第二章化工生产基本过程
第2章 典型化工产品工艺学2.2丙烯腈生产讲义
2．2 丙烯腈生产教学要求：了解丙烯腈性质、用途和工业生产方法；了解丙烯腈合成工艺条件和丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺流程、副产物的利用和三废治理。
丙烯腈是三大合成材料的重要单体，是精细化工产品的重要原料，它的合成在基本有机化工中占有相当重要的地位。
本节就丙烯腈生产，特别是对丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺进行讨论。
1．概述(1)丙烯腈的性质和用途丙烯腈是无色、易挥发的透明液体，剧毒、微臭、有桃仁气味。
沸点77.3℃，凝固点一83.5 ℃，密度806 kg·m-3，25℃时在空气中的爆炸浓度范围为3.05％～l7％(体积分数)。
能溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂，微溶于水，并能与水、苯和异丙醇形成共沸物。
丙烯腈的分子式是C3H3N，结构式为CH2=CHCN，能发生聚合、加成、氰基和氰乙基化等反应。
聚合和加成反应都发生在丙烯腈的C=C双键上，是三大合成材料的重要单体。
丙烯腈的用途非常广泛，图2—25展示了丙烯腈的主要用途。
(2)生产丙烯腈的原料和方法①环氧乙烷法以环氧乙烷为原料生产丙烯腈，原料昂贵，成本高，现在已被淘汰。
②乙炔法此方法是以乙炔与氢氰酸为原料，在CuCl2一NH4Cl的催化作用下，温度为80～90℃时，进行加成反应而得到丙烯腈。
该法生产工艺过程简单，成本低于环氧乙烷法，但副产物种类繁多，产物分离比较困难。
③乙醛法由乙醛与氢氰酸反应生成乳酸腈化物(乳腈)，再在600～700℃和磷酸存在的条件下脱水而制得，该方法制丙烯腈未实现工业化。
上述几种生产方法需要的原料比较昂贵，生产成本高，且原料氢氰酸有剧毒，对环境污染严重，因而，限制了丙烯腈生产的发展。
④丙烯氨氧化法氨氧化法是指经过活化的甲基与氨经催化氧化反应生成腈基的反应，以丙烯为原料可制得丙烯腈。
该方法具有原料便宜、投资少、一步合成、生产成本低等优点。
在反应中除了生成丙烯腈外，同时生成少量乙腈、氢氰酸、丙烯醛以及二氧化碳、一氧化碳等副产物，还包括未参加反应的丙烯、氨、氧、大量的氮气和水蒸气等。
第二章 化工设计的类型、阶段及主要顺序
3 进行在实验室无法进行的研究项目
中试装置设计应注意事项
1 在满足下列条件下，应尽量小： a 能满足试验任务。 b 设备、仪表、管件选型容易。 2 应选在同类生产装置的老厂内。 3 力求避免全流程。 4 中试装置形式上不一定与工业装置完全相同，但能反映工业装置 的特点和规律。
•
内容
基础设计
是完整的技术软件，是技术开发阶段的研究成果。
前期工作
厂址选择 项目建议书 可行性研究 设计任务书 总体设计 初步设计（总体） 施工图设计 初步设计 施工图设计
工程项目 设计阶段 装置设计
二. 设计阶段的划分：
1）凡属重要的大型企业，技术比较复杂或比较 新颖的工厂，为了保证设计质量，一般可分三个 阶段进行设计，即初步设计、技术设计和施工图 设计三个阶段。 2）一般技术上比较成熟的中小型企业，为了简化设计， 缩短设计时间，可分为二个阶段设计。二阶段设计又分 二种：第一种为技术设计和施工图设计二个阶段，第二 种为扩大的初步设计和施工图设计二个阶段。 3）在技术上比较简单，生产规模较小的工厂或车间， 而且设计比较成熟，可直接进行一个阶段的设计，即施 工图设计。
1 设计基础 2 工艺流程说明 3 物料流程图与物流表
4 带控制点管道流程图
5 设备名称表和设备规格书 6 对工程设计的要求
7 设备布置建议图
8 装置的操作说明 9装置的三废排放点ห้องสมุดไป่ตู้量
10 自控设计说明 11 消耗定额 12 有关技术资料、物性数据。 13 安全技术与劳动保护说明
（二）工程项目 1 前期工作（厂址选择、项目建议书、可行性研究、设计任务书） 2 初步设计
第二章化工设计的类型阶段及主要顺序公司经理人事部项目部项目1项目2项目3项目4项目5项目6各个常设的专业职能部室对项目部提供总体的支持技术质量部设计部各专业室采购部建设部开车部it中心财务部项目经理计划工程师控制工程师质量工程师采购经理开车经理it工程师施工经理设计经理各专业人员财务经理第二章化工设计的类型阶段及主要顺序概念设计定义在应用研究进行到一定阶段后按未来工业生产装置规模进行的假想设计
化工生产过程及流程
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
2.4.4 停留时间的影响
停留时间是指物料从进入设备到离开设备所需要 的时间，若有催化剂存在指物料与催化剂的接触时间 单位用秒（S）表示。
一般停留时间越长，原料转化率越高，产物的选 择性越低，设备的生产能力越小，空速越小；反之亦 然。
