第二章化工生产基本过程

2．2 丙烯腈生产教学要求：了解丙烯腈性质、用途和工业生产方法；了解丙烯腈合成工艺条件和丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺流程、副产物的利用和三废治理。

丙烯腈是三大合成材料的重要单体，是精细化工产品的重要原料，它的合成在基本有机化工中占有相当重要的地位。

本节就丙烯腈生产，特别是对丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺进行讨论。

1．概述(1)丙烯腈的性质和用途丙烯腈是无色、易挥发的透明液体，剧毒、微臭、有桃仁气味。

沸点77.3℃，凝固点一83.5 ℃，密度806 kg·m-3，25℃时在空气中的爆炸浓度范围为3.05％～l7％(体积分数)。

能溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂，微溶于水，并能与水、苯和异丙醇形成共沸物。

丙烯腈的分子式是C3H3N，结构式为CH2=CHCN，能发生聚合、加成、氰基和氰乙基化等反应。

聚合和加成反应都发生在丙烯腈的C=C双键上，是三大合成材料的重要单体。

丙烯腈的用途非常广泛，图2—25展示了丙烯腈的主要用途。

(2)生产丙烯腈的原料和方法①环氧乙烷法以环氧乙烷为原料生产丙烯腈，原料昂贵，成本高，现在已被淘汰。

②乙炔法此方法是以乙炔与氢氰酸为原料，在CuCl2一NH4Cl的催化作用下，温度为80～90℃时，进行加成反应而得到丙烯腈。

该法生产工艺过程简单，成本低于环氧乙烷法，但副产物种类繁多，产物分离比较困难。

③乙醛法由乙醛与氢氰酸反应生成乳酸腈化物(乳腈)，再在600～700℃和磷酸存在的条件下脱水而制得，该方法制丙烯腈未实现工业化。

上述几种生产方法需要的原料比较昂贵，生产成本高，且原料氢氰酸有剧毒，对环境污染严重，因而，限制了丙烯腈生产的发展。

④丙烯氨氧化法氨氧化法是指经过活化的甲基与氨经催化氧化反应生成腈基的反应，以丙烯为原料可制得丙烯腈。

该方法具有原料便宜、投资少、一步合成、生产成本低等优点。

在反应中除了生成丙烯腈外，同时生成少量乙腈、氢氰酸、丙烯醛以及二氧化碳、一氧化碳等副产物，还包括未参加反应的丙烯、氨、氧、大量的氮气和水蒸气等。

第二章氨碱法纯碱生产工艺概述第一节氨碱法基本生产原理及总流程简述一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程氨碱法生产纯碱的技术成熟，设备基本定型，原料易得，价格低廉，过程中的NH3循环使用，损失较少。

能大规模连续化生产，机械化自动化程度高，产品的质量好，纯度高。

该法的突出缺点是：原料利用率低，主要是指NaCl的利用率低，废渣排放量大。

严重污染环境，厂址选择有很大局限性，石灰制备和氨回收系统设备庞大，能耗较高，流程较长。

针对上述不足和合成氨厂副产CO2的特点，提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线，用NaCl，NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品——即联碱法。

氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。

二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。

其过程大致如下：2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图：3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分：(1)石灰工序:CO 2和石灰乳的制备，石灰石经煅烧制得石灰和CO 2，石灰经消化得石灰乳；(2)盐水工序:盐水的制备和精制；(3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收；原盐 石灰石 无烟煤CO 2 NH 3 废液 重质纯碱 轻质纯碱盐水精制 盐水吸氨 氨盐水碳化 石灰煅烧 石灰乳制备 母液蒸馏 重碱过滤 重碱煅烧 水合(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤；(5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2；和重质纯碱的生产；(6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。

三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石，燃料为焦炭(煤)。

氨作为催化剂在系统中循环使用。

原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤，再煅烧即为成品。

母液经石灰乳中和后，氨蒸发并回收使用，氯化钙则排放。

其化学反应为：氨碱法具有原料来源丰富和方便，生产过程均在气液相间进行，可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。

化工生产课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解化工生产的基本原理，掌握化学工艺流程的关键环节。

2. 使学生掌握化工生产中常见设备的工作原理及操作方法。

3. 帮助学生了解化工生产中的安全知识，提高安全意识。

技能目标：1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力，能够分析化工生产过程中的问题并提出解决方案。

2. 提高学生实际操作化工设备的能力，熟练掌握基本操作方法。

3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够在小组合作中共同完成任务。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对化工生产的兴趣，培养认真负责的工作态度。

2. 培养学生尊重劳动、爱护设备、节约资源的意识。

3. 引导学生关注化工生产与环境保护的关系，树立绿色化学观念。

课程性质分析：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实际操作，旨在培养学生的实际操作能力。

学生特点分析：学生为高中生，具有一定的化学基础知识，思维活跃，动手能力强，但安全意识相对较弱。

教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

2. 强调安全知识，提高学生的安全意识。

3. 注重培养学生的团队协作和沟通能力，提高学生的综合素质。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 化工生产基本原理：- 化工生产过程中的质量守恒、能量守恒原理。

