武汉理工大学《化学工艺学》知识点
武汉理工大学《化学工艺学》知识点
化学工业的范围、现状和发展方向?①范围按学科分:无机化工、有机化工、高分子化工、精细化工、生物化工②现状 A.属多品种、多行业、服务而广和配套性强的部门，增长速度多高于国民经济增长速度。
B,结构大调整，重点或开发采用新工艺和催化剂的通用高附加值产品C、产品生产能力和技术研发取得长足进步。
D、我国有10余种主要化工产品的产量居世界前列。
石油化工已成为国民经济的四大支柱产业之一。
存在的问题和差距：规模小，成本高，大型装置和设备主要依靠进口：产品品种少，功能化和差别化率低:环境污染严重:能耗较高等③发展方向环保问题:化学与其它科学结合以合成食品:新能源:化工新材料:生物化工产品精细化:化工工作者学术水平和商业头脑的统一。
(2)无机化工、精细化工、生物化工、有机仕工、煤化工和高分子化工等概念的含义无机化工:指利用无机化学反应生产化工产品的工业部门。
精细化工:指生产具有特定功能、用途，而产量小、生产技术较复杂和产品质量要求甚高的一类化工产品.生物化工:利用生什厂应制取生化制品的工业部门。
有机化工:常指生产有机小分子的工业部门。
煤化工:煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体烘料以及化学品的过程。
高分子化工:利用聚合和缩聚反应生产分子量高达几千到几百万的工业部门。
(3)化学工艺学和化学工业以及化学工艺、化学工程、工业催化和应用化学等学科的关系?化学工艺学:研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程的一门科学，内容包括生产方法、原理、流程和设备。
化学工业:借助化学反应使原料的组成或结构发生变化，从而制得化工产品.化学工程:研究化学工业及其它过程工业生产过程中的化学和物理过程及其所用设备的设计、操作和优化规律的一门工程学科。
化学工艺:化工生产技术，从原料到制备化学产品的方法、过程和技术:化学工程是基础，化学工艺是应用，化学工业是结果.应用化学:根据化学的基本理论和方法，对工业生产中与化学有关的问题，进行应用基础理论和方法的研究以及实验开发研究的一门科学。
化学工艺学(课件四乙烯环氧化制环氧乙烷)
催化剂活性的表达方式
转化率：需注明物料和催化剂的接触时间 体积空速或质量空速（space velocity）
流动体系中，物料体积或质量流速与催化剂体积 的比值，体积空速常用于气-固相反应，而质量空 速常用于液-固相反应。空速大，物料在催化剂床 层停留时间短，表面反应控制，转化率降低，选 择性提高；反之，转化率提高，选择性降低。
环氧乙烷生产车间的安全问题（续）
（2）混合器生产过程的控制
为避免混合器内氧浓度局部区域过高发生着火和爆
炸，设计和制造时需使含氧气体从喷嘴高速喷出， 其速率大大超过含乙烯循环气体的火焰传播速率， 使从喷嘴平行喷出的多股含氧气体各自与周围的循 环气体均匀混合，从而避免产生氧浓度局部过高的 现象，尽量缩小非充分混合区。此外，还应防止含 乙烯循环气返回到含氧气体的配管中。
环氧乙烷生产方法概述
主要有氯醇法和直接氧化法两种
氯醇法：基本反应为乙烯与次氯酸反应生成氯 乙醇（次氯酸）、氯乙醇和Ca(OH)2的皂化（环 化）反应，缺点是氯气和石灰浪费严重，氯气、 次氯酸和HCl腐蚀设备，且污染环境。
直接氧化法产物分析
银催化剂下，主反应： 2 CH2=CH2 + O2 → 2 EO + 105.3 kJ/mol 副反应： CH2=CH2 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + 1320.5 kJ/mol EO + 2.5 O2 →2CO2 + 2H2O CH2=CH2 + 0.5O2 → CH3CHO CH2=CH2 + O2 → 2CH2O EO → CH3CHO CH3CHO + 2O2 →2CO2 + H2O 主要产物环氧乙烷、CO2和水，极少量乙醛和甲醛。
化学工艺学知识点总结
化学工艺学第一章绪论1、化学工业：运用化学工艺、化学工程及设备,通过各种化工单元操作,高效、节能、经济、环保和安全地将原料生产成化工产品的特定生产部门.2、化学工艺即化工生产技术,是指将各种原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施.3、化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就,研究综合利用各种原料生产化学产品的方法原理、操作条件、流程和设备,以创立技术先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科.4、21世纪,化学工业的发展趋势答：1产品结构精细化和功能化；2生产装置微型化和柔性化；3生产过程绿色化和高科技化；4市场经营国际化、信息化.5、绿色化工就是用先进的化工技术和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的各种物质的一种技术手段.6、化学工业的基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品的在自然界天然存在的资源.7、化工产品一般是指由原料经化学反应、化工单元操作等加工方法生产出来的新物料品.8.