《化工生产技术》配套教学课件

化工生产技术绪论绪论一、化学工业的分类二、化学工业的发展三、化学工业在国民经济中的地位四、化学工业的行业特征五、《化工生产技术》的主要内容六、《化工生产技术》的研究方法七、《化工生产技术》课程的性质、任务

“化工”一词译成英文，唯一与汉语“化工”对应的英语单词是没有的，举例如下：

关于化工、化学工艺、化学工业、化学工程、化工生产技术等的涵义化工厂“ChemicalPlant”化工部为“MinistryOfChemicalIndustry”

化工学院为“CollegeOfChemicalTechnology”

化工系为“ChemicalEngineeringDepartment”

因此，所谓的化工是“化学工业”“化学工艺”“化学工程”的简称，在不同的场合有其不同的含义。

可见同一汉语词“化工”对应的英语词有“Chemical”、“ChemicalIndustry”、“ChemicalTechnology”、“ChemicalEngineering

”等。化工是总的代名词。我们学习化工生产技术实际上也包含有化学工程的内容，当然也涉及化学工业。

化工、化学工艺、化学工业、化学工程、化工生产技术的涵义凡主要应用化学转化改变物质的组成和性质来制造化学品的生产过程或技术称化学工艺；由所有运用化学工艺生产化学品的工厂企业形成的特定生产部门称化学工业；研究化学工业生产过程中共同规律，用以指导化工装置放大、设计和生产操作学科称化学工程。化工生产技术化学工艺、化工工艺化学工业的分类

化学工业既是原材料工业，又是加工工业，不仅包括生产资料的生产，还包括生活资料的生产，是一个多行业、多品种的产业。

按化学工业使用的原料来划分：煤化工、石油化工、天然气化工、海洋化工、矿产化工、生物化工、林产化工、核化工、电化工等。

按产品的用途和产品形态等可分为：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、冶金化工、药物化工、硅酸盐化工、建筑化工等。

按产品归大类分为：无机化工、有机化工、高分子材料化工、精细化工、炼油化工等。绪论化学工业的发展

化学工业的发展，反映了人类逐步认识自然规律、不断利用自然资源的过程。

公元前2000年以前，制陶、酿酒、冶炼等。属于作坊式生产。18世纪中叶，第一次工业革命之后，无机化学工业作为近代化学工业的先导开始形成。19世纪中叶，以炼焦副产品煤焦油及其提取物（苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、苯酚等）为原料的有机化学工业得到迅速发展。20世纪50年代，以石油和天然气为原料的石油化学工业迅猛发展。到60年代，已有80％～90％的有机化工产品是以石油、天然气为原料生产的，三大合成材料几乎全部来自石油化工。石油化工的发展，为现代化学工业的形成奠定了基础。绪论化学工业的发展

20世纪是化工发展非常迅速的世纪，进入21世纪，化学工业发展面临能源和自然资源的减少、环境的恶化、市场竞争日趋激烈等问题。科学技术的进步和高新产业（如信息技术、生物技术、航天技术、新材料、新能源以及海洋工程等）的兴起，为化学工业的发展带来了机遇和挑战。坚持可持续发展的战略，合理利用和保护自然资源及环境，生产制造满足人们生活与生产需要的绿色化学产品成为化学工业发展的必然趋势。绪论化学工业在国民经济中的地位

化学工业是国民经济的支柱性产业，与农、轻、重、国防科技各部门和人们的社会文化生活各方面息息相关，化学工业的产品渗透于现代社会生活的各个领域。化学工业食文化生活住行衣绪论化学工业的行业特征

8.

市场经营注意用户开发和用户技术指导1.发展和更新速度快：日新月异、新产品、新工艺是化工的生命，没有创新就没有发展。2.

设备特殊，设备投资高、更新快、设备技术进步快。3.

知识技术密集：市场上有某种化工产品时，就同时必须研究第二代更新换代产品和第三代技术储备，才能应对不断更新的市场。4.

能量消耗密集和物质消耗密集，研究节能、降耗是重要环节。5.

有规模效益设备和原材料成本中占的比例大，劳动力费用不到10％，装置能力增加的倍数，小于投资的倍数，大型化方向发展。6.

要求环境保护和防治，要求自动控制条件比较严格所以化工企业是环境保护和治理的重点企业。7.

化工的市场竞争激烈，往往具有高额利润，是一个机遇和风险并存的工业。绪论《化工生产技术》的主要内容

化工生产技术本质上是研究化工产品生产的“技术”、“过程”和“方法”的学科，是用先进的和经济的技术、过程和方法生产出合乎质量要求的产品的技术。

化工生产技术研究的主要内容包括三个方面：生产的工艺流程；生产的工艺操作控制条件和技术管理控制；化工三废治理和安全、环保措施。绪论《化工生产技术》的主要内容

化工产品生产技术必然要有一个合理的、先进的、经济上有利的“工艺流程”，这个流程要保证从原料进入流程直至产品下线，过程顺畅、经济合理，原料的利用率高，能耗和物耗较少。而这个流程是通过一系列设备和装置体现出来，组成一个有机的流水线，在流水线上设备串联或并联其中。因此，微观上的工艺流程形成了宏观上的硬件设备设施。绪论《化工生产技术》的主要内容

化工产品生产技术有了“工艺流程”（宏观上的硬件设备设施—流水线），还要有一套合理的、先进的、经济上有利的“工艺操作控制条件”和“质量保证体系”。包括反应的温度、压力、催化剂、原料和原料准备、投料配比、反应时间、生产周期、分离水平和条件、后处理加工包装等，以及对这些操作参数监控、调节的手段。此即化工生产中的软件控制部分。在整个生产过程中，要保证安全，即保证人身安全和设备设施的安全运行，遵守卫生标准和要求，在保证先进、合理、经济、安全的同时，要求保护环境、杜绝公害、减少污染，对产生的污染一定要综合治理，这也是化工产品生产技术研究的主要内容。

绪论《化工生产技术》的主要内容

三大块：原料块、原理块、工艺块原料块：原料及原料路线的选取。原理块：经济技术指标、反应速度深度分析、最佳工艺条件的确定。工艺块：工艺流程图、反应原理，工艺条件及影响和生产中的主要生产设备。绪论《化工生产技术》的研究方法

依据化工生产技术研究的主要内容，任何一个复杂的化工产品生产过程，从工艺上可分为三个部分，第一部分是工艺流程；第二部分是工艺操作参数；第三部分是三废治理。这三个部分既相对独立，又互相依存，互相联系。工艺流程主要体现出来的是设备或装置的一个流水线，而它的每一个设备，必须有工艺操作参数条件作为它的软件和核心。也就是说，生产的工艺操作参数条件是灵魂，而生产的工艺、设备流程是躯壳。三废治理是我们研究灵魂和躯壳时，必须铭记在心的一个“规矩”。绪论《化工生产技术》主要内容及研究方法

绪论《化工生产技术》课程的性质、任务

《化工生产技术》是研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程的、内容上包括生产方法、原理、流程和设备的一门科学。同化学工业的发展紧密相连，相互依存相互促进，涵盖了几乎包括化学工业的各个领域，是学生走上工作岗位能适应我国高速增长的经济建设和蓬勃发展的科学事业需要的一门专业课，是化工技术类专业的主干课程。

