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(kāi)始蓬勃發(fā)展基本有機(jī)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(lái)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(diǎn)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(duì)不同流程方案精確分析評(píng)價(jià)，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(dòng)過(guò)程的物料衡算石油化工自20世紀(jì)50年代開(kāi)始蓬勃發(fā)展反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過(guò)程的核心，反應(yīng)器的種類繁多。催化劑在能源開(kāi)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(shí)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(guò)程及流程化工生產(chǎn)過(guò)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(guò)程的核心，反應(yīng)器的種類繁多。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(guò)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(gè)單元的基本功能和屬性，列出不同方案。不同功能單元的實(shí)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(duì)不同流程方案精確分析評(píng)價(jià)，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工藝流程設(shè)計(jì)—優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗、安全。

工藝流程主要解決以下問(wèn)題：確定整個(gè)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(jì)。生產(chǎn)能力：一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或處理的原料量單位：

千克/時(shí)（kg/h）；噸/天(t/d)；萬(wàn)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(guò)程的主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)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(jìn)行程度的大小反映原料的利用是否合理從產(chǎn)物角度來(lái)描述反應(yīng)過(guò)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(duì)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(dòng)過(guò)程的物料衡算確定整個(gè)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(duì)不同流程方案精確分析評(píng)價(jià)，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(guò)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(jìn)操作條件催化劑有助于開(kāi)發(fā)新的反應(yīng)過(guò)程，發(fā)展新化工技術(shù)催化劑在能源開(kāi)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(jī)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(guò)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(guò)程的物料衡算以每批生產(chǎn)時(shí)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(jī)械損失穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的物料衡算系統(tǒng)中各點(diǎn)的參數(shù)（溫度、壓力、濃度和流量等）不隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)中沒(méi)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(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式并配平選定衡算基準(zhǔn)，以計(jì)算方便為原則收集或計(jì)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(jì)算和核對(duì)報(bào)告計(jì)算結(jié)果穩(wěn)態(tài)流動(dòng)反應(yīng)過(guò)程的熱量衡算

穩(wěn)態(tài)流動(dòng)反應(yīng)過(guò)程是一類最常見(jiàn)的恒壓過(guò)程，在該系統(tǒng)內(nèi)無(wú)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(duì)外作的功WUin+QP=Uout+W練習(xí)題:1、何謂轉(zhuǎn)化率、選擇性？