煤化工：以煤为原料,经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的工业.9.煤的干馏：是指在隔绝空气条件下将煤加热,使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程.10．一次加工方法主要包括一次加工和二次加工,一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.11.蒸馏是一种利用液体混合物中各组分挥发度的差别沸点不同进行分离的方法,是一种没有化学反应的传质、传热物理过程,主要设备是蒸馏塔.12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解四种.13.催化重整：是在铂催化剂作用下加热汽油馏分石脑油,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程.14.催化重整的原料是石脑油,以生产高辛烷值汽油为目的时一般采用80～180℃馏分.15．催化加氢裂化是在催化剂及高氢压下加热重质油,使其发生一系列加氢和裂化反应,转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程. 16.化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离与精制三大步骤.17.原料的预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格.18、化学反应是化工生产的核心.实现化学反应过程的设备称为反应器釜或塔.19、产品分离与精制目一是获取符合规格的产品,二是回收、利用副产物.20、组织工艺流程时应遵循的原则有哪些答：1工艺路线技术先进,生产运行安全可靠,经济指标先进合理；2原料和能量利用充分合理；3单元操作适宜,设备选型合理；4工艺流程连续化、自动化；5安全措施得当,“三”治理有效.21、工业催化剂的性能指标是活性、选择性和寿命.22、催化剂的失活原因一般分为中毒、结焦和堵塞、烧结和热失活三大类.22、固体催化剂在使用中应注意事项有哪些答：1要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；2原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；3要严格控制催化剂使用温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂.4要维持正常操作条件如温度、压力、反应物配比、流量等稳定,尽量减少波动.5开车时要保持缓慢的升温、升压速率,温度、压力的突然变化容易造成催化剂的粉粹,要尽量减少开车、停车的次数.第一章化学工艺基础1.化工原料根据物质来源可分为无机原料和有机原料两大类.2.煤化工包括煤的干馏包括炼焦和低温干馏,气化,液化和合成化学品等.3.原油：从油井中开采出来没有经过加工处理的石油叫原油,它是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠液体.4.一次加工：一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.5.二次加工：常用的二次加工方法主要有催化重整,催化裂化,催化加氢裂化和烃类热裂解.6.化工生产过程：一般可概括为原料预处理,化学反应和产品分离与精制三大步骤.7.选择性：是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比,用符号S表示.表达式为：转化为目的产物的某反应物的量该反应物的转化总量8.催化剂失活原因一般分为中毒,结焦和堵塞,烧结和热失活三大类.9.催化剂使用注意事项：（1）要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；（2）原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；（3）要严格控制操作温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂；（4）要维持正常操作条件的稳定,尽量减少波动；（5）开车时要保持缓慢的升温,升压速率,温度,压力的突然变化容易造成催化剂的粉碎,要尽量减少开,停车的次数.