第二章原料及原料准备 ppt课件
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第二章 原料及原料准备
➢ 本章主要讨论三大问题:
• 原料为何要预处理？(原料在化工 产品生产中有哪些影响和要求？)
• 原料预处理的任务是什么？ • 原料预处理有哪些技术和方法？
本章的教学目标
• 了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量 的影响、பைடு நூலகம்料对反应中副产物生成与分离的影响 以及原料和原料路线对工艺流程的影响,明确原料 进入流程的要求和原料准备的任务。
• 掌握原料预处理的原则,熟悉原料预处理方案设计 的基本方法和步骤,学会如何对原料预处理方案和 流程进行比较和评估。
• 熟练掌握固体原料、气体原料、液体原料处理以 及催化剂准备的技术和方法。
2.1 原料在化工产品生产中的影响与要求
➢ 所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。我们先 讨论原料在化工产品生产中的影响
• 用物理或机械方法达到进入反应器的物理要求(即 物理形态和形状的要求,如细度、粒度、平均粒度 和粒度分布,含水量、比表面,粒子的形状,气体的 重度密度、干燥程度等待）。
• 用物理或其它方法达到进入反应器的加料要求,如 原料配比要求,气相进料、液体进料等。
2.3 原料预处理的原则与方案设计
（一）原料预处理的原则
➢原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:
烧碱 纯碱 原盐 化盐桶
氯化钡 反应槽
混合槽
助沉剂
澄清桶
泥浆
去下道工序
进料精盐水槽
砂滤器 盐酸 pH调节槽
案例二、产品聚丙烯的等规度
• 分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一 是含量高，二是含水和含氧＜5×10-6。否则将 影响引发剂（催化剂）的活性，从而降低产品 聚丙烯的等规度。
⑴ 必须满足工艺要求 ⑵ 简便可靠的预处理工艺 ⑶ 充分利用反应和分离过程的余热及能量 ⑷ 尽量不产生新的污染,不要造成损失 ⑸ 尽量研究和采用先进技术 ⑹ 投资节省,设备维修方便 ⑺ 尽量分工由生产厂家精制
（二）原料预处理方案设计
第一步, 研究预处理方框概念
第二步, 根据具体原料,进行一级、二 级、三级处理,实现化工单元和装置化
第五步,进行设备工艺设计（此步与整个 工艺流程统一进行）。
（三）原料预处理方案的比较和评估
原料一般由供应商提供,如果供应厂商的处理 方案与我们相同的话,则精原料与粗原料相比，不 仅要作技术经济比较外,而且还要作充分的风险分 析和研究。因为作为粗原料的供应渠道可能较多, 而作为精原料实际上接近于专业配套厂商,他们的 运行效益和企业成败,直接关系到本企业产品的正 常生产,当然可以采取兼并或其它手段,这其中的 风险是不可不察也。
例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾 有泥土等杂质,物料本身也含有杂质,加料要求 是要粉碎到某个粒度,要求干燥,则根据上述方 框概念,其原料预处理流程为:
将上述单元操作完善并变为装置:
第三步,将处理流程细化:
（二）原料预处理方案设计
第四步,简化完善流程。如上述流程可先 浮选再洗涤,省去水洗和干燥,也可设计一个 密闭的粉碎系统,不必再进行气流干燥等。
• 结论:原料的品位(纯度、杂质的种类和含量)直 接影响到产品的质量,有些化工产品的杂质还是 直接由原辅材料带入的。
案例三、甲烷氯化法或甲醇取代法生产一氯甲烷
• 分析:用甲烷氯化法制取一氯甲烷,可以控制氯的 比例来提高CH3Cl含量,但还副产二氯甲烷、三氯 甲烷、四氯甲烷和氯的烯烃、氯的高级烷烃（六 氯乙烷等），其中二氯甲烷含量最多。当然二氯 甲烷可作为副产品，但与一氯甲烷分离，使一氯 甲烷的质量达到某个水平就不容易了。如果原料 改用甲醇和氯化氢，那么生成物主要是一氯甲烷， 副产品几乎没有。
• 结论:原料影响到副产物的生成与分离。
案例四、氯乙烯合成的两个原料路线
案例四、氯乙烯合成的两个原料路线
• 分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程 直接加成,合成工艺并不复杂,但水洗和碱洗 产生的三废复杂,因乙炔由电石生产,能耗和 成本较高;路线二,乙烯氧氯化法,乙烯来源 充足,反应过程分步进行,产生的HCl在流程 内循环,流程先进简练,成本较低。
N aC l 315kgm 3 N a2SO 4 5kgm 3 C a 2 M g 2 8 10 6 p H : 7 .5 ~ 8 .2 (或 3 ~ 5) 悬 浮 物 < 1 0 -6
