文档介绍：第1章化学工艺基础
目录
化工生产工艺流程
化工过程的效率和指标
反应条件对化学平衡和反应速率的影响
石油化工催化剂
石油化工工艺计算
第一节化工生产工艺流程
化工生产工艺流程:由若干个单元过程(反应过程和分离过程、动量和热量的传递过程等)按—定顺序组合起来,完成从原料变成为目的产品的全过程。化工工艺流程的组织是确定各单元过程的具体内容、顺序和组合方式,并以流程图解的形式表示出整个生产过程。
工艺流程的组织
每—个化工产品都有自己特有的工艺流程。对同一个产品,由于选定的工艺路线不同,则工艺流程中各个单元过程的具体内容和相关联的方式也不同。此外,工艺流程的组成也与它实施工业化的时间、地点、资源条件、技术条件等有密切关系。按一般化工产品生产过程的划分和它们在流程中所担负的作用可概括为以下几个过程:
(1)生产准备过程——原料工序
包括反应所需的主要原料、氧化剂、溶剂、水等各种辅助原料的贮存、净化、干燥以及配制等等。为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格,不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化或粉碎(对固体原料)等多种不同的预处理。
(2)催化剂准备过程——催化剂工序
包括反应使用的催化剂和各种助剂的制备、溶解、贮存、配制等。
(3)反应过程——反应工序
全流程的核心。原料在一定的温度、压力等条件下进行反应,以达到所要求的反应转化率和收率。反应类型主要有氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。通过化学反应得目的产物或其混合物。反应过程还要附设必要的加热、冷却、反应产物输送以及反应控制等。
(4)分离过程——分离工序
将反应生成物进行精制、提纯、得到目的产品。并将未反应的原料、溶剂以及随反应物带出的催化剂等分离出来实现原料、溶剂等物料的循环使用。常用的分离精制的方法有冷凝、吸收、吸附、冷冻、蒸馏、精馏、萃取、膜分离、结晶、过滤和干燥等,对于不同生产过程可采用不同的分离精制方法。
(5)回收过程——回收工序
对反应过程生成的副产物,或一些少量的未反应原料、溶剂,以及催化剂等物料均应有必要的精制处理以回收使用,因此要设置一系列分离、提纯操作,如精馏、吸收等。
(6)后加工过程——后处理工序
将分离过程获得的目的产物按成品质量要求的规格、形状进行必要的加工制作,以及贮存和包装出厂。
(7)辅助过程
除了上述六个主要生产过程外,在流程中还有为回收能量而设的过程(如废热利用),为稳定生产而设的过程(如缓冲、稳压、中间贮存),为治理三废而设的过程(如废气焚烧)以及产品贮运过程等。这些虽属于辅助过程,但也不可忽视。
工艺流程的组织原则与评价方法
根据工艺流程的组织原则来衡量被考察的工艺流程是否达到最佳效果。对新设计的工艺流程,可以通过评价,不断改进,不断完善,使之成为一个优化组合的流程;对于既有的化工产品生产工艺流程,通过评价可以清楚该工艺流程有哪些特点,还存在哪些不合理或可以改进的地方,与国内外相似工艺过程相比,又有哪些技术值得借鉴等等,由此找到改进工艺流程的措施和方案,使其得到不断优化。
(1)物料及能量的充分利用原则
尽量提高原料的转化率和主反应的选择性。先进技术和设备下选用最适宜的工艺条件和高效催化剂。
充分利用原料。对未转化的原料应循环使用。副反应物加工成副产品,对溶剂、助剂等建立回收系统。对废气、废液(包括废水)、废渣应综合利用。
最大限度地回收热量。尽可能采用交叉换热、逆流换热,注意安排好换热顺序,提高传热效率等。
注意设备位置的相对高低,充分利用位能输送物料。高压设备的物料可自动进入低压设备,减压设备可以靠负压自动抽进物料等。
评价和组织工艺流程时应遵循以下原则
(2)工艺流程的连续化自动化原则
对大批量生产的产品,工艺流程宜采用连续操作,设备大型化和仪表自动化控制,以提高产品产量、降低生产成本和计算机控制;对精细化工产品以及小批量多品种产品的生产,工艺流程应有一定的灵活性、多功能性,以便于改变产量和更换产品品种。