第四章烃类热裂解1.烃类热裂解：是指以石油系烃类为原料,利用石油烃在高温下的不稳定、易分解的性质,在隔绝空气和高温条件下使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应,以制取低级烯烃的过程.2.烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要由原料烃的热裂解和裂解产物的分离精制两部分组成.3.一般将复杂的裂解反应归纳为一次反应和二次反应.4.一次反应：是指原料烃主要是烃类和环烷烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应.5. 二次反应：是指一次反应的产物乙烯、丙烯等低级分子烯烃进一步发生反应生成多种产物,直至最后生焦或炭.6.乙烷裂解的自由基反应包括链引发、链增长反应和链终止反应3个阶段.7.各类烃热裂解的难易顺序可归纳为：异构烷烃>正构烷烃>环烷烃C 6>C 5>芳烃8.从热力学角度分析,裂解是吸热反应,理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度一般在750～900℃.裂解的深度取决于裂解温度和停留时间.管式炉裂解技术的反应设备是裂解炉,它既是乙烯装置的核心,又是挖掘节能潜力的关键设备.9.石油烃类裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压,产生的裂解气要迅速离开反应区.10.烃类的热裂解过程的特点：1烃类热裂解是吸热反应；2烃类热解需在高温下进行,反应温度一般在750℃以上；3为了避免烃类热裂解过程中二次反应,反应停留时间很短,一般在～1s ； 4热裂解反应是分子数增加的反应,烃分压低有利于原料分子向反应产物分子的反应平衡方向移动；5裂解反应产物是复杂的混合物,除了裂解气和液体烃之外,尚有固体产物焦生成.11.裂解气中含有少量的Ｈ2S 、CO 2、H 2O 、C 2H 2、CO 等气体杂质.分析其来源主要有三个方面：一是由原料带入；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入.12.热泵：是通过做功将低温热源的热量传送给高温热源的供热系统. 2．烃类热裂解的主要目的是生产乙烯,同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等产品.3.乙烯装置生产能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平.4.烃类热裂解过程非常复杂,具体体现在一下几个方面：1原料复杂2反应复杂3产物复杂7．同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断键反应比脱氢反应容易发生.8.带支链烃的C-C键或C-H键的键能较直链烷烃的C-C键或C-H键的键能小,易断裂,所以,带支链的烃容易裂解或脱氢.9.带侧链的环烷烃首先经行脱烷基反应,脱烷基反应一般在长侧链的中部开始断裂,一直进行到侧链为甲基或乙基,然后再一步发生环烷烃脱氢生成芳烃的反应,环烷烃脱氢比开环生成烯烃容易.10.在较高的温度下,低分子的烷烃、烯烃有可能分解为碳和氢.11.正构烷烃在各族烃中最有利于生成乙烯、丙烯.12.异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃.13.烃类热裂解过程的特点：1吸热反应高温2体积增大低压3易发生二次反应14.裂解深度：指裂解反应进行的程度.15.裂解炉设计开发的根本思路是提高裂解过程的选择性和设备的生产能力.16.提高裂解过程选择性的主要途径：1提高反应温度2缩短停留时间3降低烃分压17.工业上一般采用蒸汽作为稀释剂,其优点有如下几点：1裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离,不会增加裂解气的分离负荷和困难.2水蒸汽热容量大,使系统有较大的热惯性,当操作供热不平稳时可以起到稳定温度的作用,保护炉管防止过热.3抑制裂解原料所含硫对镍络合金炉管的腐蚀.4脱除结碳.18.裂解供热方式有直接供热和间接供热.19.急冷的方法有两种：一种是直接急冷,一种是间接急冷.20.裂解气的净化与分离目的是除去裂解气中的有害杂质.21.工业生产上采用的裂解气分离方法主要有：油吸收精馏分离法、深冷分离法、吸附分离法、络合物分离法.22.工业上脱水的方法有多种,如冷冻法、吸收法、吸附法.补充：第5章芳烃转化过程石油芳烃主要来源于石脑油重整生成的油及烃裂解生成乙烯副产的裂解汽油.工业上广泛应用的芳烃转化反应主要有：C8芳烃的异构化、甲苯的歧化和C9芳烃烷基的转移、芳烃的烷基化、烷基芳烃的脱烷基化等.