化學(xué)工藝過程-化工生產(chǎn)過程組成

基本化工生產(chǎn)技術(shù)課程項(xiàng)目九化學(xué)工藝過程任務(wù)3：化工生產(chǎn)過程組成項(xiàng)目九化學(xué)工藝過程原料預(yù)處理系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)321化工生產(chǎn)工藝流程反應(yīng)產(chǎn)物的分離系統(tǒng)原料的選擇和利用01PART化學(xué)礦●煤炭●石油●天然氣●其他化工資源

1.化工原料1.化學(xué)礦1）.我國化學(xué)礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)：化學(xué)礦資源豐富，礦產(chǎn)種類較多（20多種），但分布不均勻，高品位礦儲量較少；選礦比較困難，利用較為復(fù)雜。2）.化學(xué)礦資源用途：主要用于生產(chǎn)化肥；無機(jī)酸、堿、鹽及有機(jī)鹽；還用于建材、農(nóng)藥、醫(yī)藥等其他工業(yè)部門。2.煤炭煤炭是世界上儲藏量最豐富的化石能源，目前世界人均煤炭資源占有量約為300噸左右，依據(jù)目前能源消耗水平，可供人類消耗300年。我國煤炭可開采量僅次于美國、俄羅斯居世界第三位。煤的種類：（根據(jù)生成煤的植物種類和生成條件分類）⑴.腐植煤由高等植物形成，煤炭的主要存在形式⑵.殘植煤由高等植物的穩(wěn)定組份（角質(zhì)、樹皮、孢子、樹脂）等形成⑶.腐泥煤由湖沼、瀉湖中藻類等浮游生物在還原環(huán)境下經(jīng)腐敗分解而形成

1.化工原料3.原油：從地下開采出來的石油。石油的形成：由低級的動植物在地下及細(xì)菌的作用經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)變化和生物化學(xué)變化而形成，可追溯到5.2億至200萬年。1.原料的選用化工原料的選用，首先要考慮原料來源是否可靠；其次要考慮運(yùn)輸是否方便、安全；再者在確定原料后，要選擇成本低廉、安全可靠的運(yùn)輸方式。所以原料的選用是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要從技術(shù)的、經(jīng)濟(jì)的、安全的、環(huán)保的等多方面綜合考慮后，確定技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理、來源可靠，而且環(huán)境友好，又符合國家能源政策的原料作為該生產(chǎn)裝置的原料路線。2.原料的選擇

