合肥学院化工工艺学重点.doc

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化学工业的特点

1：

原料、生产方法和产品的多样性与复杂性；2：

向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高；3：

是多学科合作，生产、技术密集型的生产部门；4：

重视能量合理利用，积极采用节能新工艺和方法；5：

资金密集，投资回收速度快，利润高；:

6：

化工生产中易燃、易爆、有毒仍然是现代化工企业首先要解决的问题。

国外的发展现状

1：

现在，西方发达国家已将化学工业划分为以通用化学品为主和以高附加值产品为主的两大部类。

2：

前者的重点是开发，通过工艺过程和催化剂的开发不断降低生产成本；:

3：

后者重点是研发，通过研究、发明和开发，不断推出新的具有高附加值的产品。

化工原料转为石油和天然气的原因分析

1石油和天然气开采、运输和加工方便，因而价廉、易得；

2石油和天然气是由低相对分子量的有机化合物组成的混合物，可以采用简单的物理（例如蒸馏和萃取等）和化学（例如催化裂解、催化重整等）加工方法，将它们彼此分离或改变它们的结构，从而制得大量的有机化工产品。

3而煤是一种巨大的高相对分子量的化合物，必须经过深度加工（例如焦化、汽化和液化等）才能打破它们的分子键，获得组成及其复杂的低相对分子量的化合物，想进一步制得纯品，将是十分困难的。

4因此，从前的乙炔路线生产化工产品，生产成本比以石油和天然气为原料制得的产品要高得多，缺乏商业竞争力，所以，煤化工的发展缓慢。

煤液化技术将是化工领域新的研究方向。

我国化学工业的现状

1：

建国以来，我国的化学工业也取得了举世瞩目的成绩。

在1953－1990年期间，化学工业的年平均增长率为14.1％，大大超过同期国民生产总值的年平均增长率。

2：

在20世纪80年代以前，化学工业的发展重点是：

基本无机化工原料、化肥和农药，

3：

在80年代后，发展重点转向有机化工原料和合成材料。

4：

现在，我国有10多种主要化工产品的产量居世界前列。

5：

其中，化肥、合成氨和染料位居世界第一，硫酸、纯碱、农药位居世界第二，

由此可见，我国的化学工业已成为世界化学工业的重要组成部分。

高水平的化学工业必定要有高水平的化学工艺学作为支撑。

我国化学矿资源分布特点如下：

:

1：

资源比较丰富，但是分布不均衡2：

高品位矿储量比较少。

3：

:

选矿比较困难，利用较为复杂。

天然气的分类

1：

干气：

主要成分是CH4，其次是乙烷、丙烷、丁烷，并含有少量的C5以上重组分，及CO2、N2、H2S、NH3等。

它稍加压缩不会有液体产生，故被称作干气。

:

2：

湿气：

除上述成分外，还含有少量的较多的轻汽油C5以上，对它稍加压缩就有汽油析出来，故称湿气。

其他化工资源目前发展存在的问题和改进办法

a.原料和产品的质量比大。

b.有些产品，如溶剂等与人争粮。

c.生产成本难以与石油化工或煤化工匹敌，有不少生产厂家被迫关闭。

a.改变产品产业结构。

b.加强企业管理。

c.大力开发精细化工产品。

只通过一次转化的工艺称为“一转一吸”工艺，

名词解释

1：

采用二次转化，二次吸收的工艺称为“二转二吸”工艺，:

2：

在“二转二吸”工艺中，有的第一次转化分三段，第二次转化分二段，这种流程称为“3＋2”流程．:

3：

工业上还有“3＋1，“2十2”、“4+1”流程等，现在一般认为“3＋2”流程较好:

