化工工艺基础第1章
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• （1）转化率
X 某反应物的转化量 该反应物的起始量
• （2）选择性
S 转化为目标产物的某反应物的量 该反应物的转化总量
• （3）收率（产率）
Y 转化为目标产物的某反应物的量 该反应物的起始量
Y SX
• 4、平衡转化率和平衡产率
可逆反应平衡时达到的转化率和产率， 是可逆反应的极限值，工业实际产率都要 低于平衡产率。 工艺学任务之一是通过热力学分析寻 找提高平衡产率的有利条件并计算平衡产 率。这也是实际工艺参数确定的因素之一。
1.3.3 化工工艺管理
• 化工工艺管理内容： • 组织制定、执行化工产品的生产工艺技术规 程及其他以此为重心的各项规章制度；督促和 检查以生产工艺技术规程为重心的各项技术规 程的执行情况，总结经验，改进生产技术；开 展合理化建议活动，组织技术措施的实施。 • 具体是：工艺操作规程、安全操作规程、全面 质量管理、技术管理、标准和计量管理。 • 这都是化工工艺人员在企业所从事的主要工作
• （2）建设投资费用
• 包括工程费、工程建设其他费用、预备费。
• （3）总投资
•
• 包括建设投资费用、流动资金、建设期利息
• （4）产值
产值=单价×产量
• （5）折旧
• 年折旧费
D CO S n
1.3.5 化工节能
• 化工行业属高能耗行业，消耗的大部分 是一次性能源。
• 节能是世界工业发展方向，化工节能势 在必行。
1.2.2 化工工艺学的地位作用
• 化工工艺学是研究和指导化工生产的 学科，所以化工工艺与化学工程的发展 紧密联系在一起，相互依存，相互促进。 • 任何化工企业都离不开懂化工工艺的技 术人员。由此可见化工工艺学在化工生 产中的地位和作用。
• 1.3.1 化工装置操作方式
• 1、连续操作
优点：产品质量均一，工艺控制指标容易实现自动化操作， 由计算机控制，设备能满负荷运转，劳动生产率高，劳 动强度小，生产过程稳定、安全。通常大型化工装置采 用连续式。
1.4.4 催化剂准备
• 催化剂基本特征 • 催化剂分类 • 工业催化剂使用中的有关问题
工艺学学习要求
• 本课程主要着眼于生产过程的总体及其相互联 系，而不是单纯过程和设备在原理上的精心分 析。当然，对于影响到全局生产的关键过程和 设备仍然需要进行深入分析，，但是这些都是 在确保总体生产经济合理下进行的，而不是单 纯的理论上的分析。因此，工艺课的教学是将 已学过的基础理论与生产过程实际相结合的过 程，是阐明如何按照生产的要求，经济合理地 组织生产工艺的过程。
4 化工工艺的研究方法
• 一般来说工艺研究方法有两个： • A 、从个别到一般，即从已有的个别生产，通 过化学工程的相关理论，归纳得到一些共性结 论，并可形成理论。 • B、从理论到实践，即由归纳的结论出发用来 设计和指导化工生产。 • 研究一个生产过程可分为5个板块： 反应过程、原料、分离、产品后加工、三废治理
化工工艺学
Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第一章 化工工艺学基础
• • • •
1.1 1.2 1.3 1.4
化学工业发展状况与趋势 化工工艺学范畴与作用 化工基本概念 化工原料准备
1.1 化学工业发展状况与趋势
化学工业：泛指生产过程中化学方法占主要地 位的过程工业。 化工工艺：指将原料物质经过化学反应转变 为产品的方法与过程，包括实现这种转变的全部 化学的和物理的措施。 化工工艺学：研究运用各种学科的知识，经 济地、先进地将各种原材料生产出化工产品的技 术、过程与方法，是化工产品生产的工程技术、 诀窍和艺术。
