化工生产基本过程

化工生产基本过程BasicUnitofChemicalProduction化学工业出版社E-mail:[e-mail]2014.4总教学目标知识目标能力目标素质目标化学工业出版社知识目标了解产品包装与储存方面的知识。掌握原料的选用、储存、处理、混合与输送技术；了解并熟悉化工产品的通用加工过程：化学反应、输送、传热、传质等化工过程；掌握不同状态产物的分离与精制方法；化学工业出版社能力目标•能够根据产品的要求选用原料路线与生产路线；能够操控反应设备，正确地使用反应器；能够对所选用的原料进行预处理、混合与输送；能够根据反应产物的状态选用单元操作过程，正确地操作单元过程设备；能够正确地选用产物储存设备和运输装置；能够正确处置生产过程中所发生的安全事故。化学工业出版社对工作严格要求，一丝不苟，实事求是，不弄虚作假，严格交接班制度；严格遵守装置的操作规程和操作方法，养成遵章守纪的良好习惯；严格遵守工厂的规章制度，坚守岗位，保证装置或设备安全、优质、高效地运转；具有团结协作的精神，遇事不推逶、不扯皮，努力作好本职工作。素质目标化学工业出版社第三章反应产物的分离与精制第四章产品的包装与储运主要内容第一章原料及预处理第二章化工生产基本过程、工艺流程图化学工业出版社第一章原料及预处理化学工业出版社应用知识1．原料选用的方法和贮存；2．原料预处理的单元操作技术；3．原料输送设备的选用与操作。技能目标1．能够根据生产要求和产品要求选用正确的化工原料；2．能够根据化工原料的物理和化学性质，正确贮存化工原料，确保安全的前提下，减少化工原料在贮存过程中的损失；3．根据化学反应单元对所选原料的要求，对于不符合反应要求的原料能够用正确的简单的方法处理；4．能够选择正确的原料输送机械将原料输送入反应器。化学工业出版社主要内容一、原料的选用与储存Selection,UseandStoringofRawMaterial二、原料的预处理RawMaterialPretreatmentorPrehandling三、原料输送RawMaterialTransport化学工业出版社第一节化工资源●化学矿●煤炭●石油●天然气●其他化工资源化工资源：1）.化工原料：用于生产化工产品的物质统称为化工原料2）.化工原料类型：矿产资源；海洋资源；动物、植物、空气和水；其他工业、农业和林业的副产品3）.矿产资源：主要包括化学矿；煤炭；石油；天然气1-1.化学矿1）.我国化学矿产资源的特点：化学矿资源丰富，矿产种类较多（20多种），但分布不均匀，高品位矿储量较少；选矿比较困难，利用较为复杂。2）.化学矿资源用途：主要用于生产化肥；无机酸、碱、盐及有机盐；还用于建材、农药、医药等其他工业部门。1-2.煤炭煤炭是世界上储藏量最丰富的化石能源，目前世界人均煤炭资源占有量约为300吨左右，依据目前能源消耗水平，可供人类消耗300年。我国煤炭可开采量仅次于美国、俄罗斯居世界第三位，近年来我国每年煤炭的开采量均在23亿吨以上，且回采率较低。资料显示从1949年-2003年我国累计开采煤炭350亿多吨，专家估计扔掉的煤炭约有650亿吨。一、煤炭的种类和特征：1.煤的种类：（根据生成煤的植物种类和生成条件分类）⑴.腐植煤由高等植物形成，煤炭的主要存在形式⑵.残植煤由高等植物的稳定组份（角质、树皮、孢子、树脂）等形成⑶.腐泥煤由湖沼、泻湖中藻类等浮游生物在还原环境下经腐败分解而形成●腐植煤类型：泥炭；褐煤；烟煤；无烟煤。●残植煤类型：角质残植煤；树皮残植煤；孢子残植煤；●腐泥煤类型：藻煤；胶泥煤；油页岩；石煤。油页岩含有大量的矿物质和油资源，可由于人造石油。●其他煤类型：腐植腐泥煤；烛煤；煤精：都是由藻类和较多腐植质形成。2.腐植煤与腐泥煤的特征与区别：●腐植煤颜色多为褐色和黑色，断口有光泽，燃点高用火柴点燃不燃烧含氢量较低（＜6%），焦油含量低●腐泥煤颜色多为褐色，光泽较暗，燃点较低有火柴点燃可燃烧，有沥青气味，氢含量较高（＞6%），低温焦油产率高（＞25%）二、煤的化学组成和分子结构1.