適量儲存在化工生產(chǎn)過程中，為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，需要有一定的原料儲存量?；ぴ蟽Υ媪考炔荒苓^多，也不能過少。過多的原料儲存量，一是占用大量的流動資金，影響生產(chǎn)的發(fā)展；二是占用工廠的大量空間；三是有可能因?yàn)橘A存過程不當(dāng)而造成揮發(fā)、風(fēng)化等形式的損耗和浪費(fèi)；四是有時因?yàn)橘A存過多而造成安全事故。同樣，過少的儲存量，一旦遇到原料價格的波動或者運(yùn)輸障礙，會直接影響工廠的正常生產(chǎn)，有時還會導(dǎo)致停產(chǎn)。3.原料的儲存經(jīng)濟(jì)儲存化工原料的儲存，從經(jīng)濟(jì)性上考慮的一般原則是：能室外儲存不用室內(nèi)儲存，能堆放儲存不用容器儲存，能用非金屬容器貯存不用金屬容器貯存，能用普通碳鋼容器貯存不用合金鋼容器貯存，在保證原料貯存安全的前提下，盡量節(jié)約貯存原料場地或設(shè)備的投資。除此之外，還要考慮原料量的多少才能最終確定化工原料的儲存方式。因?yàn)楣腆w原料儲存時，所占空間的大?。粴怏w物料或液體物料貯存時，所需單個容器的容積和容器的數(shù)量，都直接確定了化工原料貯存的安全性和經(jīng)濟(jì)性。安全儲存正確地儲存原料也是減少原料的損耗、避免安全事故的發(fā)生，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的重要方面。在過去或即使現(xiàn)在有些化工廠無論從工程設(shè)計(jì)、工程施工直到正常生產(chǎn)，都忽略了化工原料儲存的環(huán)節(jié)，以至于化工原料在儲存的過程中造成原料的流失，甚至燃燒、爆炸事故的發(fā)生，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了不必要的損失。所以，在化工生產(chǎn)過程中必須重視化工原料的儲存，以防止流失或安全事故的發(fā)生。方法：使煤堆中空氣流通以利散熱：如煤堆裝風(fēng)筒等。煤的風(fēng)化：煤受到空氣中氧、水分及氣溫變化的影響而發(fā)生的一系列變化例：煤儲存方法與危害方法：盡量使煤和空氣隔絕：如把煤制成煤磚儲存；儲存于惰性氣體中；儲存于水中；儲存于半密封槽型煤場中。煤風(fēng)化的危害：煤發(fā)熱量減少，熱加工產(chǎn)率降低，粘結(jié)性變壞，燃燒時火焰變短等，有時熱量散發(fā)不出，會發(fā)生煤的自燃。任務(wù)3：化工生產(chǎn)過程組成項(xiàng)目九化學(xué)工藝過程原料預(yù)處理系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)321化工生產(chǎn)工藝流程反應(yīng)產(chǎn)物的分離系統(tǒng)原料的預(yù)處理02PART1.煤原料的預(yù)處理●原料加工流程：⑴.原煤準(zhǔn)備：對原煤預(yù)處理，選出大塊煤矸石、木塊和鐵器等雜質(zhì)，并進(jìn)行粉碎。⑵.選煤與脫水：采用淘汰或重新選煤，將煤中的矸石分出，再脫除水分。⑶.煤泥回收和洗水澄清循環(huán)使用，北方冬季寒冷，有時要進(jìn)行煤的干燥。⑷.生產(chǎn)技術(shù)檢查，生產(chǎn)中要及時進(jìn)行采樣化驗(yàn)，控制產(chǎn)品質(zhì)量。原料：從煤礦開采出來的煤。由于含有雜質(zhì)不能直接進(jìn)行使用。需要進(jìn)入選煤廠加工成精煤。選煤廠常使用的選煤加工流程圖1.煤原料的預(yù)處理2.石油原料的預(yù)處理原料的預(yù)處理●經(jīng)油田脫水后的原油，還含有一定量的鹽和水，在原油中形成穩(wěn)定的油包水型乳化液。增加能量的消耗及冷凝器的負(fù)荷鹽類易結(jié)垢降低熱效率；鹽殘留在渣油中影響后處理。鹽物質(zhì)可分解為HCl而腐蝕設(shè)備；原料中鹽和水的危害：任務(wù)3：化工生產(chǎn)過程組成項(xiàng)目九化學(xué)工藝過程原料預(yù)處理系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)321化工生產(chǎn)工藝流程反應(yīng)產(chǎn)物的分離系統(tǒng)對反應(yīng)器的要求反應(yīng)器是一種實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌（機(jī)械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時，可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。1.反應(yīng)器2.釜式反應(yīng)器劑1.管式反應(yīng)器（tubularreactor）1.反應(yīng)器分哪幾種3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器4塔式反應(yīng)器1.管式反應(yīng)器（tubularreactor）

圖2-3管式反應(yīng)器

a．多管式反應(yīng)器裝置圖；b.多管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖由長徑比較大的空管或填充管構(gòu)成，可用于實(shí)現(xiàn)氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)化學(xué)工業(yè)出版社2.釜式反應(yīng)器a.外型結(jié)構(gòu)圖b.結(jié)構(gòu)示意圖圖2-4釜式反應(yīng)器由長徑比較小的圓筒形容器構(gòu)成，常裝有機(jī)械攪拌或氣流攪拌裝置，可用于液相單相反應(yīng)過程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應(yīng)過程?；瘜W(xué)工業(yè)出版社3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器——固定床式反應(yīng)器圖2-5固定床式反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社氣體或(和)液體通過固定的或運(yùn)動的固體顆粒床層以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過程3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器——流化床式反應(yīng)器圖2-6流化床反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器——涓流床反應(yīng)器圖2-8涓流床式反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社圖2-10板式塔與填充塔