绪论《化工生产技术》课程的要求

了解化工生产原料及主要化工产品；了解不同类型的化工生产技术的特点；熟悉典型化学品的特性、合成原理和生产方法；理解化工工艺流程、工艺条件对生产的影响、典型化学反应器的基本结构和基本操作方法；掌握化工生产技术的共性，包括基本概念、基本原理和基本工艺计算，具有化工生产的基本技能、分析和处理一般的工艺问题的基本能力。学会如何把一个具有工艺条件的化学反应，通过工艺向工程的飞跃，变成一个由具体生产设备组成的生产流程。把一个具有工艺操作条件或实验室试验条件的报告，开拓成一个小试验或半工业化试验的试验流程，从而学会工程、工艺的操作技术。绪论《化工生产技术》课程的学习方法

强调理论联系实际，重视化工生产技术基本知识、基本原理和基本技能的培养；重视分析和解决实际问题能力的培养；注重安全生产意识、经济技术观点、环境生态意识和创新意识的培养；为将来从事化工生产，具备实事求是的科学态度、良好的化工职业素质奠定基础。本课程内容广泛，覆盖面宽，牵涉及用到所学知识广泛，而且具体东西多，各自独立性强，门类复杂。因此以掌握基本理论原理为主，密切结合实际，善于解剖麻雀。尽量做到举一反三。绪论

关于工程观念、工艺意识

1.理论上的正确性2.

技术上的可行性3.

操作上的安全性4.

经济上的合理性

在保证社会效益的前提下，研究怎样创造最优化的生产条件和创造更好的经济效益是工程技术人员的职责，也是必备的观念。怎样减少生产过程的物料损失和能量损失，提高能量的有效利用率，保证设备的综合性能是是工程技术人员经常考虑的课题。化工生产技术第一章化工生产过程第一章化工生产过程第一节概述第二节化工生产原料准备过程第三节化工生产反应过程第四节产物分离和提纯过程第五节产品后加工第六节化工三废治理第七节化工生产过程组织思考习题阅读天地实例分析第一节概述

化工生产过程（简称化工过程）:是原料通过各种设备，经过一系列的化学和物理的加工程序，转化成合格产品的加工过程。化工生产过程是若干个加工程序（简称工序）的有机组合，而每一个加工工序又由若干个（组）设备组合而成。化工生产过程知识目标第一节概述

例如：流体输送、传热、蒸馏、蒸发、干燥、结晶、萃取、吸收、吸附、过滤、破碎等加工过程。

化工生产系统包括化学加工工序和物理加工工序。化学工序：以化学方法改变物料化学性质的过程。化学工序单元反应过程例如：磺化、硝化、氯化、酰化、烷基化、氧化、还原、裂解、缩合、水解等反应过程。（化学反应千差万别，按其共同特点和规律可分为若干个单元反应过程）

物理工序：只改变物料的物理性质而不改变其化学性质的操作过程，化工单元操作物理工序一、化工生产工序化工生产过程知识目标第一节概述二、化工生产过程组成化工生产过程，一般包括：原料的净化和预处理、化学反应过程、产品的分离与提纯、三废处理及综合利用等。（化工产品种类繁多，性质各异，不同的化学产品，其生产过程不尽相同；同一产品，原料路线和加工方法不同，其生产过程也不尽相同。）化工生产过程知识目标第一节概述二、化工生产过程组成5.三废处理（辅助工序）化工废气、废水和废渣的处理，废热的回收利用等。1.生产原料的准备（原料工序）。反应所需各种原、辅料的贮存、净化、干燥、加压和配制等操作。2.反应过程（反应工序）以化学反应为主，同时还包括反应条件的准备如原料的混合、预热、气化，产物的冷凝或冷却以及输送等操作。3.产品的分离与提纯（分离工序）将未反应原料、溶剂、主、副产物分离，对目的产物进行提纯精制。4.综合利用（回收工序）对反应生成的副产物、未反应的原料、溶剂、催化剂等进行分离提纯、精制处理以利回收使用。化工生产过程知识目标第一节概述二、化工生产过程组成为保证化工生产的正常运行，还需要动力供给、机械维修、仪器仪表、分析检验、安全和环境保护、管理等保障和辅助系统。化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程一、化工原料

原料的部分原子必须进入到化工产品当中；一种原料经不同的化学反应可以得到不同的产品；不同原料经不同的化学反应也可以得到同一种产品；在产品生产成本中原料费所占的比例很高，有时高达60～70％。生产化工产品的起始物料。原料的特点：化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程1、化工基础原料用来加工化工基本原料和产品的天然资源。石油、天然气、煤和生物质以及空气、水、盐、矿物质和金属矿等。突出特点：来源丰富，价格低廉石油、天然气、煤

可持续发展是21世纪人类发展的必由之路，化学工业同样面临着一次新的革命，那就是如何利用有限的资源创造出更多的产品，为推动人类发展做出更多的贡献。对化学工业有双重意义，既是原料，又是能源的是？化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程2、化工基本原料

自然界不存在，需经一定加工得到的原料。

通常是指低碳原子的烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和合成气、三酸、二碱、无机盐等。

常用的乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、甲烷、一氧化碳、氢气、氯气、氨气等。三烯、三苯、一炔、一萘三酸：两碱：盐酸、硫酸、硝酸氢氧化钠、碳酸钠？化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程3、辅助材料

辅助材料是相对于原料而言的，是在反应过程中可能进入产品，也可能不进入产品中的原料的成分。

化工生产中常用的辅助材料：助剂、添加剂、溶剂、催化剂等。和原料的最本质区别？化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程二、化工产品

原料经过化学变化和一系列加工过程所得到的目的产物。一种物质有时是原料，有时又是产品，要根据实际生产过程的需要具体确定。化工产品中一般都含有原料中的部分原子化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程1中间产品

中间产品一般不能直接应用，需经过进一步加工才能变成可直接利用的产品。化工企业所生产的产品，大多属于中间产品。

化工生产过程中作为下一个工序原料的目的产物

一套生产装置在生产过程中同时得到两种或两种以上的目产物，我们将这两种或两种以上的目的产物互称为联产品。2联产品化工生产过程知识目标第二节化工生产原料准备过程3化工副产品降低成本和减少污染化工生产过程在得到目的产物的同时，伴随着生成几种非目的产物，将这些副产物进行回收，提供给其他生产过程或部门的产品。第二节化工生产原料准备过程化工主要产品1．无机化工主要产品2．基本有机化工主要产品3．高分子化工主要产品4．精细化工的主要产品5．生物化工的主要产品第二节化工生产原料准备过程三、原料预处理的原则1．必须满足工艺要求

2．简便可靠的预处理工艺3．充分利用反应和分离过程的余热及能量

4．尽量不要产生新的污染，不要造成损失

5．尽量研究和采用先进技术

6．投资节省，设备维护简便

7．尽量分工由生产厂家精制

第二节化工生产原料准备过程三、原料预处理方案的制定1．原料的物理的和化学的要求2．原料本身的情况催化剂

催化剂是反应过程中一类特殊的“原料”；现代化工生产中80％～90％的反应过程都使用催化剂；催化剂的应用，提高了原料的利用率、扩大了原料来源和用途；催化剂在环保、能源开发等方面也具有突出的作用；催化剂作用研究已成为现代化学研究领域的一个重要分支。催化剂

