化工原料及其初步加工
化工生产原料常识总结
化工生产原料常识总结
一、原料的分类
化工生产原料大致可分为三类：基本原料、中间原料和产品原料。
基本原料是指为生产基本化学品的原料，如天然气、水、空气等；中间原料是指在基本原料的基础上，经过一系列化学反应得到的中间体，这些中间体可以用于进一步的生产；产品原料则是指直接用于生产最终产品的原料。
二、原料的安全性
化工生产原料大多数具有易燃、易爆、有毒、有害等特性，因此，在储存、运输和使用过程中，必须严格遵守安全规定，防止发生事故。
同时，对于某些剧毒物质，还需要特别注意环境保护和废弃物的处理。
三、原料的储存和运输
储存和运输化工原料需要特别的设备和措施。
首先，储存容器必须符合相关标准，容器必须密封，以防泄漏。
此外，储存区域应有适当的通风、防火、
防爆、防泄漏等设施。
在运输过程中，要选择适当的运输方式，如公路、铁路、水路或航空，同时要确保容器在运输过程中不会发生损坏或泄漏。
四、原料的使用
使用化工生产原料时，应严格按照操作规程进行，防止发生事故。
操作人员应经过专业培训，了解原料的特性和操作规程。
同时，对于某些剧毒物质，应采取特别的防护措施，如佩戴防毒面具、穿防护服等。
五、原料的废弃处理
对于废弃的化工生产原料，应根据其特性选择适当的处理方式。
对于可回收的物质，应进行回收利用；对于不能回收的物质，应根据其特性选择合适的处理方式，如焚烧、深埋等。
在处理过程中，必须确保不会对环境和人类造成危害。
化工工艺学
以天然气为原料的大型氨厂——
美国凯洛格公司MEAP工艺：29.89GJ/t； 英国帝国化学工业公司AM-V工艺：28.81GJ/t；
美国布朗公司深冷净化工艺：29.08GJ/t。
以天然气为原料的中型氨厂—— 英国ICI公司的LCA工艺：29.31GJ/t。 以煤为原料的小型氨厂—— 42.28GJ/t。
肥料的需求；
¤ 能耗仅为氰化法的一半，30年代以后成为氨的主要生产方法。 随着世界人口的增长，氨产量不断增长， 1994年世界氨产量
113.46Mt，其中中国、美国、印度和俄罗斯占了一半以上。合
成氨工业已成为化学工业的重要支柱产业。
c
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第一讲 引言
4、早期合成氨法
名称 哈伯-博施法（Haber-bosch) 克劳特法(Claude) 合成压力/MPa 20 100 年份 1913 1917 国家 德国 法国
(1) (2)
K P1
3 PCO PH 2
PCH 4 PH 2O
KP1=f（T） KP2=f（T）
KP2
PCO2 PH 2 PCO PH 2O
c
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第二讲
平衡组成的计算
粗原料气制取
设原料气中： 水碳比为m；系统压力为P(Mpa)；系统温度为t(℃)。 以1mol甲烷为计算基准,设无炭黑析出，(1)式转化甲烷 xmol，(2)式转 化一氧化碳ymol，则平衡时各组分mol量为:
c
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第一讲 引言
3、低能耗新工艺
合成氨能耗约占世界能源消耗的3%。 中国的合成氨生产能耗约占全国能耗4%。 吨氨生产成本中能源费用占70%以上。因此能耗是衡量合成 氨技术水平和经济效益的重要标志。 一次能源：天然气、石油、煤炭 二次能源：电力、蒸汽
木质纤维原料
木质纤维原料一、引言木质纤维原料是指从树木中提取出的纤维素和半纤维素，是造纸、纺织和化工等行业的重要原料。
本文将从以下几个方面介绍木质纤维原料。
二、木材的种类及其特点1. 软木类软木类包括松、云杉、冷杉、落叶松等，它们的特点是生长快，树干直径较小，易于加工。
但软木类的木质较为松软，质地不够坚硬。
2. 硬木类硬木类包括橡树、胡桃树、枫树等，它们的特点是生长缓慢，树干直径较大，质地坚硬。
但硬木类的加工难度较大。
3. 经济林经济林包括人工林和天然林中的经济树种，如桉树、欧洲杨等。
这些树种生长速度适中，质地均匀。