组成煤的元素：主要有PSNOHC、、及少量、、2.煤的元素组成：泥煤：碳：60~70%氢：5~6%氧：25~35%褐煤：碳：70~80%氢：5~6%氧：15~25%烟煤：碳：80~90%氢：4~5%氧：5~15%无烟煤：碳：90~98%氢：1~3%氧：1~3%3.煤的分子结构：煤的分子结构随煤化程度的加深而越来越复杂，但都是以芳核结构为主还有烷基侧链和含氧、含氮、含硫基团。煤的近似表达式：nNSOHC997135●不同类型煤的结构单元●煤中除了有机组分外，还有无机组分，如粘土矿、黄铁矿、石英、方解石等。它们会给煤的燃烧、化学加工、环境保护等带来困难，必须将它们除去。三、选煤和煤的储存1.选煤：●原煤：从煤矿开采出来的煤。由于含有杂质不能直接进行使用。需要进入选煤厂加工成精煤。●精煤加工流程：⑴.原煤准备：对原煤预处理，选出大块煤矸石、木块和铁器等杂质，并进行粉碎。⑵.选煤与脱水：采用跳汰或重介选煤，将煤中的矸石分出，再脱除水分。⑶.煤泥回收和洗水澄清循环使用，北方冬季寒冷，有时要进行煤的干燥。⑷.生产技术检查，生产中要及时进行采样化验，控制产品质量。●选煤厂常使用的选煤加工流程图2.煤的储存●煤的风化：煤受到空气中氧、水分及气温变化的影响而发生的一系列变化●煤风化的危害：煤发热量减少，热加工产率降低，粘结性变坏，燃烧时火焰变短等，有时热量散发不出，会发生煤的自燃。●煤的储存方法：⑴.尽量使煤和空气隔绝：如把煤制成煤砖储存；储存于惰性气体中；储存于水中；储存于半密封槽型煤场中。⑵.使煤堆中空气流通以利散热：如煤堆装风筒等。▲闪点：用明火接近易燃物或可燃液体液面时其蒸气发生一闪一闪而不连续燃烧现象时的温度。▲燃点：点火源接近可燃物时其连续燃烧时的温度。▲自然点：连续加热与明火未接触的可燃物发生燃烧的温度。▲自然点＞燃点＞闪点●各种煤炭的主要用途1-3石油●原油：从地下开采出来的石油。●石油的形成：由低级的动植物在地下及细菌的作用经过复杂的化学变化和生物化学变化而形成，可追溯到5.2亿至200万年。一、石油的性质、组成和分类1.石油的性质：石油是多种有机烃类化合物的混合物，是有气味的粘性液体，因含有杂质的不同，其色泽一般是黄色到黑褐色或青色，相对密度为0.75~1.0，其化合物的沸点从室温到500℃以上。●石油主要产地：地中海—中东—印度尼西亚地带;阿拉斯加—北美—南美地带●石油的开采—石油开采简介2.石油的组成：石油中含量最多的元素为C和H,C元素的含量为85~87%，H元素的含量为11~14%，其他元素的含量因产地的不同而有较大波动，S元素含量0.02~5.5%，N含量为0.02~1.7%，O含量为0.08~1.82%,还含有微量的Ni、V、Fe、Cu，及溶于水的K、Na、Ca、Mg的氯化物。3.原油中各种杂质的危害：●硫化物有一种臭味物质，对生产设备和管道有腐蚀性，燃烧后的产物（SO2）污染环境，使催化剂中毒。●石油中的氮化物形成胶质物质，在热加工过程中对热不稳定，易发生叠合和分解反应，所得产物的结构非常复杂，严重影响石油产品的质量，氮含量越多，油品的残渣及胶质越多，质量越差。●氧化物主要是环烷酸和酚类化合物，它们呈酸性对设备和管道有腐蚀，但它们是有用的化合物，加工时应注意回收利用。4.石油的分类：●按比重指数5.1315.141比重API●按含硫量：含硫原油（＞0.5%），低硫原油（＜0.5%）●按化学组成：①石蜡基原油：含烷烃较高（＞50%），蜡含量高，含硫氮胶质低，如大庆、南阳油田；②环烷基原油：环烷烃芳烃含量较多，硫胶质沥青含量较多；如胜利油田、单家寺原油。③中间基原油：性质介于上述两者之间的原油。大庆油田的贡献●截至2010年3月，大庆油田50年来已累计生产原油20亿吨，占全国同期陆上原油总产量的40%以上，实施的注水开发、聚合物驱油配套以及三元复合驱油等主要技术均达到了世界领先水平，主力油田采收率突破50%，比国内同类油田高出10至15个百分点。