①加快化学反应速度，提高生产能力；②对于复杂反应，可有选择地加快主反应的速度，抑制副反应，提高目的产物的收率；③改善操作条件、降低对设备的要求，改进生产条件；④开发新的反应过程，扩大原料的利用途径，简化生产工艺路线，从而提高设备的生产能力和降低产品成本；⑤消除污染，保护环境。催化剂的作用：催化剂

（1）主催化剂对主反应具有催化活性的主要物质单独存在具有显著的催化活性常由一种或几种物质组成，大多数为过渡金属、金属的合金、金属的氧化物、金属陶瓷、金属氯化物、金属的盐类、金属络合物类等，如Pd、Ni、V2O5、MoO3等。

固体催化剂的组成

：催化剂

（3）抑制剂

抑制一些不希望出现的副反应，从而提高催化剂的选择性的物质；称为调节剂或抑制剂

固体催化剂的组成

：（2）助催化剂

一些本身没有催化性能，却能改善催化剂性能的物质称为调节剂或抑制剂催化剂

（4）载体

载体是催化剂组分的分散、承载、粘合或支持的物质；载体作为催化剂的支架，是催化剂组成中含量最多的一种成分；载体是具有高比表面积的固体物质（多孔物质）；如硅酸盐类硅藻土、蒙脱石、沸石等天然无机氧化物；硅胶、活性炭、人造沸石、分子筛等人工合成的多孔物质，固体催化剂的组成

：催化剂

提高催化剂的机械强度和热传导性；减少催化剂的收缩，防止活性组分烧结，从而提高催化剂的热稳定性；增大催化剂的活性、稳定性和选择性；降低催化剂的成本，特别是对贵重金属（Pt、Pd、Au等）催化剂显得更为重要。

载体的主要功能：催化剂

溶解、沉淀、浸渍、洗涤、过滤、干燥、混合、熔融、成型、煅烧、还原、离子交换等单元操作的一种或几种来进行配制

固体催化剂的制备方法：

催化剂

（1）比表面（2）活性（3）选择性（4）催化剂的强度、形状和密度（5）催化剂的使用寿命

固体催化剂的性能指标

：

催化剂

催化剂从开始使用直到经过再生也不能再恢复其活性，从而达不到生产规定的转化率和收率指标为止的时间；不同的催化剂有其自己的“寿命”曲线，即活性随时间变化的曲线。

催化剂的使用寿命：

催化剂

催化剂的寿命曲线：

曲线分为三个时期：延长使用寿命具有重要意义成熟期

稳定期

衰老期

催化剂

（1）中毒及碳沉积

催化剂中毒的一种形式是毒物将催化剂活性物质转变成钝性的表面化合物，使其活性迅速下降。另一种情况是一些重金属（Ni、Cu、V、Fe等）化合物沉积在催化剂上，使选择性下降。有时某些毒物阻塞了孔隙，使反应物不能到达催化剂的活性表面。碳沉积指的是一些有机反应物在进行主反应的同时，因深度裂解而生成碳或由于聚合反应生成聚合物、焦油等物质覆盖了催化剂表面，使催化剂失去活性。催化剂活性衰退的原因

：催化剂

（2）化学结构的改变

催化剂在反应条件下逐渐改变结构如再结晶、熔结、分散、松驰等。如果反应条件控制不好，温度过高或局部过热时更容易引起化学结构的改变。催化剂活性衰退的原因

：

由于氧化还原反应的发生及催化剂某些组分挥发或被反应物带走等原因，都会导致催化剂化学组成的变化，从而便其活性降低。（3）催化剂成分的改变及损失催化剂

催化剂的再生

：催化剂的活性丧失可能是可逆的，也可能是不可逆的。经再生处理后可以恢复活性的属可逆，称为暂时性失活。如由于碳沉积或可以复原的化学变化（如氧化）等引起的活性降低，都是可逆的。经再生处理而不能恢复活性的为不可逆，称为永久性失活。如由于局部过热引起的活性结构改变以及永久性中毒等，这时催化剂只能废弃，要更换新的催化剂。第三节化工生产反应过程化工生产过程包括物理过程和化学反应过程，其中化学反应过程往往是生产过程的关键。反应过程进行的条件对原料预处理提出了一定的要求；反应进行的结果决定了反应产物分离与提纯的任务；反应进行的结果决定了未反应物的回收利用；反应过程的改变将引起整个生产流程的改变。因此，反应过程是化工生产全局中的关键环节第三节化工生产反应过程按反应机理分：简单反应、复杂反应反应过程的分类：

按反应机理分：简单反应、复杂反应

按反应可逆性：可逆反应、不可逆反应按反应热效应：吸热反应、放热反应

按反应物系相态：吸热反应、放热反应

按操作方式：间歇过程、连续过程、半连续过程化工生产过程知识目标第三节化工生产反应过程反应过程的分类：

间歇过程：分批处理物料，周期操作。设备中的物料浓度等操作参数随时间变化，是一种非稳态操作过程。连续过程：与间歇过程相反，连续过程是均匀加入原料，连续取出产品，设备内各处的物系参数不随时间而变，是一种稳态的操作过程。

半连续过程：半连续或半间歇过程介于前两种之间，或是间歇加入物料连续取出产品，或是连续加入物料分批取出产品，仍然是一种非稳态操作过程。

化工生产过程知识目标第三节化工生产反应过程反应过程的分类：

在反应器内进行的反应过程，除化学反应外，还伴随着“三传”等物理现象。

化学反应反应理论和规律

“三传”

传递过程理论和规律

化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程产物是指从反应器中出来的物料；多数反应产物是混合物，包括未反应掉的原料和反应生成物；气相反应器和气固相反应器的产物主要是气体产物和夹带的催化剂粉尘；液相反应器的产物主要是液体产物与液固混合物；气液相和气液固三相反应器的产物则有气体产物、液体产物和液固混合物。产品由产物分离所得到，并进一步提纯至一定产品的规格；通过产物分离使未反应的物料得以循环利用。

因此：产物的分离和提纯是化工生产中的重要环节，对保证产品质量和生产过程的经济效益起着重要作用。化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程一、分离方法l．气体产物的分离（1）气体的净制指除去气体产物中的固体颗粒和雾滴。气体净制方法特点典型设备机械净制利用重力、惯性力和离心力等机械力的作用使微粒从气体中分离出来重力沉降室、惯性除尘器和旋风分离器湿法净制使气体与液体接触，用液体洗去气体中的微粒，从而使气体净化，各种湿式洗涤器过滤净制气体通过过滤介质时微粒被截留而使气体净化袋式过滤器等电净制使气体通过高压电场，其中的微粒在电场的作用下沉降，从而使气体净化电除尘器等气体的净制从气体产物中分离出要用的物质

按照净制原理不同，气体净制方法分四类：化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程（2）气体产物的分离吸附是某些分子在多孔性固体吸附剂表面上浓集的过程。选择适当的吸附剂就可以吸附气体或液体产物中的某些组分而不吸附其余的组分，从而使气体产物得以分离。分离方法：冷凝、吸收和吸附。冷凝是将压缩气体或饱和蒸汽冷却降温，使气体或蒸汽转变为液体的过程。掌握一定的温度和压力，可将气体中的某些组分冷凝成液体而另一些组分仍为气体，可使气体产物分为不同的部分。吸收是用适当的液体与气体产物相接触，使气体进入液体变为溶液的过程。选择不同的吸收剂和不同的操作条件，可使气体产物中某组分被吸收而进入溶液，从而使气体产物中不同组分分离。化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程2．液体产物的分离（1）从液体产物中除去固体颗粒

