【正文】 5． 盡量研究和采用先進技術(shù) 任何原料能不處理而直接使用當然最好，在研究中，應(yīng)盡量采用先進技術(shù)，淘汰落后的做一做 請你選擇某一地區(qū)，對其化工原料資源作一調(diào)查，分析其與當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有沒有關(guān)系。大多數(shù)情況下， 生產(chǎn)原料的廠家可以從源頭上和過程中加以控制， 比使用廠家另砌爐灶進行精制凈化要省事。通常如果要處理的問題頭緒比較多的話，往往先解決化學上純度的問題，用物理的方法或化學的方法率先制成在化學上即純度雜質(zhì)含量上合乎要求的物料，再去解決其它問題，既可以節(jié)省能量，又可以減少所含雜質(zhì)在流程中的循環(huán)時間，減少一些副作用。因而 在原料準備過程中 催化劑 準備過程 是 必 不可少的。因此，反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)全局中起關(guān)鍵作用的部分。 不可逆反應(yīng) 能進行到底，反應(yīng)物幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。如果裝置在保溫良好的情況下操作，那么過程接近絕熱。設(shè)備中的物料濃度等操作參數(shù)隨時間變化，是一種非穩(wěn)態(tài)操作過程。因此，反應(yīng)過程不僅涉及化學反應(yīng)的理論和規(guī)律，而且還要涉及到對反應(yīng)的進程有直接影響的傳遞過程的理論和規(guī)律。氣相反應(yīng)器和氣固相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是氣體產(chǎn)物和夾帶的催化劑粉塵；液相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是液體產(chǎn)物與液固混合物；氣液相和氣液固三相反應(yīng)器的產(chǎn)物則有氣體產(chǎn)物、液體產(chǎn)物和液固混合物。按照凈制原理不同，將氣體凈制方法分成以下四類 （如表 12） ： 表 12 氣體凈制方法分類 氣體 凈制方法 特點 典型設(shè)備 機械凈制 利用重力、慣性力和離心力等機械力的作用使微粒從氣體中分離出來 重力沉降室、慣性除塵器和旋風分離器 濕法凈制 使氣體與液體接觸，用液體洗去氣體中的微粒，從而使氣體凈化， 各種濕式洗滌器 等 過濾凈制 氣體通過過濾介質(zhì)時微粒被截留而使氣體凈化 袋式過濾器 等 電凈制 使氣體通過高壓電場，其中的微粒在電 場的作用下沉降，從而使氣體凈化 電除塵器 等 （ 2） 從氣體產(chǎn)物中分離出要用的物質(zhì) 當氣體產(chǎn)物 含有兩種或兩種以上氣體組分時，稱為氣相均一體系。 吸收是用適當?shù)囊后w與氣體產(chǎn)物相接觸，使氣體進入液體變?yōu)槿芤旱倪^程。 2．液體產(chǎn)物的分離 液體產(chǎn)物通常含有兩種以上的液體組分，往往也會帶有少量固體雜質(zhì)或結(jié)晶。如果這些有用的結(jié)晶顆粒會妨礙液體在管道中的流動或妨礙進行下一步加工，則須除去這些結(jié)晶顆粒。例如產(chǎn)品的脫色和除臭就是從液體產(chǎn)物中除去少量的有機物雜質(zhì)。例如將稀燒堿溶液變?yōu)闈馊芤壕陀谜舭l(fā)的方法。 （ 5） 將液體產(chǎn)物全部或部分變?yōu)楣腆w 將液體產(chǎn)物全部變?yōu)楣腆w，稱做凝固，是固體熔化的逆過程，通常都用冷卻和冷凍的方法降低液體的溫度以使液體全部變?yōu)楣腆w。 3．固體產(chǎn)物的分離 （ 1） 固液分離 常用的以取得固體產(chǎn)物為目的固液分離方法是過濾，過濾的基本原理是利用多孔的過濾介質(zhì)將懸浮液中的固體顆粒擋住，而讓液體通過，從而使液體同固體分離。干燥過程中將汽化了的水蒸氣帶走的介質(zhì)稱為干燥介質(zhì)，也稱為載濕體。而回收率或產(chǎn)品總收率則在很大程度上決定著分離過程的經(jīng)濟性，所以經(jīng)濟性最佳就成為確定回收率的主要依據(jù)。一般來說，建設(shè)工廠的投資與其規(guī)模的 ，但這只適用于大型工廠。因此，對于較小規(guī)模，要盡量選擇操作簡單的，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作的分離方法。