化工工藝講稿第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.1從原料到化工產(chǎn)品化工工藝：原料產(chǎn)品化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變化學(xué)的、物理的措施化工原料無機原料有機原料基礎(chǔ)化工原料一般化工原料水、空氣、無機非金屬、金屬礦物石油、天然氣、煤、生物質(zhì)無機酸、工業(yè)氣體、乙炔、乙烯、苯等由基礎(chǔ)化工原料制得的簡單小分子產(chǎn)品2000萬種以上第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日空氣煤、焦水氣化空分氧氮氫氨硝酸石灰石煅燒CO2碳酸鈉CaO氯化鈉磷石灰硫黃鐵礦電解Cl2氫氧化鈉分解磷酸鹽煅燒氧化鐵SO2硫酸鋼重要的無機化工終產(chǎn)品：

化肥、金屬材料、無機非金屬材料、無機顏料、催化劑、無機聚合物等無機化工原料與基本無機化工產(chǎn)品之間的關(guān)系第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢18世紀以前化工生產(chǎn)為作坊式手工工藝，古代化學(xué)工藝：制陶、釀造、冶煉等。近代化學(xué)工藝標志：無機酸、堿、鹽、煤化工以及在此基礎(chǔ)上的合成染料、醫(yī)藥、涂料工業(yè)。Ⅰ.首先是無機化學(xué)工業(yè)的興起：1791年路布蘭法生產(chǎn)純堿1859年鉛室法生產(chǎn)硫酸1892年電解食鹽水生產(chǎn)氯氣、燒堿18世紀到20世紀初：接觸法取代鉛室法；氨堿法取代路布蘭法第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日3.現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)：以合成產(chǎn)品為標志古代、近代化學(xué)工業(yè)是以改變天然產(chǎn)物為特征1888年焦炭與氧化鈣電石乙炔Ⅱ.18世紀末建立以煤焦油為原料的有機化學(xué)工業(yè)體系：合成染料、農(nóng)藥、香料、醫(yī)藥、炸藥等化學(xué)合成時代苯硝基苯苯胺紫甲苯TNT苯酚水楊酸阿司匹林水楊醛多種香料第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日Ⅱ.20世紀50年代開始，以石油、天然氣為原料合成有機化學(xué)品20世紀40年代，管式爐裂解烴類工藝、臨氫重整工藝開發(fā)成功20世紀初F.哈伯發(fā)明合成氨技術(shù)1913年第一個合成氨廠1920年C.埃利斯發(fā)明丙烯水合制異丙醇工藝石油化工興起80~90%有機化工產(chǎn)品水煤氣石油化工迅猛發(fā)展Ⅰ.19世紀末到20世紀50年代，以煤為原料，經(jīng)煤焦油、電石乙炔進一步生產(chǎn)有機化學(xué)品第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日用可再生資源代替化石燃料成為主要的化工原料是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢20世紀末到21世紀初精細化工、生物化工復(fù)合材料、高溫超導(dǎo)材料、信息材料、納米材料批量小、品種多、功能優(yōu)良附加值高1931年氯丁橡膠工業(yè)化1937年合成尼龍6650年代初，大規(guī)模生產(chǎn)塑料、合成橡膠、纖維合成材料時代新經(jīng)濟增長點第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.3化工工藝學(xué)的任務(wù)是研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品的化工生產(chǎn)過程的一門科學(xué)，包括生產(chǎn)方法、原理、流程、設(shè)備。特殊性生產(chǎn)不同產(chǎn)品需要采用不同化學(xué)工藝相同產(chǎn)品原料路線不同采用不同化學(xué)工藝感性認識發(fā)展積累化學(xué)定律科學(xué)原理化工工藝分類煤化工無機化工石油化工生物化工精細化工高分子化工第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日21世紀化工工藝：精細化、個性化、原料路線改變、綠色化工化工工藝學(xué)因多學(xué)科交叉、融合而得到擴展，能源科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、納米尺度研究、理論和計算方法的應(yīng)用為它提供更廣闊的空間化工單元過程反應(yīng)動力學(xué)熱力學(xué)先進反應(yīng)單元工藝“分子設(shè)計”理論合成產(chǎn)品計算機技術(shù)第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.4研究方法1.從個別到一般，在一個一個特別的化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，研究這些“個別”現(xiàn)象、過程，用理論（化學(xué)工程學(xué)）來加以研究，歸納出一些規(guī)律性的東西再升華為理論。2.