化工工藝總結(jié)

化工工藝總結(jié)

一.化學工藝名詞概念

1.化學工藝

有機化學工業(yè)

精細化學工業(yè)

高分子化學工業(yè)

2.催化劑的有關(guān)概念

催化劑:

催化劑的活化：將制備好的催化劑的活性和選擇性提高到正常使用水平的操作。

催化劑的活性:指催化劑改變反應速率的能力,即加快反應速率的程度,它是反映催化劑在一定工藝條件下催化性能的主要指標。

催化劑的選擇性:指催化劑使反應向著所需方向進行生成目的產(chǎn)物的能力。

催化劑的活性溫度:催化劑保持活性穩(wěn)定的溫度,是確定反應溫度的依據(jù)。

催化劑的空隙率:催化劑床層空隙體積與催化劑床層總體積之比。

催化劑的比表面積:指每克催化劑的表面積。

3.轉(zhuǎn)化率:某一反應物參加反應的量占其加入量的百分數(shù)。

平衡轉(zhuǎn)化率:某一化學反應達到化學平衡狀態(tài)時,轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料量占該種原料起始量的百分數(shù)。

單程轉(zhuǎn)化率:表示反應物一次通過反應器,參加反應的某種原料量站通入反應器的反應物總量的百分數(shù)。

全程轉(zhuǎn)化率(總轉(zhuǎn)化率):以包括循環(huán)系統(tǒng)在內(nèi)的反應器、分離設(shè)備的反應體系為研究對象，參加反應的物料量占進入反應體系總原料量的百分數(shù)。

產(chǎn)率：實際所得目的產(chǎn)物量占按反應了原料計算應得產(chǎn)物理論量的百分數(shù)。

收率：生成某產(chǎn)物的實際產(chǎn)量占按加入的某一反應物計算生成該產(chǎn)物的理論產(chǎn)量的百分數(shù)。

質(zhì)量收率：實際獲得產(chǎn)品質(zhì)量占其加入反應器原料質(zhì)量的百分數(shù)。

消耗定額：生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的原料量，即每生產(chǎn)一噸100%的產(chǎn)品所消耗的原料量。

4.空間速度：單位時間、體積催化劑上通過的標準狀態(tài)下反應器氣體的體積。

空時產(chǎn)率：

空時產(chǎn)量：在一定反應條件下，單位時間單位體積催化劑上生成目的產(chǎn)物得數(shù)量。

接觸時間：（停留時間）反應物在反應狀態(tài)下與催化劑的接觸時間。

5.物料中間體：

爆炸極限：可燃氣體、蒸汽、粉塵與空氣混合在一定濃度范圍內(nèi)與明火發(fā)生爆炸，這個濃度范圍就稱為爆炸極限。

6.單元反應

焙燒反應：在底于熔點下，原料中的主要成分與空氣中的氧氣反應生成氧化物爐氣的過程。

烴類熱裂解：烴類在高溫下受熱分解生成分子量較小的烴類以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烴等基本有機化工產(chǎn)品的化學過程。

催化加氫：在催化劑作用下，分子氫與某些化合物相加成的反應。

催化脫氫：

氧化脫氫：“接受體”奪取烴分子中的氫，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳牟伙柡蜔N而被氧化，這種烴類脫氫反應稱為氧化脫氫。

