第二章 原料及原料准备 PPT课件

传送带
（三）固体物料干燥
2、设备
（6）微波干燥器
筛子 波导 发生器
旋风分离器
干燥器 流化床
加热器
（三）固体物料干燥
2、设备
（7）气流干燥器
袋滤器 旋风分离器
干燥管
加料器
加热器
风机
（三）固体物料干燥
3、干燥流程
加料 干燥器 出料 热风尾气处理
热风
加料方式是由所选用的干燥器决定
加料方式
➢人工加料,如厢式干燥器 ➢真空加料,如真空干燥器 ➢输送带进料,如回转干燥器 ➢螺旋进料器,如气流干燥器、流化床 ➢旋转加料器,如气流干燥器、流化床
（三）固体物料干燥
2、设备
（3）物料搅拌式干燥器
➢热风式糟型搅拌干燥器
（三）固体物料干燥
2、设备
（3）物料搅拌式干燥器
➢圆盘干燥器的结构
（三）固体物料干燥
2、设备
（4）回转干燥器
旋风分离器
旋风分离器
送风机 空气加热器
干燥段
泠却段
（三）固体物料干燥
2、设备
（5）红外、远红外干燥器
漏斗 阀门器
辐射器
• 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
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。
➢连续式研磨机
➢双转子混合机
➢各种混合机适用范围
二、气体原料的处理
对于原料气的要求:不含尘粒,不含水分,尽量 纯化,不含杂质.因此,原料气通常要处理后投料,其 处理过程有:
（一）原料气体除尘捕雾
• 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
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。
➢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
（一）粉碎
1、基本术语
粉碎:
粉碎产品加工后粒度在1～5mm以上的过程叫破碎 粒度在60μm至1～5mm之间的加工过程叫磨碎 产物粒度在60μm以下的过程叫超细磨碎
粉碎和磨碎的过程统称为粉碎或碎磨 粉碎比:
i D/d
➢D指原料(给料)中最大颗粒尺寸
➢ d指产品中最大颗粒尺寸
（一）粉碎
1、固体原料的输送
➢人工搬运,如用电瓶车、叉车、翻斗车等
固体原料 输送方式
➢机械输送
➢带式输送机 ➢提升料斗 ➢螺旋输送机
➢气力输送
➢压送（吹送）式 ➢吸送式
（四）固体原料的输送与加料
1、固体原料的输送
➢螺旋进料机
（四）固体原料的输送与加料
1、固体原料的输送
➢脉冲式气力输送机
（四）固体原料的输送与加料
（一）粉碎
4、磨碎设备
给料器 主轴承
端盖
筒体
衬板
大齿轮
中空轴承
➢球磨机
（一）粉碎
4、磨碎设备
➢棒磨机 1-筒体；2-端盖;3-排料环；4-堆形盖；5-轮圈;6-托轮;7-大止圈
（二）固体和晶体物料的纯化
当物料粉碎到一定程度之后,物料可借风力进行 “分级”和纯化
通常纯化晶体或盐类的方法如下: (1) 熔融纯化 (2)重结晶纯化 (3)制成溶液,蒸发分离,然后泠却结晶 (4)溶于溶剂,再过滤除杂质,浓缩结晶,得到纯晶体 (5)用某种不溶晶体而溶杂质的溶液进行纯化
1、基本术语
破碎段或磨碎段: 物料每经过一次破碎机或磨碎机称为一个
破碎段或磨碎段
颗粒的平均粒度
➢常用筛孔的“网目”来表示，网目是筛网 在1英寸(2.54厘米)长度上筛孔的数目，这个 目数越高，筛孔尺寸越小，如100目、200目 等
（一）பைடு நூலகம்碎
1、基本术语 粒度分布: 习惯上将物料试样称重后置于一套筛网 上进行筛分，得出每个粒级的质量分 数， 列成表格或作图，表示粒度分布。
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
气流干燥物料 旋风分离器
从干燥器出口
集尘斗
二级旋风分离 集尘斗
布袋除尘 放空 或湿式除尘
料仓
（三）固体物料干燥
3、干燥流程
当一种干燥方法不能完全干燥要求,或从节能目的出发, 可采用两级干燥方案
➢如旋风和流化床的组合,粉碎和气流干燥的组合
（四）固体原料的输送与加料
固体原料的输送与加料是原料预处理和进入反应器 的重要环节,是流程上不可缺少的部分
➢振动筛的物料运动与筛面垂直 ➢旋转筛的物料作回转运动 筛分机的选用参见P100表2-3