案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理
➢因原盐含有钙、镁、硫酸根杂质,对电解过 程有害,同时给电解产品带入杂质。
• 在产品生产成本中,原料所占的比例很高,有时高达 60-70%,因此对化工生产来说,原料及原料路线至 关重要。
• 主要体现在:原料辅料性状直接影响到产品的质量、 工艺过程(反应过程和分离过程)、工艺条件和成 本(物料和能量消耗)。
案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理 ➢隔膜法生产时控制精盐水的质量指标
Ca2 Na2CO3 (阴极室，少量） CaCO3 2Na Mg 2 2NaOH（阴极室） Mg(OH )2 2Na 这些沉淀使隔膜堵塞
2SO42 2SO3 O2 4e 2SO3 2H2O 2H2SO4 2H2SO4 4H 2SO42 放出的氧使阳极氧化，更加速了电极的腐蚀。
• 结论:原料路线影响反应过程和成本。
案例五、合成苯酐的原料路线:邻法和萘法
案例五、合成苯酐的原料路线
• 分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制 苯酐(邻法),生产中主要副产物是顺丁烯二 酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸,分离过程 较复杂,可回收5%左右的副产物顺丁烯二酸 酐;路线二,萘法,由于反应温度易于控制,副 产物极少,分离过程比较简单。
• 结论:原料路线影响分离过程和工艺条件。
2.1 原料在化工产品生产中的影响与要求
➢ 其次,讨论原料进入流程的要求
• 原料的纯度和规格:纯度由杂质对反应的影响和高 纯原料的价格、资源等技术经济参数决定。纯度 确定后,要制定一份原料的质量要求和检验方法 (原料质量指标),作为管理文件;并在原料进入流程 之前,要有一份检测报告。
• 反应对原料的要求:反应不同,对原料要求不同;选 用的反应器不同,原料要求不同;反应条件不同,对 原料要求不同。
• 原料计量和进料方案:原料配比和进料要求
2.2 原料预处理(原料准备)的任务
➢ 原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组 成部分,其任务是:
• 用物理或化学方法率先制成在化学上(即纯度杂质 上)合乎进入反应器要求的物料。
➢ 本章主要讨论三大问题:
• 原料为何要预处理？(原料在化工 产品生产中有哪些影响和要求？)
• 原料预处理的任务是什么？ • 原料预处理有哪些技术和方法？
本章的教学目标
• 了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量 的影响、பைடு நூலகம்料对反应中副产物生成与分离的影响 以及原料和原料路线对工艺流程的影响,明确原料 进入流程的要求和原料准备的任务。
• 掌握原料预处理的原则,熟悉原料预处理方案设计 的基本方法和步骤,学会如何对原料预处理方案和 流程进行比较和评估。
• 熟练掌握固体原料、气体原料、液体原料处理以 及催化剂准备的技术和方法。
2.1 原料在化工产品生产中的影响与要求
➢ 所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。我们先 讨论原料在化工产品生产中的影响
• 用物理或机械方法达到进入反应器的物理要求(即 物理形态和形状的要求,如细度、粒度、平均粒度 和粒度分布,含水量、比表面,粒子的形状,气体的 重度密度、干燥程度等待）。
• 用物理或其它方法达到进入反应器的加料要求,如 原料配比要求,气相进料、液体进料等。
2.3 原料预处理的原则与方案设计
（一）原料预处理的原则
➢原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:
烧碱 纯碱 原盐 化盐桶
氯化钡 反应槽
混合槽
助沉剂
澄清桶
泥浆
去下道工序
进料精盐水槽
砂滤器 盐酸 pH调节槽
案例二、产品聚丙烯的等规度
• 分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一 是含量高，二是含水和含氧＜5×10-6。否则将 影响引发剂（催化剂）的活性，从而降低产品 聚丙烯的等规度。
⑴ 必须满足工艺要求 ⑵ 简便可靠的预处理工艺 ⑶ 充分利用反应和分离过程的余热及能量 ⑷ 尽量不产生新的污染,不要造成损失 ⑸ 尽量研究和采用先进技术 ⑹ 投资节省,设备维修方便 ⑺ 尽量分工由生产厂家精制
（二）原料预处理方案设计
第一步, 研究预处理方框概念
第二步, 根据具体原料,进行一级、二 级、三级处理,实现化工单元和装置化
