第二章 化工生产基本过程

第二章化工生产过程及流程第一节化工生产过程及流程2第二节化工过程的主要效率指标3第三节反应条件对化学平衡和反应速率的影响2第四节催化剂的性能及使用1第五节反应过程的物料衡算和热量衡算（在化工设计中讲）主要内容：了解和掌握生产过程的内容及生产工艺流程，掌握化工过程的主要效率指标及其计算，了解和掌握各种反应条件及其对化学平衡和反应速率的影响，了解和掌握催化剂、催化剂性能及使用。

授课方式：重点采用课堂讲授，利用启发式、提问式与讲解式相结合的方法，并将理论与实际化工厂相结合进行讲解，同时选部分内容让学生自学。

重点和难点：生产工艺流程、化工过程的主要效率指标及其计算，反应条件及其对化学平衡和反应速率的影响，催化剂性能等。

第一节化工生产过程及流程一、化工生产过程化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。

（1）原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。

例如固体需破碎、过筛；液体需加热或气化；有些反应物要预先脱除杂质，或配制成一定的浓度。

在多数主产过程中，原料预处理本身就很复杂，要用到许多物理的和化学的方法和技术，有些原料预处理成本占总生产成本的大部分。

（2）化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。

反应温度、压力、浓度、催化剂（多数反应需要）或其他物料的性质以及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响，是化学工艺学研究的重点内容化学反应类型繁多，若按反应特性分，有氧化、还原、加氢、脱氧、歧化、异构化、烷基化、脱基化、分解、水解、水合、偶合、聚合、缩合、酯化、磺化、硝化、卤化、重氮化等众多反应；若按反应体系中物料的相态分，有均相反应和非均相反应（多相反应）；若根据是否使用催化剂来分，有催化反应和非催化反应。

实现化学反应过程的设备称为反应器。

工业反应器的类型众多，不同反应过程，所用的反应器形式不同。

反应器若按结构特点分；有管式反应器（装填催化剂，也可是空管）、床式反应器（装填催化剂，有固定床、移动床、流化床及沸腾床等）、釜式反应器和塔式反应器等；若按操作方式分，有间歇式、连续式和半连续式三种；若按换热状况分，有等温反应器、绝热反应器和变温反应器，换热方式有间接换热式和直接换热式。

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。

第一章绪论1化工生产的起始原料主要有矿物资源，生物资源，空气和水四类。

2化学工业中，设备投资所占比例最大的是产品提纯设备。

3一个化学生产过程，可分为原料预处理，化学反应，产品分离与精制三个步骤。

4天然气主要由甲烷，乙烷，丙烷和丁烷组成。

第二章化学工艺基础1用原油炼制燃料油，一次加工时，原油首先经过的加工设备是常压塔。

2常压蒸馏和减压蒸馏是对石油的一次加工。

3汽油品质最重要的指标是辛烷值。

4在石油催化裂化中，正碳离子中最容易断裂的键是β键。

5石油一次加工过程的主要任务是将原油分离成不同沸点范围的馏分，所用的设备是常压蒸馏塔，减压蒸馏塔。

6常，减压蒸馏塔获得的产品都是混合物。

7原油经过初馏塔，从初馏塔塔顶蒸出的轻汽油，也称石脑油。

8原油在蒸馏前，一般经过脱盐脱水处理。

第三章烃类热裂解1石油中所含烃类有烷烃，环烷烃和芳香烃。

2石油裂解制取乙烯等所用的反应器是管式裂解炉。

3按顺序深冷分离法分离裂解气，裂解气首先进入的设备（塔）是甲烷塔。

4烃类热裂解的后续深冷分离工序之前，要进行裂解气的净化，主要包括：脱除酸性气体，脱水和脱炔三步。

5工业上控制石油深度的措施是控制停留时间。

6裂解气分离的工艺采用用深冷分离法，其中甲烷塔技术含量最高。

7裂解原料的含氢量越高，裂解产物中乙烯收率越高。

第四章芳烃转化过程1工业上已用于苯烷基化工艺的催化剂是酸性催化剂。

第五章合成气的生产过程1合成气的CO变换的主要目的是使CO变成CO2便于除去。

2通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量.3干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是钴—钼加氢法。

4合成气净化过程中的脱碳是指去除CO25为了脱除合成气中极少的残渣，最适合的脱硫法措施是氯化锌法。

第六章加氢与脱氢过程1可使合成氨催化剂永久性中毒的是二氧化硫。

2N2与H2合成氨所用的催化剂是Fe3O4。

3用于氨合成的熔铁催化剂，必须升温还原活化。

4不论是脱氢反应或是断链反应，都是热效应很大的吸热反应。

化工生产基础知识第一章化工生产概述一化工的基本概念：1 化工生产的三大要素：水、电、汽。

2 化工生产的基本任务：a. 研究化工生产的基本过程和反应原理。

b. 化工生产的工艺流程和最佳的工艺条件。

c. 生产中运用的主要设备的构造、工作原理及强化生产的方法。

3 化工生产单元操作及分类A 什么是化工单元操作化工生产的门类很多，如酸、碱、化肥、农药、橡胶、染料、制药等行业。

不仅原料来源广泛，而且产品种类繁多，加工过程各不相同。

把除了化学反应外其余的步骤归纳为一些生产的基本加工过程。

如液体的输送与压缩、沉降、过滤、蒸发、传热、结晶、离心、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻、粉碎、等这些基本加工过程称为化工单元操作。

若干单元操作串连起来就构成一个化工产品的生产过程。

B 化工单元操作的分类归纳为几个过程：a.流体动力学过程：如液体的输送与压缩、过滤、沉降、离心等。

B 热量传递过程.：如传热、蒸发等。

C 质量传递过程：如蒸馏、吸收、干燥等。

d 热力学过程：如冷冻、深度冷冻等。

e 机械过程：如固体粉碎、过筛、物料的搅拌等。

将其4 化工过程的基本规律：对于千变万化的各种化工生产过程都可以将其单元操作归纳在上述的几个化工基本过程中，并都遵循着共同的规律，它也是指导生产实践的方法和手段。

（1）物料衡算：根据物质守恒定律。

. W原=W产+W损.W原——投入物料量W产——所得的产品量W损——损失物料量（2）热量衡算 .根据能量守恒定律。

Q入=Q出+Q损Q入——输入的热量Q出——输出的热量Q损——损失的热量按照这一规律可以检查热量消耗的程度，确定经济合理的用能方案和对热能综合利用的选择。

（3）过程的平衡关系；化工生产中固体的溶解、气体的吸收、溶液的蒸馏等操作过程都是在一定条件下由不平衡向平衡状态转化，以达到过程进行的最大限度。

如食盐溶解水的过程。

气体的吸收过程；冷、热两流体进行热量传递过程；当两者的传递过程达到了平衡就不再进行了。

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。