三、制备过程1. 初步处理初步处理包括去皮和切割。
去皮是指将原料的外皮去除，以便更好地进行下一步处理。
切割是指将原料切成适当的大小，以便于后续的加工。
2. 热处理热处理是指将原料在高温下进行处理，以去除其中的杂质和水分。
热处理可以通过蒸汽、干燥等方式进行。
3. 化学处理化学处理是指将原料在化学药品的作用下进行处理，以去除其中的木素和半纤维素。
常用的化学药品包括氢氧化钠、硫酸等。
4. 机械加工机械加工是指将经过初步和化学处理后的原料进行粉碎、筛选和压缩等加工过程，使其达到符合要求的纤维素含量和粒度。
四、应用领域1. 造纸行业木质纤维原料是造纸行业最重要的原材料之一。
通过制备过程中的各个环节，可以得到适合不同类型造纸机使用的浆料。
2. 纺织行业木质纤维原料可以用于生产各种棉毛衣物、席子、毯子等产品。
与天然棉花相比，它具有更好的弹性和吸湿性。
3. 化工行业木质纤维原料可以用于生产各种化学品，如纤维素、甲醛、酚醛树脂等。
五、结论木质纤维原料是一种重要的工业原材料，它在造纸、纺织和化工等行业中都有广泛的应用。
通过制备过程中的各个环节，可以得到符合不同需求的产品。
未来随着科技的发展和环保意识的提高，木质纤维原料将会有更加广泛的应用前景。
化工工艺流程图简介
3.2 工艺方块图
3.2.4 工艺方块图识读 识读的步骤是： 1）了解原料、产品的名称或其来源、去向。 2）按工艺流程次序，了解从原料到最终产品 所经过的生产步骤。 3）大致了解各生产步骤（或设备、装置）的 主要作用。
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3.2 工艺方块图
2
3.1 概 述
化工生产过程步骤： 1）原料预处理：依据化学反应要求对原料进行处理，
多为物理过程。（固体原料破碎、磨细和筛分） 2）化学加工 3）产物后处理：蒸馏、吸收、萃取、结晶等
由上述所见，化工生产可视为由物理过程和化学过 程两类过程组成。考虑到被加工物料的不同形态、 过程原理和采用方法的差异，可将物理过程进一步 细分为一系列的遵循不同物理定律，具有某种功用 的基本操作过程，称之为化工单元操作。
填料塔
V 04 08 A 真空受槽
(b)管道交叉
板式塔
喷洒塔
设用备粗序实号线来绘制主 相要同物设备料的的序工号艺流程
线，用箭头标明物
料的流向，并在流 浮头式列
管换热器
套管式换热器
釜式换热器
设程备名线称的起始和终了 位置注明物料的名
称、来源或去向12。
3.2 工艺方块图
3.2.3 工艺方块图的绘制
工艺方块图绘制的步骤 1）根据原料转化为产品的顺序，自左向右、从上到下用细 实线绘出反映单元操作、反应过程或车间、设备的矩形， 次要车间或设备按需要可以忽略。要保持它们的相对大小， 同时各矩形间应保持适当的位置，以便布置工艺流程线。 2）用带箭头的细实线在各矩形间绘出物料的工艺流程线， 箭头的指向要和物料的流向一致，并在起始和终了处用文 字注明物料的名称或物料的来源、去向。 3）若两条工艺流程线在图上相交而实际并不相交应在相交 处将其中一条线断开绘出。 4）流程线可加注必要的文字说明，如原料来源，产品、中 间产物、废物去向等。
化工工艺学 第三章 化工原料及其初步加工
一、天然气的分类
一、天然气的分类
3、按酸气含量分类 按酸气（acid gas，指CO2 和硫化物）含量多 少，天然气可分为酸性天然气和洁气。 酸性天然气（sour gas）指含有显著量的硫化 物和CO2等酸气，这类气体必须经处理后才能达到 管输标准或商品气气质指标的天然气。 洁气（sweet gas）是指硫化物含量甚微或根 本不含的气体，它不需净化就可外输和利用。
一、天然气的分类
由此可见酸性天然气和洁气的划分采取模糊 的判据，而具体的数值指标并无统一的标准。在 我国，由于以CO2的净化处理要求不严格，而一般 采用西南油田分公司的管输指标即硫含量不高于 20mg/Sm3 （CHN）作为界定指标，把含硫量高于 20mg/Sm3（CHN）天然气称为酸性天然气，否则为 洁气。把净化后达到管输要求的天然气称为净化 气。
矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些 必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金 丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原 来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要 有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致 命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工 们察觉到达种情景后，可立即撤出矿井，避免伤 亡事故的发生。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
碳一化学：是以一个碳原子的化合物为原 料，如一氧化碳、甲醇等，来合成各种基本有机 化工产品的化学体系。 甲醇不仅是碳一化学的重要产品，同时也是 重要原料，是合成气化学加工的起点，故称其为 碳一化学的重要支柱。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
甲醇是由一氧化碳、二氧化碳加氢合成的：
一、天然气的分类
液相中除含有重烃外，仍含有一定量的丁烷、 丙烷。与此同时，为了降低原油的饱和蒸气压， 防止原油在储运过程中的挥发耗损，油田上往往 采用各种原油稳定工艺回收原油中C1～C5组分， 回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。
化工工艺学课程考前辅导
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脱CO： 理由： CO使炔类加氢催化剂中毒； 采用方法：在催化剂作用下将CO转化成甲烷，即常说 的甲烷化法，也就是CH4制氢的逆反应 ：
CO + 3H2 →CH4 + H2O 注：当氢气中含有少量的CO时适用此法，如CO含量较 高，会消耗太多的氢气量，此法不适合，而需用先变 换再碱洗的方法。
❖ 自然界中化学工业的原料来源：矿产资源、海洋 资源、动物、植物、空气和水等。
❖ 其中矿产资源包括化学矿、煤炭、石油和天然气， 是化学工业的主要原料来源。
❖ 水在化工生产中可用作原料，也可用作辅料，如 用于溶剂、冷却剂、载热体、洗涤剂、吸收剂、 稀释剂等等，各种生产中都会用到。
❖ 空气经过空分操作可获得氮气和氧气。
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在原料烃中混入水蒸气的主要优点： ① 水蒸气价廉易得，易于产物分离 ； ② 可避免原料烃因预热温度过高而在预热器中结焦； ③ 水蒸气热容大，可稳定炉管温度； ④ 水蒸气在高温下可起清焦作用：
C+H2O＝CO+H2 ⑤ 水蒸气能有效抑制原料中的硫对裂解管的腐蚀； ⑥ 水蒸气对设备、管道等金属表面起一定的氧化作用，
• 油淬冷器 急冷油直接喷入裂解气，与之混合，冷 却裂解气，直接冷却。 作用：裂解气进一步冷却，完全终止二次反应，出口 处210 ℃以下。
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• 油洗塔 急冷油喷淋，空塔，直接冷却 作用：将裂解气继续冷却；使裂解气中的重质油和 部分轻质油冷凝，洗涤下来回收，副产液相产品。 出口处的裂解气约为105-110℃； •水洗塔 冷却水直接喷淋 空塔，直接冷却 作用：使裂解气中所含的稀释水蒸汽冷凝下来， 同时将油洗时没有冷凝下来的一部分轻质油也冷凝 下来。出口处的裂解气40℃以下。
化学工艺学重难点知识
主讲内容：化学工艺学重难点知识
——原料 ——化学反应 ——产物（物理化学性质） ——化学反应工程与工艺过程 ——化学设备 ——反思与总结应用
第一章绪论
绪论
绪论
课程任务
• 了解化学工业的特点和发展方向；了解化学工艺学的研究范畴； • 掌握典型化工产品的生产工艺流程，反应原理，生产影响因素，
绪论
化学工艺学的研究范畴