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
主要副产物： HCN CH3CN
Q?
如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙烯 腈和副产物呢？
方案一：将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中蒸发 出来，冷凝后再逐个精馏分离；
Q？ 丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏 方法难于将它们分离
方案二：采用萃取精馏法先将丙烯腈和HCN解吸出来， 乙腈留在水溶液中，然后再分离丙烯腈和HCN
2.3 化工过程的主要效率指标
对于反应:
气相反应体系，其标准平衡常数表达式为:
2.3 化工过程的主要效率指标
在高压下，气相反应平衡常数应该用逸度商来 表达，即
各组分的逸度与其分压的关系为 由此可推导出
2.3 化工过程的主要效率指标
若为理想溶液反应体系，其平衡常数Kc的表达 式为:
例3 设某气相反应为 A＋ 2B→ R，反应前组分 A有a mol，组分B有b mol，无组分R，反应达平 衡时组分A的平衡转化率为XA，则A的转化 量为 aXA mol。
⑴按催化反应体系的物相均一性分：有均相催化剂和非均 相催化剂；
⑵按反应类别分：有加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚 合、烷基化、异构化、芳构化、羰基化、卤化等众多催化剂；
⑶按反应机理分：有氧化还原型催化剂、酸碱催化剂等； ⑷按使用条件下的物态分：有金属催化剂、氧化物催化剂、 硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物 催化剂等。
第二章 氨碱法纯碱生产工艺概述
第二章氨碱法纯碱生产工艺概述第一节氨碱法基本生产原理及总流程简述一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程氨碱法生产纯碱的技术成熟，设备基本定型，原料易得，价格低廉，过程中的NH3循环使用，损失较少。
能大规模连续化生产，机械化自动化程度高，产品的质量好，纯度高。
该法的突出缺点是：原料利用率低，主要是指NaCl的利用率低，废渣排放量大。
严重污染环境，厂址选择有很大局限性，石灰制备和氨回收系统设备庞大，能耗较高，流程较长。
针对上述不足和合成氨厂副产CO2的特点，提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线，用NaCl，NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品——即联碱法。
氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。
二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。
其过程大致如下：2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图：3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分：(1)石灰工序:CO 2和石灰乳的制备，石灰石经煅烧制得石灰和CO 2，石灰经消化得石灰乳；(2)盐水工序:盐水的制备和精制；(3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收；原盐 石灰石 无烟煤CO 2 NH 3 废液 重质纯碱 轻质纯碱盐水精制 盐水吸氨 氨盐水碳化 石灰煅烧 石灰乳制备 母液蒸馏 重碱过滤 重碱煅烧 水合(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤；(5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2；和重质纯碱的生产；(6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。
三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石，燃料为焦炭(煤)。
氨作为催化剂在系统中循环使用。
原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤，再煅烧即为成品。
母液经石灰乳中和后，氨蒸发并回收使用，氯化钙则排放。
其化学反应为：氨碱法具有原料来源丰富和方便，生产过程均在气液相间进行，可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。
化工原理第二章.
