化工工艺

第一章绪论

1、化工工艺学：研究由化工原料到化工产品的转化工艺，系指原料物质经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实现这种转化的全部化学和物理的措施。

2、化工工艺学是研究内容：由化工原料加工成化工产品的生产过程的生产方法、原理、流程和设备。

3、化工工艺学的研究目的：是创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。

4、化工生产过程：原料预处理、化学反应、产品分离及精制和产品包装与储运四大步骤

6、“三烯三苯一炔一萘”：乙烯、丙烯、丁二烯；苯、甲苯、二甲苯以及乙炔和萘。

7、绿色化学目标为任何一个化学的活动，包括使用的化学原料、化学和化工过程、以及最终的产品，对人类的健康和环境都应该是友好的。

第二章化工原料

1、化学工业的主要原料：包括煤、石油、天然气和农副产品等。

2、煤的化工利用途径主要有煤干馏、煤气化、煤液化、煤制电石。

3、对石油进行一次加工和二次加工。一次加工方法为常压蒸馏和减压蒸馏；二次加工主要方法有：催化重整、催化裂化、加氢裂化和烃类热裂解等。

4、天然气制合成气的方法有蒸汽转化法和部分氧化法，主要反应分别是

5、煤的干馏在隔绝空气条件下加热煤，使其分解的过程，形成气态（煤气）、液态（焦油）和固态（半焦或焦炭）.

6、煤的气化以煤、焦炭（半焦）为原料，以水蒸汽、氧气或空气为气化剂，在高温（900～1300℃）条件下，转化成主要含有氢气和一氧化碳的过程。

7、原油预处理：方法：用加破乳剂和高压电场联合作用的脱水脱盐——电脱盐脱水。罐注水目的：溶解原油中结晶盐、减弱乳化剂作用、利于水滴聚集。原理：破乳剂和高压电场作用下破乳化，使水凝聚沉降分离。为什么原油要进行预处理：含盐、含水来源；含水——增加燃料消耗和冷却水消耗；含盐、----在炉管、换热器管形成盐垢，堵塞管路；设备腐蚀

8、原油常减压蒸馏主要设备：常压塔，蒸馏塔。原因：其中350℃以上的高沸点馏分，在高温（>400℃）会发生分解和缩合反应，产生焦炭，导致管路堵塞. 现代技术通过减压蒸馏可从常压重油中拔出低于550℃的馏分。

9、辛烷值：概念：汽油在内燃机中燃烧时抗爆震性能指标。与汽油组分有关。辛烷值越大抗爆震性越好。规定：异辛烷的辛烷值为100，正庚烷为0，两者按不同比例混合成标准燃料油。提高方法：Ⅰ、添加四醋酸铅（有毒，无铅汽油替代）Ⅱ、催化裂化、催化重整得到芳烃、环烷烃、异构烷烃调整汽油（最好方法）Ⅲ、添加高辛烷值组分如MTBE（MTBE 致癌作用）

10、原油二次加工概念：重质馏分及渣油再进行化学结构上的破坏加工生成汽油、煤油等轻质油品过程。原油二次加工方法：热裂化、催化裂化、催化加氢裂化、催化重整。

11、催化加氢裂化优点：（1）生产灵活性大；（2）产品收率高，质量好；（3）没有焦炭沉积，不需要再生催化剂，可采用固定床反应器；（4）总的过程是放热，反应器中需冷却；（5）加氢裂化所得的汽油辛烷值低，须经重整将它的辛烷值提高。

12、催化重整：重要的二次加工方法，以石脑油为原料在催化剂作用下，烃类分子重新排列成新分子结构的工艺过程。目的：生产高辛烷值汽油组分，为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供原料，生产化工过程所需溶剂、油品加氢所需高纯度廉价氢气和民用燃料液化气等副产品。

13、催化重整工艺流程：1）预脱砷和预分馏工序：2）预加氢工序：脱除S、O、N、As等杂质。氢气在反应器中的作用是加氢,带出杂质气体和导出加氢反应产生的热量。3）催化重整工序：4）后加氢工序：在重整油中混入部分不饱和烃,它们若混入芳烃产品中,会使芳烃变