1.3 化工基本概念
• 2、间歇操作
生产按照反应的周期来进行。优点：投料容易准确，反应 物便于控制，对生产小批量多品种比较方便，对复配型 精细化工产品也比较方便。缺点：劳动强度大，环保投 资高。
• 3、半连续操作
介于以上二者之间
1.3.2 化工过程主要效率指标
• 1、生产能力和生产强度 • （1）生产能力：指一个设备、一套装置或一个 工厂在单位时间内生产的产品量或单位时间内处 理的原料量。单位kg/h,kt/a,t/d等 • （2） 生产强度：设备单位特征几何量的生产 能力。单位kg/(h.m3),kg/(h.m2)等 • （3）有效生产周期
• 发展趋势
1、开发新技术、缩短新技术新工艺工业化周期，加快产品更新升级 2、最充分、彻底地利用原料 3、大力发展绿色化工 4、化工过程要高效、节能、智能化 5、实施废物再生工程
1.1.3 化学工业的原料与主要产品
• 化学工业主要原料资源
1、 矿产资源 包括化学矿、煤炭、石油、天然气等 2、生物资源 主要是动植物资源 3、空气与水 4、海洋资源 常包括海水、海洋生物、海洋矿产等 5、工业副产品和废弃物
开工因子 全年开工生产天数 365
• 2、化学反应的效率——合成效率
• （1）、原子经济性
AE
i
Pi M FjM
i
j
100%
j
Pi—目标产物分子中各 类原子数； Fi—反应物原料中各 类原子数； M—相应各类原子的相 对质量。
•
（2）、环境因子
E 废物质量 目标产物质量
• 3、转化率、选择性、收率
• 2 工艺参数
• 工艺参数是化工工艺中的灵魂，用模块表示为
工艺参数 原料准备 三废 工艺参数 反 应 三废 工艺参数 分离 三废 工艺参数 产品商品化 三废
三废治理的“原料” 反 应 工艺参数 工艺参数 副产品 分离 无害化物质
• 3 安全与环保
• 安全是化工生产前提，必须保证人身安 全和设备正常运转，遵守卫生标准和要 求 • 环保则是化工生产可持续发展的必须。 • 安全与环保也是工艺学研究的主要内容。
1.4.1 固体原料处理
• • • • • 1、粉碎和团聚 2、固体物料的净化纯化 3、固体干燥 4、固体混合和混料 5、粉尘防护
1.4.2 气体原料处理
• • • • • 原料气除尘 气体净化精制 气体干燥 输送与计量 安全卫生
1.4.3 液体原料处理
• • • • • 纯化与净来自百度文库 液体原料干燥 液体原料输送与计量 液体原料混合汽化和预热 安全防护
1.2 化工工艺学范畴与作用
• 1.2.1 化工工艺学研究内容
• 生产工艺流程 • 生产工艺参数控制 • 安全和环保措施
• 贯穿以上内容的核心则是技术可行性和 经济性
• 1 工艺流程
工艺流程是将原料转变为产品所需的功 能单元按加工顺序组合起来的。 流程表示方法有两类： 工艺流程图:如带控制点的工艺流程图，工 艺物料图、物料平衡图、公用工程流程图、 辅助管道流程图、施工图等 工艺流程简图：简单反映出物料流向、加 工步骤，了解操作单元，能量传递与利用， 副产物与三废等 工艺流程的组织：推论分析法、功能分析法、 形态分析法。
• 节能也是提高化学品经济效益的有效手 段。
1.4 化工原料的准备
• 化工原料与辅助材料会直接影响到产品 的生产技术水平和生产能力。原料品味、 辅料等会影响产品成本、性能，甚至产 品结构。原料对工艺路线、反应过程、 分离过程、三废处理等具有决定性作用。 • 对原料需要进行一定的预处理以满足工 艺要求，并尽可能做要能量合理利用。 • 不同形态的原料预处理的方式不同。
