项目二 化工生产基础理论教学课件.pptx

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1、 项目二 化工生产基础理论化工生产技术内容任务一化工生产过程 任务二 化工过程的指标与影响因素任务三 催化剂任务四 化学反应器任务五 化工安全生产0102030405任务一 化工生产过程u化工生产的组成u化工生产的操作方式u化工生产工艺流程u化工过程的参数u化工过程的质量与能量守恒2.1.1化工生产过程物料通过各个设备完成某种化学或物理的加工，最终转化成合格产品，此即化工生产过程。 化工生产过程的组成化工生产过程的组成 03半连续（半间歇）操作02连续操作01间歇操作2.1.2化工生产的操作方式半连续操作示意图2.1.3化工生产工艺流程生产工艺流程图包括工艺流程框图和工艺流程图。物料流程图由框

2、图、图例和经过各工序（或设备）的物料名称及数量组成，表示所加工物料的数量关系。带控制点的工艺流程图表示了全部工艺设备及其纵向关系，物料和管路及其流向，冷却水、加热蒸汽、真空、压缩空气和冷冻盐水等辅助管路及其流向，阀门与管件，计量-控制仪表及其测量-控制点和控制方案，地面及厂房各层标高。2.1.4化工过程的参数在化工生产中，影响过程运行状态的物理量称为化工过程参数。01040203温度：、K流量与流速压力：绝对压力、表压、真空度。kPa、 kgf/cm2、atm、物料的组成：质量分数，体积分数，摩尔分数流量的高低，反映了设备生产负荷的大小；流速的大小，表现了物料在设备内的流动状态、质量和热量的传

3、递情况。能量的守恒与计算 主要是热量的守恒与计算。热量衡算式如下： Q入=Q出+Q损失+Q积累+Q交换质量的守恒与计算：指物料的质量（单位为kg）守恒，而非物质的量（单位为mol）守恒。对于一个设备或工序，在同一时间内进入该设备（工序）的物料质量的总和等于离开该设备（工序）的物料、损失的物料和累积的物料质量的总和。G入=G出+G损失+G积累2.1.5化工过程的质量与能量守恒任务二 化工过程的指标与影响因素u生产能力与生产强度u转化率、选择性和收率u化学反应的限量物与过量物u化学反应的工艺因素生产能力生产强度吸收技术化工过程生产果指标化工过程技术经济指标化工过程工艺影响因素温度的影响压力的影响消

4、耗定额转化率选择性收率反应物浓度的影响化工过程的指标与影响因素2.2.1生产能力与生产强度生产能力 是指一台设备、一套装置或是一个工厂，在单位时间内生产的产品量或处理的原料量，单位为kg/h、t/d、kt/a或万吨/a。 生产强度指单位体积或单位面积的设备在单位时间内生产的产品量或加工的原料量，其单位是kg/（hm3）、t/（hm3）、kg/（hm2）、t/（hm2）。具有相同化学或物理过程的设备（装置），可用生产强度指标比较其优劣。2.2.2转化率、选择性和收率03率：生成目的收产物所转化的某反应物的量占投入该反应物的量的百分率。02选择性：目的产物的产出率或原料的利用率。01转化率：某种反

5、应物转化掉的量占投入该反应物总量的百分率Y=XS2.2.3化学反应的限量物与过量物限量物与过量物 按最小化学计量数投料的反应物，称作限量反应物，简称限量物。超过限量物完全反应的另一反应物，称作过量反应物，简称过量物。原料配比原料配比也称反应物料的摩尔比，即加入反应器各组分物质的量之比，表示投料中各组分间的比例关系。原料的配比可以是化学计量系数比，也可以不等于化学计量系数比。提高反应物浓度可加快反应速率。对于可逆反应（如酯化）过程，可不断采出生成的产物、增大反应物的浓度，使反应不断向生成物方向移动、加快反应的速率。温度影响化学平衡和化学反应速率。对于吸热反应，提高温度有利于反应；升高温度不仅加快