催化氧化：

鹵化：在化合物分子中引入鹵素原子以生產(chǎn)鹵素衍生物或鹵代脂肪烴的反應過程。

烴的氧氯化：飽和烴和不飽和烴在氧氣和催化劑存在下，以HCL為氯化劑進行的氯化反應。

均相催化自氧化：

非均相催化自氧化：氣態(tài)有機原料在固態(tài)催化劑存在下，以氣態(tài)氧作為氧化劑，氧化為有機產(chǎn)品的過程。

流化床反應：

催化劑粒度：

固體流態(tài)化：固體顆粒懸浮于運動的流體中，從而使顆粒具有類似于流體的某些宏觀特性。

篩目：一英寸篩的孔邊長度內(nèi)所具有的孔數(shù)。

二、生產(chǎn)原理

氨、甲醇、硫酸SO2催化氧化SO3吸收、苯乙烯、氯乙烯、烴類熱裂解、丙烯腈

復習題

1、合成氨生產(chǎn)過程

2、合成氨生產(chǎn)原理及特點

3.合成氨工藝條件的篩選與確定

4、合成氨工藝聯(lián)醇、雙甲工藝的概念

聯(lián)醇工藝：（1）合成甲醇串聯(lián)在合成氨工藝中，既要滿足合成氨工藝條件，又要滿足甲醇合成的要求，必須在生產(chǎn)中有必要的補充調(diào)節(jié)措施使兩個合成生產(chǎn)同時進行。（2）在聯(lián)醇工藝中合成甲醇后的氣體必須精制，滿足合成氨的生產(chǎn)要求。（3）聯(lián)醇工藝與合成氨工藝必須采取特殊凈化措施，既保持合成甲醇的CO，又不能使H2S等氣進入系統(tǒng)。

雙甲工藝：用甲醇化、甲烷化精致合成NH3原料氣中的CO、CO2，使合成NH3原料氣中的CO、CO2含量<20ppm，并副產(chǎn)甲醇、雙甲燃料二甲醚等產(chǎn)品，此工藝為合成氨原料氣雙甲精制工藝，簡稱雙甲工藝。

