石油化工工藝基礎(chǔ)

1、第一章第一章石油化工工藝基礎(chǔ)石油化工工藝基礎(chǔ)授課時間授課時間第第1周二周二 1、2節(jié)節(jié)授課班級授課班級15石化石化上課地點上課地點1212學習內(nèi)容學習內(nèi)容緒論緒論課時課時2教學目標教學目標能力目標能力目標熟悉化工生產(chǎn)的過程，熟練運用轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率熟悉化工生產(chǎn)的過程，熟練運用轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率知識目標知識目標掌握化工生產(chǎn)過程的步驟、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義掌握化工生產(chǎn)過程的步驟、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義素質(zhì)目標素質(zhì)目標提高創(chuàng)新能力，建立標準化意識提高創(chuàng)新能力，建立標準化意識目標群目標群體體二年級石油化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)學生二年級石油化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)學生教學環(huán)教學環(huán)境境多媒體教學多媒體教學教學

2、方教學方法法互動教學互動教學4緒論緒論重點：重點：1、化工生產(chǎn)過程的步驟、化工生產(chǎn)過程的步驟2、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義第一節(jié)第一節(jié) 化工生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)過程u一、化工生產(chǎn)過程一、化工生產(chǎn)過程u化工生產(chǎn)過程一般可概括為化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預處理、化學反原料預處理、化學反應和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。應和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。u（1）原料預處理）原料預處理 如濃硫酸稀釋、如濃硫酸稀釋、 粗食鹽溶解、粗食鹽溶解、 氰化鈉溶解于水氰化鈉溶解于水u（2）化學反應）化學反應 (化學加工化學加工) 化學反應類型繁多，若按反應特性分化學反應類型繁多，若按反應特性分：氧化、還

3、原、氧化、還原、加氫、脫氧、歧化、異構(gòu)化、烷基化、脫基化、分解、水加氫、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；若按反應體系中物料的相態(tài)分，有、重氮化等眾多反應；若按反應體系中物料的相態(tài)分，有均相反應和非均相反應（多相反應）；若根據(jù)是否使用催均相反應和非均相反應（多相反應）；若根據(jù)是否使用催化劑來分，有催化反應和非催化反化劑來分，有催化反應和非催化反 實現(xiàn)化學反應過程的設(shè)備稱為反應器。工業(yè)反應實現(xiàn)化學反應過程的設(shè)備稱為反應器。工業(yè)反應器的類型眾多，不同反應過程，所用的反應

4、器形式器的類型眾多，不同反應過程，所用的反應器形式不同。反應器若按結(jié)構(gòu)特點分；有管式反應器（裝不同。反應器若按結(jié)構(gòu)特點分；有管式反應器（裝填催化劑，也可是空管）、床式反應器（裝填催化填催化劑，也可是空管）、床式反應器（裝填催化劑，有固定床、移動床、流化床及沸騰床等）、釜劑，有固定床、移動床、流化床及沸騰床等）、釜式反應器和塔式反應器等；若按操作方式分，有間式反應器和塔式反應器等；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，歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式三種；若按換熱狀況分，有有等溫反應器、絕熱反應器等溫反應器、絕熱反應器和變溫反應器，換熱方和變溫反應器，換熱方式有間接換熱式和直接換

5、熱式。式有間接換熱式和直接換熱式。678u（3）產(chǎn)品的分離產(chǎn)品的分離和和精制精制 （后處理）（后處理） 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)反應過程中，由于諸多原因，致使反應后產(chǎn)物是包括目數(shù)反應過程中，由于諸多原因，致使反應后產(chǎn)物是包括目的產(chǎn)物在內(nèi)的許多物質(zhì)的混合物，有時目的產(chǎn)物的濃度甚的產(chǎn)物在內(nèi)的許多物質(zhì)的混合物，有時目的產(chǎn)物的濃度甚至很低，必須對反應后的混合物進行至很低，必須對反應后的混合物進行分離、提濃和精制才分離、提濃和精制才能得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。同時要回收剩余反應物，以提高能得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。同時要回收剩余反應物，以

6、提高原料利用率。原料利用率。 分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷凝、吸凝、吸收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶、過濾和干燥、過濾和干燥等，不同生產(chǎn)過程可以有針對性地采用相應等，不同生產(chǎn)過程可以有針對性地采用相應的分離和精制方法。分離出來的副產(chǎn)物和的分離和精制方法。分離出來的副產(chǎn)物和“三廢三廢也應加也應加以利用或處理。以利用或處理。9第二節(jié) 化工生產(chǎn)過程的主要銷量指標u一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度（1）生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力系指一個設(shè)備，一套裝置或一個工廠系指一個設(shè)備