过滤和澄清、结晶和重结晶、吸附和吸收、膜透析和超滤（2）从不互溶的液体中除去其中一种液体

一般沉降法，特殊采取吸附法（3）溶液增浓用蒸发的方法。（4）将互溶的液体分离成不同组分精馏、萃取等方法（5）将液体产物全部或部分变为固体

凝固：液体产物全部变为固体结晶：分离出溶液中的固体溶质凝聚：分离出乳液中的固体溶质化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程3．固体产物的分离（1）固液分离方法：过滤（2）固体的干燥

含蒸发和干燥两个连续阶段，有时还包括结晶过程。化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程二、分离流程方案选择1．明确分离目标产品使用的目的不同：其纯度要求、杂质含量要求等产品的质量指标不同；经济性最佳是确定回收率的主要依据2．确定可行的分离方法

选择可分离且最经济的分离方法充分了解被分离混合物中各组分的性质万不得已不要在分离流程中逗留太长太久考虑分离规模和能量的消耗化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程3．确定分离流程经验规则和注意事项（2）产物中对目的产物有害的物质必须首先除去，保证产品的收率，甚至不惜能量利用的合理与否，是工艺的要求。（通常产品的收率在经济上是最重的砝码）（1）反应产物有固体物的，一般要率先分离出来，免使管道设备堵塞，流程不顺。（3）产物中对后续工艺有害的物质，首先分离。例如精馏过程，从能量上考虑应当由挥发度从低到高逐级取出，但有时高沸点物质会聚合，会凝絮甚或较黑较脏，应先把它分出。然后再降温从低沸物到高沸物地分离。这第一步似乎浪费了能量，但对流程和工艺有利。化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程3．确定分离流程经验规则和注意事项（7）一般情况下或者先取出最少的组分，或者先取出最多的组分。（4）尽量优先把产物中未反应原料分出来，循环使用，如果原料宝贵更应如此。（5）把最难分离的组分或要求特高的产物应从分离系统中先取出粗产物，再设计精制分离方案。不要希望过早地拿出来，更不主张一次分离就得到高纯产物。（6）尽量选用简单的分离方法，能用机械分离的先用机械法。一般是机械法—物理法—物理化学法—化学法的顺序，无论从操作和能量上都是合理的。化工生产过程知识目标第四节产物分离和提纯过程3．确定分离流程经验规则和注意事项（12）尽量采用先进技术和先进设备。（8）一般情况下分离的流程先易后难，容易除去的先除去，容易拿到的先拿到。（9）尽量把多种杂质一次性除去，再研究从杂质中回收有用副产物。（10）能用精馏的地方尽量采用简单精馏，除非有充分理由，不主张率先考虑萃取精馏、反应精馏、共沸精馏等。精馏过程仍是先易后难，最难分离的组分最后精馏（11）尽量利用热源，节省能量。化工生产过程知识目标第五节产品后加工

产品后加工是产品作为成品的最后一道工序，质量保证体系的终端环节，因此要以保证成品的质量标准为中心，设计后处理方案。

化工生产过程知识目标第五节产品后加工

产品后加工一般以两条标准为指导：1.商品标准：产品最终作为商品投放市场，有商品的条件诸如计量、检测、标签、包装和其它装饰要求等。商品标准不一定等同于产品标准，因为商品有牌号，同一产品后加工处理可能出现不同的牌号。2.使用标准：用户对产品提出特殊要求，或者用户是本企业集团的另一个分厂或者是下一个工段。为方便下一工序的工作，产品生产出来之后，可能要作后加工处理。当然，对于使用来说，上一工序产品的后加工处理，接近于或略等于下一工序的原料准备。化工生产过程知识目标第五节产品后加工

通常作为产品的质量要求是纯度指标、杂质种类和杂质含量的极限值，产品的形态，使用要求，包装方法，贮存运输的要求等等。每一批产品都必须检验，出具检验合格证书，制定合格标识，并有质量监控指标、质量标准要点和主要指标，注明产品生产日期、出厂日期、保质期限、储存运输和使用注意事项等，随产品送至用户。化工生产过程知识目标第五节产品后加工

产品计量和包装形式要保证产品质量，符合商标法和国家有关规定，要方便运输，产品的贮存运输的事项，在产品的标准中必须有规定，在执行产品标准时，注意产品的贮存要求、贮存环境、贮存条件和质量保质期、保质要求。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理一、化工三废的来源1.化工生产的原料、中间体、半成品及成品2.化工生产过程中排放出的废弃物二、化工三废的监控三、化工三废治理原则四、化工三废处理方法1.废气的净化处理2.废水的净化处理3.废渣的净化处理化工生产过程知识目标第六节化工三废治理化工三废？废气、废水、废渣化工生产过程知识目标第六节化工三废治理一、化工三废的来源1.化工生产的原料、中间体、半成品及成品①化学反应不完全未反应的原料，因回收不完全或不可回收而被排放掉，排放后会对环境造成污染。②原料不纯原料有时本身纯度不够，其中含有杂质，这些杂质因不需要参加反应，在原料净化过程中或反应之后，最终也要排放掉。

③跑、冒、滴、漏由于生产设备、管道等封闭不严密，或者由于操作和管理的不善，物料在储存、运输以及生产过程中，往往造成泄漏，习惯称之为跑、冒、滴、漏现象。这一现象的出现不仅要造成经济损失，而且也造成环境污染。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理一、化工三废的来源2.化工生产过程中排放出的废弃物①燃料燃烧烟气、粉尘、其它有害物质

②冷却水直接冷却时，使水中含有化工原料，而成为污染物质。冷却水中加防腐剂、杀藻剂等化学物质。热废水排入水域，导致水体温度上升，造成水中溶解氧的减少，降低水体自净能力，使得一些毒物如氰化物、重金属离子的毒性加剧。热废水污染还可以加速细菌繁殖。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理一、化工三废的来源2.化工生产过程中排放出的废弃物①燃料燃烧

②冷却水③副反应副产物数量不大，而成分比较复杂，要进行回收必将会带有许多困难，经济上需要耗用一定的经费，所以往往在产物的分离过程中以高低沸物、滤饼、尾气等形式作为废料排弃，而引起环境污染。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理一、化工三废的来源2.化工生产过程中排放出的废弃物①燃料燃烧

②冷却水③副反应④反应的转化物和添加物许多化工生产过程中，反应的转化物有时形成“炉渣”或“釜渣”不被利用。有时在化工生产过程中，还需要加入一些不参加反应的物质，如各种溶剂、催化剂等，这些物质随着废弃物排放，同样也会造成环境污染。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理一、化工三废的来源2.化工生产过程中排放出的废弃物①燃料燃烧

②冷却水③副反应④反应的转化物和添加物

⑤分离过程分离过程不仅分离掉副产物、未反应物和杂质，有时由于分离效率的限制，原料和产品也会出现在分离的废弃物中，如精馏塔釜下脚料、过滤器的残渣、旋风分离器的尾气等等。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理二、化工三废的监控有效地控制污染物的排放量，减少对环境的污染；随时掌握污染物的性质和数量，了解污染物对环境要素和生态系统的影响程度；预测环境质量的变化趋势，并借以调整企业生产排污情况，满足环境保护的需要；为后续的三废治理提供科学的依据。三废监控的意义？化工生产过程知识目标第六节化工三废治理二、化工三废的监控化工三废的监控监控排放三废的污染源