4只通过一次转化的工艺称为“一转一吸”工艺，

浸取方法：

1浸取按是否发生化学反应可分为：

非反应浸取与反应浸取两类，

2反应浸取中又可分为：

络合浸取、氧化浸取、还原浸取、氯化浸取等。

3按浸取条件可将浸取分为：

常温或高温浸取，常压或加压浸取。

煤液化的途径

煤炭液化有两种完全不同的技术路线，一种是直接液化，另一种是间接液化。

煤炭间接液化

所谓间接液化是相对于被称为直接液化的煤高压加氢路线而言，指的是先将煤气化制成合成气，然后通过催化合成，得到以液态烃为主要产品的技术。

此法由德国皇家煤炭研究所的F.Fischer和H.Tropsch发明，所以又称为Fischer－Tropsch（F-T）合成或费托合成。

随着碳一化工的发展，间接液化的范畴也在不断扩大，如由合成气－甲醇－汽油的MTG技术，由合成气直接合成二甲醚和低碳醇燃料的技术也属于煤间接液化之列。

精细化工的特点

1、精细化工品种日益增多2、商品化技术水平日益提高3、产品的质量水平不断提高4、精细化工生产装置多为小型设备，产量少，生产周期短。

5大多数的精细化学品为间歇式生产。

焙烧、煅烧和烧结的差异性

1烧结也是一种化工单元工艺。

烧结与焙烧不同，焙烧在低于固相炉料的熔点下进行反应，而烧结需在高于炉内物料的熔点下进行反应。

2烧结也与煅烧不同，煅烧是固相物料在高温下的分解过程，而烧结是物料配加还原剂、助熔剂的化学转化过程。

3虽然都是高温反应过程，但烧结是在物料熔融状态下的化学转化，这是它与焙烧、燃烧的不同之处。

工艺分析：

煤的干馏

煤的干馏是煤在隔绝空气条件下加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馏。

煤炭热分解指煤在加热过程中发生的变化。

第一阶段（室温～300℃）：

煤的外形无变化

第二阶段（300～600℃）：

煤黏结成半焦第三阶段（600～1000℃）：

形成焦炭

煤热解的影响因素

煤化程度随煤化程度增加，热解开始温度逐渐升高

加热终温随最终温度的升高，焦炭和焦油产率下降，煤气产率增加，但煤气热值降低

升温速率升温速率对煤的黏结性有明显的影响，可增加煤气与焦油的产率

热解压力液体产物数量及停留时间随压力增加而增加

热解气氛氢气下热解的气态和液态产物总量比常压下高得多

煤炭低温干馏

低温干馏的方法和类型很多:

按加热方式有外热式、内热式和内外热结合式；

按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种；

按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体两种；

按煤的运动状态又分为固定床、移动床、流化床和气流床等。

加氢干馏工艺

加氢热解可明显增加烃类气体和轻油的产率，为此已开发的工艺有Coalcon加氢干馏工艺与CS－SRT加氢干馏工艺。

CS－SRT加氢干馏工艺是以生产高热值合成天然气为目的，同时可制取轻质芳烃（BTX），干馏残碳用于制氢。

CS－SRT工艺的煤转化率可达60％～65％，其中ω（甲烷，乙烷）≈30％，w（BTX）＝8％～10％，ω（轻油）＝1％～3％。

磺化反应和硝化反应工艺分析

烷基苯的磺化：

烷基苯经磺化制得的烷基苯磺酸钠是目前合成洗涤剂中最重要的一种，即对水和油都有较高的亲和力。

对于一种洗涤剂的基本要求是：

无毒、分子中既含有亲水基团，又含有亲油基团；烷基苯磺酸钠中，烷基是亲油的，磺酸基是亲水的，由12个碳原子的烷基生成的烷基苯磺酸具有最好的洗涤性能。

烷基苯的磺化可在30~60℃的范围内，用硫酸或发烟硫酸来实现，所得产品是含有三个异构体的混合物，它们都具有良好的洗涤性能，因此不必分离。

硝化反应指在有机化合物中引入硝基（-NO2）而生成硝基化合物的过程。

作用：

1.作为制备氨基化合物的重要途径；2.促进亲核取代反应的进行；

3.制备各种有用的有机化合物或中间体；4.利用硝基的极性，加深染料的颜色

硝化方法1直接硝化氢原于被硝基直接取代2间接硝化原于或基团（-Cl，-R，-SO3H，-COOH,-N=N-）被硝基取代

1.硝化过程硝化过程有间歇与连续两种方式由于生产方式和被硝化物的性质不同，一般有三种加料顺序，即正加法、反加法、并加法。

2.硝化物的分析

硝化物的分析有化学法、色谱分析法、气液相色谱法和红外光谱法等。

间接液化

费托（F-T）合成

（1）费托合成反应费托合成是CO和H2在催化剂作用下，以液态烃类为主要产品的复杂反应系统。

①烷烃生成反应②烯烃生成反应③醇类生成反应④醛类生成反应⑤生成碳的反应

甲醇转化制汽油——MTG技术

（1）甲醇转化为烃类的基本原理

由甲醇转化为烃类的过程也是一个十分复杂的反应系统，甲醇在一定条件下通过ZSM-5型沸石分子筛催化剂，发生脱水、低聚合和异构化作用转化成汽油，其总反应式可表示如下：

主要反应及简单过程：

2CH3OH→CH3OCH3+H2O

↓

轻烯烃类+H2O

↑↓

C5烯烃类

↓

脂肪烃＋环烷烃＋芳烃

热裂解工艺流程费托（F-T）合成

环氧乙烷合成乙二醇工艺原理

环氧乙烷水合工艺条件的选择

1）原料配比2）水合温度由水合速率确定，通常为150~220℃。

3）水合压力由水合温度决定，通常为1.0~2.5MPa。

4）水合时间环氧乙烷水合是不可逆反应，转化率可接近100%，达到这个转化率反应就可告结束。

在t=150~200℃，p=1.0~2.5MPa条件下，相应的水合时间为35~20min。

环氧乙烷加压水合制乙二醇工艺流程分成反应、浓缩和精制三个工序

磺化剂三氧化硫氯磺酸二氧化硫加氯气二氧化硫加氧气亚硫酸钠

根据磺化剂的不同可区分为以下几种主要磺化法。

①硫酸磺化；②三氧化硫磺化；③共沸去水磺化；④烘焙磺化；⑤氯磺酸磺化；⑥二氧化硫加臭氧；⑦加成磺化；⑧间接磺化。