7、，一套裝置或一個工廠在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時間內(nèi)處在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時間內(nèi)處理的原料量。其單位為理的原料量。其單位為kg/h，td或或kta，萬，萬t/a等。等。u（2）生產(chǎn)生產(chǎn)強強度度為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。即設(shè)備的單位體積的主產(chǎn)力。即設(shè)備的單位體積的主產(chǎn)kg/hm3能力，能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為，kg/hm2等等 。生產(chǎn)強度指標主要用于比較那些。生產(chǎn)強度指標主要用于比較那些相同反應過相同反應過程或物理加工過程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣程或物理加工過程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。設(shè)備中。設(shè)備中進行

8、的過程速率高，其生產(chǎn)強度就高。進行的過程速率高，其生產(chǎn)強度就高。10u在分析對比在分析對比催化反應器的生產(chǎn)強度催化反應器的生產(chǎn)強度時，通常要看時，通常要看在單位時間內(nèi)，單位體積催化劑或單位質(zhì)量催化在單位時間內(nèi)，單位體積催化劑或單位質(zhì)量催化劑所獲得的產(chǎn)品量，亦即催化劑的生產(chǎn)強度，有劑所獲得的產(chǎn)品量，亦即催化劑的生產(chǎn)強度，有時也稱為時也稱為時空收率時空收率。單位為。單位為kg/hm3，或或kg/hkg。 是衡量催化劑活性大小及翻譯器裝置生產(chǎn)能力的是衡量催化劑活性大小及翻譯器裝置生產(chǎn)能力的標志之一。標志之一。11u二、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）二、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）u化工總過程的核心是化

9、學反應，提高反應的化工總過程的核心是化學反應，提高反應的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化率、選擇性和產(chǎn)率是提高化工過程效率的關(guān)鍵率、選擇性和產(chǎn)率是提高化工過程效率的關(guān)鍵。u1、 轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率u 轉(zhuǎn)化率是指某一反應物參加反應而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占轉(zhuǎn)化率是指某一反應物參加反應而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應物起始量的分率或百分率，用符號該反應物起始量的分率或百分率，用符號X表示。表示。其定義式為其定義式為12通入反應器的原料量參加反應的原料量轉(zhuǎn)化率 u2、選擇性選擇性 對于復雜反應體系，同時存在有生成目的產(chǎn)物的主反應對于復雜反應體系，同時存在有生成目的產(chǎn)物的主反應和生成副產(chǎn)物的許多副反應，只用轉(zhuǎn)化率來衡量是不夠的和生成副產(chǎn)物的許多副反應，只

10、用轉(zhuǎn)化率來衡量是不夠的。因為，盡管有的反應體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)。因為，盡管有的反應體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費了。所變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費了。所以需要用選擇性這個指標來評價反應過釋的效率。以需要用選擇性這個指標來評價反應過釋的效率。選擇性選擇性系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應物量與參加所有反應系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應物量與參加所有反應而轉(zhuǎn)化的該反應物總量之比，而轉(zhuǎn)化的該反應物總量之比，用符號用符號S表示，其定義式如表示，其定義式如下下：13料量參加反應所轉(zhuǎn)化掉的原原料量生成目的產(chǎn)物所消耗的選擇性 u例例1 乙

11、烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為1000kg/h，反應掉反應掉乙烷為乙烷為600kg/h，獲得產(chǎn)物，獲得產(chǎn)物乙烯為乙烯為340kg/h，求，求乙烷轉(zhuǎn)化率、及乙烷轉(zhuǎn)化率、及選擇性選擇性。14u3、收率（產(chǎn)率）收率（產(chǎn)率）u收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來描述反應過程收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來描述反應過程的效率。的效率。實際所得的實際所得的產(chǎn)物量（摩爾數(shù)）產(chǎn)物量（摩爾數(shù)）與按通入與按通入反應器原料計算應得產(chǎn)物理論量的百分比。反應器原料計算應得產(chǎn)物理論量的百分比。15算應得目的產(chǎn)物理論量按通入反應器反應物計實際所得目的產(chǎn)物收率 u4、質(zhì)量收率質(zhì)量收率u質(zhì)量收率

12、的定義系質(zhì)量收率的定義系實際所得的實際所得的產(chǎn)物產(chǎn)物質(zhì)量質(zhì)量與按通入反應器原料計算應得與按通入反應器原料計算應得產(chǎn)物理論量的百分比。產(chǎn)物理論量的百分比。通入反應器的原料質(zhì)量實際所得目的產(chǎn)物質(zhì)量質(zhì)量收率 u例例1 乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為1000kg/h，反應掉反應掉乙烷為乙烷為600kg/h，獲得產(chǎn)，獲得產(chǎn)物乙烯為物乙烯為340kg/h，求，求乙烯收乙烯收率率和質(zhì)量收率和質(zhì)量收率。17u結(jié)論：結(jié)論：u轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的關(guān)系轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的關(guān)系u 收率收率=轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率選擇性選擇性u判斷：判斷：u1.原料轉(zhuǎn)化率高，說明得到目的產(chǎn)物就多原料轉(zhuǎn)化率高，說