6、主反应速率，同时也加快副反应速率压力对于气相反应有影响，对于反应后分子数增加的反应，降低压力可以提高反应的平衡产率；适当加压有利于加快反应速率。化学反应的工艺因素反应物浓度压力温度2.2.4化学反应的工艺因素任务三 催化剂u催化剂的作用u固体催化剂的构成u催化剂的特性u工业生产对催化剂的要求u催化剂的使用u2.3.1催化剂的作用催化剂是一种能改变化学反应速率，而其自身的组成、质量和化学性 质在反应前后保持不变的物质。催化剂的作用 加快化学反应速率，提高生产能力；对于复杂反应，可有选择地加快主反应的速率，抑制副反应，提高目的产物的收率；改善操作条件，降低对设备的要求，改进生产条件；开发新的反应过

7、程，扩大原料的利用途径，简化生产工艺路线；消除污染，保护环境。2.3.2固体催化剂的构成 固体催化剂构成主催化剂其单独存在时具有显著的催化活性，也称活性组分，主催化剂常由一种或几种物质组成。（30%30%）不具有或无明显的催化作用，若以少量与活性组分相配合，则可显著提高催化剂的活性、选择性和稳定性的物质。可以是单质，也可以是化合物。催化剂组分的分散、承载、黏合或支持的物质，其种类很多，如刚玉、浮石、硅胶、活性炭、氧化铝等具有高比表面积的固体物质。助催化剂载体2.3.3催化剂的特征催化剂的特征催化剂参与化学反应，改变了反应途径，降低了反应活化能，加快了反应速率，而自身在反应前后的组成、质量和化学

8、性质不变。催化剂具有加快（减慢）正、逆反应速率的作用，但是不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间。催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。01020304稳定性即催化剂在使用条件下的化学稳定性，对热的稳定性，耐压、耐磨和耐冲击等的稳定性。活性是指催化剂改变化学反应速率的能力，工业上常用转化率、空时产量、空间速率等表示催化剂的活性。催化剂从其开始使用起，直到经再生后也难以恢复活性为止的时间，称为寿命。其使用活性随时间的变化，分为成熟期、活性稳定期和衰老期三个时

9、期。.2.3.4工业生产对催化剂的要求选择性表示催化剂加快主反应速率的能力。催化剂的选择性好，可以减少反应过程中的副反应，降低原材料的消耗，降低产品成本05催化剂的机械强度、比表面积、密度等是催化剂的重要物理性质.比表面积越大，活性中心孔越多，活性越高。预处理、失活与再生催化剂在使用前，以使其具有良好的活性，这个预处理过程即为催化剂的活化。失活是催化剂因中毒、炭沉积覆盖活性表面、高温过热（催化剂的晶型、结构改变）、活性组分改变和损失等原因而丧失了催化作用。再生是恢复催化剂活性的加工过程。（30%30%）使用注意：（1）原料气体的净化、（2）严格按照工艺条件操作。活性的保持： 催化剂交换法。连续

10、等温操作法。升温操作法。避免催化剂与其毒物接触；已活化和还原的催化剂必须隔绝空气保存，避免与空气接触而氧化，导致其活性降低或失活；运输和装卸时要小心轻放，避免碰撞、摔坏造成颗粒粉碎、污染。 催化剂的使用贮藏、运输与装卸2.3.5催化剂的使用任务四 化学反应器u化学反应器及其类型u反应器的基本操作2.4.1化学反应器及其类型03半连续（半间歇）操作02连续操作01间歇操作2.4.2反反应器的基本操作应器的基本操作不同的化学反应过程，其反应器的操作不尽相同。反应器的操作要以化学反应为核心，综合考虑物料的流动分布和质量的传递、热量的传递等因素，保持进出反应器的物料的平衡和热量的平衡，并维持在最佳操作点上，使反应器处于安全、稳定和高效的运行状态。任务五 化工安全生产u化工生产的特点u化工生产的安全技术 特点 化工原材料、中间体和产品，多是易燃、易爆、有毒和腐蚀性的物质；生产工艺因素较多，要求的工艺条件苛刻；化工生产装置的大型化、连续化、自动化以及智能化；化工生产的系统性和综合性强。2.5.1化工生产的特点2.5.2化工安全生产化工安全技术 安全排放事故槽 安全阀和爆破片 物料溢流与泄水装置 报警-连锁装置