u1
4qv
d12
4 15 103 3.14 0.12
1.91m/s
u2
4qv π d22
2.98 m/s
H 0 f ,12
H 0.5 2.55105 2.67104 2.982 1.912
1000 9.81
2 9.81
29.5m
能适应物料特性（如黏度、腐蚀性、易燃易爆、 含固体等）要求。
流体输送设备分类：
按流体类型 按工作原理
输送液体—泵(pumps) 输送气体—通风机、鼓风机、压缩机
及真空泵
离心式 往复式 旋转式 流体动力作用式
第一节 离心泵
一、基本结构及工作原理
离心泵(centrifugal pump)
1.基本结构
第二章 流体输送机械
1. 本章学习的目的 通过学习，了解制药化工中常用的流体输送机
械的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生 产工艺要求，合理地选择和正确使用输送机械，并 使之在高效率下可靠运行。 2. 本章重点掌握的内容
离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安 装及选型。
概述
生产过程中的流体输送一般有以下几种情况：
效率64％ 轴功率2.6kW
重量363N
(1)流量(qv):单位时间内泵所输送的液体体积。m3/s 常用单位为L/s或m3/h qv与泵的结构、尺寸、转速等有关 ，实际流量还与 管路特性有关。
(2)扬程或压头(H):是指单位重量（1N）液体流经 泵所获得的能量，单位：m 。H与泵的结构、转速 和流量有关。
旋转的叶轮(impeller) 固定的泵壳（Volute）
2、离心泵的工作原理
化工生产课程设计
化工生产课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解化工生产的基本原理，掌握化学工艺流程的关键环节。
2. 使学生掌握化工生产中常见设备的工作原理及操作方法。
3. 帮助学生了解化工生产中的安全知识，提高安全意识。
技能目标：1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力，能够分析化工生产过程中的问题并提出解决方案。
2. 提高学生实际操作化工设备的能力，熟练掌握基本操作方法。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够在小组合作中共同完成任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化工生产的兴趣，培养认真负责的工作态度。
2. 培养学生尊重劳动、爱护设备、节约资源的意识。
3. 引导学生关注化工生产与环境保护的关系，树立绿色化学观念。
课程性质分析：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实际操作，旨在培养学生的实际操作能力。
学生特点分析：学生为高中生，具有一定的化学基础知识，思维活跃，动手能力强，但安全意识相对较弱。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 强调安全知识，提高学生的安全意识。
3. 注重培养学生的团队协作和沟通能力，提高学生的综合素质。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 化工生产基本原理：- 化工生产过程中的质量守恒、能量守恒原理。
- 化学反应速率、化学平衡及其在化工生产中的应用。
- 课本章节：第二章 化工过程原理。
2. 化工设备与操作：- 常见化工设备（如反应釜、塔设备、换热器等）的结构、原理及操作方法。
- 化工生产过程中的自动化控制技术。
- 课本章节：第三章 化工设备与工艺流程。
3. 化工生产安全与环保：- 化工生产过程中的安全知识，如防火、防爆、防毒、防腐蚀等。