4.塔式反應(yīng)器——板式塔與填充塔用于實(shí)現(xiàn)氣液相或液液相反應(yīng)過程的塔式設(shè)備4.塔式反應(yīng)器——鼓泡塔式反應(yīng)器圖2-7鼓泡塔式反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社2.反應(yīng)器的要求1.良好的傳質(zhì)條件（特別是非均相反應(yīng)），便于控制反應(yīng)物料的濃度分布，有利于生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)。2.良好的傳熱條件（特別是強(qiáng)放熱或吸熱反應(yīng)），便于移出或供給反應(yīng)熱，有利于反應(yīng)溫度的控制。3.良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，滿足和適應(yīng)反應(yīng)條件的要求。4.安全可靠的操作方式，適應(yīng)生產(chǎn)的要求任務(wù)3：化工生產(chǎn)過程組成項(xiàng)目九化學(xué)工藝過程原料預(yù)處理系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)321化工生產(chǎn)工藝流程反應(yīng)產(chǎn)物的分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)的目的01PART大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，包括未反應(yīng)掉的原料和反應(yīng)生成物。分離系統(tǒng)的目的1342分離系統(tǒng)一、氣體混合物的分離（SeparationofReactedGasMixture）二、液體混合物的分離（SeparationofReactedLiquidMixture）三、固體混合物的分離（SeparationofSolidMixture）四、非均相混合物的分離（SeparationofHeterogeneousMixture）化學(xué)工業(yè)出版社重力、慣性力和離心力等的作用使微粒分離

機(jī)械凈制氣體通過過濾介質(zhì)時微粒被截留而使氣體凈化過濾凈制與液體接觸，用液體洗去氣體中的微粒

濕法凈制微粒在電場作用下沉降

靜電凈制1.氣體的凈制冷凝將壓縮氣體或飽和蒸汽泠卻降溫，使氣體或蒸汽變?yōu)橐后w的過程吸收：用適當(dāng)?shù)囊后w與氣體產(chǎn)物相接觸，使氣體進(jìn)入液體變?yōu)槿芤旱倪^程吸附某些分子在多孔性固體吸附劑表面上濃集的過程2.從氣體產(chǎn)物中分離出要用的物質(zhì)2.液體產(chǎn)物的分離1.從液體產(chǎn)物除去固體產(chǎn)物一般采用凝固、結(jié)晶、凝聚2.從不互溶的液體中除去其中一種液體

一般均用沉降法進(jìn)行分離，也可以采用吸附法進(jìn)行處理3.溶液增濃：用蒸發(fā)方法4.將互溶的液體分離成不同組分；用精餾、萃取等方法方法：將液體產(chǎn)物全部或部分變?yōu)楣腆w1.凝固：將液體產(chǎn)物全部變?yōu)楣腆w用泠卻和泠凍的方法2.結(jié)晶：將液體中的固體溶質(zhì)分離出來的辦法用降低溫度、減少溶質(zhì)和進(jìn)行鹽析等3.凝聚：將乳液中的固體溶質(zhì)分離出來的辦法，加凝聚劑破壞乳化狀態(tài)即可分離液體產(chǎn)物的分離原理固液分離常用的以取得固體產(chǎn)物為目的固液分離的方法是過濾固體干燥主要指從固體物料中除去少量水分從漿狀物或溶液中除去大量水分而直接得到含水量很低的固體產(chǎn)物

其過程包括蒸發(fā)—（結(jié)晶）—干燥連續(xù)過程3.固體產(chǎn)物的分離任務(wù)3：化工生產(chǎn)過程組成項(xiàng)目九化學(xué)工藝過程原料預(yù)處理系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)321化工生產(chǎn)工藝流程反應(yīng)產(chǎn)物的分離系統(tǒng)對反應(yīng)器的要求反應(yīng)器是一種實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌（機(jī)械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時，可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。1.反應(yīng)器2.釜式反應(yīng)器劑1.管式反應(yīng)器（tubularreactor）1.反應(yīng)器分哪幾種3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器4塔式反應(yīng)器1.管式反應(yīng)器（tubularreactor）

圖2-3管式反應(yīng)器

a．多管式反應(yīng)器裝置圖；b.多管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖由長徑比較大的空管或填充管構(gòu)成，可用于實(shí)現(xiàn)氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)化學(xué)工業(yè)出版社2.釜式反應(yīng)器a.外型結(jié)構(gòu)圖b.結(jié)構(gòu)示意圖圖2-4釜式反應(yīng)器由長徑比較小的圓筒形容器構(gòu)成，常裝有機(jī)械攪拌或氣流攪拌裝置，可用于液相單相反應(yīng)過程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應(yīng)過程?；瘜W(xué)工業(yè)出版社3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器——固定床式反應(yīng)器圖2-5固定床式反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社氣體或(和)液體通過固定的或運(yùn)動的固體顆粒床層以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過程3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器——流化床式反應(yīng)器圖2-6流化床反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社3.有固體顆粒床層的反應(yīng)器——涓流床反應(yīng)器圖2-8涓流床式反應(yīng)器化學(xué)工業(yè)出版社圖2-10板式