化工工艺讲稿

化工工艺讲稿第一页，共三十四页，2022年，8月28日1.1从原料到化工产品化工工艺：原料产品化学反应转变化学的、物理的措施化工原料无机原料有机原料基础化工原料一般化工原料水、空气、无机非金属、金属矿物石油、天然气、煤、生物质无机酸、工业气体、乙炔、乙烯、苯等由基础化工原料制得的简单小分子产品2000万种以上第二页，共三十四页，2022年，8月28日空气煤、焦水气化空分氧氮氢氨硝酸石灰石煅烧CO2碳酸钠CaO氯化钠磷石灰硫黄铁矿电解Cl2氢氧化钠分解磷酸盐煅烧氧化铁SO2硫酸钢重要的无机化工终产品：

化肥、金属材料、无机非金属材料、无机颜料、催化剂、无机聚合物等无机化工原料与基本无机化工产品之间的关系第三页，共三十四页，2022年，8月28日1.2化工原料的变迁与化学工业发展趋势18世纪以前化工生产为作坊式手工工艺，古代化学工艺：制陶、酿造、冶炼等。近代化学工艺标志：无机酸、碱、盐、煤化工以及在此基础上的合成染料、医药、涂料工业。Ⅰ.首先是无机化学工业的兴起：1791年路布兰法生产纯碱1859年铅室法生产硫酸1892年电解食盐水生产氯气、烧碱18世纪到20世纪初：接触法取代铅室法；氨碱法取代路布兰法第四页，共三十四页，2022年，8月28日3.现代化学工业：以合成产品为标志古代、近代化学工业是以改变天然产物为特征1888年焦炭与氧化钙电石乙炔Ⅱ.18世纪末建立以煤焦油为原料的有机化学工业体系：合成染料、农药、香料、医药、炸药等化学合成时代苯硝基苯苯胺紫甲苯TNT苯酚水杨酸阿司匹林水杨醛多种香料第五页，共三十四页，2022年，8月28日Ⅱ.20世纪50年代开始，以石油、天然气为原料合成有机化学品20世纪40年代，管式炉裂解烃类工艺、临氢重整工艺开发成功20世纪初F.哈伯发明合成氨技术1913年第一个合成氨厂1920年C.埃利斯发明丙烯水合制异丙醇工艺石油化工兴起80~90%有机化工产品水煤气石油化工迅猛发展Ⅰ.19世纪末到20世纪50年代，以煤为原料，经煤焦油、电石乙炔进一步生产有机化学品第六页，共三十四页，2022年，8月28日用可再生资源代替化石燃料成为主要的化工原料是不可逆转的趋势20世纪末到21世纪初精细化工、生物化工复合材料、高温超导材料、信息材料、纳米材料批量小、品种多、功能优良附加值高1931年氯丁橡胶工业化1937年合成尼龙6650年代初，大规模生产塑料、合成橡胶、纤维合成材料时代新经济增长点第七页，共三十四页，2022年，8月28日1.3化工工艺学的任务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，包括生产方法、原理、流程、设备。特殊性生产不同产品需要采用不同化学工艺相同产品原料路线不同采用不同化学工艺感性认识发展积累化学定律科学原理化工工艺分类煤化工无机化工石油化工生物化工精细化工高分子化工第八页，共三十四页，2022年，8月28日21世纪化工工艺：精细化、个性化、原料路线改变、绿色化工化工工艺学因多学科交叉、融合而得到扩展，能源科学、信息科学、材料科学、生命科学、纳米尺度研究、理论和计算方法的应用为它提供更广阔的空间化工单元过程反应动力学热力学先进反应单元工艺“分子设计”理论合成产品计算机技术第九页，共三十四页，2022年，8月28日1.4研究方法1.从个别到一般，在一个一个特别的化工产品的生产过程中，研究这些“个别”现象、过程，用理论（化学工程学）来加以研究，归纳出一些规律性的东西再升华为理论。2.将经过归纳的初步结论，加以深入分析研究，弄清之后用以解决问题，设计流程指导生产实践，并接受实践检验，再加以丰富和修正。