将整个企业作为一个有机整体，综合考虑建立有效的综合控制管理体系；在化工设计中，要设计自动监控系统。当发现系统有故障，会自动启动废气焚烧系统。对已经实现治理的三废，也要加强监控，如监控污水处理装置，监控废气收集和焚烧装置等。除了现场采样之外，还可以采用“生物监控”，如在有废气排放地点养鸟，在处理过的污水中养鱼等等。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废治理原则工艺设计和工程设计时，做到“三同时”：同时设计、同时施工、同时投产治理三废的积极的思路：改造工艺，使其不产生无法治理或难以治理的三废；“三废”资源化，回收利用或生产出新的产品，万不得已则使之无害化。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废治理原则工艺设计和工程设计时，做到“三同时”：同时设计、同时施工、同时投产治理三废的积极的思路：改造工艺，使其不产生无法治理或难以治理的三废；“三废”资源化，回收利用或生产出新的产品，万不得已则使之无害化。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理循环经济“三R原则”：

减量化原则(Reduce)旨在减少进入生产和消费过程的物质量，从源头节约资源使用和减少污染物的排放；再利用原则(Reuse)是提高产品和服务的利用效率，要求产品和包装容器以初始形式多次使用，减少一次用品的污染；再循环原则(Recycle)要求物品完成使用功能后重新变成再生资源。

“减量化、再利用、再循环”原则在循环经济中的重要性并不是并列的。循环经济不是简单地通过循环利用实现废弃物资源化，而是强调在优先减少资源消耗和减少废物产生的基础上综合运用3R原则，3R原则的优先顺序是：减量化—再利用—再循环。减量化、再利用、再循环

化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法1.废气的处理方法化学法、吸收控制法、吸附控制法以及稀释控制法等化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法2.废水的处理方法废水成分复杂多变；有害物质主要是各种有机物以及汞、镉、铬等金属。采用多种方法综合处理按废水处理的程度分为：一级、二级和三级处理。

化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法2.废水的处理方法一级处理：由筛滤、重力沉降和浮选等物理过程串联组成，除去粒径在O.1mm以上的大颗粒悬浮固体、胶体和悬浮油类。化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法2.废水的处理方法二级处理：采用生物法、某些化学法分解或氧化降解有机物以及部分胶体污染物。二级处理是污水处理的主体部分化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法2.废水的处理方法生物处理利用细菌作用，将废水中的有机物氧化分解为无害物质。根据细菌对氧气的需求，生物处理法分为好氧、厌氧生物处理法。活性污泥法属好氧生物处理法化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法3.废渣的净化处理化工废渣主要有：炉灰渣、电石渣、页岩渣、无机酸渣；含油、含碳及其他可燃性物质，如罐底泥、白渣土等；报废的催化剂、活性炭以及其他添加剂；污水处理的剩余活性污泥等化工生产过程知识目标第六节化工三废治理三、化工三废处理方法3.废渣的净化处理化工废渣处理方法：化学与生物处理、脱水法、焚烧法和填埋法等。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织一、化工生产操作（一）生产操作分类（二）化工装置操作方式二、化工生产主要设备及选择（一）主要设备（二）主要设备选择1．反应器的选择2．精馏设备的选择三、化工生产工艺流程组织四、化工生产工艺流程图1．工艺流程图2．物料流程图3．带控制点的工艺流程图4．工艺流程图阅读化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织一、化工生产操作（一）生产操作分类反应操作；分离和提纯操作；调节物料温度操作；调节压力操作；混合操作化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织反应操作

反应操作是化工生产过程的核心，其他的操作都是围绕着化学反应组织和实施的。化学反应的好坏，直接影响着生产的全过程。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织分离和提纯操作；分离与提纯操作主要用于反应原料的净化、产品的分离与提纯。是根据物料的物理性质（如沸点、熔点、溶解度、密度等）的差异，将含有两种或两种以上组分的混合物分离成纯的或比较纯的物质。例如，蒸馏、吸收、吸附、萃取等化工单元操作。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织调节物料温度操作；调节温度操作，是热量交换的操作过程。化学反应速度、物料聚集状态的变化（如蒸汽冷凝、液体的汽化或凝固、固体的熔化等）以及其他物理性质的变化均与温度有密切的关系。改变温度可以调节上述性质达到生产所需的要求。温度的改变，一般是通过换热器实现的，热量从热流体转移到冷流体，冷、热流体由易导热的材料隔开，传递的热量取决于两流体的温度差、传热面积和两流体的相对速度。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织调节压力操作；调节压力操作，是能量交换的操作过程。反应过程中有气相反应物时，改变压力可以改变气相反应物的浓度，从而影响化学反应速度和产品的收率。蒸汽的冷凝或是液体的汽化等相变化过程与压力有着密切的关系。改变压力可以改变相变条件。流动物料的输送，需要增加流体压力以克服设备和管道的阻力。改变压力的操作，可通过泵、压缩机等机械没备将机械能转化为物料的内能来实现。生产中也常利用物料的余压输送物料；或利用余压进行闪蒸操作，实现混合物一定程度的分离。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织混合操作物料混合操作，是将两种及其以上的物料按照配比进行混合的操作，以达到生产需要的浓度。在化工生产中还有破碎、筛分、除尘等操作。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织（二）化工装置操作方式间歇操作、连续操作、半连续操作化工生产过程知识目标化工装置操作方式选择无定规、非教条，因时而异，因物而异，相机选择。第七节化工生产过程组织二、化工生产主要设备及选择（一）主要设备1.原料预处理过程主要设备原料预处理时：旋风分离器、洗涤器、脱硫塔等。液态反应物进行气相反应时：一般需要有蒸发器。反应采用高温时：需要有换热器、加热器、加热炉等。反应采用高压时：气态物需压缩机，液态物需高压泵。反应物有多种物质时：一般需要有混合器。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织二、化工生产主要设备及选择（一）主要设备2.反应过程主要设备

反应器，是工艺流程的中心设备。单台、多台并联、双台串联放热时：载热体贮槽、冷却器、输送设备、调温设备吸热时：一般有供热设备，如加热炉等。催化反应：催化剂的制备、回收、再生设备化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织二、化工生产主要设备及选择（一）主要设备2.分离过程主要设备

中和器、过滤分离、急冷器、废热锅炉、换热器、冷却、冷凝设备、吸收、解吸、精馏塔等设备化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织二、化工生产主要设备及选择（一）主要设备①反应物输送设备鼓风机、离心泵、输送带等；②反应物清净设备除尘器、洗涤塔等；③反应物混合设备混合器；④将反应物预处理到反应条件的设备预热器、压缩机、高压泵等；⑤反应物进行反应的设备反应器；⑥反应产物的分离设备冷凝器、气液分离器、旋风分离器、蒸发器、蒸馏塔、吸收塔、解吸塔等；⑦主反应产物的精制设备精馏塔、干燥塔等；⑧反应副产物回收处理设备；⑨催化剂处理设备；⑩反应物、主产物、副产物、催化剂等贮存设备。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织（二）主要设备选择化工过程复杂性、设备类型多样化；同一工艺要求，可选用不同的操作方式，也可选用不同类型的设备。操作方式确定之后．根据物料量和确定的工艺条件，选择合乎工艺要求且效率高的设备类型。定型设备按产品目录选择适宜的规格型号，非定型设备通过计算确定设备的主要工艺尺寸。没备的选择与计算要充分考虑工艺特点，尽量选用先进设备并力求降低投资，节省用料。满足容易制造维修，便于工业上实现生产连续化和自动化，减少工人劳动强度，安全可靠，没有污染等要求。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织（二）主要设备选择反应动力学要求：一定的转化率和适宜的反应时间。1．反应器的选择

