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化学工艺学复习资料1、化学工业：借助化学反应使原来组成或结构发生变化，从而制得化工产品的工业部门。2、化学工程：研究化学工业和其他过程工业的生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。 共 性 三传一反、单元操作 工程因素 放大、优化2、化学工艺：研究运用各种学科的知识，经济地、合理地将各种原料转变为化工产品的技术、过程和方法。u 一种具体的化工生产技术u 利用已有的化学、化学工程等学科成就u 提供技术上先进可靠、经济上合理的生产方法、原理、设备与流程等成套技术。个 性 研究具体过程 从原料到产品4、化学工业的特点和分类（特点）A、特点：1投资较高 2高度机械化 3. 自动化的连续性生产 4综合性强 5企业大型化B、分类历史上：无机化工 有机化工现代：无机化工 有机化工 高分子化工 精细化工 生物化工5、化学工艺学的研究内容化学工业原料资源1、石油的组成：石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体2、石油组成：烃类饱和烃、环烷烃、芳香烃 非烃类除C，H外，还有杂原子，硫化物、氮化物、含氧化合物 胶质和沥青沸点高于500度稠环环烷烃等3、天然气主成份：甲烷，干气：甲烷含量高于90的天然气湿气：C2-C4烷烃含量在1520或以上的天然气4、煤的组成和结构：煤是由高等植物经生物化学、物理化学和地球化学作用转变成的固体有机可燃矿物。 煤化序列为：植物 泥炭(腐泥) 褐煤 烟煤 无烟煤。5、煤的加工路线 煤干馏（高温干馏和低温干馏）：在隔绝空气条件下加热煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程。 煤气化 ：合成气，合成氨、甲醇 煤液化：汽油、煤油、柴油6、工艺流程和流程图 化工生产工艺流程：原料转变成化工产品的工艺流程。 原料需要经过包括物质和能量转换的一系列加工，方能转变成所需产品，实施这些转换需要有相应的功能单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单元有机地组合起来，则构筑成工艺流程。工艺流程多采用图示方法来表达，称为工艺流程图。7、转化率、选择性和收率（产率）转化率 X 某一反应物的转化量 X 该反应物的起始量 不同反应组分的转化率不同。8、生产能力和生产强度 生产能力指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量。其单位为kg/h,，td或kt/a等。 设计能力最大生产能力 生产强度设备的单位体积的生产能力，或单位面积的生产能力。其单位为kg/(hm3)，kg/(hm2)，t/(dm3)。 时空收率在单位时间内，单位体积催化剂或单位质量催化剂所获得的产品量，亦即催化剂的生产强度，有时也称为时空收率。9、催化剂的三个基本特征 催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发 生化学性质和数量的变化。 催化剂只能缩短达到化学平衡的时问，但不能改变平衡。 催化剂有选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应 10、反应过程的物料衡算和热量衡算物料衡算的依据质量守恒定律热量衡算的依据能量守恒定律11、合成氨：原料，天然气、煤12、合成氨的工艺流程图：13、主要催化剂：镍（Ni）14、固体燃料气化：1、 固体燃料：煤，焦炭2、 气化剂：空气、富集空气、空气水蒸气3、 空气煤气：以空气为气化剂制得的煤气。含大量的 N2, 一定量CO、少量CO2。4、 发生炉煤气：以空气为主要气化剂，与少量蒸气混合气化而制得的煤气。含有一定量CO、 N2，少量CO25、 水煤气：以蒸汽为气化剂制得的煤气。含一定量CO、 H2 ，少量N2 。6、 半水煤气：分阶段制得空气煤气和水煤气,（CO H2）与N2之比为3：13：2 15、以水蒸汽作气化剂时 碳与水蒸汽的反应为：C+H2O(g)=CO+H2 ， H0298=131.390kJ/molC+2H2O(g)=CO2+2H2 H0298=90.196kJ/mol注：氧化层温度最高！