1.3.4 化工技术经济
• 化工技术经济指标生产经济指标和宏观 指标
• 生产经济指标有设备、原材料、染料动 力利用程度的各项指标。 • 宏观指标有产品成本、利税、利润等
• 宏观指标
• （1）产品成本
产品成本 利润税收 销售成本
销售费用
工厂成本 管理费用 车间费用
原料消耗 公用工程费 人工工资 车间费 基本折旧费
• 1.1.4 化学工业主要产品分类
1、按使用原料分 煤化工、石油化工、天然气化工、海洋化工、矿产化工、生物化工、 林产化工、天然药物和天然产物化工。 2、按产品的用途和产品形态分 国防化工、环境化工、食品化工、日用化工、农用化工、能源化工、 信息化工、材料化工、皮革化工、冶金化工、药物化工、硅酸盐 化工、建筑化工 3、按产品归大类 无机化工、有机化工、高分子材料化工、精细化工 4、按产品行业和工业规模划分 硫酸、硝盐、无机酸纯碱、氯碱、无机盐、基本有机原料、农药、 医药、染料、涂料、胶粘剂、合成树脂、化学纤维、合成橡胶、 感光材料和磁性材料、日用化学品、表面活性剂、化学试剂、催 化剂、助剂、陶瓷和无机非金属材料、水泥、玻璃、生物化工、 专用精细化学品、塑料加工、橡胶加工、化学冶炼、化工机械等。 5、按统计归口分 基本化工原料、化肥、农药、医药、有机化学品、日用化学品、 合成材料、化纤、橡胶制品、塑料制品和专用化学品等大宗门类。
1.1.1化学工业的地位与作用
• • • • 化学工业是国民经济的支柱产业之一 化学工业对人类影响深远 化学工业对其他行业的发展提供了基础 是国家规划重点产业之一
1.1.2现代化学工业发展趋势
• 现代化工特点
1、原料、生产方法和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、能量合理利用与节能 5、资金密集投资回收快，利润高 6、安全与环保问题日益突出
X 某反应物的转化量 该反应物的起始量
• （2）选择性
S 转化为目标产物的某反应物的量 该反应物的转化总量
• （3）收率（产率）
Y 转化为目标产物的某反应物的量 该反应物的起始量
Y SX
• 4、平衡转化率和平衡产率
可逆反应平衡时达到的转化率和产率， 是可逆反应的极限值，工业实际产率都要 低于平衡产率。 工艺学任务之一是通过热力学分析寻 找提高平衡产率的有利条件并计算平衡产 率。这也是实际工艺参数确定的因素之一。
1.3.3 化工工艺管理
• 化工工艺管理内容： • 组织制定、执行化工产品的生产工艺技术规 程及其他以此为重心的各项规章制度；督促和 检查以生产工艺技术规程为重心的各项技术规 程的执行情况，总结经验，改进生产技术；开 展合理化建议活动，组织技术措施的实施。 • 具体是：工艺操作规程、安全操作规程、全面 质量管理、技术管理、标准和计量管理。 • 这都是化工工艺人员在企业所从事的主要工作
• （2）建设投资费用
• 包括工程费、工程建设其他费用、预备费。
• （3）总投资
•
• 包括建设投资费用、流动资金、建设期利息
• （4）产值
产值=单价×产量
• （5）折旧
• 年折旧费
D CO S n
1.3.5 化工节能
• 化工行业属高能耗行业，消耗的大部分 是一次性能源。
• 节能是世界工业发展方向，化工节能势 在必行。
1.2.2 化工工艺学的地位作用
• 化工工艺学是研究和指导化工生产的 学科，所以化工工艺与化学工程的发展 紧密联系在一起，相互依存，相互促进。 • 任何化工企业都离不开懂化工工艺的技 术人员。由此可见化工工艺学在化工生 产中的地位和作用。
• 1.3.1 化工装置操作方式
• 1、连续操作