芳烃歧化：是指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂作用下一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上的反应.烷基转移是指两个不同的芳烃分子之间发生烷基转移的反应.芳烃的烷基化是芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基芳烃的反应.第6章催化加氢与脱氢1、催化加氢：是指有机化合物中一个或几个不饱和官能团在催化剂作用下与氢气的加成反应.2.催化加氢反应在化学工业中一是用于合成有机产品,二是用于许多化工产品的加氢精制.3.骨架催化剂：将具有催化活性的金属和载体铝或硅制成合金,再用氢氧化钠溶液浸渍合金,溶解其中的铝或硅,得到活性金属构成的骨架状物质4.加氢催化剂按其形态主要可分为金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属络合物催化剂五大类.5.下列芳烃加氢的顺序正确的是CA C 6H 5CH 3>C 6H 6>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33B C 6H 4CH 32>C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33C C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33D C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33 >C 6H 4CH 326炔烃、二烯烃、单烯烃、芳烃混合在一起加氢时,其反应速率顺序为DA. 二烯烃>炔烃>单烯烃>芳烃B. 炔烃>单烯烃>二烯烃>芳烃C. 二烯烃>单烯烃>芳烃>炔烃D. 炔烃>二烯烃>单烯烃>芳烃7.绝热式反应器乙苯脱氢工艺中,水蒸气和乙苯的摩尔比为AA. 14：1B. 13：1C. 12：1D. 10：18.金属催化剂：就是把活性组分如Ni 、Pd 、Pt 等金属分散于载体上,以提高催化剂活性组分的分散性和均匀性,增强催化剂的强度和耐热性.9.目前工业生产上采用的催化剂大致可分为锌铬系和铜锌或铝系即铜基催化剂两大类.10.低压法合成甲醇工艺流程主要由造气、压缩、合成和精制四大部分组成.第7章烃类选择性氧化1.烃类选择性氧化过程的特点答：1反应放热量大；2反应不可逆；3反应过程易燃易爆；4反应途径复杂多样.2．如何提高烃类选择性氧化安全性答：1原料配比一定要控制在爆炸极限之外；2在设计氧化反应器时,除考虑设计足够的传热面积及时移走热量外,还要在氧化设备上设上加设防爆口,装上安全阀或防爆膜；3反应温度最好采用自动控制,至少要有自动报警系统.4还可以采用惰性气体的办法稀释作用物,以减少反应的激烈程度,防止发生爆炸.3.非均相催化氧化主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下以气态氧作为氧化剂氧化为有机产品的过程.4.气固相催化氧化反应都是强放热反应,工业上常用的反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.5.流化床反应器是一种利用气体或液体通过固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器.6.流化床反应器从其结构来看自下而上大致分为锥形体、反应段和扩大段三部分.7.简述液相均相催化氧化技术优缺点.主要优点：（1）反应物与催化剂同相,不存在固体表面上活性中心性质及分布不均匀的问题,作为活性中心的过渡金属活性高,选择性好；（2）反应条件不太苛刻,反应比较平稳,易于控制；（3）反应设备简单,容积小,生产能力高；不足之处：（1）反应温度通常不太高,因此反应热利用率较低；（2）在腐蚀性较强的体系中要采用特殊材质；（3）配位催化氧化反应体系需用贵金属盐作为催化剂,因此必须分离回收.8.工业上常用的非均相反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.9.热点：列管式反应器轴向的温度分布主要取决于沿轴向各点的放热速率和管外载热体的除热速率,一般反应器内沿轴向温度分布都有一个最高温度.10.简述丙烯腈生产过程中加入水蒸汽的作用答：1水蒸汽可促使产物从催化剂表面解析出来,从而避免丙烯腈深度氧化；2加入水蒸气后可起到降低反应物浓度作用,从而对保证安全生产防范爆炸深度氧化；3水蒸汽的比热容较大,加入水蒸气可以带走大量的反应生成热,使反应温度易于控制；4加入水蒸气对催化剂表面的积炭有清楚作用.第8章羰基合成1.羰基化反应：在过渡金属配位化合物催化剂存在下一氧化碳参与有机合成、分子中引入羰基的反应.2.