石油化工工藝基礎(chǔ)

1、第一章第一章石油化工工藝基礎(chǔ)石油化工工藝基礎(chǔ)授課時(shí)間授課時(shí)間第第1周二周二 1、2節(jié)節(jié)授課班級(jí)授課班級(jí)15石化石化上課地點(diǎn)上課地點(diǎn)1212學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容緒論緒論課時(shí)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)能力目標(biāo)熟悉化工生產(chǎn)的過(guò)程，熟練運(yùn)用轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率熟悉化工生產(chǎn)的過(guò)程，熟練運(yùn)用轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握化工生產(chǎn)過(guò)程的步驟、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義掌握化工生產(chǎn)過(guò)程的步驟、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義素質(zhì)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)提高創(chuàng)新能力，建立標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)提高創(chuàng)新能力，建立標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)目標(biāo)群目標(biāo)群體體二年級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)學(xué)生二年級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)環(huán)教學(xué)環(huán)境境多媒體教學(xué)多媒體教學(xué)教學(xué)

2、方教學(xué)方法法互動(dòng)教學(xué)互動(dòng)教學(xué)4緒論緒論重點(diǎn)：重點(diǎn)：1、化工生產(chǎn)過(guò)程的步驟、化工生產(chǎn)過(guò)程的步驟2、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率定義第一節(jié)第一節(jié) 化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程u一、化工生產(chǎn)過(guò)程一、化工生產(chǎn)過(guò)程u化工生產(chǎn)過(guò)程一般可概括為化工生產(chǎn)過(guò)程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。應(yīng)和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。u（1）原料預(yù)處理）原料預(yù)處理 如濃硫酸稀釋、如濃硫酸稀釋、 粗食鹽溶解、粗食鹽溶解、 氰化鈉溶解于水氰化鈉溶解于水u（2）化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng) (化學(xué)加工化學(xué)加工) 化學(xué)反應(yīng)類型繁多，若按反應(yīng)特性分化學(xué)反應(yīng)類型繁多，若按反應(yīng)特性分：氧化、還

3、原、氧化、還原、加氫、脫氧、歧化、異構(gòu)化、烷基化、脫基化、分解、水加氫、脫氧、歧化、異構(gòu)化、烷基化、脫基化、分解、水解、水合、偶合、聚合、縮合、酯化、磺化、硝化、鹵化解、水合、偶合、聚合、縮合、酯化、磺化、硝化、鹵化、重氮化等眾多反應(yīng)；若按反應(yīng)體系中物料的相態(tài)分，有、重氮化等眾多反應(yīng)；若按反應(yīng)體系中物料的相態(tài)分，有均相反應(yīng)和非均相反應(yīng)（多相反應(yīng)）；若根據(jù)是否使用催均相反應(yīng)和非均相反應(yīng)（多相反應(yīng)）；若根據(jù)是否使用催化劑來(lái)分，有催化反應(yīng)和非催化反化劑來(lái)分，有催化反應(yīng)和非催化反 實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的設(shè)備稱為反應(yīng)器。工業(yè)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的設(shè)備稱為反應(yīng)器。工業(yè)反應(yīng)器的類型眾多，不同反應(yīng)過(guò)程，所用的反應(yīng)

4、器形式器的類型眾多，不同反應(yīng)過(guò)程，所用的反應(yīng)器形式不同。反應(yīng)器若按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分；有管式反應(yīng)器（裝不同。反應(yīng)器若按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分；有管式反應(yīng)器（裝填催化劑，也可是空管）、床式反應(yīng)器（裝填催化填催化劑，也可是空管）、床式反應(yīng)器（裝填催化劑，有固定床、移動(dòng)床、流化床及沸騰床等）、釜?jiǎng)?，有固定床、移?dòng)床、流化床及沸騰床等）、釜式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器等；若按操作方式分，有間式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器等；若按操作方式分，有間歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式三種；若按換熱狀況分，歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式三種；若按換熱狀況分，有有等溫反應(yīng)器、絕熱反應(yīng)器等溫反應(yīng)器、絕熱反應(yīng)器和變溫反應(yīng)器，換熱方和變溫反應(yīng)器，換熱方式有間接換熱式和直接換