第五步,进行设备工艺设计（此步与整个 工艺流程统一进行）。
（三）原料预处理方案的比较和评估
原料一般由供应商提供,如果供应厂商的处理 方案与我们相同的话,则精原料与粗原料相比，不 仅要作技术经济比较外,而且还要作充分的风险分 析和研究。因为作为粗原料的供应渠道可能较多, 而作为精原料实际上接近于专业配套厂商,他们的 运行效益和企业成败,直接关系到本企业产品的正 常生产,当然可以采取兼并或其它手段,这其中的 风险是不可不察也。
例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾 有泥土等杂质,物料本身也含有杂质,加料要求 是要粉碎到某个粒度,要求干燥,则根据上述方 框概念,其原料预处理流程为:
将上述单元操作完善并变为装置:
第三步,将处理流程细化:
（二）原料预处理方案设计
第四步,简化完善流程。如上述流程可先 浮选再洗涤,省去水洗和干燥,也可设计一个 密闭的粉碎系统,不必再进行气流干燥等。
• 结论:原料的品位(纯度、杂质的种类和含量)直 接影响到产品的质量,有些化工产品的杂质还是 直接由原辅材料带入的。
案例三、甲烷氯化法或甲醇取代法生产一氯甲烷
• 分析:用甲烷氯化法制取一氯甲烷,可以控制氯的 比例来提高CH3Cl含量,但还副产二氯甲烷、三氯 甲烷、四氯甲烷和氯的烯烃、氯的高级烷烃（六 氯乙烷等），其中二氯甲烷含量最多。当然二氯 甲烷可作为副产品，但与一氯甲烷分离，使一氯 甲烷的质量达到某个水平就不容易了。如果原料 改用甲醇和氯化氢，那么生成物主要是一氯甲烷， 副产品几乎没有。
• 结论:原料影响到副产物的生成与分离。
案例四、氯乙烯合成的两个原料路线
案例四、氯乙烯合成的两个原料路线
• 分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程 直接加成,合成工艺并不复杂,但水洗和碱洗 产生的三废复杂,因乙炔由电石生产,能耗和 成本较高;路线二,乙烯氧氯化法,乙烯来源 充足,反应过程分步进行,产生的HCl在流程 内循环,流程先进简练,成本较低。
N aC l 315kgm 3 N a2SO 4 5kgm 3 C a 2 M g 2 8 10 6 p H : 7 .5 ~ 8 .2 (或 3 ~ 5) 悬 浮 物 < 1 0 -6
案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理
➢因原盐含有钙、镁、硫酸根杂质,对电解过 程有害,同时给电解产品带入杂质。
• 在产品生产成本中,原料所占的比例很高,有时高达 60-70%,因此对化工生产来说,原料及原料路线至 关重要。
• 主要体现在:原料辅料性状直接影响到产品的质量、 工艺过程(反应过程和分离过程)、工艺条件和成 本(物料和能量消耗)。
案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理 ➢隔膜法生产时控制精盐水的质量指标
Ca2 Na2CO3 (阴极室，少量） CaCO3 2Na Mg 2 2NaOH（阴极室） Mg(OH )2 2Na 这些沉淀使隔膜堵塞
2SO42 2SO3 O2 4e 2SO3 2H2O 2H2SO4 2H2SO4 4H 2SO42 放出的氧使阳极氧化，更加速了电极的腐蚀。
• 结论:原料路线影响反应过程和成本。
案例五、合成苯酐的原料路线:邻法和萘法
案例五、合成苯酐的原料路线
• 分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制 苯酐(邻法),生产中主要副产物是顺丁烯二 酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸,分离过程 较复杂,可回收5%左右的副产物顺丁烯二酸 酐;路线二,萘法,由于反应温度易于控制,副 产物极少,分离过程比较简单。
• 结论:原料路线影响分离过程和工艺条件。
2.1 原料在化工产品生产中的影响与要求
➢ 其次,讨论原料进入流程的要求
• 原料的纯度和规格:纯度由杂质对反应的影响和高 纯原料的价格、资源等技术经济参数决定。纯度 确定后,要制定一份原料的质量要求和检验方法 (原料质量指标),作为管理文件;并在原料进入流程 之前,要有一份检测报告。
• 反应对原料的要求:反应不同,对原料要求不同;选 用的反应器不同,原料要求不同;反应条件不同,对 原料要求不同。
• 原料计量和进料方案:原料配比和进料要求
2.2 原料预处理(原料准备)的任务
➢ 原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组 成部分,其任务是:
• 用物理或化学方法率先制成在化学上(即纯度杂质 上)合乎进入反应器要求的物料。