化工生產(chǎn)過程及流程

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1、第二章化工生產(chǎn)過程及流程第一節(jié)化工生產(chǎn)過程及流程2第二節(jié)化工過程的主要效率指標(biāo)3第三節(jié)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響2第四節(jié)催化劑的性能及使用1第五節(jié)反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算（在化工設(shè)計(jì)中講）主要內(nèi)容：了解和掌握生產(chǎn)過程的內(nèi)容及生產(chǎn)工藝流程，掌握化工過程的主要效率指標(biāo)及其計(jì)算，了解和掌握各種反應(yīng)條件及其對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響，了解和掌握催化劑、催化劑性能及使用。授課方式：重點(diǎn)采用課堂講授，利用啟發(fā)式、提問式與講解式相結(jié)合的方法，并將理論與實(shí)際化工廠相結(jié)合進(jìn)行講解，同時(shí)選部分內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)

2、。重點(diǎn)和難點(diǎn)：生產(chǎn)工藝流程、化工過程的主要效率指標(biāo)及其計(jì)算，反應(yīng)條件及其對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響，催化劑性能等。第一節(jié)化工生產(chǎn)過程及流程一、化工生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。（1）原料預(yù)處理主要目的是使初始原料達(dá)到反應(yīng)所需要的狀態(tài)和規(guī)格。例如固體需破碎、過篩；液體需加熱或氣化；有些反應(yīng)物要預(yù)先脫除雜質(zhì)，或配制成一定的濃度。在多數(shù)主產(chǎn)過程中，原料預(yù)處理本身就很復(fù)雜，要用到許多物理的和化學(xué)的方法和技術(shù)，有些原料預(yù)處理成本占總生產(chǎn)成本的大部分。（2）化學(xué)反

3、應(yīng)通過該步驟完成由原料到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，是化工生產(chǎn)過程的核心。反應(yīng)溫度、壓力、濃度、催化劑（多數(shù)反應(yīng)需要）或其他物料的性質(zhì)以及反應(yīng)設(shè)備的技術(shù)水平等各種因素對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有重要影響，是化學(xué)工藝學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。化學(xué)反應(yīng)類型繁多，若按反應(yīng)特性分，有氧化、還原、加氫、脫氧、歧化、異構(gòu)化、烷基化、脫基化、分解、水解、水合、偶合、聚合、縮合、酯化、磺化、硝化、鹵化、重氮化等眾多反應(yīng)；若按反應(yīng)體系中物料的相態(tài)分，有均相反應(yīng)和非均相反應(yīng)（多相反應(yīng)）；若根據(jù)是否使用催化劑來(lái)分，有催化反應(yīng)和非催化反應(yīng)。實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過

4、程的設(shè)備稱為反應(yīng)器。工業(yè)反應(yīng)器的類型眾多，不同反應(yīng)過程，所用的反應(yīng)器形式不同。反應(yīng)器若按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分；有管式反應(yīng)器（裝填催化劑，也可是空管）、床式反應(yīng)器（裝填催化劑，有固定床、移動(dòng)床、流化床及沸騰床等）、釜式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器等；若按操作方式分，有間歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式三種；若按換熱狀況分，有等溫反應(yīng)器、絕熱反應(yīng)器和變溫反應(yīng)器，換熱方式有間接換熱式和直接換熱式。（3）產(chǎn)品的分離利精制目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品；并回收、利用副產(chǎn)物。在多數(shù)反應(yīng)過程中，由于諸多原因，致使反應(yīng)后產(chǎn)物是包括目的產(chǎn)物在內(nèi)的許多物

5、質(zhì)的混合物，有時(shí)目的產(chǎn)物的濃度甚至很低，必須對(duì)反應(yīng)后的混合物進(jìn)行分離、提濃和精制才能得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。同時(shí)要回收剩余反應(yīng)物，以提高原料利用率。分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷凝、吸收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶、過濾和干燥等，不同生產(chǎn)過程可以有針對(duì)性地采用相應(yīng)的分離和精制方法。分離出來(lái)的副產(chǎn)物和“三廢’也應(yīng)加以利用或處理。二、化工生產(chǎn)工藝流程1工藝流程和流程圖原料需要經(jīng)過包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一系列加工，方能轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)品實(shí)施這些轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能單元來(lái)完成，按物料

6、加工順序?qū)⑦@些功能單元有機(jī)地組合起來(lái)，則構(gòu)筑成工藝流程。將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱為化工生產(chǎn)工藝流程（或?qū)⒁粋€(gè)過程的主要設(shè)備、機(jī)泵、控制儀表、工藝管線等按其內(nèi)在聯(lián)系結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)從原料到產(chǎn)品的過程所構(gòu)成的圖）?；どa(chǎn)中的工藝流程是豐姿多彩的，不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程固然不同，同一產(chǎn)品用不同原料來(lái)生產(chǎn)，工藝流程也大不相同；有時(shí)即使原料相同，產(chǎn)品也相同，若采用的工藝路線或加工方法不同，在流程上也有區(qū)別。工藝流程多采用圖示方法來(lái)表達(dá)．稱為工藝流程圖（flowsheet或processflowshee

7、t）。在化學(xué)工藝學(xué)教科書中主要采用工藝流程示意圖，它簡(jiǎn)明地反映出由原料到產(chǎn)品過程中各物料的流向和經(jīng)歷的加工步驟，從中可了解每個(gè)操作單元或設(shè)備的功能以及相互間的關(guān)系、能量的傳遞和利用情況、副產(chǎn)物和三廢的排放及其處理方法等重要工藝和工程知識(shí)。2化工生產(chǎn)工藝流程的組織工藝流程的組織或合成是化工付程的開發(fā)和設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。組織工藝流程需要有化學(xué)、物理的理論基礎(chǔ)以及工程知識(shí)，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，要運(yùn)用推論分析、功能分析、形態(tài)分析等方法論來(lái)進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)。推論分析法是從“目標(biāo)’出發(fā)，尋找實(shí)現(xiàn)

8、此“目標(biāo)’的“前提”，將具有不同功能的單元進(jìn)行邏輯組合，形成一個(gè)具有整體功能的系統(tǒng)。功能分析法是縝密地研究每個(gè)單無(wú)的基本功能和基本屬性，然后組成幾個(gè)可以比較的方案以供選擇。因?yàn)槊總€(gè)功能單元的實(shí)施方法和設(shè)備型式通常有許多種可供選擇，因而可組織出其有相同整體功能的多種流程方案。形態(tài)分析法是對(duì)每種可供選擇的方案進(jìn)行精確的分析和評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣，選擇其中最優(yōu)方案。評(píng)價(jià)需要有判據(jù)，而判據(jù)是針對(duì)具體問題來(lái)擬定的，原則上應(yīng)包括：①是否滿足所要求的技術(shù)指標(biāo)；②技術(shù)資料的完整性和可信度；