化工工藝總結(jié)

化工工藝總結(jié)

一.化學(xué)工藝名詞概念

1.化學(xué)工藝

有機(jī)化學(xué)工業(yè)

精細(xì)化學(xué)工業(yè)

高分子化學(xué)工業(yè)

2.催化劑的有關(guān)概念

催化劑:

催化劑的活化：將制備好的催化劑的活性和選擇性提高到正常使用水平的操作。

催化劑的活性:指催化劑改變反應(yīng)速率的能力,即加快反應(yīng)速率的程度,它是反映催化劑在一定工藝條件下催化性能的主要指標(biāo)。

催化劑的選擇性:指催化劑使反應(yīng)向著所需方向進(jìn)行生成目的產(chǎn)物的能力。

催化劑的活性溫度:催化劑保持活性穩(wěn)定的溫度,是確定反應(yīng)溫度的依據(jù)。

催化劑的空隙率:催化劑床層空隙體積與催化劑床層總體積之比。

催化劑的比表面積:指每克催化劑的表面積。

3.轉(zhuǎn)化率:某一反應(yīng)物參加反應(yīng)的量占其加入量的百分?jǐn)?shù)。

平衡轉(zhuǎn)化率:某一化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料量占該種原料起始量的百分?jǐn)?shù)。

單程轉(zhuǎn)化率:表示反應(yīng)物一次通過反應(yīng)器,參加反應(yīng)的某種原料量站通入反應(yīng)器的反應(yīng)物總量的百分?jǐn)?shù)。

全程轉(zhuǎn)化率(總轉(zhuǎn)化率):以包括循環(huán)系統(tǒng)在內(nèi)的反應(yīng)器、分離設(shè)備的反應(yīng)體系為研究對(duì)象，參加反應(yīng)的物料量占進(jìn)入反應(yīng)體系總原料量的百分?jǐn)?shù)。

產(chǎn)率：實(shí)際所得目的產(chǎn)物量占按反應(yīng)了原料計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量的百分?jǐn)?shù)。

收率：生成某產(chǎn)物的實(shí)際產(chǎn)量占按加入的某一反應(yīng)物計(jì)算生成該產(chǎn)物的理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。

質(zhì)量收率：實(shí)際獲得產(chǎn)品質(zhì)量占其加入反應(yīng)器原料質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。

消耗定額：生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的原料量，即每生產(chǎn)一噸100%的產(chǎn)品所消耗的原料量。

4.空間速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間、體積催化劑上通過的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)器氣體的體積。

空時(shí)產(chǎn)率：

空時(shí)產(chǎn)量：在一定反應(yīng)條件下，單位時(shí)間單位體積催化劑上生成目的產(chǎn)物得數(shù)量。

接觸時(shí)間：（停留時(shí)間）反應(yīng)物在反應(yīng)狀態(tài)下與催化劑的接觸時(shí)間。

5.物料中間體：

爆炸極限：可燃?xì)怏w、蒸汽、粉塵與空氣混合在一定濃度范圍內(nèi)與明火發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍就稱為爆炸極限。

6.單元反應(yīng)

焙燒反應(yīng)：在底于熔點(diǎn)下，原料中的主要成分與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化物爐氣的過程。

烴類熱裂解：烴類在高溫下受熱分解生成分子量較小的烴類以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烴等基本有機(jī)化工產(chǎn)品的化學(xué)過程。

催化加氫：在催化劑作用下，分子氫與某些化合物相加成的反應(yīng)。

催化脫氫：

氧化脫氫：“接受體”奪取烴分子中的氫，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的不飽和烴而被氧化，這種烴類脫氫反應(yīng)稱為氧化脫氫。

催化氧化：

鹵化：在化合物分子中引入鹵素原子以生產(chǎn)鹵素衍生物或鹵代脂肪烴的反應(yīng)過程。

烴的氧氯化：飽和烴和不飽和烴在氧氣和催化劑存在下，以HCL為氯化劑進(jìn)行的氯化反應(yīng)。

均相催化自氧化：

非均相催化自氧化：氣態(tài)有機(jī)原料在固態(tài)催化劑存在下，以氣態(tài)氧作為氧化劑，氧化為有機(jī)產(chǎn)品的過程。

流化床反應(yīng)：

催化劑粒度：

固體流態(tài)化：固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)的流體中，從而使顆粒具有類似于流體的某些宏觀特性。

篩目：一英寸篩的孔邊長(zhǎng)度內(nèi)所具有的孔數(shù)。

二、生產(chǎn)原理

氨、甲醇、硫酸SO2催化氧化SO3吸收、苯乙烯、氯乙烯、烴類熱裂解、丙烯腈

復(fù)習(xí)題

1、合成氨生產(chǎn)過程

2、合成氨生產(chǎn)原理及特點(diǎn)