若相對揮發(fā)度小于 ，則可采用萃取法等其它分離法與蒸餾法相互組合而構(gòu)成的分離過程。通常產(chǎn)品的收率在經(jīng)濟上是最重的砝碼，因為最終的產(chǎn)品利潤最大。然后再降溫從低沸物到高沸物地分離。不要希望過早地拿出來，更不主張一次分離就得到高純產(chǎn)物。 （ 8） 一般情況下分離的流程先易后難，容易除去的先除去，容易拿到的先拿到。 （ 11） 盡量利用熱源，節(jié)省能量。商品標準不一定等同于產(chǎn)品標準，因為商品有牌號，同一產(chǎn)品后加工處理可能出現(xiàn)不同的牌號。 通常作為產(chǎn)品的 質(zhì)量 要求是純度指標、雜質(zhì)種類和雜 質(zhì) 含量的極限值，產(chǎn)品的形態(tài)，使用要求，包裝方法，貯存運輸?shù)囊蟮鹊?。這些廢棄物在一定濃度以上大多是有害的， 有的還是劇毒物質(zhì)，進入環(huán)境就會造成污染。 、中間體、半成品及成品 ①化學反應(yīng)不完全 未反應(yīng)的原料，因回收不完全或不可回收而被排放掉，排放后會對環(huán)境造成污染。 ①燃料燃燒 化工供熱和化工爐在燃燒過程中，不可避免要有大量的煙氣排出。在冷 卻水中往往要加防腐劑、殺藻劑等化學物質(zhì)。 副反應(yīng)產(chǎn)物（副產(chǎn)物） 雖然有的經(jīng)過 回 收之后， 可 以成為有用的物質(zhì)，但是往往由于副產(chǎn)物數(shù)量不大，而成分比較復雜，要進行回收必將會帶有許多困難，經(jīng)濟上需要耗用一定的經(jīng)費，所以往往在產(chǎn)物的分離過程中以高低沸物、濾餅、尾氣等形式作為廢 料排棄，而引起環(huán)境污染。 二 、 化工三廢的監(jiān)控 對化工三廢的 監(jiān)控，實際上就是對排放化工三廢的工業(yè)污染源進行監(jiān)控。此外，對已經(jīng)實現(xiàn)治理的三廢，也要加 強監(jiān)控，如同一個企業(yè)的質(zhì)量保障體系一樣，如監(jiān)控污水處理裝置，監(jiān)控廢氣收集和焚燒裝置等。治理三廢的積極的思路就是改造工藝，使其不產(chǎn)生無法治理或難以治理的三廢；其次是“三廢 ” 資源化，回收利 用或生產(chǎn)出新的產(chǎn)品 （ 過去稱綜合利用產(chǎn)品 ） ，萬不得已則使之無害化。例如，硫酸生產(chǎn)的吸收過程中，其尾氣中仍有二氧化硫和三氧化硫的酸霧；生產(chǎn)丙烯腈過程中產(chǎn)生 的 副產(chǎn)物乙腈、氫氰酸、乙醛是有毒的，雖經(jīng)回收，仍有少量排出；催 化劑的制造過程中產(chǎn)生汞、鎘、錳、鋅、鎳等金屬及其化合物，這些金屬或其化合物以粉塵的形式排 入 大氣。 碳氫化合物也常用熱燃燒、催化 燃燒和火炬等化學控制法除去。水在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用非常普遍，其用量和廢水排放量都比較大。 廢水成分復雜多變，有害物質(zhì)主要是各種有機物以及汞、鎘、鉻等金屬，危害很大。一級處理過程是由篩濾、重力沉降和浮選等物理過程串聯(lián)組成，一級處理的廢水，一般達不到排放標準，還要進行二級處理。 三級處理 屬于深度處理，進一步除去二級處理未能除去的污染物，如微生物未能降解的有機物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)以及可溶性的無機物。其中的活性污泥法是好氧生物處理法的一種。 廢渣處理的原則：①采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，最大限度地利用原料資源，使生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生廢渣；②采取積極的回收和綜合利用措施，就地處理并避免二次污染；③無法處理的廢渣，采用焚燒、填埋等無害化處理方法，以避免和減少廢渣的污染 。 反應(yīng) 操作 是化工生產(chǎn)過程的核心，其他的操作都是圍繞著化學反應(yīng)組織和實施的。例如，蒸餾、吸收、吸附、萃取等化工單元操作。溫度的改變，一般是通過換熱器實現(xiàn)的，熱量從熱流體轉(zhuǎn)移到冷流體，冷、熱流體由易導熱的材料隔開，傳遞的熱量取決于兩流體的溫度差、傳熱面積和兩流體的相對速度。改變壓力可以改變相變條件。 