5、熱式。式有間接換熱式和直接換熱式。678u（3）產(chǎn)品的分離產(chǎn)品的分離和和精制精制 （后處理）（后處理） 目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品；并回收、利用副產(chǎn)物。在多目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品；并回收、利用副產(chǎn)物。在多數(shù)反應(yīng)過(guò)程中，由于諸多原因，致使反應(yīng)后產(chǎn)物是包括目數(shù)反應(yīng)過(guò)程中，由于諸多原因，致使反應(yīng)后產(chǎn)物是包括目的產(chǎn)物在內(nèi)的許多物質(zhì)的混合物，有時(shí)目的產(chǎn)物的濃度甚的產(chǎn)物在內(nèi)的許多物質(zhì)的混合物，有時(shí)目的產(chǎn)物的濃度甚至很低，必須對(duì)反應(yīng)后的混合物進(jìn)行至很低，必須對(duì)反應(yīng)后的混合物進(jìn)行分離、提濃和精制才分離、提濃和精制才能得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。同時(shí)要回收剩余反應(yīng)物，以提高能得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。同時(shí)要回收剩余反應(yīng)物，以

6、提高原料利用率。原料利用率。 分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷凝、吸凝、吸收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶、過(guò)濾和干燥、過(guò)濾和干燥等，不同生產(chǎn)過(guò)程可以有針對(duì)性地采用相應(yīng)等，不同生產(chǎn)過(guò)程可以有針對(duì)性地采用相應(yīng)的分離和精制方法。分離出來(lái)的副產(chǎn)物和的分離和精制方法。分離出來(lái)的副產(chǎn)物和“三廢三廢也應(yīng)加也應(yīng)加以利用或處理。以利用或處理。9第二節(jié) 化工生產(chǎn)過(guò)程的主要銷量指標(biāo)u一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度（1）生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力系指一個(gè)設(shè)備，一套裝置或一個(gè)工廠系指一個(gè)設(shè)備

7、，一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。其單位為理的原料量。其單位為kg/h，td或或kta，萬(wàn)，萬(wàn)t/a等。等。u（2）生產(chǎn)生產(chǎn)強(qiáng)強(qiáng)度度為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。即設(shè)備的單位體積的主產(chǎn)力。即設(shè)備的單位體積的主產(chǎn)kg/hm3能力，能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為，kg/hm2等等 。生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)主要用于比較那些。生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)主要用于比較那些相同反應(yīng)過(guò)相同反應(yīng)過(guò)程或物理加工過(guò)程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣程或物理加工過(guò)程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。設(shè)備中。設(shè)備中進(jìn)行

8、的過(guò)程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。進(jìn)行的過(guò)程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。10u在分析對(duì)比在分析對(duì)比催化反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度催化反應(yīng)器的生產(chǎn)強(qiáng)度時(shí)，通常要看時(shí)，通常要看在單位時(shí)間內(nèi)，單位體積催化劑或單位質(zhì)量催化在單位時(shí)間內(nèi)，單位體積催化劑或單位質(zhì)量催化劑所獲得的產(chǎn)品量，亦即催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度，有劑所獲得的產(chǎn)品量，亦即催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度，有時(shí)也稱為時(shí)也稱為時(shí)空收率時(shí)空收率。單位為。單位為kg/hm3，或或kg/hkg。 是衡量催化劑活性大小及翻譯器裝置生產(chǎn)能力的是衡量催化劑活性大小及翻譯器裝置生產(chǎn)能力的標(biāo)志之一。標(biāo)志之一。11u二、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）二、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）u化工總過(guò)程的核心是化

