石油化工工艺基础

1、第一章第一章石油化工工艺基础石油化工工艺基础授课时间授课时间第第1周二周二 1、2节节授课班级授课班级15石化石化上课地点上课地点1212学习内容学习内容绪论绪论课时课时2教学目标教学目标能力目标能力目标熟悉化工生产的过程，熟练运用转化率、选择性、收率熟悉化工生产的过程，熟练运用转化率、选择性、收率知识目标知识目标掌握化工生产过程的步骤、转化率、选择性、收率定义掌握化工生产过程的步骤、转化率、选择性、收率定义素质目标素质目标提高创新能力，建立标准化意识提高创新能力，建立标准化意识目标群目标群体体二年级石油化工生产技术专业学生二年级石油化工生产技术专业学生教学环教学环境境多媒体教学多媒体教学教学

2、方教学方法法互动教学互动教学4绪论绪论重点：重点：1、化工生产过程的步骤、化工生产过程的步骤2、转化率、选择性、收率定义、转化率、选择性、收率定义第一节第一节 化工生产过程化工生产过程u一、化工生产过程一、化工生产过程u化工生产过程一般可概括为化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。应和产品分离及精制三大步骤。u（1）原料预处理）原料预处理 如浓硫酸稀释、如浓硫酸稀释、 粗食盐溶解、粗食盐溶解、 氰化钠溶解于水氰化钠溶解于水u（2）化学反应）化学反应 (化学加工化学加工) 化学反应类型繁多，若按反应特性分化学反应类型繁多，若按反应特性分：氧化、还

3、原、氧化、还原、加氢、脱氧、歧化、异构化、烷基化、脱基化、分解、水加氢、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、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化剂来分，有催化反应和非催化反 实现化学反应过程的设备称为反应器。工业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

4、器形式器的类型众多，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，歇式、连续式和半连续式三种；若按换热状况分，有有等温反应器、绝热反应器等温反应器、绝热反应器和变温反应器，换热方和变温反应器，换热方式有间接换热式和直接换

5、热式。式有间接换热式和直接换热式。678u（3）产品的分离产品的分离和和精制精制 （后处理）（后处理） 目的是获取符合规格的产品；并回收、利用副产物。在多目的是获取符合规格的产品；并回收、利用副产物。在多数反应过程中，由于诸多原因，致使反应后产物是包括目数反应过程中，由于诸多原因，致使反应后产物是包括目的产物在内的许多物质的混合物，有时目的产物的浓度甚的产物在内的许多物质的混合物，有时目的产物的浓度甚至很低，必须对反应后的混合物进行至很低，必须对反应后的混合物进行分离、提浓和精制才分离、提浓和精制才能得到符合规格的产品。同时要回收剩余反应物，以提高能得到符合规格的产品。同时要回收剩余反应物，以

6、提高原料利用率。原料利用率。 分离和精制的方法和技术是多种多样的，通常有冷分离和精制的方法和技术是多种多样的，通常有冷凝、吸凝、吸收、吸附、冷冻、闪蒸、精馏、萃取、渗透膜分离、结晶收、吸附、冷冻、闪蒸、精馏、萃取、渗透膜分离、结晶、过滤和干燥、过滤和干燥等，不同生产过程可以有针对性地采用相应等，不同生产过程可以有针对性地采用相应的分离和精制方法。分离出来的副产物和的分离和精制方法。分离出来的副产物和“三废三废也应加也应加以利用或处理。以利用或处理。9第二节 化工生产过程的主要销量指标u一、生产能力和生产强度一、生产能力和生产强度（1）生产能力生产能力系指一个设备，一套装置或一个工厂系指一个设备

7、，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。其单位为理的原料量。其单位为kg/h，td或或kta，万，万t/a等。等。u（2）生产生产强强度度为设备的单位特征几何量的生产能为设备的单位特征几何量的生产能力。即设备的单位体积的主产力。即设备的单位体积的主产kg/hm3能力，能力，或单位面积的生产能力。其单位为，或单位面积的生产能力。其单位为，kg/hm2等等 。生产强度指标主要用于比较那些。生产强度指标主要用于比较那些相同反应过相同反应过程或物理加工过程的设备或装置的优劣程或物理加工过程的设备或装置的优劣。设备中。设备中进行

8、的过程速率高，其生产强度就高。进行的过程速率高，其生产强度就高。10u在分析对比在分析对比催化反应器的生产强度催化反应器的生产强度时，通常要看时，通常要看在单位时间内，单位体积催化剂或单位质量催化在单位时间内，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，有剂所获得的产品量，亦即催化剂的生产强度，有时也称为时也称为时空收率时空收率。单位为。单位为kg/hm3，或或kg/hkg。 是衡量催化剂活性大小及翻译器装置生产能力的是衡量催化剂活性大小及翻译器装置生产能力的标志之一。标志之一。11u二、转化率、选择性和收率（产率）二、转化率、选择性和收率（产率）u化工总过程的核心是化

9、学反应，提高反应的化工总过程的核心是化学反应，提高反应的转化转化率、选择性和产率是提高化工过程效率的关键率、选择性和产率是提高化工过程效率的关键。u1、 转化率转化率u 转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用符号该反应物起始量的分率或百分率，用符号X表示。表示。其定义式为其定义式为12通入反应器的原料量参加反应的原料量转化率 u2、选择性选择性 对于复杂反应体系，同时存在有生成目的产物的主反应对于复杂反应体系，同时存在有生成目的产物的主反应和生成副产物的许多副反应，只用转化率来衡量是不够的和生成副产物的许多副反应，只

10、用转化率来衡量是不够的。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转变成副产物，目的产物很少，意味着许多原料浪费了。所变成副产物，目的产物很少，意味着许多原料浪费了。所以需要用选择性这个指标来评价反应过释的效率。以需要用选择性这个指标来评价反应过释的效率。选择性选择性系指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应系指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，而转化的该反应物总量之比，用符号用符号S表示，其定义式如表示，其定义式如下下：13料量参加反应所转化掉的原原料量生成目的产物所消耗的选择性 u例例1 乙

11、烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为1000kg/h，反应掉反应掉乙烷为乙烷为600kg/h，获得产物，获得产物乙烯为乙烯为340kg/h，求，求乙烷转化率、及乙烷转化率、及选择性选择性。14u3、收率（产率）收率（产率）u收率亦称为产率，是从产物角度来描述反应过程收率亦称为产率，是从产物角度来描述反应过程的效率。的效率。实际所得的实际所得的产物量（摩尔数）产物量（摩尔数）与按通入与按通入反应器原料计算应得产物理论量的百分比。反应器原料计算应得产物理论量的百分比。15算应得目的产物理论量按通入反应器反应物计实际所得目的产物收率 u4、质量收率质量收率u质量收率

12、的定义系质量收率的定义系实际所得的实际所得的产物产物质量质量与按通入反应器原料计算应得与按通入反应器原料计算应得产物理论量的百分比。产物理论量的百分比。通入反应器的原料质量实际所得目的产物质量质量收率 u例例1 乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为1000kg/h，反应掉反应掉乙烷为乙烷为600kg/h，获得产，获得产物乙烯为物乙烯为340kg/h，求，求乙烯收乙烯收率率和质量收率和质量收率。17u结论：结论：u转化率、选择性和收率的关系转化率、选择性和收率的关系u 收率收率=转化率转化率选择性选择性u判断：判断：u1.原料转化率高，说明得到目的产物就多原料转化率高，说