- 化学反应速率、化学平衡及其在化工生产中的应用。

- 课本章节：第二章 化工过程原理。

2. 化工设备与操作：- 常见化工设备（如反应釜、塔设备、换热器等）的结构、原理及操作方法。

- 化工生产过程中的自动化控制技术。

- 课本章节：第三章 化工设备与工艺流程。

3. 化工生产安全与环保：- 化工生产过程中的安全知识，如防火、防爆、防毒、防腐蚀等。

- 环境保护与化工生产的关系，绿色化学观念的实践。

- 课本章节：第四章 化工生产安全与环境保护。

教学大纲安排：第一周：化工生产基本原理学习，理解化学反应在化工生产中的应用。

第二周：熟悉常见化工设备，学习设备操作方法。

化工生产流程化工生产流程是指将原料通过一系列的化学、物理反应和加工操作，转化为最终产品的过程。

化工生产流程通常包括原料准备、反应操作、分离提纯和产品制备等环节。

下面将就化工生产流程的几个关键环节进行详细介绍。

首先，原料准备是化工生产流程的第一步。

原料的选择和准备对于后续的反应操作至关重要。

化工生产原料通常包括化学品、天然气、石油等。

在原料准备阶段，需要对原料进行检验、储存、配比等操作，确保原料的质量和稳定性。

接下来是反应操作。

在反应操作中，原料经过一系列的化学反应，转化为所需的中间体或最终产品。

反应操作的选择和控制直接影响着产品的质量和产量。

在这一阶段，需要严格控制反应条件，如温度、压力、PH值等，确保反应的进行顺利和高效。

随后是分离提纯。

在反应操作后，通常需要对反应混合物进行分离和提纯，以获得目标产品。

分离提纯的方法包括蒸馏、结晶、萃取、过滤等。

在这一阶段，需要根据产品的特性选择合适的分离提纯方法，并对分离提纯过程进行精确控制，以确保产品的纯度和质量。

最后是产品制备。

在分离提纯后，产品需要经过最终的制备操作，包括干燥、包装、贮存等。

在产品制备阶段，需要对产品进行最终的检验和包装，确保产品符合质量标准，并能够满足市场需求。

总的来说，化工生产流程是一个复杂而精细的过程，涉及原料选择、反应操作、分离提纯和产品制备等多个环节。

每个环节都需要精心设计和严格控制，以确保产品的质量和产量。

同时，化工生产流程也需要不断的优化和改进，以适应市场的需求和技术的发展。

只有不断提高生产工艺水平，才能够保持化工企业的竞争力和可持续发展能力。

第一节化工生产过程及工艺流程一、化工生产过程在化工生产中，将原料经过一系列的物理和化学加工处理制成目标产物的过程称为化工生产过程。

化工生产过程一般是由原料预处理、化学反应、产物的分离与精制及“三废”治理四个部分组成。

1 原料预处理在化工生产中，当一个反应确定之后，它就必须对原料有一定的要求，原料预处理的目的是为了使其达到化学反应所需要的条件。

例如：对固体原料需要进行粉碎、筛选，除去部分杂质；对液体原料一般需要配制成一定的浓度，再进行加热或气化；对气体原料通常需要一定的温度和压力等。

2 化学反应化学反应是化工生产过程的核心部分，通过化学反应实现原料到产物的转化过程。

1)化学反应的种类及条件◆化学反应种类很多，按反应体系中物料相态的不同分为均相反应和非均相反应；◆按催化剂的使用与否分为催化反应和非催化反应，当催化剂与反应物处于同一相态时称为均相催化反应，处于不同相态时称为非均相催化反应；◆按化学反应的特性分为氧化、还原、加氢或脱氢、聚合、缩合、重排、烃化、酰化、重氮化、硝化、磺化、歧化、异构化反应等。

实现化学反应通常需要一定的条件，如反应的温度、压力、催化剂、溶剂以及原料投料配比如何、反应的停留时间多少。

所以如何使反应过程进行较为合理，是化工工艺所要讨论的重点内容。

2)化学反应器实现化学反应过程的设备称为化学反应器，它是化工生产的关键设备。

反应器的设计和选型十分重要，这是因为反应器中进行的反应过程通常比较复杂，在反应的同时还有动量、热量和质量的传递。

由于各单元反应的特点各异，所以对反应器的要求也不相同，工业生产过程不仅与反应本身的特性有关，而且还与反应设备的特性有关。

反应器的种类繁多，结构各异，既可以按照反应的特性分类，也可以按照设备的特性进行分类。

◆按反应器中物质相态、反应器可分为均相和非均相反应器；◆按反应器的结构可分为釜式（槽式）、管式、塔式、固定床、流化床反应器等；◆按操作方式可分为间歇式、半间歇式和连续式反应器；◆按操作温度分为恒温式（等温式）和非恒温式反应器；◆按反应器与外界有无热量的传递可以分为绝热式和外部换热式反应器等。