- 环境保护与化工生产的关系，绿色化学观念的实践。
- 课本章节：第四章 化工生产安全与环境保护。
教学大纲安排：第一周：化工生产基本原理学习，理解化学反应在化工生产中的应用。
第二周：熟悉常见化工设备，学习设备操作方法。
化工工艺学课件第二章化学工业原料及其加工[可修改版ppt]
![化工工艺学课件第二章化学工业原料及其加工[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/fb7eccc9a6c30c2258019e29.png)
①链式饱和烃 烃类化合物（碳氢化合物） ②环烷烃
③芳香烃
表2-1 大庆原油的主要理化性质
①硫化物
非烃化合物 ②氮化物
③含氧化合物 ④金属有机化合物
胶质和沥青质
为了充分利用宝贵的石油资源。要对石油进行一次加工和二次加工，在生产 出汽油、航空煤油、柴油、锅炉燃油和液化气的同时，制取各类化工原料。
（2）燃料—润滑油型炼油厂 在生产各种燃料油的同时，还生产各种润滑油原料。通过各 种润滑油生产工艺制得润滑油组分，经调配方法制得各种润 滑油。 （3）燃料—化工型炼油厂 在生产各种燃料油的同时生产炼油气、液化石油气和芳烃等 石油化工原料。除此之外，随着对石油化工产品需求的不断 增长，一类以此生产化工产品为目的的化工型炼油厂也迅速 发展起来。 （4）燃料—润滑油—化工型炼油厂 此类炼油厂既生产燃料、润滑油类石油产品，又生产石油化 工原料。
（1）待处理原油的性质、组成； （2）对石油产品的要求，包括产品种类、质量和数量； （3）资源综合利用； （4）工艺装置对原料变更的适应性； （5）技术先进、能耗低、经济合理。
根据主要产品的类型，炼油厂可分为如下四种类型。
（1）燃料型炼油厂 以生产汽油、喷气燃料、柴油和燃料油，同时副产燃料气、芳烃和石油焦 等。主要加工装置为常、减压蒸馏、催化重整、催化裂化、延迟焦化等。其 特点是通过一次加工尽可能将石油中轻质油品抽出，得到汽油、煤油、柴油 直溜产品，并利用二次加工工艺将原油中的重质油和石油气转化为轻质燃料 油。由于国内燃料产品占石油产品总量的一半以上，故此类型炼厂的数量最 多。
❖ 原油按组，凝
固点高，含硫及胶质较少，大庆原油属于此类。 • 环烷基原油含有较多的环烷烃和芳香烃，密度较大，凝固点
化工生产流程
化工生产流程化工生产流程是指将原料通过一系列的化学、物理反应和加工操作，转化为最终产品的过程。
化工生产流程通常包括原料准备、反应操作、分离提纯和产品制备等环节。
下面将就化工生产流程的几个关键环节进行详细介绍。
首先，原料准备是化工生产流程的第一步。
原料的选择和准备对于后续的反应操作至关重要。
化工生产原料通常包括化学品、天然气、石油等。
在原料准备阶段，需要对原料进行检验、储存、配比等操作，确保原料的质量和稳定性。
接下来是反应操作。
在反应操作中，原料经过一系列的化学反应，转化为所需的中间体或最终产品。
反应操作的选择和控制直接影响着产品的质量和产量。
在这一阶段，需要严格控制反应条件，如温度、压力、PH值等，确保反应的进行顺利和高效。
随后是分离提纯。
在反应操作后，通常需要对反应混合物进行分离和提纯，以获得目标产品。
分离提纯的方法包括蒸馏、结晶、萃取、过滤等。
在这一阶段，需要根据产品的特性选择合适的分离提纯方法，并对分离提纯过程进行精确控制，以确保产品的纯度和质量。
最后是产品制备。
在分离提纯后，产品需要经过最终的制备操作，包括干燥、包装、贮存等。
在产品制备阶段，需要对产品进行最终的检验和包装，确保产品符合质量标准，并能够满足市场需求。
总的来说，化工生产流程是一个复杂而精细的过程，涉及原料选择、反应操作、分离提纯和产品制备等多个环节。
每个环节都需要精心设计和严格控制，以确保产品的质量和产量。
同时，化工生产流程也需要不断的优化和改进，以适应市场的需求和技术的发展。
只有不断提高生产工艺水平，才能够保持化工企业的竞争力和可持续发展能力。