甲醇低压羰基化反应主反应方程式：COOH CH CO OH CH 33→+,使用催化剂：铑—碘催化体系,反应温度：130～180℃.第9章 氯化1.氯化是指在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程.氯化过程的主要产物是氯代烃,氯代烃的主要应用领域有两个：一是作溶剂,二是用作合成大量有机产品及精细化工产品的中间体和聚合物的单体.2、取代氯化、加成氯化和氧氯化是氯代烃的主要生产方法.3.目前, 与其他方法相比,原料来源广且价格较低,生产工艺合理,生产成本较低,产量约占吕乙烯总产量的90%以上.Ａ.平衡氧氯化法 B.乙炔法 C.乙烯法 D.烯炔法。
化学工艺学——精选推荐
第一章绪论什么叫化学工艺，它是怎样的一门学科？学习这门课的必要性和具体要求。
化工技术与化工过程1.化工技术的发展2. 化工过程的层次3. 过程开发需要考虑的问题§1. 化学工艺学及其研究范畴化学工艺不仅包括将原料转化为产品的理论方法，而且还包括实现这一过程所需的全部化学的和物理的措施。
所以说，化学工艺与过程是密不可分的。
*化学工艺学是怎样的一门学科？随着化学原理、定律的不断完善和相关学科的发展，以及人类在化工生产过程中经验的日积月累，化工过程技术已越来越成熟，并逐步形成一门独立的学科*具体的定义：化学工艺学是根据化学、物理和其它学科的成就，来研究综合利用各种原料生产化工产品的原理、操作条件、流程和设备，以创立技术上先进、经济上合理、生产上安全的化工生产技术和理论的学科。
*化学工艺学的研究范畴化学工艺的个性：生产不同的化学产品，需要采用不同的化学工艺，即使生产相同的产品，原料和路线的不同，也要采用不同的化学工艺。
化学工艺的共性：无论什么样的化工过程，它所涉及的研究内容是基本相同的，这就是共性。
*化学工艺学具体的研究范畴有哪些呢？原料的选择和预处理；生产原理和具体方法的选择；生产设备的选择，以及设备的结构、功能与操作等；催化剂的选择和使用；其它物料的影响；操作条件的影响；流程与生产控制；产品规格，及其与副产品的分离与应用；能量和物料的回收和再利用；工艺路线和流程的技术经济性。
从研究范畴来看，化学工艺学并不涉及工程因素，因为工程因素是另一学科的研究范畴，即化学工程(Chemical Engineering),它的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是放大中的效应。
“化学工艺学”和“化学工程学”是支撑化学工业最重要的两门基础学科，两者的配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理和方法等方面的问题，化学工业的发展反过来又促进这两门学科的不断完善和发展。
§2. 必要性和具体要求学习化学工艺学的必要性：*化工类学生更多的是要直接面向工业生产,因此,对化工过程技术（即化学工艺）相关知识的掌握是非常必要的。
化学工艺学知识点
化学工艺学知识点
化学工艺学是研究化学反应过程的学科，它涉及到许多重要的
知识点。
以下是一些常见的化学工艺学知识点：
1. 反应工艺：研究化学反应的基本原理和条件，包括反应速率、转化率以及反应的热力学和动力学等因素。
2. 催化工艺：研究先进催化剂的开发和应用，以提高化学反应
的效率和选择性。
3. 分离工艺：研究物质在混合物中的分离方法，如蒸馏、萃取、结晶等，用于获取纯净的产品。
4. 反应器设计：研究如何设计反应器，以实现预期的反应条件
和产品质量。
5. 能源利用：研究如何最大限度地利用能源，降低化学工艺的
能耗和环境影响。
6. 过程安全：研究如何控制化学工艺中的风险，确保工人和环境的安全。
7. 生产优化：研究如何优化化工生产过程，提高产品质量和产量。
8. 废物处理：研究废物处理技术，以减少工艺中产生的废物对环境的影响。
化学工艺学是现代化学工程的重要组成部分，它在许多工业领域中都有广泛的应用，如石油化工、制药、食品加工等。
了解这些知识点可以帮助我们更好地理解和应用化学工艺学的原理，从而提高生产效率和产品质量。
化学工艺学
化学工艺学第一章1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？答:化学工艺学就是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中,以化工产品为目标的过程技术。
化学工程学主要研究化学工业与其她过程工业生产中所进行的化学过程与物理过程的共同规律,她的一个重要任务就就是研究有关工程因素对过程与装置的效应,特别释放大中的效应。
化学工艺学与化学工程学都就是化学工业的基础科学。
化学工艺与化学工程相配合,可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题;此外,解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。