热量传递的要求：有传热装置和适宜的传热方式，可靠的温度测量控制系统，以使反应温度实施有效的检测和控制。质量传递过程与流体动力学过程的要求：为使反应和传热能正常进行，反应系统物料流动应满足流动形态（如湍动）等既定要求。如：物料的引入要采用加料泵来调节流量和流速；釜式反应器内要设置搅拌；一些气体物料进入设备要设置气体分布装置使之分布均匀等等。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织（二）主要设备选择1．反应器的选择

（4）工程控制的要求

化工工艺过程很重要的一条是：保证稳定、可靠、安全反应器除应有必要的物料进出口接管外，为便于操作和检修还要有临时接管、入孔、手孔或视镜灯、备用接管口、液位计等。重视安全操作和尽可能采用自动控制方案。例如在反应器上设置防爆膜、安全阀、自动排料阀，在反应器外设置阻火器。（5）机械工程的要求反应设备在操作条件下有足够的强度和传热面积，便于制造。二是要求设备所用的材料必须对反应介质具有稳定性，不参与反应，不污染物料，也不被物料所腐蚀。（6）技术经济管理的要求设备结构要简单、便于安装和检修，有利于工艺条件的控制，最终能达到设备投资少、保证工艺生产符合优质、高产、低耗的要求。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织2．精馏设备的选择（1）能力大、效率高、结构简单

（2）可靠性好

（3）满足工艺要求

（4）塔板压力降要小

化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织三、化工生产工艺流程组织

工艺流程组织是指确定各单元过程的具体内容、顺序和组合方式，并以图解的形式表示出整个生产过程的全貌。

工艺流程是指原料转化为产品，经历各种反应设备和其他设备（如输送设备）以及管路的全过程。反映了原料转化成产品采取的化学和物理的全部措施，是原料转化为产品所需单元反应、化工单元操作的有机组合。化工生产过程知识目标化工生产工艺流程组织原则可以由各类设备与物料关系体现出来，简单示意如图1-3所示。图1-3设备与物料关系示意图第七节化工生产过程组织三、化工生产工艺流程组织化工生产工艺流程组织原则可以由各类设备与物料的关系体现出来。化工生产过程的组织和改进应从改善产品质量，合理利用资源，提高劳动生产率，降低消耗指标，改善劳动环境，保证生产安全，简化流程、简化操作和便于集中控制，便于实现机械化、自动化等方面考虑。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织四、化工生产工艺流程图

工艺流程图是以图解的形式表示化工生产过程一种图样。即将生产过程中物料经过的设备按其形状画出示意图，并画出设备之间的物料管线及其流向。以几何图形和必要的文字解释，表示设备及设备之间的相互关系，全部原料、中间体、半成品、产成品以及副产物的名称和流向等。

工艺流程图按其用途分为生产工艺流程图、物料流程图、带控制点的工艺流程图等。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织四、化工生产工艺流程图1．工艺流程图包括工艺流程框图和工艺流程图。工艺流程图是以设备形状示意图或框图，分别表示化工单元操作和单元反应过程，以箭头表示物料和载能介质的流向，并辅以文字说明。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织四、化工生产工艺流程图1．工艺流程图醋酸乙烯酯合成工序工艺流程框图化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织四、化工生产工艺流程图1．工艺流程图化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织2．物料流程图

物料流程图是用工艺流程简图与表格相结合的方式，表示所加工物料的数量关系和物料衡算结果的一种图样。物料流程图由框图、图例和经过各工序（或设备）的物料名称及数量组成，每个框表示出过程的名称、流程序号以及物料组成和数量。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织2．物料流程图物料流程图的要求：按流程顺序由左向右绘出有物料量变化的设备示意图。设备之间绘出各股物料线，用粗实线绘制；物料流向用箭头表示，各物料进出设备位置参照工艺流程图的位置。从各股物料线上用指引线引出一表格，指引线与表格用细实线绘制；表内注明物料名称，物料中各组分名称（或代号）和质量，物料总量。图右上角注明基准（1h）和单位（kg）。

物料流程图能表示出各物料在流程中的位置和相互关系；其优点是简单清楚，查阅方便。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织3．带控制点工艺流程图全部工艺设备及其纵向关系；物料和管路及其流向；冷却水、加热蒸汽、真空、压缩空气和冷冻盐水等辅助管路及其流向；阀门与管件；计量—控制仪表及其测量—控制点和控制方案；地面及厂房各层标高。

带控制点工艺流程图是化工生产中组织、实施和指挥生产的技术文件，也称施工流程图。

主要内容一般是设备图形、管线、控制点和必要数据、图例、标题等。特点化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织物料名称物料代号物料名称物料代号PAPGPGLPGSPLPLSPWARWWFGDRHDWRW工艺空气工艺气体气液两相流工艺物料气固两相流工艺物料工艺液体液固两相流工艺物料工艺水空气生产废水燃料气排液、排水氢生活用水原水、新鲜水CAIAHSSCCWRCWSSWCSWALNOVEVT压缩空气仪表空气高压蒸汽蒸汽冷凝水循环冷却水回水循环冷却水上水软水化学污水液氨氮氧真空排放气放空工艺流程图管道物料代号化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织4．工艺流程图阅读

阅读带控制点工艺流程图主要是了解和掌握物料的工艺流程，设备的数量、名称和编号；管线的编号和规格；管件、闷门、控制点（测压点、测温点、分析点）的部位和名称，以便在管道安装和工艺操作实践中，做到心中有数，化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织4．工艺流程图阅读读图的步骤如下：①掌握设备名称、数量及位号。例如指出空气压缩机、冷却器、气液分离器、干燥器等有几台及其位号等。②了解主要物料（例如反应原料等）的工艺流程。③了解其他物料（例如冷却水等）的工艺流程。④了解管件、阀门及控制点的情况。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织五、化工生产过程评价

化工生产过程评价主要是对工艺流程的评价，目的是根据工艺流程的组织原则来衡量被考查的工艺流程是否达到最佳效果。评价工艺流程的标准:技术上先进，经济上合理，安全上可靠，符合国情，切实可行。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织五、化工生产过程评价

化工生产过程评价主要是对工艺流程的评价，目的是根据工艺流程的组织原则来衡量被考查的工艺流程是否达到最佳效果。

评价工艺流程的标准:技术上先进，经济上合理，安全上可靠，符合国情，切实可行。化工生产过程知识目标第七节化工生产过程组织五、化工生产过程评价（1）物料及能量的充分利用

（2）工艺流程的连续化、自动化

（3）易燃易爆的安全措施

（4）适宜的单元操作及设备形式

评价的具体标准：化工生产过程知识目标【实例分析】

化工产品合成路线方案选择流程要求：一固体物料，在运输等过程中可能沾有泥土等杂质，物料本身亦包含杂质；加料要求是要粉碎到某个粒度，并要求干燥后进料。另一原料以气态进料；两物料在催化剂存在下进行反应；产物是含有高沸物、低沸物及副产物等的混合液。请按以上要求组织流程方案。化工生产过程知识目标【实例分析】