优点：产品质量均一，工艺控制指标容易实现自动化操作， 由计算机控制，设备能满负荷运转，劳动生产率高，劳 动强度小，生产过程稳定、安全。通常大型化工装置采 用连续式。
1.4.4 催化剂准备
• 催化剂基本特征 • 催化剂分类 • 工业催化剂使用中的有关问题
工艺学学习要求
• 本课程主要着眼于生产过程的总体及其相互联 系，而不是单纯过程和设备在原理上的精心分 析。当然，对于影响到全局生产的关键过程和 设备仍然需要进行深入分析，，但是这些都是 在确保总体生产经济合理下进行的，而不是单 纯的理论上的分析。因此，工艺课的教学是将 已学过的基础理论与生产过程实际相结合的过 程，是阐明如何按照生产的要求，经济合理地 组织生产工艺的过程。
4 化工工艺的研究方法
• 一般来说工艺研究方法有两个： • A 、从个别到一般，即从已有的个别生产，通 过化学工程的相关理论，归纳得到一些共性结 论，并可形成理论。 • B、从理论到实践，即由归纳的结论出发用来 设计和指导化工生产。 • 研究一个生产过程可分为5个板块： 反应过程、原料、分离、产品后加工、三废治理
化工工艺学
Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第一章 化工工艺学基础
• • • •
1.1 1.2 1.3 1.4
化学工业发展状况与趋势 化工工艺学范畴与作用 化工基本概念 化工原料准备
1.1 化学工业发展状况与趋势
化学工业：泛指生产过程中化学方法占主要地 位的过程工业。 化工工艺：指将原料物质经过化学反应转变 为产品的方法与过程，包括实现这种转变的全部 化学的和物理的措施。 化工工艺学：研究运用各种学科的知识，经 济地、先进地将各种原材料生产出化工产品的技 术、过程与方法，是化工产品生产的工程技术、 诀窍和艺术。
1.3 化工基本概念
• 2、间歇操作
生产按照反应的周期来进行。优点：投料容易准确，反应 物便于控制，对生产小批量多品种比较方便，对复配型 精细化工产品也比较方便。缺点：劳动强度大，环保投 资高。
• 3、半连续操作
介于以上二者之间
1.3.2 化工过程主要效率指标
• 1、生产能力和生产强度 • （1）生产能力：指一个设备、一套装置或一个 工厂在单位时间内生产的产品量或单位时间内处 理的原料量。单位kg/h,kt/a,t/d等 • （2） 生产强度：设备单位特征几何量的生产 能力。单位kg/(h.m3),kg/(h.m2)等 • （3）有效生产周期
• 发展趋势
1、开发新技术、缩短新技术新工艺工业化周期，加快产品更新升级 2、最充分、彻底地利用原料 3、大力发展绿色化工 4、化工过程要高效、节能、智能化 5、实施废物再生工程
1.1.3 化学工业的原料与主要产品
• 化学工业主要原料资源
1、 矿产资源 包括化学矿、煤炭、石油、天然气等 2、生物资源 主要是动植物资源 3、空气与水 4、海洋资源 常包括海水、海洋生物、海洋矿产等 5、工业副产品和废弃物
开工因子 全年开工生产天数 365
• 2、化学反应的效率——合成效率
• （1）、原子经济性
AE
i
Pi M FjM
i
j
100%
j
Pi—目标产物分子中各 类原子数； Fi—反应物原料中各 类原子数； M—相应各类原子的相 对质量。
•
（2）、环境因子
E 废物质量 目标产物质量
• 3、转化率、选择性、收率
• 2 工艺参数
• 工艺参数是化工工艺中的灵魂，用模块表示为
工艺参数 原料准备 三废 工艺参数 反 应 三废 工艺参数 分离 三废 工艺参数 产品商品化 三废
三废治理的“原料” 反 应 工艺参数 工艺参数 副产品 分离 无害化物质