5、硫酸的生產(chǎn)過程。

6、SO2爐氣凈化設(shè)備（空氣分離器、爐式管工作原理）

7、SO2催化氧化的催化劑在使用中如何保持活性的操作與控制。

9、SO2催化氧化反應溫度為何控制先高后低

10、SO3吸收劑為何采用98.3%濃度的H2SO4

11、吸收SO3氣體溫度為何高于產(chǎn)物氣的露點溫度

12、烴類熱裂解生產(chǎn)乙烯的特點

13、烴類熱裂解的適宜溫度、停留時間如何確定

14、烴類熱裂解為何加入稀釋劑，其優(yōu)點如何

15、烴類熱裂解工藝過程

16、甲醇生產(chǎn)方法幾種

17、甲醇合成的特點（放熱、摩爾數(shù)減少、復雜反應、可逆、催化反應）

18、甲醇工藝條件的篩選與確定

19、工藝對合成甲醇反應設(shè)備的要求

20、合成甲醇工藝過程

原料氣制備脫硫變換壓縮反應過程精流產(chǎn)品

21、苯乙烯的生產(chǎn)特點

22、苯乙烯反應器的材質(zhì)如何選擇

23、為何采用真空精流

24、丙烯腈產(chǎn)物氣中為何有2%的O2存在

25、O2超過2%對生產(chǎn)有何影響

26、氯乙烯生產(chǎn)的特點

27、氯乙烯生產(chǎn)工藝條件的選擇

28、乙炔法原料配比為什么要求HCL過量

29、氯乙烯精致為何采用加壓

30、何謂工藝流程

三、熱力學分析

方向、限度（平衡轉(zhuǎn)化度）

1、一定反應能量的變化

（1）計算標準狀態(tài)下的能量

△H298＝（∑n△H298生成熱）產(chǎn)物－（∑n△298生成熱）反

（2）高溫反應熱。是根據(jù)基爾戈夫公式計算

（3）高溫高壓△H計算

先計算原料產(chǎn)物的對比壓力

再計算原料產(chǎn)物的對比溫度

查焓差圖

2、平衡常數(shù)計算

注意高壓下用溢度

3、平衡轉(zhuǎn)化率的計算

4、外界條件對反應的影響

T、P、C濃度、摩爾比

四、動力學分析

1、化學反應速度

如何提高化學反應速度

高T、高P、高C（濃度）

2、反應的真實過程如何

從而確定對化學反應速度影響的條件

3、根據(jù)反應的特點確定外界條件對反應速度影響

4、怎樣有效的控制化學反應，抑制副反應，加快主反應的反應速度

五、工藝條件的確定（篩選）

1、反應溫度的確定

（1）從熱力學進行分析

合成

放熱反應T升平衡轉(zhuǎn)化率降采用低溫

分解

吸熱反應T升平衡轉(zhuǎn)化率升采用高溫

（2）反應速度

T升反應速度加快轉(zhuǎn)化率提高副反應增加

合成反應應選擇低溫高活性的催化劑

（3）催化反應

依據(jù)催化劑的活性溫度范圍

（4）實驗確定

生產(chǎn)實踐選擇收率高的溫度值

（5）液相放熱反應

采用沸騰溫度，易移出反應熱而且溫度穩(wěn)定

2、壓力確定

（1）合成反應

摩爾數(shù)減小反應

P升對反應有利

（2）分解反應

減壓平衡轉(zhuǎn)化率提高

減壓對生產(chǎn)有利

（3）壓力升

反應物濃度升

反應速度加快，生產(chǎn)能力增加，但能量消耗大，設(shè)備材料要求高

（4）壓力確定

是根據(jù)具體的經(jīng)濟評價和技術(shù)條件，主要是能量消耗、原材料費用，設(shè)備技術(shù)投資在內(nèi)的綜合費用來確定反應壓力

3、原料配比

（1）合成反應

兩種原料在配比時要求一種原料過量，不過量的反應物轉(zhuǎn)化率提高，過量原料應選價廉易得、安全可靠、多余量易除去、多余量對生產(chǎn)沒有影響或很少有影響

（2）分解類型反應

在反應系統(tǒng)加入稀釋劑降低反應物分壓（烴類熱裂解水

苯乙烯生產(chǎn)）

4、反應時間

氣固相催化反應選擇產(chǎn)率高時的反應時間（實驗中試測產(chǎn)率/一段時間）

5、原料的純度

工藝中必須滿足要求

必除雜質(zhì)：

（1）催化劑的毒物

（2）引起設(shè)備腐蝕的物質(zhì)應盡量少

（3）抑制主反應的雜質(zhì)應盡量少

（4）引起副反應的雜質(zhì)應盡量少

（5）引起不安全生產(chǎn)的雜質(zhì)盡量少

（6）合成類型的反應，惰性氣體雜質(zhì)應盡量少

六、反應設(shè)備

1、對反應器的基本要求

（1）反應器要有足夠的反應體積保證反應物在反應器內(nèi)有足夠的反應時間，達到規(guī)定的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量標準

（2）反應結(jié)構(gòu)要使反應物之間接觸良好

（3）保證及時有效的輸入或輸出熱量使反應過程穩(wěn)定

（4）要有足夠的機械強度和耐腐蝕能力，保證反應過程安全可靠，經(jīng)濟耐用

（5）操作方便、容易制造安裝、便于維修

2、反應器的類型（反應設(shè)備）與結(jié)構(gòu)

（1）對反應器的基本要求

（2）反應器的類型

七、化工生產(chǎn)工藝流程

1、工藝流程的概念、化工生產(chǎn)過程

工藝流程：

化工生產(chǎn)過程：經(jīng)過化學反應將原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的工藝過程

2、工藝流程的組織原則

（1）滿足該反應所需的物理化學條件

（2）必須采用先進的技術(shù)水平（綠色化工技術(shù)）

（3）合理的經(jīng)濟指標

3、化工生產(chǎn)流程中一般包括的設(shè)備

（1）物料的儲存設(shè)備

（2）物料的輸送設(shè)備

（3）反應物的凈化設(shè)備

（4）反應物的配制混合設(shè)備

（5）將反應物處理到反應條件下的設(shè)備

（6）反應設(shè)備

（7）反應物的粗（初）分離設(shè)備

（8）目的產(chǎn)物的精制設(shè)備

（9）綜合利用及回收設(shè)備

（10）安全設(shè)備

4、工藝流程設(shè)計應包括以下幾點

（1）物料流向的安排

（2）能量的變換與交換

（3）生產(chǎn)過程采用的單元操作和設(shè)備

（4）生產(chǎn)所用的管路和控制點

八、工藝計算

1、平衡轉(zhuǎn)化率的計算

平衡