化工产品合成路线方案选择3．将流程进一步细化、详化、完善2．将流程的方框变成具体的化工单元操作设备1．工艺流程设想4．将流程图尽力简化5．制定工艺流程各装置设备的操作参数和操作控制条件流程方案组织的步骤：化工生产过程知识目标【实例分析】

化工产品合成路线方案选择1．工艺流程设想流程方案组织的步骤：流程三大块化工生产过程知识目标【实例分析】

化工产品合成路线方案选择原料处理流程设想流程方案组织的步骤：

考虑到固体、液体和气体原料的处理方法不尽相同。按要求该生产工艺中的原料预处理流程示意如下：化工生产过程知识目标【实例分析】

化工产品合成路线方案选择分离流程设想流程方案组织的步骤：

反应工艺确定之后，反应产物即可确定，提纯分离的方案很多．可以选择设计：化工生产过程知识目标第一章化工生产过程图片图1.1.1化工生产过程的组成图1.5.1醋酸乙烯酯合成工序工艺流程图图1.5.2醋酸乙烯酯合成工序物料流程图图1.5.3带控制点空压站管道及仪表工艺流程图

化工生产过程知识目标图1.1.1化工生产过程的组成化工生产过程知识目标图1.5.1醋酸乙烯酯合成工序工艺流程图化工生产过程知识目标第一章化工生产过程数据表格表1.5.1工艺流程图的物料代号

化工生产过程知识目标表1.5.1工艺流程图的物料代号

（摘自HG/T20519.36-1992）物料名称物料代号物料名称物料代号PAPGPGLPGSPLPLSPWARWWFGDRHDWRW工艺空气工艺气体气液两相流工艺物料气固两相流工艺物料工艺液体液固两相流工艺物料工艺水空气生产废水燃料气排液、排水氢生活用水原水、新鲜水CAIAHSSCCWRCWSSWCSWALNOVEVT压缩空气仪表空气高压蒸汽蒸汽冷凝水循环冷却水回水循环冷却水上水软水化学污水液氨氮氧真空排放气放空化工生产过程知识目标化工生产技术第二章化工生产过程分析与组织第二章化工生产过程分析与组织第一节化工生产工艺指标第二节化工生产过程热力学分析第三节化工生产过程动力学分析第四节化工生产过程影响因素分析第五节化工生产过程检测与操作控制第一节化工生产工艺指标提高产品产量;提高产品质量;提高原料的利用率;降低生产过程的能量消耗。化工生产过程分析与组织化工生产的目标:

安全、优质、高产和低消耗第一节化工生产工艺指标一、反应时间和操作周期1.反应时间化工生产过程分析与组织

气固相或液固相催化反应，用原料气在反应条件下的空间速度的倒数来表示。(也即停留时间或接触时间)（1）空间速度（简称空速）

单位时间内，每单位体积的催化剂上所通过的反应物的体积流量（在标准状态下），单位为标准米3／米3催化剂·小时，简写成h-1。用SV表示。

空速不仅影响反应的完全程度和副反应的进行，而且也决定着生产能力，生产中必须注意选择适宜的空速。第一节化工生产工艺指标一、反应时间和操作周期1.反应时间化工生产过程分析与组织（2）接触时间（停留时间）反应物料（蒸汽或气体）在催化剂上的停留时间。常用τ表示，单位为秒，s。

接触时间与空间速度有着密切的关系。空间速度越大，接触时间越短；反之，空间速度越小，接触时间越长。因此，在生产中常用它们来配合温度、压力等反应条件进行工艺控制。第一节化工生产工艺指标一、反应时间和操作周期1.反应时间化工生产过程分析与组织【例2.1.1】某低压法合成甲醇装置，生产能力为95000t／a；操作压力5MPa，温度523K，铜基触媒装填量44.9m3，进塔合成气（新鲜气和循环气）为280000Nm3／h。计算通入合成气的空间速度和在催化剂上的接触时间。V气第一节化工生产工艺指标一、反应时间和操作周期2.操作周期化工生产过程分析与组织

在化工生产中，一种产品从原料准备、投料升温、各步单元反应，直到出料，所有操作时间之和为操作周期，也叫生产周期。第一节化工生产工艺指标二、生产能力与生产强度1．生产能力化工生产过程分析与组织

是一台设备、一套装置或是一个工厂，在单位时间内生产的产品量或处理的原料量，表示为kg/h、t/d、kt/a或万t/a。年产30万t合成氨工厂百万吨的乙烯和千万吨的炼油工程？

原料处理量加工能力第一节化工生产工艺指标二、生产能力与生产强度2．生产强度化工生产过程分析与组织

单位容积或单位面积（或底面积）的设备在单位时间内生产的产品量或加工的原料量。

kg/(h·m3)、t/(h·m3)

时空收率是指单位时间内、单位体积（质量）催化剂所能获得的产品量，记作kg/(h·m3)催化剂）设备内进行的过程速率越快，该设备的生产强度就越高，设备生产能力也就越大。用生产强度指标比较生产情况的优劣。第一节化工生产工艺指标三、反应转化率、选择性和收率1.反应转化率化工生产过程分析与组织

平衡转化率是最高转化率，作为提高实际转化率、改进生产过程与条件的依据。第一节化工生产工艺指标三、反应转化率、选择性和收率1.反应转化率化工生产过程分析与组织理解：在实际生产中，尤其对低单程转化率反应过程，采用循环的方法，是提高原料利用率最主要和有效的方法。

【例2.1.2】

思考：在实际生产中，是否转化率越高越好？第一节化工生产工艺指标三、反应转化率、选择性和收率2.选择性化工生产过程分析与组织表示了参加反应的反应物实际转化为目的产物的比例。思考：在实际生产中，是否选择性越高越好？理解：在实际生产中选择性的重要性，如何实现？选择性和产率？？第一节化工生产工艺指标三、反应转化率、选择性和收率化工生产过程分析与组织从选择性可以看出在各种主副反应中主反应所占的百分比，当人们提高转化率的时候，必须考虑到选择性变化的趋势，如果选择性变差（副产物增加过多）会使原料消耗定额升高而目的产物的产量减少，因此一般要求选择性愈高愈好。在化工生产中，仅仅是选择性高并不意味着过程就一定经济合理，因为它只能说明过程的副反应很少。如果通过反应器的原料只有很少一部分进行反应，则设备的利用率即单位时间的生产能力大大降低，显然只有综合考虑转化率和选择性，才有助于确定合理的工艺指标。第一节化工生产工艺指标三、反应转化率、选择性和收率2.收率化工生产过程分析与组织表示：生成目的产物所转化的某反应物的量占投入某反应物的量的百分数。思考：在实际生产中，是否收率越高越好？第一节化工生产工艺指标三、反应转化率、选择性和收率4.转化率、选择性和单程收率的相互关系化工生产过程分析与组织转化率×选择性=单程收率体会：工程观念、工程意识第一节化工生产工艺指标化工生产过程分析与组织【例2.1.3】一套年产1500t苯乙烯的乙苯脱氢装置，以每千克乙苯加2.6kg水蒸气的配比进料，在650℃的操作温度下，苯乙烯的产率为90％，收率为40％，其余产物的产率为：苯3％，甲苯5％，焦炭2％，装置年生产时间为7200h，已知原料乙苯的纯度为98%（质量分数），其余为甲苯，试计算每小时进出装置的物料量。第一节化工生产工艺指标化工生产过程分析与组织【例2.1.4】苯和乙烯烷基化反应制取乙苯，每小时得到烷基化液500kg，质量组成为苯45％，乙苯40％，二乙苯15％。假定原料苯和乙烯均为纯物质，控制苯和乙烯在反应器进口的摩尔比为1∶0.6。试求（1）进料和出料各组分的量；（2）假定苯不循环，乙烯的转化率和乙苯的收率；（3）假定离开反应器的苯有90%可以循环使用，此时乙苯的总收率。第一节化工生产工艺指标四、消耗定额1.原料消耗定额化工生产过程分析与组织第一节化工生产工艺指标一、反应时间和操作周期1.反应时间2.操作周期二、生产能力与生产强度1．生产能力2．生产强度三、反应转化率、选择性和收率1.反应转化率

