化工工艺学(复习提纲)23059.pdf
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1、-.z.绪论 1、化工是“化学工程或是“化学工业的简称。辞海中定义“化学工业为:利用化学反响改变物质构造、成分、形态等生产化学产品的工艺部门。习惯上分为“无机化学工业和“有机化学工业两类。2、辞海上定义的“工艺是:利用生产工具对各种原材料、半成品进展加工或处理,使之成为产品的方法。而“工艺学定义为:根据技术上先进,经济上合理的原则,研究各种原材料、半成品、成品的加工方法和过程的学科。3、化工工艺学就是研究运用各种学科的知识,经济地、先进的将各种原材料生产出化工产品的技术、过程和方法,是化工产品生产的工程技术、诀窍和艺术。4、化工工艺学研究的主要内容包括三个方面,即生产的工艺流程;生产的工艺操作
2、控制条件和技术管理控制;平安和环境保护措施。5、化工工艺学和化学工程学的关系。P2-3 自己概况下 6、在研究一个生产过程时,将它分为四个或是五个板块。如“反响过程、“原料、“产物的别离、“产品后加工、“三废治理五个板块。第一章 概论 1、P7-30 任抽一段考填空 2、古代、近代、现代化工的差异 时间差异 工艺特点 测控手段 古代 间歇式 人工、感官 近代 半间歇半连续 电子管、模拟量 现代 连续式 计算机、控制数字量 3、化学工业的行业特点:1、开展和更新速度快 2、设备特殊,设备投资高、更新快 3、知识技术密集,投资和资金密集 4、能量消耗密集和物质消耗密集 5、有一定的规模效益 6、要
3、求环境保护和防治,要求自动控制条件比较严格 7、化工的市场竞争剧烈,国际竞争也十分剧烈 8、市场经营注意,用户开发和用户技术指导 3、化学工业分类 P32自己看看 4、化工装置的操作方式:连续操作、间歇操作、半连续操作 5、化工新技术开发的目的与任务:P35 目的:就是开发出技术先进、数据完整、实用可靠、有效益、有竞争力的单项技术或成套技术的成果,根本目的是创造财富,创造更大的经济效益,是-.z.探索实现工业化或半工业化。任务:化工新技术开发就是把化工研究成果转化为生产力,生产经济效益。6、化工新技术开发的主要内容:P35-P36 1、新生产工艺过程 包括环保、节能的开发,老生产工艺过程包括环
4、保、节能的革新。2、新化学品包括催化剂的开发,老化学品包括催化剂的革新。3、新材料和新大型化工装置的开发,老材料和老大型化工装置的革新。4、新计算机应用软件和新生产控制系统的开发。5、引进化工技术的消化吸收、创新和国产化。归纳起来,分为两类,一类是新产品的开发,一类是老产品的进步。至于上述4、5两条是为上面这两类开发应用的预开发。工艺的先进性是重要的研究,而工程研究则占主导地位。7、化工技术开发研究的方法:逐级经历放大法工艺小试中间试验工程设 计 8、化工新技术开发环节工作程序 P37自己看看 9、市场调查对开发新产品新工艺的影响。P38 10、工艺设计的总的原则是:技术先进、设计合理、生产平
5、安、经济有效、注意环境、为国为民 11、反响工艺确定的一般原则 P428 点 12、化工工艺管理 P57自己了解下 13、在 1994 年 4 月 1 日发布的 ISO8402质量管理和质量保证术语中对全面质量管理给出以下定义:一个组织以质量为中心,以全员参与为根底,目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而长期成功的管理途径。全面质量管理的特点:P59 14、美国化学会提出的十二项原则 P85 15、化工可持续开展:化学工业必须满足国民经济各部门对它提出的对产品数量和质量的越来越高的要求,同时有三个问题必将制约它的开展。这就是化学工业的物质消耗,能量能源消耗和环境污染。化工生产要能可
