的控制化学反应，抑制副反应，加快主反应的反应速度

五、工艺条件的确定（筛选）

1、反应温度的确定

（1）从热力学进行分析

合成

放热反应T升平衡转化率降采用低温

分解

吸热反应T升平衡转化率升采用高温

（2）反应速度

T升反应速度加快转化率提高副反应增加

合成反应应选择低温高活性的催化剂

（3）催化反应

依据催化剂的活性温度范围

（4）实验确定

生产实践选择收率高的温度值

（5）液相放热反应

采用沸腾温度，易移出反应热而且温度稳定

2、压力确定

（1）合成反应

摩尔数减小反应

P升对反应有利

（2）分解反应

减压平衡转化率提高

减压对生产有利

（3）压力升

反应物浓度升

反应速度加快，生产能力增加，但能量消耗大，设备材料要求高

（4）压力确定

是根据具体的经济评价和技术条件，主要是能量消耗、原材料费用，设备技术投资在内的综合费用来确定反应压力

3、原料配比

（1）合成反应

两种原料在配比时要求一种原料过量，不过量的反应物转化率提高，过量原料应选价廉易得、安全可靠、多余量易除去、多余量对生产没有影响或很少有影响

（2）分解类型反应

在反应系统加入稀释剂降低反应物分压（烃类热裂解水

苯乙烯生产）

4、反应时间

气固相催化反应选择产率高时的反应时间（实验中试测产率/一段时间）

5、原料的纯度

工艺中必须满足要求

必除杂质：

（1）催化剂的毒物

（2）引起设备腐蚀的物质应尽量少

（3）抑制主反应的杂质应尽量少

（4）引起副反应的杂质应尽量少

（5）引起不安全生产的杂质尽量少

（6）合成类型的反应，惰性气体杂质应尽量少

六、反应设备

1、对反应器的基本要求

（1）反应器要有足够的反应体积保证反应物在反应器内有足够的反应时间，达到规定的生产能力和产品质量标准

（2）反应结构要使反应物之间接触良好

（3）保证及时有效的输入或输出热量使反应过程稳定

（4）要有足够的机械强度和耐腐蚀能力，保证反应过程安全可靠，经济耐用

（5）操作方便、容易制造安装、便于维修

2、反应器的类型（反应设备）与结构

（1）对反应器的基本要求

（2）反应器的类型

七、化工生产工艺流程

1、工艺流程的概念、化工生产过程

工艺流程：

化工生产过程：经过化学反应将原料转变成产品的工艺过程

2、工艺流程的组织原则

（1）满足该反应所需的物理化学条件

（2）必须采用先进的技术水平（绿色化工技术）

（3）合理的经济指标

3、化工生产流程中一般包括的设备

（1）物料的储存设备

（2）物料的输送设备

（3）反应物的净化设备

（4）反应物的配制混合设备

（5）将反应物处理到反应条件下的设备

（6）反应设备

（7）反应物的粗（初）分离设备

（8）目的产物的精制设备

（9）综合利用及回收设备

（10）安全设备

4、工艺流程设计应包括以下几点

（1）物料流向的安排

（2）能量的变换与交换

（3）生产过程采用的单元操作和设备

（4）生产所用的管路和控制点

八、工艺计算

1、平衡转化率的计算

平衡