色,质量变坏,故要在和预加氢基本相同的条件下再进行一次加氢操作。5）稳定系统6）芳烃抽提7）芳烃分离

第三章无机化工

合成氨

1、合成氨生产过程：(1) 原料气制备：用煤或原油、天然气制含氮、氢的原料气。(2)原料气净化：将CO、CO

2、S脱除到ppm级。(3) 压缩和合成：高温、高压，净化后原料气经过压缩到15~30MPa、450℃左右，在催化剂作用下在合成塔内生成氨。

2、合成氨原料气制备二段转化目的和设备：目的：转化率高必须转化温度高，全部用高温度，设备和过程控制不利，设备费用和操作费用高。一段温度只在800°C左右，对合金钢管要求低，材料费用降低。在二段才通入空气，使与一段的H2反应产生高温，保证二段转化完全。因此，采用二段方式将一段转化气中的甲烷继续转化；加入空气提供合成氨反应需要的氮；燃烧部分转化气中的氢气为转化炉供热，设备：一段转化炉，二段转化炉

3、合成氨原料气制备工艺条件：a. 压力：3~4MPa，降低能耗，提高余热利用价值，减少设备体积降低投资；b. 温度：一段炉温度760~800℃，主要考虑投资费用及设备寿命 c. 水碳比：水碳比高，残余甲烷含量降低，且可防止析碳。因此采用较高水碳比，约 3.5-4.0。d. 空速：以整个原料气的干基、湿基，或以甲烷、氮气为基准。

4、合成氨原料气制备中天然气蒸汽转化法原理与流程：CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g)，一定比例氢氮合成气预热后，进入加氢反应器和氧化锌脱硫罐，配入中压蒸气达到一定水碳比后进入一段转化炉，一段转化气再进入二段转化炉，与二段转化炉中的工艺空气汇合，通过催化剂床层继续反应。

5、水煤气是以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分是 CO 和 H2 。半水煤气是以空气和水蒸气作气化剂制得的煤气，主要成分是 CO 、 H2 和 N2 。

6、煤为原料间歇制取半水煤气时，一个循环包括包括一下五个过程：(1)吹风阶段：空气从炉底收入，进行气化反应，提高燃料层的温度(积蓄热量)，吹风气去余热回收系统或放空。 (2)一次上吹制气阶段：水蒸气相加氮空气从炉底送入，经灰渣区预热进入气化区反应，生成的煤气送入气柜。此过程中，由于水蒸气温度较低，加上气化反应大量吸热，使气化区温度显著下降，而燃料层上部却因煤气的通过，温度有所上升，气化区上移，煤气带走的显热损失增加，因而在上吹制气进行一段时间后，应改变气体流向。 (3)下吹制气阶段：水蒸气和加氮空气从炉顶自上而下通过燃料层，生成的煤气也送入气柜。水蒸气下行时，吸收炉面热量可降低炉顶温度，使气化区恢复到正常位置。同时，使灰层温度提高，有利于燃尽残碳。(4)二次上吹制气阶段：下吹制气后，如立即进行吹风，空气与下行煤气在炉底相遇，可能导致爆炸。所以，再作第二次蒸汽上吹，将炉底及下部管道中煤气排净，为吹风作准备。(5)空气吹净阶段：二次上吹后，煤气发生炉上部空间，出气管道及有关设备都充满了煤气，如吹入空气立即放空或送往余热回收系统将造成很大浪费，且当这部分煤气排至烟囱和空气接触，遇到火星也可能引起爆炸。因此，在转入吹风阶段之前，从炉底部收入空气，所产生的空气煤气与原来残留的水煤气一并送入气柜，加以回收。

7、原料气净化除去有害物质，如硫化物、CO、CO2等，净化主要包括脱硫、CO变换和脱除CO2和少量CO。 8、合成氨原料气净化脱硫：主要是硫化氢，其次是二硫化碳、硫氧化碳等有机硫。脱硫的方法：干法脱硫和湿法脱硫。

9、合成氨原料气净化干法脱硫：干法脱硫适用于含S量较少情况。氧化锌法（氧化锌脱除有机硫的能力很强，一步脱硫就行。）、钴钼加氢脱硫法（脱除有机硫十分有效的预处理措施。几乎可使天然气中有机硫全部转化成硫化氢。钴钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而减少蒸汽转化工序析碳的可能。）

10、合成氨原料气净化湿法脱硫：湿法脱硫适用于含S量较大场合情况。优点：脱硫剂是