6、持续开展,一方面要提高工艺技术、降低物质和资源的消耗,使“反响原料的原子全部变成目标产物的原子。必须开发新技术,提高转化率,提高目标产品的产率,减少副产品生成,降低物耗。另一方面要开发新的资源,例如:生物、植物,越来越多 CO2、开展生物碳化工、CO 转化化工等。能源也是有限的,目前的能源主要靠燃料。一方面化工产业要大力降低能耗;另一方面要开发新能源,水能、风能、太阳能。化工产品节能降耗和走向精细化,走向清洁化,是化工可持续开展的途径。第二章 原料及原料准备 1、原料路线选择以先进、合理、平安、经济为综合指标,加以认真评估。2、原料预处理的原则 P91-92(1)、必须满足工艺要求;2、简便可
7、靠的预处理工艺;3、充分利用反响和别离过程的余热和热量;-.z.4、尽量不要产生新的污染,不要造成损失;5、尽量研究和采用先进技术;6、投资节省,设备维护简便;7、尽量分工由生产厂家精制。3、原料预处理方案可能不止一个,它不同于反响产物的别离提纯方案,所以,原料的处理方案,要从原料来源、技术成熟和可靠程度、设备投资、运行费用以及可能带来的风险等方面作技术经济的综合评估,再决定采取的方案。4、物料粉碎的根本术语 P94 自己看看 5、去除液体中的机械杂质或固体悬浮物,简便的方法是澄清和过滤。第三章 反响过程和过程优化 1、化学反响过程的分类 按照反响机理的不同,可以将化学反响分为简单反响和复杂反
8、响两大类;根据反响的可逆与否,化学反响可以分为可逆反响和不可逆反响两类;从化学动力学的角度,可按反响分子数和反响级数区分化学反响,有单分子反响、双分子反响和三分子反响,有零级反响、一级反响、二级反响和分数级反响等。根据反响过程的热效应,化学反响可分为吸热反响和放热反响两大类;按反响物系的相态,可将化学反响分为均相反响和非均相反响;按照过程的温度条件可将反响过程划分为等温过程、绝热过程和飞绝热变温过程;就压力状况可将反响分为常压、负压和加压过程;根据操作方式的不同,化学反响过程可分为间歇过程、连续过程和半连续过程。2、氨的氧化:图氨接触氧化器模型图解 温度:780840 压力:0.30.5Mpa
9、 氨在混合气中的含量不得超过 12.5%13%尾气 NO*治理:催化复原法、溶液吸收法、固体吸附法 3、反响器选型原则 P145-175 (1、反响类型和特征:不同的反响体系,都有其自身的特点;(2、反响过程的特征和要求:转化率和单程转化率、反响选择性对于催化反响,-.z.应判别催化剂的失活速度、选择性、催化剂时空效率。(3、由反响的浓度效应决定的混合要求:反响器中的物流混合按尺度可分为宏观混合和微观混合两种。(4、由反响的热负荷和温度效应所决定的热量传递和温度控制要求:假设在反响过程中不进展热量的传递,则必然放热反响温度逐渐升高,吸热反响温度逐渐降低。(5、相际传质和化学反响的相对速度:对于
10、非均相反响器有相际传质和化学反响两个以上串联的过程,应根据各过程之间相对速度选型。(6、反响器的特征:各类反响器特征已如前述。4、反响器最优的根本概念:P234 反响器的最优问题可概括地表达为就是要找寻既能满足反响器约束条件、又能使反响过程的*些目标 如质量、产量或技术经济指标等 到达最正确结果 如优质、高产、低消耗。且影响反响的诸因素如操作条件、设备条件等的数值为最优点,从而使反响器稳定在该组数值下进展最优化操作,以到达最优反响效果。它通常分为最优化计算和最优化控制两个相互联系的两个独立局部,也就是说,首先通过最优化计算决定最优化操作条件,然后进展最优化控制,是操作尽可能快地转移到计算出来的
11、新的最优点,并且是过程在任何干扰下仍稳定在此条件下操作。在化工中最常用的最优化方法有:微分法、变分法、拉格朗日因子法、线性规划法、动态规划法、最大值原理法和梯度法等。5、反响器的最优化模型:P235-236 1)、要有一个能正确描述反响器特征的数学模型;2)必须给出数学模型的初始状态数值;3)必须给出规定的终止状态;4)必须规定一个性能指标,既确定切实可行的比较准或称之为目标函数,并且要建立目标函数与操作参数之间的函数关系;5)状态变量和控制变量要加上约束条件。6、实际生产时按以下 6 个步骤的顺序完成工作循环:.固定床间歇法蓄热法-.z.操作方式:间歇法和连续法 吹风阶段:吹入空气,提高燃料