3.合成氨工藝條件的篩選與確定

4、合成氨工藝聯(lián)醇、雙甲工藝的概念

聯(lián)醇工藝：（1）合成甲醇串聯(lián)在合成氨工藝中，既要滿足合成氨工藝條件，又要滿足甲醇合成的要求，必須在生產(chǎn)中有必要的補(bǔ)充調(diào)節(jié)措施使兩個(gè)合成生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行。（2）在聯(lián)醇工藝中合成甲醇后的氣體必須精制，滿足合成氨的生產(chǎn)要求。（3）聯(lián)醇工藝與合成氨工藝必須采取特殊凈化措施，既保持合成甲醇的CO，又不能使H2S等氣進(jìn)入系統(tǒng)。

雙甲工藝：用甲醇化、甲烷化精致合成NH3原料氣中的CO、CO2，使合成NH3原料氣中的CO、CO2含量<20ppm，并副產(chǎn)甲醇、雙甲燃料二甲醚等產(chǎn)品，此工藝為合成氨原料氣雙甲精制工藝，簡(jiǎn)稱雙甲工藝。

5、硫酸的生產(chǎn)過程。

6、SO2爐氣凈化設(shè)備（空氣分離器、爐式管工作原理）

7、SO2催化氧化的催化劑在使用中如何保持活性的操作與控制。

9、SO2催化氧化反應(yīng)溫度為何控制先高后低

10、SO3吸收劑為何采用98.3%濃度的H2SO4

11、吸收SO3氣體溫度為何高于產(chǎn)物氣的露點(diǎn)溫度

12、烴類熱裂解生產(chǎn)乙烯的特點(diǎn)

13、烴類熱裂解的適宜溫度、停留時(shí)間如何確定

14、烴類熱裂解為何加入稀釋劑，其優(yōu)點(diǎn)如何

15、烴類熱裂解工藝過程

16、甲醇生產(chǎn)方法幾種

17、甲醇合成的特點(diǎn)（放熱、摩爾數(shù)減少、復(fù)雜反應(yīng)、可逆、催化反應(yīng)）

18、甲醇工藝條件的篩選與確定

19、工藝對(duì)合成甲醇反應(yīng)設(shè)備的要求

20、合成甲醇工藝過程

原料氣制備脫硫變換壓縮反應(yīng)過程精流產(chǎn)品

21、苯乙烯的生產(chǎn)特點(diǎn)

22、苯乙烯反應(yīng)器的材質(zhì)如何選擇

23、為何采用真空精流

24、丙烯腈產(chǎn)物氣中為何有2%的O2存在

25、O2超過2%對(duì)生產(chǎn)有何影響

26、氯乙烯生產(chǎn)的特點(diǎn)

27、氯乙烯生產(chǎn)工藝條件的選擇

28、乙炔法原料配比為什么要求HCL過量

29、氯乙烯精致為何采用加壓

30、何謂工藝流程

三、熱力學(xué)分析

方向、限度（平衡轉(zhuǎn)化度）

1、一定反應(yīng)能量的變化

（1）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的能量

△H298＝（∑n△H298生成熱）產(chǎn)物－（∑n△298生成熱）反

（2）高溫反應(yīng)熱。是根據(jù)基爾戈夫公式計(jì)算

（3）高溫高壓△H計(jì)算

先計(jì)算原料產(chǎn)物的對(duì)比壓力

再計(jì)算原料產(chǎn)物的對(duì)比溫度

查焓差圖

2、平衡常數(shù)計(jì)算

注意高壓下用溢度

3、平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

4、外界條件對(duì)反應(yīng)的影響

T、P、C濃度、摩爾比

四、動(dòng)力學(xué)分析

1、化學(xué)反應(yīng)速度

如何提高化學(xué)反應(yīng)速度

高T、高P、高C（濃度）

2、反應(yīng)的真實(shí)過程如何

從而確定對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度影響的條件

3、根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)確定外界條件對(duì)反應(yīng)速度影響

4、怎樣有效的控制化學(xué)反應(yīng)，抑制副反應(yīng)，加快主反應(yīng)的反應(yīng)速度

五、工藝條件的確定（篩選）

1、反應(yīng)溫度的確定

（1）從熱力學(xué)進(jìn)行分析

合成

放熱反應(yīng)T升平衡轉(zhuǎn)化率降采用低溫

分解

吸熱反應(yīng)T升平衡轉(zhuǎn)化率升采用高溫

（2）反應(yīng)速度

T升反應(yīng)速度加快轉(zhuǎn)化率提高副反應(yīng)增加

合成反應(yīng)應(yīng)選擇低溫高活性的催化劑

（3）催化反應(yīng)