●大庆油田从1976年开始实现年产原油5000万吨并且连续27年稳产高产，创造世界同类油田开发史上的奇迹。2009年共生产原油4020.0123万吨，生产天然气27.6033亿立方米。2020年以前，原油或者油气将继续保持在4000万吨/年以上，继续在我国的油气供应中保持较大比重。●1935年美国将原油在特定简易蒸馏设备中，按规定条件蒸馏切割出250~275℃的馏分作为第一关键馏分，在395~425℃的馏分作为第二关键馏分，测定其密度并依次进行分类，以确定原油的类型。▲石油计量单位的换算关系：1.原油：欧佩克组织和英美等西方国家原油计量单位为桶，中国、俄罗斯等国家用吨作为原油计量单位；1吨≈7桶，对轻质原油1吨≈7.2~7.3桶。2.成品油：加仑（欧佩克及西方国家）和升（我国）美制1加仑=3.785升；英制1加仑=4.546升；1桶=42加仑=158.98升。二、原油的预处理1.原油的预处理●经油田脱水后的原油，还含有一定量的盐和水，在原油中形成稳定的油包水型乳化液。●原油中盐和水的危害：增加能量的消耗及冷凝器的负荷；盐物质可分解为HCl而腐蚀设备；盐类易结垢降低热效率；盐残留在渣油中影响后处理。●原油电脱盐脱水工艺流程：混合预热电脱盐脱水Ⅰ沉降分离混合电脱盐脱水Ⅱ沉降分离合格原油原油破乳化剂洗涤水高压电场炼油工序2.油品的概念根据沸程不同，将石油产品分类石油产品名称沸程及碳原子数石脑油（轻汽油）50~140℃C5~C7汽油140~200℃C6~C11航空煤油140~230℃C8~C14煤油180~310℃C10~C16柴油260~350℃C14~C18润滑油350~520℃C16~C20重油、渣油＞520℃＞C30第二节原料的选用与储存1.原料的选用化工原料的选用，首先要考虑原料来源是否可靠；其次要考虑运输是否方便、安全；再者在确定原料后，要选择成本低廉、安全可靠的运输方式。所以原料的选用是一个复杂的系统工程，要从技术的、经济的、安全的、环保的等多方面综合考虑后，确定技术成熟、经济合理、来源可靠，而且环境友好，又符合国家能源政策的原料作为该生产装置的原料路线。化学工业出版社2019年8月14日星期三372.原料的储存（1）适量一、原料的选用与储存在化工生产过程中，为了保证生产的正常进行，需要有一定的原料储存量。化工原料储存量既不能过多，也不能过少。过多的原料储存量，一是占用大量的流动资金，影响生产的发展；二是占用工厂的大量空间；三是有可能因为贮存过程不当而造成挥发、风化等形式的损耗和浪费；四是有时因为贮存过多而造成安全事故。同样，过少的储存量，一旦遇到原料价格的波动或者运输障碍，会直接影响工厂的正常生产，有时还会导致停产。所以为了保证生产的正常进行，必须有一定的原料储存量。原料储存量的多少应视原料的供应情况确定。另外，原料贮存量的多少直接确定了贮存场所或贮存设备投资的多少，例如，液体贮存就包括单个设备的容积和相同设备的套数。化学工业出版社2019年8月14日星期三382.原料的储存（2）安全一、原料的选用与储存•正确地储存原料也是减少原料的损耗、避免安全事故的发生，提高生产经济效益的重要方面。在过去或即使现在有些化工厂无论从工程设计、工程施工直到正常生产，都忽略了化工原料储存的环节，以至于化工原料在储存的过程中造成原料的流失，甚至燃烧、爆炸事故的发生，给人们的生命财产造成了不必要的损失。所以，在化工生产过程中必须重视化工原料的储存，以防止流失或安全事故的发生。化学工业出版社2019年8月14日星期三392.原料的储存一、原料的选用与储存•化工原料的储存，从经济性上考虑的一般原则是：能室外储存不用室内储存，能堆放储存不用容器储存，能用非金属容器贮存不用金属容器贮存，能用普通碳钢容器贮存不用合金钢容器贮存，在保证原料贮存安全的前提下，尽量节约贮存原料场地或设备的投资。除此之外，还要考虑原料量的多少才能最终确定化工原料的储存方