300 ~ 600℃, 8 ~ 45MPa
N2 + 3H2
Catal
2NH3
• 制备产品的用途、市场需求
工艺
• 生产原理：主、副反应；反应原理；催化剂及其特性等 • 工艺条件：热力学及动力学研究确定最佳操作条件
• 工艺流程与设备：操作单元的组织、反应器系统主要设备
绪论
重、渣油
>520℃
2-3 石 油
5＃ 0＃ －10＃ －20＃ －35＃ －50＃
柴油标号
8℃以上 4℃至8℃ －5℃至4℃ －14℃至－5℃ －29℃至－14℃ －44℃至－29℃
柴油标号的依据是柴油的凝固点,根据使用时的气温选用不同标号
2-3 石 油
三、催化裂化和加氢裂化
Ⅰ 催化裂化（ Fluid Catalytic Cracking, FCC ）
• 原料的选择和预处理； • 生产方法的选择及方法原理； • 设备(反应器和其他)的作用、结构和操作； • 催化剂的选择和使用； • 其他物料的影响； • 操作条件的影响和选定；
绪论
• 流程组织；生产控制； • 产品规格和副产物的分离与利用； • 能量的回收和利用； • 对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题。
化学工业原料来源
矿产资源 海洋资源 动、植物 空气、水
化工原料知识
化工原料种类很多，用途很广。
化学品在全世界有500～700万种之多，在市场上出售流通的已超过10万种，而且每年还有1000多种新的化学品问世，且其中有150～200种被认为是致癌物。
化工原料一般可以分为有机化工原料和无机化工原料两大类
有机化工原料：可以分为烷烃及其衍生物、烯烃及其衍生物、炔烃及衍生物、醌类、醛类、醇类、酮类、酚类、醚类、酐类、酯类、有机酸、羧酸盐、碳水化合物、杂环类、腈类、卤代类、胺酰类、其它种类
无机化工原料：无机化工产品的主要原料是含硫、钠、磷、钾、钙等化学矿物（见无机盐工业）和煤、石油、天然气以及空气、水等。
此外，很多工业部门的副产物和废物，也是无机化工的原料，例如：钢铁工业中炼焦生产过程的焦炉煤气，其中所含的氨可用硫酸加以回收制成硫酸铵，黄铜矿、方铅矿、闪锌矿的冶炼废气中的二氧化硫可用来生产硫酸等。
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§2.3 石油
一、石油的性质、组成和分类 原油是一种有气味的粘稠液体，其色泽一般是
黄到黑褐色或青色，相以密度为0.75~1.0，热值 43.5-46MJ/kg，是多种烃类（烷烃、环烷烃和芳烃 等）的复杂混合物，并含有少量的硫、氧和氮的有 机化合物，平均碳含量为85%~87%，平均氢含量 11%~14%，O、S、N含量合计为1%。
基合成、低碳炔烃和烯烃、甲烷的各种衍生物。
1、天然气制合成氨 合成氨的合成气要求：H2/N2＝3、CH4％ < 0.3% 工艺选择：烃类蒸气催化转化
2、天然气制合成甲醇
CO 2H2 CH3OH CO2 3H2 CH3OH H2O
合成气组成：H2和CO
合成甲醇中催化剂的选择： 锌、铬催化剂：压力30MPa、反应温度350－420℃ 铜基催化剂：压力5-10MPa、反应温度230－290℃ 3、天然气用于羰基合成（氢甲酰化反应） 羰基合成：一氧化碳和氢与烯烃在催化剂的存在 和压力下生成比原来所用烯烃多一个碳原子的脂 肪醛的过程
3、加氢裂化 加氢裂化是催化裂化技术的改进，是在加氢条件下
进行的催化裂化反应，可抑制催化裂化时发生的脱氢缩 合反应，避免焦炭的生成。
催化剂选择：具有双功能的催化剂（加氢活性和裂化活性）
常用催化剂：非贵金属（Ni、Mo和W）和贵金属（Pd、 Pt）氧化物和氧化硅－氧化铝或沸石分子筛组成的双功能 催化剂，金属或金属氧化物提供加氢活性，氧化硅－氧 化铝或沸石分子筛提供裂化活性。
反应器类型：固定床、沸腾床和悬浮床（浆态床）。
固定床工艺流程： ➢一段加氢裂化流程 两段流程由于对原料油要求不高， ➢两段加氢裂化流程 航空煤油收率高，而且能生产汽 ➢串联加氢裂化流程 油，因此被 认为是最好的工艺。
电脱盐罐注水的目的：溶解原油中的结晶盐；同时 减弱乳化剂的作用，有利于水滴的聚集
三、原油的常减压蒸馏