• 3 安全与环保
• 安全是化工生产前提，必须保证人身安 全和设备正常运转，遵守卫生标准和要 求 • 环保则是化工生产可持续发展的必须。 • 安全与环保也是工艺学研究的主要内容。
1.4.1 固体原料处理
• • • • • 1、粉碎和团聚 2、固体物料的净化纯化 3、固体干燥 4、固体混合和混料 5、粉尘防护
1.4.2 气体原料处理
• • • • • 原料气除尘 气体净化精制 气体干燥 输送与计量 安全卫生
1.4.3 液体原料处理
• • • • • 纯化与净来自百度文库 液体原料干燥 液体原料输送与计量 液体原料混合汽化和预热 安全防护
1.2 化工工艺学范畴与作用
• 1.2.1 化工工艺学研究内容
• 生产工艺流程 • 生产工艺参数控制 • 安全和环保措施
• 贯穿以上内容的核心则是技术可行性和 经济性
• 1 工艺流程
工艺流程是将原料转变为产品所需的功 能单元按加工顺序组合起来的。 流程表示方法有两类： 工艺流程图:如带控制点的工艺流程图，工 艺物料图、物料平衡图、公用工程流程图、 辅助管道流程图、施工图等 工艺流程简图：简单反映出物料流向、加 工步骤，了解操作单元，能量传递与利用， 副产物与三废等 工艺流程的组织：推论分析法、功能分析法、 形态分析法。
• 节能也是提高化学品经济效益的有效手 段。
1.4 化工原料的准备
• 化工原料与辅助材料会直接影响到产品 的生产技术水平和生产能力。原料品味、 辅料等会影响产品成本、性能，甚至产 品结构。原料对工艺路线、反应过程、 分离过程、三废处理等具有决定性作用。 • 对原料需要进行一定的预处理以满足工 艺要求，并尽可能做要能量合理利用。 • 不同形态的原料预处理的方式不同。
1.3.4 化工技术经济
• 化工技术经济指标生产经济指标和宏观 指标
• 生产经济指标有设备、原材料、染料动 力利用程度的各项指标。 • 宏观指标有产品成本、利税、利润等
• 宏观指标
• （1）产品成本
产品成本 利润税收 销售成本
销售费用
工厂成本 管理费用 车间费用
原料消耗 公用工程费 人工工资 车间费 基本折旧费
• 1.1.4 化学工业主要产品分类
1、按使用原料分 煤化工、石油化工、天然气化工、海洋化工、矿产化工、生物化工、 林产化工、天然药物和天然产物化工。 2、按产品的用途和产品形态分 国防化工、环境化工、食品化工、日用化工、农用化工、能源化工、 信息化工、材料化工、皮革化工、冶金化工、药物化工、硅酸盐 化工、建筑化工 3、按产品归大类 无机化工、有机化工、高分子材料化工、精细化工 4、按产品行业和工业规模划分 硫酸、硝盐、无机酸纯碱、氯碱、无机盐、基本有机原料、农药、 医药、染料、涂料、胶粘剂、合成树脂、化学纤维、合成橡胶、 感光材料和磁性材料、日用化学品、表面活性剂、化学试剂、催 化剂、助剂、陶瓷和无机非金属材料、水泥、玻璃、生物化工、 专用精细化学品、塑料加工、橡胶加工、化学冶炼、化工机械等。 5、按统计归口分 基本化工原料、化肥、农药、医药、有机化学品、日用化学品、 合成材料、化纤、橡胶制品、塑料制品和专用化学品等大宗门类。
1.1.1化学工业的地位与作用
• • • • 化学工业是国民经济的支柱产业之一 化学工业对人类影响深远 化学工业对其他行业的发展提供了基础 是国家规划重点产业之一
1.1.2现代化学工业发展趋势
• 现代化工特点
1、原料、生产方法和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、能量合理利用与节能 5、资金密集投资回收快，利润高 6、安全与环保问题日益突出