化工工艺-第一章-绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工工艺,第一章 绪论,化工工艺第一章 绪论,1,1.1 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,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工原,2,空气,煤、焦,水,气化,空分,氧,氮,氢,氨,硝酸,石灰石,煅烧,CO,2,碳酸钠,C,a,O,氯化钠,磷石灰,硫,黄铁矿,电解,Cl,2,氢氧化钠,分解,磷酸盐,煅烧,氧化铁,SO,2,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,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,3,1.2 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,。,.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,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,4,3.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,.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,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,5,.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,8090%,有机化工产品,水煤气,石油化工迅猛发展,.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,.20世纪50年代开始，以石油、天然气为原料合成有机化学品,6,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66,50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,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2,7,1.3,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,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,8,21,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,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,9,1.4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45个,板块：,反应过程-确定过程基本参数：,T、P、Cat、t及原料配比,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,10,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,“产品后加工”板块-产品包装、处理,“三废治理”-废水、废气、废渣循环综合利用和无害化处理,“分离”板块-分离、精制,“原料”板块-纯度,(杂质、水分),、粒度、配比、加料方式,无害化物质,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,11,1.5,地位、作用、意义,1,中国石油化工集团公司,14624.39,2,中国石油天然气集团公司,12730.03,3,国家电网公司,11407.37,4,中国工商银行股份有限公司,4900.04,5,中国移动通信集团公司,4518.52,6,中国建设银行股份有限公司,4029.37,7,中国人寿保险（集团）公司,3790.09,8,中国银行股份有限公司,3522.80,9,中国农业银行股份有限公司,3340.37,10,中国中化集团公司,3089.75,1.5地位、作用、意义1中国石油化工集团公司14624.39,12,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,企业运转管理技术-工艺设计、操作、控制管理财务、人事、物质、,13,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,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,14,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,15,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7078%、煤焦油34.5%、氨0.250.35%、粗苯0.81.4%、焦炉煤气1519%,焦炉煤气,吸附分离,氢气99.9999%、甲烷7585%、乙烯4050%,煤的气化：煤、焦、半焦,CO、H,2,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,煤：占化石燃料75%。结构复杂，是以芳香核结构为主、具有烷基,16,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,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,17,2.3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：,CH,4,94%,（干气）、C,2,C,4,烷烃、少量C,5,以上重组分及杂质,方法,部分氧化法,CO,2,转化法,水蒸汽转化法,2.3天然气特点：燃烧热值高、污染少、是清洁能源，工业、民用,18,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,氢气乙炔化学产品天然气甲烷乙烷丙烷丁烷转化、部份氧化合成气一,19,2.4石油,石油,平均碳含量,8587%,平均氢含量,1114%,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,H,2,O,破乳剂,一级,二级,二级电脱盐流程,盐3/L,水0.2%,2.4石油石油平均碳含量8587%平均氢含量1114%气,20,化工工艺-第一章-绪论课件,21,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,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,22,化工工艺-第一章-绪论课件,23,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,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,24,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,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、,25,环烷烃异构化脱氢：,CH,3,4.催化重整（铂重整）,+3H,2,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）,环烷烃异构化脱氢：CH34.催化重整（铂重整）+3H2环烷,26,烷烃脱氢环化、芳构化：,CH,3,CH,3,正构烷烃异构化：,CH,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,CH,加氢裂化：,烷烃脱氢环化、芳构化：CH3CH3正构烷烃异构化：CHC,27,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,催化重整工艺及流程：1.预脱砷、预分馏：原料含砷量0.1p,28,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,焦 化减压渣油热裂