工艺流程复杂生产过程工艺操作参数三废治理躯壳灵魂规矩一个生产过程可分为4~5个板块：①反应过程-确定过程基本参数：T、P、Cat、t及原料配比第十页，共三十四页，2022年，8月28日原料准备工艺参数反应分离产品商品化三废治理“原料”预处理反应分离工艺参数副产品④“产品后加工”板块-产品包装、处理⑤“三废治理”-废水、废气、废渣循环综合利用和无害化处理③“分离”板块-分离、精制②“原料”板块-纯度(杂质、水分)、粒度、配比、加料方式无害化物质第十一页，共三十四页，2022年，8月28日1.5地位、作用、意义1中国石油化工集团公司14624.392中国石油天然气集团公司12730.033国家电网公司11407.374中国工商银行股份有限公司4900.045中国移动通信集团公司4518.526中国建设银行股份有限公司4029.377中国人寿保险（集团）公司3790.098中国银行股份有限公司3522.809中国农业银行股份有限公司3340.3710中国中化集团公司3089.75第十二页，共三十四页，2022年，8月28日企业运转管理技术-工艺设计、操作、控制管理财务、人事、物质、市场营销、法规档案、劳动等先进工艺流程流程设备操作工艺条件自控手段质量控制监测技术保证产品质量、产量工艺技术人员第十三页，共三十四页，2022年，8月28日通过学习该课程，可以将其运用于工艺过程的开发和设计、生产流程和开发和设计，认识并知道化工产品的生产技术、工艺参数的控制和技术管理等问题，使我们在工艺上开拓眼界、拓宽知识。化工工艺学还涉及到技术经济和技术管理、生产控制，且突出了三废治理和环境保护、节能降耗等工艺学共性工艺学研究方法陌生的工艺操作学习运用不同工艺过程第十四页，共三十四页，2022年，8月28日第二章化工原料及初步加工2.1化学矿物是化肥工业、化工、冶金及其它相关工业的原料，是除石油、煤、天然气之外的一类重要矿物能源我国矿藏丰富磷矿、硫铁矿、自然硫、钾盐、硼矿、芒硝、重晶石等20多种硫铁矿普通硫铁矿浮选尾砂含煤硫铁矿焙烧二氧化硫烧渣硫酸炼铁、钢磷矿磷块石磷灰石岛磷矿酸法磷肥热法磷肥利用无机酸或混酸分解磷矿粉高温分解磷矿石并添加助剂85%第十五页，共三十四页，2022年，8月28日煤：占化石燃料75%。结构复杂，是以芳香核结构为主、具有烷基侧链和含氧、含硫、氮基团的高分子化合物。大量广泛使用20世纪50年代为天然气、石油所取代石油危机煤化工复兴煤的高温干馏焦70－78%、煤焦油3－4.5%、氨0.25－0.35%、粗苯0.8－1.4%、焦炉煤气15－19%焦炉煤气吸附分离氢气99.9999%、甲烷75－85%、乙烯40－50%煤的气化：煤、焦、半焦CO、H2等高温常压或加压水蒸汽、空气或其混合气煤的液化加氢抽提：采用供氢溶剂或氢压下将煤加氢分解2.2煤第十六页，共三十四页，2022年，8月28日煤高温干馏气化气体产物焦煤气气化焦炉煤气粗苯煤焦油氢、甲烷及乙烯馏分苯、甲苯、二甲苯苯酚、甲酚、二甲酚、萘、蒽生石灰电石水解乙炔乙炔化学工业合成气甲醇氨第十七页，共三十四页，2022年，8月28日2.3天然气特点：燃烧热值高、污染少、是清洁能源，工业、民用燃料应用合成氨原料气合成甲醇合成气羰基合成用合成气（氢甲酰化反应）热裂解制有机化工原料（来源有限）主要成分：CH4＞94%（干气）、C2－C4烷烃、少量C5以上重组分及杂质方法部分氧化法CO2转化法水蒸汽转化法第十八页，共三十四页，2022年，8月28日氢气乙炔化学产品天然气甲烷乙烷丙烷丁烷转化、部份氧化合成气一碳化学产品氨氧化氢氰酸甲醇一碳甲醛氧化*甲醛裂解炭黑乙炔氯化硝化硝基甲烷一、二、三、四氯甲烷裂解乙烯裂解氧化乙醛*裂解氧化脱氢乙烯醋酸、顺丁烯二酸酐丁二烯第十九页，共三十四页，2022年，8月28日2.4石油石油平均碳含量85－87%平均氢含量11－14%气、液、固态的天然烃类混合物原油、天然气O、S、N含量1%破乳剂高压场原油电脱盐常减压蒸馏二次加工原料进料泵预热系统H2O破乳