物料混合操作，是將兩種及其以上的物料按照配比進行混合的操作，以達到生產(chǎn)需要的濃度。操作方式有連續(xù)和間歇兩大類，采用何種生產(chǎn)方式，對生產(chǎn)工藝和工藝設(shè)計有一定影響。通常大型化工生產(chǎn)裝置采用連續(xù)式。最典型的間歇操作就是物料一次性計量投入，反應(yīng)一段時間，中間可能經(jīng)多次和多種步驟操作，最后一次性地從反應(yīng)器取走產(chǎn)物，清洗反應(yīng)器，進行下一輪投料。也就是說，反應(yīng)過程是一條流水線，原料物料不間斷地連續(xù)地加入反應(yīng)器，而產(chǎn)物源源不斷地從反應(yīng)器生產(chǎn)出來，這個過程是連續(xù)的。 4． 操作方式 選擇 化工生產(chǎn)中選擇 采用何種操作方式，并無定規(guī)，通常根據(jù)反應(yīng)特點、生產(chǎn)能力、自動化要求、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的特點來決定。 二、 化工生產(chǎn)主要設(shè)備 及 選擇 （一） 主要設(shè)備 原料預處理時，當反應(yīng)物含有雜質(zhì)，含有催化劑毒物時，需要有脫除雜質(zhì)、毒物的旋風分離器、洗滌器、脫硫塔等。 當反應(yīng)物有多種物質(zhì)時，一般需要有混合器。反應(yīng)物料先經(jīng)過裝有舊催化劑的反應(yīng)器，后經(jīng)過裝有新催化劑的反應(yīng)器。 要設(shè)備 反應(yīng)后的產(chǎn)物分離過程中，若反應(yīng)產(chǎn)物中含有酸性雜質(zhì)或其他腐蝕性雜質(zhì)時，一般采用中和器等，先將產(chǎn)物中的腐蝕性雜質(zhì)除去，以降低產(chǎn)物對后續(xù)設(shè)備的腐蝕。 氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過上述處理后，需要有冷卻、冷凝設(shè)備，得到液態(tài)產(chǎn)物。 反應(yīng)過程和生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢渣要盡量回收，綜合利用；對于暫時無法回收利用的需要進行妥善處理，處理后的剩余物達到國家規(guī)定排放標準后方可排放。一般定型設(shè)備應(yīng)按產(chǎn)品目錄選擇適宜的規(guī)格型號，非定型設(shè)備要通過計算來確定設(shè)備的主要工藝尺寸。因此，應(yīng)該根據(jù)所 要完成的化學反應(yīng)過程的特點，分析過程具體條件對工藝提出的要求來選擇反應(yīng)器。 此外，動力學要求還對設(shè)備的選型、操作方式的確定和設(shè)備的臺數(shù)等有重要影響。如：物料的引入要采用加料泵來調(diào)節(jié)流量和流速；釜式反應(yīng)器內(nèi)要設(shè)置攪拌；一些氣體物料進入設(shè)備要設(shè)置氣體分布裝置使之分布均勻等等。 例如 在反應(yīng) 器 上 設(shè)置防爆膜、安全閥、自動排料閥，在反應(yīng)器外 設(shè) 置阻火器，為快速終止反應(yīng)而設(shè)置必要的事故處理用工藝接管、氨氣保壓管以及一些輔助設(shè)施 （ 如流化床反應(yīng)器更換催化劑的加 入 卸出槽 ） 等均需要仔細考慮。二是要求設(shè)備所用的材料必須對反應(yīng)介質(zhì)具有穩(wěn)定性，不參與反應(yīng)，不污染物料，也不被物料所腐蝕。 2．精餾設(shè)備的選 擇 精餾設(shè)備按內(nèi)部構(gòu)件的不同主要可分為板式塔和填料塔兩種， 板 式塔 有 篩板塔、浮閥塔、泡罩塔、浮動噴射塔、斜孔塔等多種型式，填料塔也有多種型式的瓷環(huán)填料和波紋填料以及性能較好的新型填料． 在選擇精 餾 設(shè)備時要注意以下幾方面的要求。要求精餾設(shè)備有較好的可靠性能保證長期運轉(zhuǎn)不出故障。因此，在精餾設(shè)備的選型或選擇材料時，都應(yīng)充分考慮滿足具體工藝特殊性的要求。 對精餾設(shè)備的上述要求，往往不能同時滿足，有時甚至相互抵觸，所以在選擇塔設(shè)備時，必須根據(jù)塔設(shè)備在工藝流程中的地位和特點，注意滿足主要的要求，同時結(jié) 合 化工原理所分析各種 塔型的特點和性能選擇確定。 