2现代化学工业的特点？答:特点就是:(1)原料、生产方法与产品的多样性与复杂性;(2)向大型化、综合化,精细化发展;(3)多学科合作、技术密集型生产;(4)重视能量的合理利用,积极采用节能工艺与方法;(5)资金密集,投资回收速度快,利润高;(6)安全与环境保护问题日益突出。
1、生产磷肥的方法就是哪两类？答:生产磷肥的两种方法就是:(1)酸法它就是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石,最常用的就是硫酸。
硫酸与磷矿反应生成磷酸与硫酸钙结晶,(2)热法利用高温分解磷矿石,并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。
2、石油的主要组成就是什么？答:石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质与沥青三大类。
烃类即碳氢化合物,在石油中占绝大部分。
非烃类指含有碳、氢及其她杂原子的有机化合物。
第二章1、化工生产过程包括哪些？答:化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应与产品分离及精制。
2、化工生产过程的定义及工艺流程图就是什么？答:将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
工艺流程多采用图示方法来表达,称为工艺流程图。
5、进行工艺流程设计常用的三种方法就是什么？答:三种方法就是:推论分析法、功能分析法、形态分析法。
第三章1、结焦、生碳反应的途径如何？答; 1、烯烃经过炔烃中间阶段而生碳2、经过芳烃中间阶段而结焦。
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
化学工艺学ppt课件
1.1.3 化学与化工
• 化学与化工的区别：
• 化学：侧重于“理”，主要对合成新物质，发现新的
化学反应，测定物质的化学结构和性质，以及新的机 理、规律、理论感兴趣。
• 化工：侧重于“工”，着眼于将在实验室合成的化学
物质或化学反应放大到在工业上的运用和实现。
1.1.4 化学工程与工艺
• 化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业
(6)实验与计算并重 100年前化学、化工都是经验性学科，随 着化学、化工各种规律被掌握，微观的 定量关系已深入到原子和分子级别，分 子设计概念已被提出；宏观定量关系就 用得更多了。化工计算愈来愈广泛和深 入，许多情况已和实验一样，是不可缺 少的。
1.1.6 化工的特点
(7)使用外语多 由于品种多，涉及化合物多，涉及化合 物物理化学性质、制备方法的论文多， 为进行科学研究或开展技术革新，查阅 国内外文献是必不可少的。
1.1.5 化工原料
•
① ②
③ ④
化学工业起始原料是空气、水、矿物和生物。
对无机化学工业而言，矿物常常是最重要的原料； 而对氨的合成而言，关键的原料是氮和氢，因而常 用煤、油、天然气等有机原料。. 化学工业的基本原料，即大部分产品的原料中，起 主要作用的原料是石油(或加工后的各种馏分)、天然 气、煤。 利用生物质资源(如含纤维素、半纤维素、淀粉、糖 类和油脂等的农林副产物和农业废物)获取有机原料 或产品已有悠久历史。与石油、天然气、煤等化石 燃料不同，生物质资源是可再生资源。 空气和水是化工生产必不可少的原料。
便于利用的能量形式，除火电外，主要 是指化学加工得到的汽油、柴油、煤油、 重油、渣油和人造汽油等液体燃料；煤 气、液化石油气等气体燃料。
1.2.3.2 化工与能源的关系
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化学工业的范围、现状和发展方向?①范围按学科分:无机化工、有机化工、高分子化工、精细化工、生物化工②现状 A.属多品种、多行业、服务而广和配套性强的部门，增长速度多高于国民经济增长速度。
B,结构大调整，重点或开发采用新工艺和催化剂的通用高附加值产品C、产品生产能力和技术研发取得长足进步。
D、我国有10余种主要化工产品的产量居世界前列。
石油化工已成为国民经济的四大支柱产业之一。
存在的问题和差距：规模小，成本高，大型装置和设备主要依靠进口：产品品种少，功能化和差别化率低:环境污染严重:能耗较高等③发展方向环保问题:化学与其它科学结合以合成食品:新能源:化工新材料:生物化工产品精细化:化工工作者学术水平和商业头脑的统一。
(2)无机化工、精细化工、生物化工、有机仕工、煤化工和高分子化工等概念的含义无机化工:指利用无机化学反应生产化工产品的工业部门。
精细化工:指生产具有特定功能、用途，而产量小、生产技术较复杂和产品质量要求甚高的一类化工产品.生物化工:利用生什厂应制取生化制品的工业部门。