剂一级二级二级电脱盐流程盐＜3㎎/L水<0.2%第二十页，共三十四页，2022年，8月28日第二十一页，共三十四页，2022年，8月28日原油的常减压精馏及流程水蒸汽水蒸汽减压馏分油轻汽油煤油轻柴油重柴油减压柴油减压渣油常压渣油原油轻汽油拔顶气真空系统初馏塔常压加热炉常压塔减压加热炉减压塔第二十二页，共三十四页，2022年，8月28日第二十三页，共三十四页，2022年，8月28日石油开采原油常压蒸馏减压蒸馏油田气凝析油生产乙烯裂解原料拔顶气炼厂气重柴油轻柴油煤油轻汽油催化裂化甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷催化转化合成气生产乙烯裂解原料干气液化石油气催化重整常压渣油加氢裂化丙烯、正丁烯、异丁烷馏分油正丁烷、异丁烷炼厂气苯、甲苯、二甲苯加氢减压油减压渣油第二十四页，共三十四页，2022年，8月28日原油的二次加工重质馏分、渣油汽油、煤油、柴油、气体等热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化重整1.热裂化：高压热裂化、低压热裂化，已经淘汰2.催化裂化（增加汽油产量70%）催化剂无定形硅酸铝Y型分子筛稀土改性Y(X)型分子筛ZSM-5型沸石流化床反应器固定床移动床第二十五页，共三十四页，2022年，8月28日环烷烃异构化脱氢：CH3—4.催化重整（铂重整）+3H2环烷烃脱氢芳构化：悬浮床（研发中）3.加氢裂化：（加氢下的催化裂化）抑制催化时脱氢缩合、避免焦炭的生成催化剂：加氢活性、裂化活性的双功能催化剂串联加氢裂化固定床一段加氢裂化二段加氢裂化反应器固定床沸腾床（国外）第二十六页，共三十四页，2022年，8月28日烷烃脱氢环化、芳构化：CH3—CH3—正构烷烃异构化：CHCH3CH3CH3CH3—CH加氢裂化：第二十七页，共三十四页，2022年，8月28日催化重整工艺及流程：1.预脱砷、预分馏：原料含砷量＜0.1ppm、除去C5以下馏分2.预加氢：除去原料中能使催化剂中毒的砷、铅、铜、S、N、O以及饱和烯烃3.催化重整：主要是芳构化反应4.后加氢：饱和重整油中不饱和烃5.稳定系统：脱去气态烃及戊烷6.芳烃抽提：抽提出芳烃7.芳烃分离：精馏分离得到苯、甲苯、二甲苯、乙苯第二十八页，共三十四页，2022年，8月28日焦化减压渣油热裂化渣油重残油焦化焦化气体焦碳乙烯、丙烯、丁烯等焙烧电极焦焦化油汽油、柴油、蜡油焦化方式釜式焦化延迟焦化流化焦化已淘汰逐渐为延迟焦化所取代一炉两塔两炉四塔第二十九页，共三十四页，2022年，8月28日第三十页，共三十四页，2022年，8月28日原料油大庆减压渣油胜利减压渣油鲁宁管输减压渣油辽河减压渣油主要工艺条件

炉出口温度/℃

联合循环比产品分布/%

气体石脑油柴油馏出油焦炭液体收率

5001.30

8.315.736.325.714.077.7

5001.45

6.814.735.619.023.969.3

5001.43

8.315.932.320.722.868.9

5001.43

9.915.025.327.224.665.5几种减压渣油延迟焦化产品分布第三十一页，共三十四页，2022年，8月28日2.5生物质能源直接燃烧或压型燃料燃烧，热效率10－30%热化学转化法（木炭、焦油、可燃气）生物化学转化法（沼气、酒精）利用油料植物生产生物油化工原料利用天然物固有的分子结构（纤维素、淀粉等）利用化学或生化方法将天然物分解为基础化学品或中间产品17世纪，木材干馏可制取甲醇（联产醋酸、丙酮）工艺过程：萃取、裂解、气化、催化加氢、化学水解、酶水解、微生物水解等第三十二页，共三十四页，2022年，8月28日植物纤维素(30-50%)半纤维素(20-40%)木质素(15-25%)葡萄糖