（一）粉碎 3、破碎设备
➢颚式破碎机
破碎机
➢回转和圆锥破碎机
➢锤碎机
➢锤式冲击式破碎机 ➢反击式破碎机
➢辊式破碎机
➢辊压机
（一）粉碎
3、破碎设备
➢常用的破碎设备
（一）粉碎
4、磨碎设备
➢雷蒙磨 1-梅花架；2-辊子;3-磨环；4-铲刀；5-给料部;6-返风箱;7-排料口
原料的处理方案,要从原料来源、技术成熟和 可靠程度、设备投资、运行费用以及带来的风险 等作技术经济的综合评估。
2.4 原料预处理的技术与方法
➢ 本节讨论以下问题:
• 固体原料的处理 • 气体原料的处理 • 液体原料的处理 • 催化剂准备
一、固体原料的处理 （一）粉碎 （二）固体和晶体物料的纯化 （三）固体物料的干燥 （四）固体原料的输送与加料 （五）固体的混合与混料
• 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。
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、原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。
（三）固体物料干燥
1、概念
对于固体物料通常采用热物理方法进行干燥,也就是指 用加热固体物料，使其中的水分蒸发,再由气流把水蒸气 带出；或是使空气加热，用热气流吹过固体物料，使水分 蒸发而带出；或者是二者兼有。
2、设备
（1）厢式干燥器
（2）物料移动 型干燥器
➢隧道式干燥器 ➢穿流带式干燥器
➢喷流式和移动式干燥器
含 量 %
粒度/mm
（一）粉碎
1、基本术语 碎磨流程：
细
进料筛 粗 破碎机A
粗
粗
筛分A 破碎机B 筛分B
破碎机C
筛分C
粉碎机
粗
筛分D
产品
为了使流程连续，各环节中间设计有输送机
2、筛分的定义及设备
定义:筛分是将粉粒原料在筛面上分为各 种粒级.用于固体原料粉碎流程有三种:
➢预先筛分：如进料筛 ➢检查筛分：如筛分A、B、C ➢最终筛分：如筛分D 设备:筛分设备按物料运动方向和筛面的 关系分为振动筛和旋转筛两大类
1、固体原料的输送
➢固定式吸嘴
➢喷射式吸-压气送装置
（四）固体原料的输送与加料
2、固体物料进入反应器的加料流程
符合要求的固体原料 料仓
计量
加料器 进入反应器
（五）固体的混合与混料
➢有时在固体粉料加料时，不止一种物料，因此 有必要在加入反应器后或加料之前加以混合
➢固体粉料的混合可以减少非均匀性 ➢其设备是混合机，例如：
（三）固体物料干燥
3、干燥流程
➢加料装置结构示意图
（三）固体物料干燥
3、干燥流程
干燥流程的出料系统,一般是由干燥装置的特点决定
➢人工出料,如一些间歇厢式干燥
➢自动出料,如流态化和气流干燥装置。这类干燥器的出料 特点是气流与物料一起输出,因此必须用旋风分离器收集干 燥物料进入集尘斗入料仓，其方框流程示意为：
• 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。
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。
• 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
• 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。
NaCl 315kgm3 Na2SO4 5kgm3 Ca2 Mg 2 8106 pH : 7.5 ~ 8.2(或3 ~ 5) 悬浮物<10-6
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。
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
• 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。
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。
• 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
• 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。