16、原料气的脱硫：1、干法脱硫：钴钼加氢法，氧化锌法，氢氧化铁法，活性炭法 2、湿法脱硫：化学吸收法，物理吸收法，化学物理综合吸收法17、催化剂：中变催化剂（Fe2O3） 低变催化剂（CuO）18、少量CO的脱除：铜氨液洗涤法，甲烷化法，液氮洗涤法 19、尿素的分子式：CO(NH2)2 硫酸：20、主要设备：沸腾焙烧炉21、硫酸生产的流程：含硫原料 原料气的制备 含二氧化硫炉气 炉气净制 净化炉气 二氧化硫转化 含三氧化硫气体 吸收成酸 硫酸22、硫酸的原料：（1）硫铁矿：主要成份是FeS2（2）磁硫铁矿：主要成份为Fe7S8。（3）硫磺：使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。（4）其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。23、二氧化硫的催化氧化：两次转化两次吸收流程：两次吸收：1)用发烟的硫酸吸收 2)用98.3%的浓硫酸吸收SO2(g) + 0.5O2(g) = SO3(g) 放热反应 24、两转两吸流程的特点：(1)反应速度快，最终转化率高；(2)可用SO2浓度较高的炉气；(3)减轻尾气污染和尾气处理负荷；(4)需增加一换热器：一次吸收后需要再加热到420C左右才能进行转化反应；(5)动力消耗增加。25、稀硝酸的工艺流程按压力分：（1）常压法 （2）加压法 （3）综合法26、综合法硫酸生产示意流程：纯碱：27、纯碱的生产方法：氨碱法，联合制碱法28氨碱法的生产原理： 主要化学反应 NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 (s)+ NH4Cl 生成的碳酸氢钠煅烧分解后可得纯碱： 2NaHCO3 (s) = Na2CO3 (s)+ CO2 + H2O NH3是要循环利用的，可由下列反应回收： NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O 反应需要的CO2主要由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时也可回收一部分。29、碳酸化塔：（1）、中段：冷却段中部进入的是石灰窑中分解分解石灰石的CO240%左右的窑气。（2）、下段：塔底引入的是NaHCO3煅烧来的CO2含超过90%的炉气。30、饱和盐水的制备和精制：常用石灰碳酸铵法（石灰塔气法）Ca+ + 2NH3 + CO2+ H2O = CO3 + 2NH4+31、联碱法和氨碱法的比较：（1）原料：氨碱法因有盐水精制过程，所以对原盐质量要求不高。联碱法必须用质量较高的固体盐为原料。（2）废弃物排放：氨碱法排出废渣与石灰石及盐的质量有关，300400kg。联碱法排出废渣与盐质量有关，几kg到十几kg。（3）能耗：可比单位综合能耗，氨碱法在1200014000 MJ/t，联碱法在71008200 MJ/t。（4）产品：联碱法在生产纯碱时，同时产出等量的氯化铵。烧碱：32、电解制碱原理：阳极氧化： 2Cl -2e = Cl2(g)阴极还原： 2H2O + 2e = H2(g) + 2OH在阴极区的离子反应： Na+ + OH = NaOH(aq)总反应为：2NaCl(aq) + 2H2O = Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq)磷化工：33、磷矿的分类：（1）磷灰石型磷酸盐矿：磷灰石、磷块岩（2）含铝磷酸盐矿34、磷矿石品位（注：标矿为30%，P2O5）：（1）一般含五氧化二磷在30%以上的称为富矿;（2）在20%以下的称为贫矿;（3）在2030%之间的称为中等品位的磷矿。35、磷的同素异形体：白磷（光照下可变成黄磷，黄磷有剧毒、易燃）、红磷、黑磷、36、磷的制备方法：（1）高炉法 （2）电炉法37、电炉法的原理：2Ca3（PO4）2 + 10C + 6SiO2 = P4 + 10CO + 6CaSiO3 38、黄磷的副产物：黄磷生产中，还有副产物炉渣、磷铁、尾气和泥磷。磷酸：39、磷酸的分类：（1）热法磷酸 ： 燃烧水合两步法 燃烧水合一步法（2）湿法磷酸聚磷酸盐：40、聚磷酸盐的分类：（1）线型聚磷酸盐（2）偏磷酸盐（3）超磷酸盐41、焦磷酸钠的制备：焦磷酸钠是由Na2HPO4在350400 0C脱水