將經(jīng)過歸納的初步結(jié)論，加以深入分析研究，弄清之后用以解決問題，設(shè)計流程指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，并接受實踐檢驗，再加以豐富和修正。工藝流程復(fù)雜生產(chǎn)過程工藝操作參數(shù)三廢治理軀殼靈魂規(guī)矩一個生產(chǎn)過程可分為4~5個板塊：①反應(yīng)過程-確定過程基本參數(shù)：T、P、Cat、t及原料配比第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日原料準備工藝參數(shù)反應(yīng)分離產(chǎn)品商品化三廢治理“原料”預(yù)處理反應(yīng)分離工藝參數(shù)副產(chǎn)品④“產(chǎn)品后加工”板塊-產(chǎn)品包裝、處理⑤“三廢治理”-廢水、廢氣、廢渣循環(huán)綜合利用和無害化處理③“分離”板塊-分離、精制②“原料”板塊-純度(雜質(zhì)、水分)、粒度、配比、加料方式無害化物質(zhì)第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.5地位、作用、意義1中國石油化工集團公司14624.392中國石油天然氣集團公司12730.033國家電網(wǎng)公司11407.374中國工商銀行股份有限公司4900.045中國移動通信集團公司4518.526中國建設(shè)銀行股份有限公司4029.377中國人壽保險（集團）公司3790.098中國銀行股份有限公司3522.809中國農(nóng)業(yè)銀行股份有限公司3340.3710中國中化集團公司3089.75第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日企業(yè)運轉(zhuǎn)管理技術(shù)-工藝設(shè)計、操作、控制管理財務(wù)、人事、物質(zhì)、市場營銷、法規(guī)檔案、勞動等先進工藝流程流程設(shè)備操作工藝條件自控手段質(zhì)量控制監(jiān)測技術(shù)保證產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量工藝技術(shù)人員第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日通過學(xué)習(xí)該課程，可以將其運用于工藝過程的開發(fā)和設(shè)計、生產(chǎn)流程和開發(fā)和設(shè)計，認識并知道化工產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)、工藝參數(shù)的控制和技術(shù)管理等問題，使我們在工藝上開拓眼界、拓寬知識。化工工藝學(xué)還涉及到技術(shù)經(jīng)濟和技術(shù)管理、生產(chǎn)控制，且突出了三廢治理和環(huán)境保護、節(jié)能降耗等工藝學(xué)共性工藝學(xué)研究方法陌生的工藝操作學(xué)習(xí)運用不同工藝過程第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二章化工原料及初步加工2.1化學(xué)礦物是化肥工業(yè)、化工、冶金及其它相關(guān)工業(yè)的原料，是除石油、煤、天然氣之外的一類重要礦物能源我國礦藏豐富磷礦、硫鐵礦、自然硫、鉀鹽、硼礦、芒硝、重晶石等20多種硫鐵礦普通硫鐵礦浮選尾砂含煤硫鐵礦焙燒二氧化硫燒渣硫酸煉鐵、鋼磷礦磷塊石磷灰石島磷礦酸法磷肥熱法磷肥利用無機酸或混酸分解磷礦粉高溫分解磷礦石并添加助劑85%第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日煤：占化石燃料75%。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是以芳香核結(jié)構(gòu)為主、具有烷基側(cè)鏈和含氧、含硫、氮基團的高分子化合物。大量廣泛使用20世紀50年代為天然氣、石油所取代石油危機煤化工復(fù)興煤的高溫干餾焦70－78%、煤焦油3－4.5%、氨0.25－0.35%、粗苯0.8－1.4%、焦爐煤氣15－19%焦爐煤氣吸附分離氫氣99.9999%、甲烷75－85%、乙烯40－50%煤的氣化：煤、焦、半焦CO、H2等高溫常壓或加壓水蒸汽、空氣或其混合氣煤的液化加氫抽提：采用供氫溶劑或氫壓下將煤加氫分解2.2煤第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日煤高溫干餾氣化氣體產(chǎn)物焦煤氣氣化焦爐煤氣粗苯煤焦油氫、甲烷及乙烯餾分苯、甲苯、二甲苯苯酚、甲酚、二甲酚、萘、蒽生石灰電石水解乙炔乙炔化學(xué)工業(yè)合成氣甲醇氨第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日2.3天然氣特點：燃燒熱值高、污染少、是清潔能源，工業(yè)、民用燃料應(yīng)用合成氨原料氣合成甲醇合成氣羰基合成用合成氣（氫甲酰化反應(yīng)）熱裂解制有機化工原料（來源有限）主要成分：CH4＞94%（干氣）、C2－C4烷烴、少量C5以上重組分及雜質(zhì)方法部分氧化法CO2轉(zhuǎn)化法水蒸汽轉(zhuǎn)化法第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日氫氣乙炔化學(xué)產(chǎn)品天然