依據(jù)催化劑的活性溫度范圍

（4）實(shí)驗(yàn)確定

生產(chǎn)實(shí)踐選擇收率高的溫度值

（5）液相放熱反應(yīng)

采用沸騰溫度，易移出反應(yīng)熱而且溫度穩(wěn)定

2、壓力確定

（1）合成反應(yīng)

摩爾數(shù)減小反應(yīng)

P升對(duì)反應(yīng)有利

（2）分解反應(yīng)

減壓平衡轉(zhuǎn)化率提高

減壓對(duì)生產(chǎn)有利

（3）壓力升

反應(yīng)物濃度升

反應(yīng)速度加快，生產(chǎn)能力增加，但能量消耗大，設(shè)備材料要求高

（4）壓力確定

是根據(jù)具體的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和技術(shù)條件，主要是能量消耗、原材料費(fèi)用，設(shè)備技術(shù)投資在內(nèi)的綜合費(fèi)用來確定反應(yīng)壓力

3、原料配比

（1）合成反應(yīng)

兩種原料在配比時(shí)要求一種原料過量，不過量的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高，過量原料應(yīng)選價(jià)廉易得、安全可靠、多余量易除去、多余量對(duì)生產(chǎn)沒有影響或很少有影響

（2）分解類型反應(yīng)

在反應(yīng)系統(tǒng)加入稀釋劑降低反應(yīng)物分壓（烴類熱裂解水

苯乙烯生產(chǎn)）

4、反應(yīng)時(shí)間

氣固相催化反應(yīng)選擇產(chǎn)率高時(shí)的反應(yīng)時(shí)間（實(shí)驗(yàn)中試測(cè)產(chǎn)率/一段時(shí)間）

5、原料的純度

工藝中必須滿足要求

必除雜質(zhì)：

（1）催化劑的毒物

（2）引起設(shè)備腐蝕的物質(zhì)應(yīng)盡量少

（3）抑制主反應(yīng)的雜質(zhì)應(yīng)盡量少

（4）引起副反應(yīng)的雜質(zhì)應(yīng)盡量少

（5）引起不安全生產(chǎn)的雜質(zhì)盡量少

（6）合成類型的反應(yīng)，惰性氣體雜質(zhì)應(yīng)盡量少

六、反應(yīng)設(shè)備

1、對(duì)反應(yīng)器的基本要求

（1）反應(yīng)器要有足夠的反應(yīng)體積保證反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)有足夠的反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到規(guī)定的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（2）反應(yīng)結(jié)構(gòu)要使反應(yīng)物之間接觸良好

（3）保證及時(shí)有效的輸入或輸出熱量使反應(yīng)過程穩(wěn)定

（4）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力，保證反應(yīng)過程安全可靠，經(jīng)濟(jì)耐用

（5）操作方便、容易制造安裝、便于維修

2、反應(yīng)器的類型（反應(yīng)設(shè)備）與結(jié)構(gòu)

（1）對(duì)反應(yīng)器的基本要求

（2）反應(yīng)器的類型

七、化工生產(chǎn)工藝流程

1、工藝流程的概念、化工生產(chǎn)過程

工藝流程：

化工生產(chǎn)過程：經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)將原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的工藝過程

2、工藝流程的組織原則

（1）滿足該反應(yīng)所需的物理化學(xué)條件

（2）必須采用先進(jìn)的技術(shù)水平（綠色化工技術(shù)）

（3）合理的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3、化工生產(chǎn)流程中一般包括的設(shè)備

（1）物料的儲(chǔ)存設(shè)備

（2）物料的輸送設(shè)備

（3）反應(yīng)物的凈化設(shè)備

（4）反應(yīng)物的配制混合設(shè)備

（5）將反應(yīng)物處理到反應(yīng)條件下的設(shè)備

（6）反應(yīng)設(shè)備

（7）反應(yīng)物的粗（初）分離設(shè)備

（8）目的產(chǎn)物的精制設(shè)備

（9）綜合利用及回收設(shè)備

（10）安全設(shè)備

4、工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下幾點(diǎn)

（1）物料流向的安排

（2）能量的變換與交換

（3）生產(chǎn)過程采用的單元操作和設(shè)備

（4）生產(chǎn)所用的管路和控制點(diǎn)

八、工藝計(jì)算

1、平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

平衡