有机化工:常指生产有机小分子的工业部门。
煤化工:煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体烘料以及化学品的过程。
高分子化工:利用聚合和缩聚反应生产分子量高达几千到几百万的工业部门。
(3)化学工艺学和化学工业以及化学工艺、化学工程、工业催化和应用化学等学科的关系?化学工艺学:研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程的一门科学，内容包括生产方法、原理、流程和设备。
化学工业:借助化学反应使原料的组成或结构发生变化，从而制得化工产品.化学工程:研究化学工业及其它过程工业生产过程中的化学和物理过程及其所用设备的设计、操作和优化规律的一门工程学科。
化学工艺:化工生产技术，从原料到制备化学产品的方法、过程和技术:化学工程是基础，化学工艺是应用，化学工业是结果.应用化学:根据化学的基本理论和方法，对工业生产中与化学有关的问题，进行应用基础理论和方法的研究以及实验开发研究的一门科学。
工业催化:在现代的大型化工生产过程中，催化过程达到90%以上，并已渗透到精细化学品的合成、药物中间体的合成及环境保护等领域。
从化工角度出发，研制、开发新型催化剂和新催化工艺，目前的重点己转向研究与能源、环境等相关的催化新材料和环境友好的催化新反应。
这些学科的发展是紧密联系在一起的，相互依存相互促进。
他们随着化学工业的的发展产生发展和壮大，反过来它的发展壮大，又促进化学工业的迅猛发展。
(1)为什么说石油、天然气和煤是现代化学江业的重要原料资源?它们的综合利用途径有哪些?石油是工业的粮食、血液，是世界上最重要能源之一，再加上它的不可再生，决定了他天生的重要性。
天然气是埋藏于地下的一种可燃性气体，被称为最清洁的能源之一，主要应用于燃料、发电及制造一些化工产品。
煤炭及其加工副产品用作化工原料已有相当长的历史，并为有机化学工业的发展作出了巨大贡献。
石油的综合利用途径:一次加工(常减压蒸馏)，二次加工(裂化加氢)。
天然气综合利用途径:制合成气(H2+CO);氧化制乙炔热裂解制乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和乙炔:直接制造化工产品。
煤综合利用途径:泥炭直接利用或不用化学处理而经过其他方法的间接利用、从泥炭中离出有价值的产品、泥炭的化学处理、泥炭的热加工:褐煤直接利用、热加工、化学加工:烟煤和无烟煤用于然料和发电。
(2)试述煤化程度与煤性质及其应用的关系随煤化程度升高依次分为:泥炭、褐煤、烟煤及无烟煤。
泥炭:含碳量 W<50%,棕褐色，无光泽，有未分解植物残体:主要用作姗料和农用肥料。
褐煤:含碳量W=60% 70%,褐色或黑褐色，大多数暗:主要用作燃料、土壤改良剂、复合肥料. 烟煤:含碳量W=75%-90%,黑色，有一定光泽:主要用作燃料和建筑材料无烟煤:含碳量90%以上，灰黑色，有金属光泽，硬度高:主要用于合成氮肥，活性炭原料，还原剂。
(4)组成煤和石油的元素、化合物各有哪些?煤和石油在组成、结构和性质上有何差别?目前合成有机化工产品原料路线多以石油和天然气为主的原因?煤组成元素:C, H, 0及少量N, P, S;分子结构:芳烃为主，有烷基侧链和含氧含氮含硫基团。
石油组成元素:C, H及少量0, S, N:分子结构:是多种烃类(烷烃环烷烃、芳烃)的复杂混合物。
煤与石油相比:1}H/C原子比远低于石油，含氧量远高于石油。
②主题是高分子聚合物，而石油主体是小分子聚合物。
③煤中矿物质较多。
石油天然气开采运输和加工方便，而价廉易得。
石汕和天然气是由低相对分子量有机化合物组成的混合物，可以用简单的物理和化学加工方法将它们分离或改变结构，得到大量有机化工产品。
而煤是高分子质量化合物，必须经过深度加工才能打破分子链获得低分子量化合物，值得纯品困难。
5为多产芳烃，在催化重整中要控制哪些工艺参数?催化重整时主要存在六元环烷烃的脱氢、五元环烷烃异构化后再脱氢和烷烃环化后再脱氢等生成芳烃的芳构化反应，这些反应强吸热并且体积增大。
①增加重整原料“烃组成”中的环烷烃含量，如选用窄馏分油；②重整前除去原料油中的砷、铝、钼、汞、硫和氮等可能使催化剂中毒的杂质；③加热并适当加压，因低压下催化剂表面容易因结焦而失活；④从采用单一的Pt/Al2O3催化剂到采用Pt-Ir-Zn/Al2O3等多组分催化剂，以延长催化剂的使用寿命，减少贵金属Pt用量，在较温和工艺条件下获得理想的芳烃产率和组成。
6石油分类?①国际石油市场常用的计价标准，按比重指数°AP工，轻质原油(>34)，中质原油(34-20)，重质原油（20-10)，特稠油（<10）②按含硫含量③按原油化学组成④根据沸程的不同⑤美国矿务局关键馏分法7围绕原油的常减压流程图①简述流程②原油为什么要进行预处理③蒸馏后为什么还要经过减压蒸馏①原油预热至200-240℃后，入初馏塔，轻汽油和水蒸气由塔顶蒸出，冷却至常温，经分离器分离掉水和未凝气，得轻汽油。