2.选择性3.收率4.转化率、选择性和单程收率的相互关系四、消耗定额1.原料消耗定额2.公用工程的消耗定额化工生产过程分析与组织第二节化工生产过程热力学分析只涉及化学反应过程的始态和终态，不涉及中间过程；不考虑时间和速度，仅说明过程的可能性及其进行的限度。化工生产过程分析与组织（1）判别化学反应过程能否发生和进行的方向。自由能的计算。（2）确定化学反应过程进行的最大限度。化学平衡原理和平衡常数的计算。（3）化学反应过程热效应的计算。热力学分析的依据：热力学第二定律。第二节化工生产过程热力学分析一、化学反应可能性分析二、反应系统中反应难易程度分析三、化学反应限度分析四、化学反应平衡移动分析化工生产过程分析与组织第二节化工生产过程热力学分析一、化学反应可能性分析化工生产过程分析与组织用反应的吉氏函数变化值来判断反应进行的可能性。<0反应自发进行

=0反应达到平衡

>0反应自发不能进行第二节化工生产过程热力学分析一、化学反应可能性分析化工生产过程分析与组织例【2.2.1】试用标准吉氏函数数值判断下列由苯制取苯胺的各种方法的可能性（101.3kPa，298K）。①硝化以后将硝基苯还原（苯的冷凝及由稀酸变为浓酸的值均可忽略）。②在氯化以后，用氨作用氯苯。③直接与氨作用。第二节化工生产过程热力学分析二、反应系统中反应难易程度分析化工生产过程分析与组织值大，反应正向进行的可能性很大（容易进行）在化工生产过程中,同一反应器中，可根据主、副反应值的大小判断其难易程度。条件变化，难易程度的差距也会随之变化。第二节化工生产过程热力学分析三、化学反应限度分析化工生产过程分析与组织平衡转化率和平衡产率是反应进行的最大限度

越大，反应进行的越深，反应进行的限度越大。第二节化工生产过程热力学分析四、化学反应平衡移动分析化工生产过程分析与组织

平衡移动在工业生产中的实际意义：以人为地选择适宜的操作条件，使化学反应尽可能向生成物方向移动。第二节化工生产过程热力学分析化工生产过程分析与组织以上仅是定性的热力学条件分析，具体条件需借助热力学的定量计算来寻求适宜的外界条件。热力学没有时间概念，只考虑了反应到达平衡的理想状况，没有考虑反应速度。（只有当几个反应在热力学上都有可能同时发生，反应都很快时，热力学因素对于这几个反应的相对优势才起决定作用。）切实可行的外界条件应结合动力学分析和技术上的可行性并经过生产实践验证才能综合确定。第二节化工生产过程热力学分析化工生产过程分析与组织【实例分析2.2.1】烃类热裂解反应的热力学分析分析的目的是：烃类热裂解反应的特点；烃类热裂解反应的的规律；烃类热裂解反应的适宜条件。图2.2.1原料烃ΔrGmθ与T的关系化工生产过程分析与组织第三节化工生产过程动力学分析

一、化学动力学与化学热力学的关系化工生产过程分析与组织化学热力学:研究物质变化过程的能量效应，解决反应过程的方向与限度问题；化学动力学:研究物质变化过程的步骤、方式，解决反应过程的时间与速度问题；是实现化工生产的相辅相成的两个方面1.进行反应的热力学分析，得到能否实现的结论；2.做动力学分析，得到各种因素对速率的影响规律。3.从热力学和动力学两方面综合考虑，选择最佳工艺操作条件、进行反应器的选型与设计。第三节化工生产过程动力学分析

二、影响化学反应速度因素分析化工生产过程分析与组织速度是影响产量的关键，对企业的经济效益影响大=-239.68KJ／mol氢和氧化合成水：碳氧化为二氧化碳=-394.67kJ／mol

第三节化工生产过程动力学分析二、影响化学反应速度因素分析化工生产过程分析与组织影响反应速度的因素:反应器的结构、形状、材质，意外的杂质等等(不宜调节);温度、压力、原料浓度和停留时间等(可调节)多数反应影响速度的关键是催化剂。在一般情况下，温度和催化剂对速度的影响最大。第三节化工生产过程动力学分析

三、温度对化学反应速度的影响分析化工生产过程分析与组织活化分子能量高于平均能量有效碰撞能发生反应的碰撞有效碰撞多反应速度快提高温度碰撞多、能量高提高温度反应速度？升高温度，反应速度明显加快第三节化工生产过程动力学分析

三、温度对化学反应速度的影响分析化工生产过程分析与组织阿仑尼乌斯反应比速方程:活化能

:指（数）前参量化工生产过程分析与组织第三节化工生产过程动力学分析

三、温度对化学反应速度的影响分析五种反应类型的反应速度随温度变化的情况：化工生产过程分析与组织第三节化工生产过程动力学分析

三、温度对化学反应速度的影响分析化工生产中对前四类反应在比极值（拐点）对应的温度低的温度范围讨论安全生产和用升高温度的办法来加快化学反应速度是有意义的。而接近于极值点的温度为过高温度或不安全温度。生产中根据以上规律确定安全生产的适宜温度范围。第三节化工生产过程动力学分析

四、催化剂对化学反应速度的影响分析化工生产过程分析与组织活化能：活化状态的分子所具有的最低能量与普通分子所具有的平均能量之差。，kJ/mol

活化能数值的大小，表现了反应的难易程度和温度对该反应影响的敏感度;活化能小，反应易；温度对活化能大的反应影响更大;

活化能降低可显著加快反应速度;

适宜的催化剂能够显著降低反应的活化能.第三节化工生产过程动力学分析

四、催化剂对化学反应速度的影响分析化工生产过程分析与组织催化剂加速化学反应的主要原因分析:催化剂改变了反应的途径，使反应按照新的途径进行,活化能降低.

图2.3.2非催化与催化反应活化能的比较化工生产过程分析与组织第三节化工生产过程动力学分析

四、催化剂对化学反应速度的影响分析化工生产过程分析与组织催化剂既能加快正向反应速率，也能加快逆向反应速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间，但不能改变平衡的状态

催化剂特殊的选择性，不仅可以合成多种多样的产品，而且抑制不必要的副反应，有选择性的合成目的产品，节省原材料，在工业上具有特别重要的意义。在一个反应体系中，当几个反应在热力学上