12、层温度,吹风气放空,1200 完毕。蒸汽吹净:置换炉内和出口管中的吹风气,以保证水煤气质量。一次上吹制气:燃料层下部温度下降,上部升高。下吹制气:使燃料层温度均衡 二次上吹制气:将炉底部下吹煤气排净,为吸入空气做准备。空气吹净:此局部吹风气可以回收。第四章、产物的别离和提纯 1、产物别离的原则 在化工生产中,产物的别离方法可以分为机械别离和传质别离两大类。一般来说,飞均相混合物的别离主要采用机械别离法;均相混合物的别离采用传质别离法。2、设计别离流程的经历规则和本卷须知(1)、反响产物有固体物的,不管它们是有目的产物还是废弃物,一般要率先别离出来,免使管道设备堵塞,流程不顺;(2)反响产物中对
13、有目的产物尤其有害的物质必须首先除去,甚至不惜能量的利用合理与否,这是工艺的要求。通常产品的收费率在经济上是最重要的砝码,因为最终的产品利润最大。不能因为考虑能力的“合理,而牺牲了产品的收率。(3)、反响产物中后工艺有害的物质,首先别离。比方精馏过程,从能量上考虑应当由挥发度从低到高逐级取出,但有时高沸点物质会聚合,会凝絮甚或较黑较脏,也要先把它分出。然后再降温从低沸物到高沸物地别离。这第一步似乎浪费能量,但对流程和工艺有利。(4)、产物中,尽量优先把未反响原料分出来,循环使用,如果原料珍贵更应如此。(5)、把最难别离的组分或要求特高的产物应从别离系统中先取出粗产物,再设计静制别离方案。不要希
14、望过早地拿出来,更不主*一次别离就得到高纯产物。(6)、尽量选用简单的别离方法,能用机械别离的先用机械法。一般机械法-物理法-物理化学法-化学法的顺序,无论从操作和能量上都有可能。(7)、一般情况下或者先取出最少的组分,或者先取出最多的组分。(8)、一般情况下别离的流程先易后难,容易除去的先除去,容易拿到的先拿-.z.到。(9)、尽量把多种杂质一次性除去,再研究从杂质中回收有用副产物。(10)、能用精馏的地方尽量采用简单精馏,除非有充分的理由,不主*率先考虑萃取精馏、反响精馏、共沸精馏等。精馏过程仍是先易后难,最难别离的组分最后精馏。(11)、尽量利用热源,节省能量。(12)、尽量采用先进技术
15、和先进设备。第五章、产品后加工 原料经预处理合成和产物别离之后,已经获得根本纯洁的产品,杂质的含量其来源有二,一是原料带入的,二是反响和别离过程的沾染。对于前者,当然最好从原料的精制上加以控制;对于后者,也以控制副反响,别离过程尽量简化高效为主要思路。但不一概而论,要加以技术经济指标的比较,如果从产物中去除微量杂质要比控制原料和反响过程容易,且经济上合理的话,则不必徒费精力去精制原料。第六章、三废治理 1、三废治理原则 对于三废治理的防治,在进展工艺设计和工程设计时,要把三废治理作为重要环节,做到“三同时,即同时设计、同时施工、同时投产。对于已经投产的企业,如果三废不加治理时,可以指令期限治理
16、,不然可以令其停产。治理三废的积极的思路就是改造工艺,使其不产生无法治理或难以治理的三废;其次是三废资源化,回收利用或生产出新的产品过去称综合利用产品,万不得已则使之无害化。这是总的原则。2、目前我国对固体废弃物的处理原则,根本上是:(1)、改革生产工艺,减少原材料的流失量和固体废物的排放量;(2)、回收固体废物中的有用物质,并利用废物来制造副产品;(3)、对回收利用的废渣,进展就近处理,是指无害化后,选择山坡荒地堆积或填充矿井,覆土造田。第七章、检测和操作控制 1、主要操作参数:温度、压力、原料配比、反响时间和操作周期、反响转化率-.z.和选择性、收率、消耗定额、进料、出料和循环 2、平安措
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- 化工 工艺学 复习 提纲 23059
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