初馏塔底油料经常压加热炉2加热至360-370'C后，入常压塔3,塔顶出直馏汽油.第一、二侧线分别出直馏煤油和柴油。
常压塔釜重油在减压加热炉4中加热至380-400℃，进入减压蒸馏塔5。
减压操作的目的是避免重组分在高温下分解(裂解)。
常压塔三、四线油和减压塔侧线油总称“常减压馏分油”，用作炼油厂催化裂化等装置的原料②原料中水分会增加燃料消耗和蒸馏塔顶冷却负荷:NaCl等无机盐受热易水解成盐酸，腐蚀设备，还会在换热器和加热炉管壁上结垢，影响传热效果:重馏分油和渣油中残有的盐会影响二次加工及产品质量。
③采用减压蒸馏是为了避免在高温下重组分的分解(裂解) (7)衡量汽油的质量指标有哪些?馏分组成、辛烷值、安定性8.什么是辛烷值?提高汽油辛烷值的方法有哪些?如何测定辛烷值?辛烷值是汽油在内燃机中燃烧时衡量抗暴振性能的指标，和汽油组分有关，通常，直链烷烃的暴振大，而芳烃、环烷烃和异构烷烃等暴振小。
辛烷值越高，汽油质量越好。
将异辛烷规定为100，正庚烷为0，两者以不同比例混合，制成标准燃料汽油。
然后在标准汽油机中，将待测汽油和标准汽油相比，若两者在标准汽油机中的抗暴振性能一样，则待测汽油的辛烷值就是同测标准汽油中异辛烷的百分含量。
提高辛烷值方法:添加四乙基铅:增加芳烃、环烷烃和异构烷烃，尤其是芳烃量:添加烷基醚或烷基醇，尤其是甲基叔丁基醚。
测定辛烷值方法:马达法和研究法。
9什么是热裂化、催化裂化和加氢裂化?催化裂化和加氢裂化各有哪些特点?热裂化:由大分子烃受热裂解为小分子烃，同时伴有脱氢、环化、聚合和缩合等反应。
催化裂化:通过加入催化剂，使裂化反应可以在较低压力下进行。
加氢裂化:在临氢条件下进行催化裂化，可抑制催化裂化时发生的脱氢缩合反应，避免了焦炭的生成。
催化裂化特点:烷烃链多在中间断裂，产物以C3, C4和中等大小的分子(即从汽油到柴油)居多，C1, C2产率减少:异构化,芳构化（如六充环烷烃催化脱氢生成苯)和环烷化(如烷烃生成环烷烃)加强，汽油辛烷值提高:因氢转移反应(缩合反应中产生的氢原子和稀烃结合成饱和烃的反应)致汽油产物中易聚合的二希烃类大为减少，安定性较好。
仍存在聚合和缩聚等反应.催化剂表面易结焦。
加氢裂化特点:生产灵活性大，原料油范围广，高硫，高氮和高芳烃等劣质重馏分均能加工，产品结构可调:产品收率高，质量好，产品中不饱和烃、重芳烃和非烃类杂质少，产品安定性好，无腐蚀:无焦炭沉积，催化剂无需再生，可使用固定床反应器:反应放热，无需加热:汽油辛烷值较催化裂化低，需再重整提高，操作费用较高，可作为催化裂化的补充.(10)什么是催化重整?其主要反应有哪些?简述催化重整催化剂的组成、作用及其发展趋势?催化重整:将轻质原料油经过催化剂的作用，使油料中心的烃类重新调整结构，生成大量芳烃的工艺过程。
主要反应:六元环烷烃脱氢、五元环烷烃异构化后再脱氢、烷烃环化后再脱氢、烷烃异构化、加氢裂化。
催化剂组成:≈0.5 %Pt/A1203→Pt-Re、 Pt-Sn、Pt-Ir/A1203→Pt-Ir-Zn,Pt-Pb-K/A1203和非铂重整催化剂。
作用:减少Pt用量，并延长催化剂的使用寿命，在温和条件下得到理想的芳烃产率和组成。
为增强催化剂的异构化功能，需提高酸度，常添加以氟化物或氯化物（0.1-0.8%)状态存在的卤素。
最简单的方法是用氯铂酸(H2PtC16)浸渍氧化铝，生成的AlC13保留在催化剂表面。
发展趋势:使用寿命延长、价格低廉、工艺条件缓和、芳烃产率提高。
一次加工过程:利用原油中各组分沸点的差别进行分离，包括常压蒸馏、减压蒸馏，主要得到直馏汽油。
二次加工过程:将一次加工的剩余物进行催化裂化、加氢裂化、催化重整等，主要得到裂化汽油三次加工过程主要指将二次加工生产的各种气体进一步加工，以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等。
加氢精制属二次加工过程，主要于油品精制，以除掉油品中的硫、氮、氧杂原子。
有时还会对部分芳烃加氢，改善油品的使用性能。
原料有重整原料、汽油、煤油、各种中间馏分油、重油及渣油(12)什么是芳烃抽提?芳烃抽提：催化重整油经脱戊烷等低分子烃类后，芳烃含量约30-60%，非芳烃(主要为烷烃和环烷烃)含量约40-70%。
选用三乙二醇醚或四乙二醇醚等极易溶解芳烃，而不太能溶解非芳烃的抽提剂，通过连续或间歇式多次抽提得到富含芳烃的油提相以及含少量芳烃和抽提剂的抽余相原油的馏分在一定温度范围内蒸馏出的油品，馏分沸点升高，碳原子数和平均分子量均增加。
(1)氧化反应单元的含义、特点，这些特点和工艺流程的组织有什么具体的联系?氧化反应单元工艺中如何合理利用反应热?含义:化合物中引入氧原子或除去氢原子，制取诸如硫酸、硝酸和醇等的中要方法。