化工工艺学第1章.pptx

质烃类转化。其中以天然气为原料的气态烃类转化过程 经济效益最高，因此本节重点介绍气态烃类蒸汽转化过 程。
• 天然气中主要成份为甲烷，还含有乙烷、丙烷及其他少
量烯烃等，其中也有极少量的S等对催化剂有害的元素。 一般以甲烷为代表来讨论气态烃类蒸汽转化的主要反应 及其控制条件。
工段一之化学原理
1 转化的化学原理 P3
一、 概述 Introduction
• 空气中含有大量的游离氮，但是只有极少数农作物才能
直接吸收空气中的氮。大多数作物只能吸收化合态氮来 供给生长所需主要养分。将空气中的氮转化为氮化合物 的过程称为固定氮，它是化学化工研究中既古老又前沿 的课题。
• 目前已投入工业生产的主要固定氮方法：
1.合成氨法 2. 氰氨法 3.电弧法
• 本门课学习方法
✓ 化学原理
✓ 生产方法
✓ 工艺条件（T、P、catalyst……)
✓ 工艺流程
✓ 关键设备
①用什么原料？②用什么方法？ ③具体如何实现？
（化学原理）
H2 NH3
N2 3H2+N2=2NH3
（生产方法） （工艺流程、工艺条件、关键设备）
H2如何得？ N2如何得？ 如何合成NH3？
+Q
CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g) + Q
（4） （5） （6）
工段一之工艺条件
2 转化的工艺条件
2.1 甲烷蒸汽转化反应的热力学分析 P3
热力学解决的是：是否有推动力-△B，反应可 否进行的问题。（参见《物化上册》）
2.2 甲烷蒸汽转化反应的动力学分析 P5
动力学解决的是：如何提高反应速率，减少反应 阻力，缩短达到平衡的时间的问题。（参见 《物化下册》）

煤化工单元主要讲授煤的热分解、干馏、气 化及液化。
四、课程主要内容
通过该课程的学习要求学生能掌握这 些有代表性的化工过程的化学原理、过程 热力学特征、动力学特征、催化剂应用、 工艺设计要求与工程考虑，使学生对基本 化学工业典型过程的共性和特性有深入的 了解，并具有综合应用大学前二年所学知 识对工业化实际化工过程进行分析的能力。
H2SO4钢无机化工的重要料1.2 由原料到化工产品
（2）基本有机化工产品 ①由石油、天然气、煤加工时生成的副产
肥料，各种有机酸及其盐类、醇、醛、酮和酯等。
用途：①直接作为商品出售。 ②作为原料继续参与化学反应
化工原料
有机原料： 包括石油、天然气、煤 和生物质。
无机原料： 包括空气、水、盐、无机 非金属矿物和金属矿物。
基本有机化工产品 基本无机化工产品
1.2 由原料到化工产品
2、化工产品 （1）基本无机化工产品 最重要的基本无机化工产品可用空气、
例如：
（1）矿石冶炼成金属(如铜、铁、锌、铝等)或非金属(如硅 等) ——冶金工业。
（2）动物的皮用化学反应使蛋白质固定——制革工业。 （3）植物的纤维改变其“形态”——造纸工业。 （4）酿酒、制药这些通常又不称为化学工业。 （5）把石油这种混合物，利用精馏的方法(这是一个物理方
法或物理化学方法)把它的各个组分分离出来，通常是 “石油化工”的一个范畴。
1.1 化工工艺学的定义和范畴
3、什么是化工工艺学 化工工艺学是研究由化工原料加工成
化工产品的化工生产过程的一门科学，内 容包括生产方法、原理、流程和设备。
1.2 由原料到化工产品
1、化工原料 用做化工生产的原料，称为化工原料，可以
是自然资源，也可以是化工生产的阶段产品。 例如： （1）由食盐生产纯碱、烧碱、氯气和盐酸。 （2）由硫铁矿生产硫酸。

5、按统计归口分 基本化工原料、化肥、农药、医药、有机化学品、日用化学品、 合成材料、化纤、橡胶制品、塑料制品和专用化学品等大宗门类。
1.2 化工工艺学范畴与作用
• 1.2.1 化工工艺学研究内容
• 生产工艺流程 • 生产工艺参数控制 • 安全和环保措施 • 贯穿以上内容的核心则是技术可行性和
经济性
2、按产品的用途和产品形态分 国防化工、环境化工、食品化工、日用化工、农用化工、能源化工、 信息化工、材料化工、皮革化工、冶金化工、药物化工、硅酸盐 化工、建筑化工
3、按产品归大类 无机化工、有机化工、高分子材料化工、精细化工
4、按产品行业和工业规模划分 硫酸、硝盐、无机酸纯碱、氯碱、无机盐、基本有机原料、农药、 医药、染料、涂料、胶粘剂、合成树脂、化学纤维、合成橡胶、 感光材料和磁性材料、日用化学品、表面活性剂、化学试剂、催 化剂、助剂、陶瓷和无机非金属材料、水泥、玻璃、生物化工、 专用精细化学品、塑料加工、橡胶加工、化学冶炼、化工机械等。
• 3、转化率、选择性、收率
• （1）转化率
某反应物的转化量 X该反应物的起始量
• （2）选择性
转 化 为 目 标 产 物 的 某 反 应 物 的 量 S 该 反 应 物 的 转 化 总 量
• （3）收率（产率）
转 化 为 目 标 产 物 的 某 反 应 物 的 量
Y
该 反 应 物 的 起 始 量
• 1 工艺流程
工艺流程是将原料转变为产品所需的功 能单元按加工顺序组合起来的。
流程表示方法有两类：
工艺流程图:如带控制点的工艺流程图，工 艺物料图、物料平衡图、公用工程流程图、 辅助管道流程图、施工图等
工艺流程简图：简单反映出物料流向、加 工步骤，了解操作单元，能量传递与利用， 副产物与三废等

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10
原料
反应
分离
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工艺流程图
各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在 一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出 来。
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生产工艺流程示意图 ： 生产工艺流程示意图是用文字或框图形式来 表明物料、设备的名称，并以箭头方式表明 物料的流向。它只是定性地标出由原料转化 成产品的路线、流向顺序以及生产中采用的 工艺过程和设备。
第一章 概 论
化学工业的发展简史
1
2
3
4
5
纯碱工业
近 代
硫酸工业
化
学
煤化工
工
业
染料
……
6
合成氨及化肥工业
现 代
农药工业
化
学
塑料工业
工
业
橡胶工业
……
7
化学工业的分类
无机化工
有机化工
高分子材料化工
精细化工 生物化工
8
化工装置的操作方式 连续操作 间歇操作 半连续操作
9
化工工艺设计 一、化工工艺设计的内容和要求 二、产品生产的反应工艺研究和设计 三、工艺流程设计方案
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21
22
物料代号
代 号
物料名称
A 空气
AM 氨
BD 排污
BF 锅炉给水
BR 盐水
CS 化学污水
CW
循环冷却 水上水
DM 脱盐水
DR
排液、排 水
DW 饮用水
代
物料
号
名称
F 火炬排放气 FG 燃料气 FO 燃料油 FS 熔盐
G 填料油 O H氢
H 载热体 M HS 高压蒸汽 H 循环冷却水 W 回水 IA 仪表空气