9、學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)的化工總過(guò)程的核心是化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化率、選擇性和產(chǎn)率是提高化工過(guò)程效率的關(guān)鍵率、選擇性和產(chǎn)率是提高化工過(guò)程效率的關(guān)鍵。u1、 轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率u 轉(zhuǎn)化率是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占轉(zhuǎn)化率是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量的分率或百分率，用符號(hào)該反應(yīng)物起始量的分率或百分率，用符號(hào)X表示。表示。其定義式為其定義式為12通入反應(yīng)器的原料量參加反應(yīng)的原料量轉(zhuǎn)化率 u2、選擇性選擇性 對(duì)于復(fù)雜反應(yīng)體系，同時(shí)存在有生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)對(duì)于復(fù)雜反應(yīng)體系，同時(shí)存在有生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)和生成副產(chǎn)物的許多副反應(yīng)，只用轉(zhuǎn)化率來(lái)衡量是不夠的和生成副產(chǎn)物的許多副反應(yīng)，只

10、用轉(zhuǎn)化率來(lái)衡量是不夠的。因?yàn)椋M管有的反應(yīng)體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)。因?yàn)椋M管有的反應(yīng)體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費(fèi)了。所變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費(fèi)了。所以需要用選擇性這個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)反應(yīng)過(guò)釋的效率。以需要用選擇性這個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)反應(yīng)過(guò)釋的效率。選擇性選擇性系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比，而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比，用符號(hào)用符號(hào)S表示，其定義式如表示，其定義式如下下：13料量參加反應(yīng)所轉(zhuǎn)化掉的原原料量生成目的產(chǎn)物所消耗的選擇性 u例例1 乙

11、烷脫氫生產(chǎn)乙烯時(shí)，原料乙烷處理量為乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時(shí)，原料乙烷處理量為1000kg/h，反應(yīng)掉反應(yīng)掉乙烷為乙烷為600kg/h，獲得產(chǎn)物，獲得產(chǎn)物乙烯為乙烯為340kg/h，求，求乙烷轉(zhuǎn)化率、及乙烷轉(zhuǎn)化率、及選擇性選擇性。14u3、收率（產(chǎn)率）收率（產(chǎn)率）u收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來(lái)描述反應(yīng)過(guò)程收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來(lái)描述反應(yīng)過(guò)程的效率。的效率。實(shí)際所得的實(shí)際所得的產(chǎn)物量（摩爾數(shù)）產(chǎn)物量（摩爾數(shù)）與按通入與按通入反應(yīng)器原料計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量的百分比。反應(yīng)器原料計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量的百分比。15算應(yīng)得目的產(chǎn)物理論量按通入反應(yīng)器反應(yīng)物計(jì)實(shí)際所得目的產(chǎn)物收率 u4、質(zhì)量收率質(zhì)量收率u質(zhì)量收率

12、的定義系質(zhì)量收率的定義系實(shí)際所得的實(shí)際所得的產(chǎn)物產(chǎn)物質(zhì)量質(zhì)量與按通入反應(yīng)器原料計(jì)算應(yīng)得與按通入反應(yīng)器原料計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量的百分比。產(chǎn)物理論量的百分比。通入反應(yīng)器的原料質(zhì)量實(shí)際所得目的產(chǎn)物質(zhì)量質(zhì)量收率 u例例1 乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時(shí)，原料乙烷處理量為乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時(shí)，原料乙烷處理量為1000kg/h，反應(yīng)掉反應(yīng)掉乙烷為乙烷為600kg/h，獲得產(chǎn)，獲得產(chǎn)物乙烯為物乙烯為340kg/h，求，求乙烯收乙烯收率率和質(zhì)量收率和質(zhì)量收率。17u結(jié)論：結(jié)論：u轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的關(guān)系轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的關(guān)系u 收率收率=轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率選擇性選擇性u(píng)判斷：判斷：u1.原料轉(zhuǎn)化率高，說(shuō)明得到目的產(chǎn)物就多原料轉(zhuǎn)化率高，說(shuō)