氣甲烷乙烷丙烷丁烷轉(zhuǎn)化、部份氧化合成氣一碳化學(xué)產(chǎn)品氨氧化氫氰酸甲醇一碳甲醛氧化*甲醛裂解炭黑乙炔氯化硝化硝基甲烷一、二、三、四氯甲烷裂解乙烯裂解氧化乙醛*裂解氧化脫氫乙烯醋酸、順丁烯二酸酐丁二烯第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日2.4石油石油平均碳含量85－87%平均氫含量11－14%氣、液、固態(tài)的天然烴類混合物原油、天然氣O、S、N含量1%破乳劑高壓場原油電脫鹽常減壓蒸餾二次加工原料進料泵預(yù)熱系統(tǒng)H2O破乳劑一級二級二級電脫鹽流程鹽＜3㎎/L水<0.2%第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日原油的常減壓精餾及流程水蒸汽水蒸汽減壓餾分油輕汽油煤油輕柴油重柴油減壓柴油減壓渣油常壓渣油原油輕汽油拔頂氣真空系統(tǒng)初餾塔常壓加熱爐常壓塔減壓加熱爐減壓塔第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日石油開采原油常壓蒸餾減壓蒸餾油田氣凝析油生產(chǎn)乙烯裂解原料拔頂氣煉廠氣重柴油輕柴油煤油輕汽油催化裂化甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷催化轉(zhuǎn)化合成氣生產(chǎn)乙烯裂解原料干氣液化石油氣催化重整常壓渣油加氫裂化丙烯、正丁烯、異丁烷餾分油正丁烷、異丁烷煉廠氣苯、甲苯、二甲苯加氫減壓油減壓渣油第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日原油的二次加工重質(zhì)餾分、渣油汽油、煤油、柴油、氣體等熱裂化、催化裂化、加氫裂化、催化重整1.熱裂化：高壓熱裂化、低壓熱裂化，已經(jīng)淘汰2.催化裂化（增加汽油產(chǎn)量70%）催化劑無定形硅酸鋁Y型分子篩稀土改性Y(X)型分子篩ZSM-5型沸石流化床反應(yīng)器固定床移動床第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日環(huán)烷烴異構(gòu)化脫氫：CH3—4.催化重整（鉑重整）+3H2環(huán)烷烴脫氫芳構(gòu)化：懸浮床（研發(fā)中）3.加氫裂化：（加氫下的催化裂化）抑制催化時脫氫縮合、避免焦炭的生成催化劑：加氫活性、裂化活性的雙功能催化劑串聯(lián)加氫裂化固定床一段加氫裂化二段加氫裂化反應(yīng)器固定床沸騰床（國外）第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日烷烴脫氫環(huán)化、芳構(gòu)化：CH3—CH3—正構(gòu)烷烴異構(gòu)化：CHCH3CH3CH3CH3—CH加氫裂化：第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日催化重整工藝及流程：1.預(yù)脫砷、預(yù)分餾：原料含砷量＜0.1ppm、除去C5以下餾分2.預(yù)加氫：除去原料中能使催化劑中毒的砷、鉛、銅、S、N、O以及飽和烯烴3.催化重整：主要是芳構(gòu)化反應(yīng)4.后加氫：飽和重整油中不飽和烴5.穩(wěn)定系統(tǒng)：脫去氣態(tài)烴及戊烷6.芳烴抽提：抽提出芳烴7.芳烴分離：精餾分離得到苯、甲苯、二甲苯、乙苯第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日焦化減壓渣油熱裂化渣油重殘油焦化焦化氣體焦碳乙烯、丙烯、丁烯等焙燒電極焦焦化油汽油、柴油、蠟油焦化方式釜式焦化延遲焦化流化焦化已淘汰逐漸為延遲焦化所取代一爐兩塔兩爐四塔第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日原料油大慶減壓渣油勝利減壓渣油魯寧管輸減壓渣油遼河減壓渣油主要工藝條件

爐出口溫度/℃

聯(lián)合循環(huán)比產(chǎn)品分布/%

氣體石腦油柴油餾出油焦炭液體收率

5001.30

8.315.736.325.714.077.7

5001.45

6.814.735.619.023.969.3

5001.43

8.315.932.320.722.868.9

5001.43

9.915.025.327.224.665.5幾種減壓渣油延遲焦化產(chǎn)品分布第三十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日2.5生物質(zhì)能源直接燃燒或壓型燃料燃燒，熱效率10－30%熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法（木炭、焦油、可燃氣）生物化學(xué)轉(zhuǎn)化法（沼氣、酒精）利用油料植物生產(chǎn)生物油化工原料利用天然物固有的分子結(jié)構(gòu)（纖維素、淀粉等）利用化學(xué)或生化方法將天然物分解為基礎(chǔ)化學(xué)品或中間產(chǎn)品17世紀，木材干餾可制取甲醇（聯(lián)產(chǎn)醋酸、丙酮）工藝過程：萃取、裂解、氣化、催化加氫、化學(xué)水解、酶水解、微生物水解等第三十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日植物纖維素(30-50%)半纖維素(20-40%)木質(zhì)素(15-25%)葡萄糖