化工生產(chǎn)過程的組織和改進應(yīng)從改善產(chǎn)品質(zhì)量，合理利用資源，提高勞動生產(chǎn)率 ，降低消耗指標，改善勞動環(huán)境，保證生產(chǎn)安全，簡化流程、簡化操作和便于集中控制，便于實現(xiàn)機械化、自動化等方面考慮。 1． 工藝流程圖 包括工藝流程框圖和工藝流程圖。工藝流程圖中的設(shè)備外形與實際外形或制造圖的主視圖相似，用細線條繪制，設(shè)備上的管線接頭、支腳和支架均不表示。 物料流程圖的要求： 1．按流程順序由左向右繪出有物料量變化的設(shè)備示意圖。 物料流程圖能表示出各物料在流程中的位置和相互關(guān)系；其優(yōu)點是簡單清楚， 查閱方便。其主要內(nèi)容一般是設(shè)備圖形、管線、控制點和必要數(shù)據(jù)、圖例、標題等。例如指出空氣壓縮機、冷卻器、氣液分離器、干燥器等有幾臺及其位號等 ； ②了解主要物料（例如反應(yīng)原料等）的工藝流程 ； ③了解其他物料（例如冷卻 水等）的工藝流程 ； ④了解管件、閥門及控制點的情況。 h— 1） HAC ％ 高沸物 ％ H2O ％ CrAld ％ ? 100％ 蒸發(fā)器排液 組成 質(zhì)量 分數(shù) 物料量 （㎏ h— 1） C2H2 ％ HAC ％ N2 ％ CO2 ％ Ald ％ VAc ％ H2O ％ CrAld ％ ? 100％ 圖 16 醋酸乙烯酯合成工序物料流程圖 圖 17 帶控制點 空壓站管道及儀表 工藝流程 圖 五、 化工生產(chǎn)過程評價 化工生產(chǎn)過程評價主要是對工藝流程的評價， 其 目的是根據(jù)工藝流程的組織原則來衡量被考查的工藝流程是否達到最佳效果。 盡量提高原料的轉(zhuǎn)化 率 和主反應(yīng)的選擇性。對廢氣、廢液 （ 包括廢水 ） 、廢渣應(yīng)盡量考慮綜合利用，以免造成環(huán)境污染。如高壓設(shè)備的物料可自動進 入低 壓 設(shè)備，減壓設(shè)備可以靠負壓自動抽進物料，高位槽與加壓設(shè)備的頂部設(shè)置平衡管可有利于 進料等。 （ 4） 適宜的單元操作及設(shè)備形式 要正確選擇合適的單元操作，確 定每一個單元操作中的流程方案及所需設(shè)備的形式，合理安排各單元操作與設(shè)備的先后順序。此外，也可同時說明因條件所限還存在有待改進的問題。 115． 正確使用固體催化劑應(yīng)注意哪些事項 ? 116． 可采用哪些催化劑操作方法來維持催化劑穩(wěn)定的活性 ?各法有何利弊 ? 117． 反應(yīng)過程 在化工生產(chǎn)中的重要性及反應(yīng)過程的分類如何？ 118． 確定產(chǎn)物分離流程的經(jīng)驗規(guī)則有哪些？ 119． 化工生產(chǎn)操作的裝置操作方式有哪些？ 120．化工生產(chǎn)過程的間歇操作和連續(xù)操作有何區(qū)別 ?如何選擇 ? 121．在組織工藝流程時，應(yīng)根據(jù)哪些要求來選擇化學反應(yīng)器和精餾塔等主要設(shè)備 ? 122．化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程一般由哪些環(huán)節(jié)組成 ?各環(huán)節(jié)應(yīng)具有什么功能 ? 123． 化工生產(chǎn)工藝流程圖包括哪些內(nèi)容？ 124． 怎樣閱讀化工生產(chǎn)工藝流程圖？ 125．組織化工生產(chǎn)工藝流程的原則是什么 ?對工藝流程進行評價的標準和方 法是什么 ? 126． 化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝管理體系包括哪些管理部門 ?它們各有何職責 ? 127．化工生產(chǎn)過程工藝管理主要應(yīng)貫徹執(zhí)行哪些工藝文件 ?分別說明它們的性質(zhì)和作用。 1．工藝流程設(shè)想 一般將化工產(chǎn)品生產(chǎn)流程分為三大塊： ??? ???原 料 反 應(yīng) 分 離 現(xiàn)在我們 僅 對原料和分離兩個部分進行設(shè)計。 該生產(chǎn)工藝流程中的原料預處理 流程 示意 如下： 反應(yīng)工藝確定之后 ， 反應(yīng)產(chǎn)物就已經(jīng)確定，提純分離就進入設(shè)計的流程，分離的方案很多．可 以 選擇設(shè)計。如“反應(yīng)”在流程中可