石油经预热至200~240℃后，入初馏塔。轻汽油和 水蒸气由塔顶蒸出，冷却到常温后，入分离器分离掉水 和未凝气体，得轻汽油（即石脑油），未凝气体称为 “原油拔顶气”，可用作燃料或生产烯烃的裂解原料。 初馏塔底油料，经加热炉加热至360~370℃后，进入常 压塔，塔顶出汽油，第一侧线出煤油，第二侧线出柴油， 并冠以“直馏”，以表示它们是由原油直接蒸馏得到的。 将常压塔釜重油在加热炉中加热至380~400℃后，进入 减压蒸馏塔。减压塔侧线和常压塔三、四线油，总称为 “常减压馏分油”——用作炼油厂的催化裂化等装置的 原料。
广泛采用加破乳剂和高压电场联合作用的脱盐方 法。即所谓的电脱盐脱水。
预处理目标：盐的含量小于3mg/L，水的含量小于0.2%
二级电脱盐原理流程图
原油自油罐抽出、与破乳剂、洗涤水按比例混合 后经预热送入一级电脱盐罐进行第一次脱盐、脱水。 在电脱盐罐内，在破乳剂和高压电场的共同作用下， 乳化液被破坏，小水滴聚结生成大水滴，通过沉降分 离，排出污水。一级电脱盐的脱盐效率为90~95%。经 一级脱盐后的原油再与破乳剂及洗涤水混合后送入二 级电脱盐罐进行第二次脱盐、脱水。二级电脱盐污水 含水量盐量不高，可将它回流到一级混合阀前，这样 既节省用水又减少含盐污水的排出量。
原油的常减压蒸馏流程
评价汽油质量的指标：馏分组分、安定性和辛烷值
提高汽油辛烷值的办法： ➢添加四醋酸铅 ➢用催化裂化、催化重整方法调整汽油中烃类的组成 ➢添加高辛烷值组分如甲基叔丁基醚、异构化油等
四、原油的次加工
二次加工：把重质馏分及渣油的化学结构进行破坏，使之 生成汽油、煤油、柴油和气体等轻质油品的过程。 二次加工的必要性：采用常减压蒸馏得到的轻质油仅 有10%-40%,而国民经济的发展需要大量的轻质油，轻 质油：重质油：润滑油产率比为20:6:1。 二次加工方法：热裂化、催化裂化、加氢裂化和催化重整
工业上也常按原油的化学组成来分类，可分为: 石蜡基原油、中间基原油和环烷基原油三类。
二、原油的预处理
原油由于储存条件、开采工艺等原因，开采出的 原油不仅含有泥沙、铁锈等固体杂质，而且还含有大 量的水份（含有钠、钙、镁等盐类物质），形成油包 水型乳化液。
水的危害：增加燃料消耗和蒸馏塔顶冷凝冷却器的负荷。 盐的危害：腐蚀设备，堵塞管路，影响油品的二次加工。
二、磷矿、硫铁矿和硼矿资源
1、资源特点 ➢资源比较丰富，但分布不均衡 ➢高品位矿储量比较少 ➢选矿比较为困难，利用较为复杂
2、主要利用方式 磷矿：85％用于制造磷肥。生产工艺：酸法磷肥和
热法磷肥。 硫铁矿：主要用于生产硫酸，但已逐渐被其它工艺
取代。 硼矿：用于生产硼酸、硼砂、单质硼和硼酸盐。
§2.2 天然气
1、热裂化
热裂化分类：高压热裂化（2.0-7.0MPa,450-550℃） 低压裂化（0.1-0.5MPa,550-770℃ ） 缺点：热裂化汽油辛烷值仍较低，而且安定性不好。
2、催化裂化
目的：增加汽油的产量，我国汽油产量中70％都是催化 裂化汽油。 催化剂：硅酸铝、Y型分子筛、ZSM-5 型沸石和稀土改 性的Y（或X）型分子筛。 反应器：固定床、移动床和流化床
第2章 化工原料及其初步加工
原料是化工产品生产的物质基础，是化学反应的 参与物，原料不仅直接影响了产品的性能、成本，而 且直接影响到工艺过程和工艺条件，影响到人力和财 力的投入，也影响到物质消耗和能量消耗。
§2.1 化学矿物
一、化学矿物种类
我国矿产资源丰富，已探明储量的有20多个矿种。如硫 铁矿、自然硫、硫化氢气藏、磷矿、钾盐、钾长石、明矾石、 蛇纹石、化工用石灰岩、硼矿、芒硝、天然碱、石膏、钠硝 石、镁盐、沸石盐、重晶石、碘、溴、砷、硅藻土、天青石 等，其中硫铁矿、重晶石、芒硝及磷矿储量居世界前列，稀 土矿居世界首位。
一、天然气的组成和分类 1、主要成分：甲烷（CH4）， 2、天然气的分类：从组成和性质上分为干气和湿气。
干气——主要成分为CH4，其次是C2H6，C3H8， C4H10，将它稍加压缩不会有液体产生。 湿气——除含CH4和C2H6低碳烷烃外，还含有少量轻 汽油，对它稍加压缩就有汽油析出来。
二、天然气的加工利用 目前天然气主要用于制：合成氨、合成甲醇、羰