【正文】 該生產(chǎn)工藝流程中的原料預(yù)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(jìn)入設(shè)計的流程，分離的方案很多．可 以 選擇設(shè)計。 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(xué)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(jìn)行評價的標(biāo)準(zhǔn)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(zé) ? 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。 （ 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。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。 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(dá)到最佳效果。例如指出空氣壓縮機(jī)、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。 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。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(xì)線條繪制，設(shè)備上的管線接頭、支腳和支架均不表示。 化工生產(chǎn)過程的組織和改進(jìn)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(biāo)，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(jī)械化、自動化等方面考慮。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。 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。 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(xì)考慮。 此外，動力學(xué)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。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。 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)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。 二、 化工生產(chǎn)主要設(shè)備 及 選擇 （一） 主要設(shè)備 原料預(yù)處理時，當(dāng)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(fēng)分離器、洗滌器、脫硫塔等。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。通常大型化工生產(chǎn)裝置采用連續(xù)式。 物料混合操作，是將兩種及其以上的物料按照配比進(jìn)行混合的操作，以達(dá)到生產(chǎn)需要的濃度。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(dǎo)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。 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(xué)反應(yīng)組織和實施的。其中的活性污泥法是好氧生物處理法的一種。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(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，還要進(jìn)行二級處理。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。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。此外，對已經(jīng)實現(xiàn)治理的三廢，也要加 強(qiáng)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。 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(fù)雜，要進(jìn)行回收必將會帶有許多困難，經(jīng)濟(jì)上需要耗用一定的經(jīng)費(fèi)，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。 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。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(jìn)入環(huán)境就會造成污染。商品標(biāo)準(zhǔn)不一定等同于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，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。 （ 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。然后再降溫從低沸物到高沸物地分離。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。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。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。 （ 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。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(jī)物雜質(zhì)。 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。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(jī)械凈制 利用重力、慣性力和離心力等機(jī)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(fēng)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(dāng)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。因此，反應(yīng)過程不僅涉及化學(xué)反應(yīng)的理論和規(guī)律，而且還要涉及到對反應(yīng)的進(jìn)程有直接影響的傳遞過程的理論和規(guī)律。如果裝置在保溫良好的情況下操作，那么過程接近絕熱。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。通常如果要處理的問題頭緒比較多的話，往往先解決化學(xué)上純度的問題，用物理的方法或化學(xué)的方法率先制成在化學(xué)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。 5． 盡量研究和采用先進(jìn)技術(shù) 任何原料能不處理而直接使用當(dāng)然最好，在研究中，應(yīng)盡量采用先進(jìn)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(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有沒有關(guān)系。 5．生物化工的主要產(chǎn)品 生物化工產(chǎn)品是指采用生物技術(shù)生產(chǎn)的化工產(chǎn)品。 3．高分子化工主要產(chǎn)品 高分子化工產(chǎn)品是通過聚合反應(yīng)獲得的相 對分子質(zhì)量高達(dá) 104～ 106 的高分子化合物。 元素化合物主要有氧化物、過氧化物、鹵化物、硫化物、碳化物、氰化物等；單質(zhì)主要有氧、硅、鋁、鐵、鉀、鈉、鎂、磷、氟、溴、碘等。 由于化學(xué)反應(yīng)的多樣性和復(fù)雜性，一個化工生產(chǎn)過程在得到目的產(chǎn)物的同時，往往會伴隨著生成幾種非目的產(chǎn)物，即副產(chǎn)物。 （二） 化工產(chǎn)品 1． 化工產(chǎn)品概念 原料經(jīng)過化學(xué)變化和一系列加工過程所得到的目的產(chǎn)物稱為化工產(chǎn)品。 化工 基本原料 基本原料是指自然界不存在，需經(jīng)一定加工得到的原料。這一點決定了化學(xué)工業(yè)的豐富多彩和強(qiáng)大的生命力。 （分離工序） 反應(yīng)后的物料是由主、副產(chǎn)物和未反應(yīng)的原料形成的混合物，該工序是將未反 應(yīng)的原料、溶劑、主、副產(chǎn)物分離，對目的產(chǎn)物進(jìn)行提純精制。 物理工序：只改變物料的物理性質(zhì)而不改變其化學(xué)性質(zhì) 的操作過程 ，也稱化工單元操作。 能力目標(biāo) ? 具有初步的化工生產(chǎn)原料路線的 選擇能力 ； ? 具有對化工生產(chǎn)過程進(jìn)行分析評價的初步能力。 化學(xué)工序：即以化學(xué)的方法改變物料化學(xué)性質(zhì)的過程，也稱 單元 反應(yīng)過程。 （原料工序）。 第二節(jié) 化工生產(chǎn)原 料 準(zhǔn)備過程 生產(chǎn)化工產(chǎn)品的起始物料稱為化工原 料 。 石油、天然氣、煤都是礦物能源，對化學(xué)工業(yè)有雙重意義，既是原料，又是能源。 輔助材料 在化工企業(yè)生產(chǎn)中，除必須消耗原料來生產(chǎn)目的產(chǎn)品外，還要消耗一些輔助材料，通常我們將這些材料與原料一起統(tǒng)稱為原材料。中間產(chǎn)品一般不能直接應(yīng)用，需經(jīng)過進(jìn)一步加工才能變成可直接利用的產(chǎn)品。 1．無機(jī)化工主要產(chǎn)品 無機(jī)酸主要有硫酸、硝酸、鹽酸等；常用堿類主要有“兩堿 （ 純堿、燒堿 ） ”；化學(xué)肥料，主要有氮肥、磷肥、鉀肥和復(fù)混肥等；即“三酸、兩堿 ” 與化學(xué)肥料。 基本有機(jī)化工產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)制造塑料、合成橡膠、合成纖維、涂料、粘合劑、精細(xì)化工產(chǎn)品及其中間體的原料，也可以直接作為溶劑、吸收劑、萃取劑、冷凍劑、麻醉劑、消毒劑等。 4．精細(xì)化工的主要產(chǎn)品 精細(xì)化工產(chǎn)品是一類加工程度深、純度高、生產(chǎn)批量小、附加值高，其自身具有某種特定功能或能增進(jìn) （ 賦予 ） 產(chǎn)品特定功能的化學(xué)品，也稱作精細(xì)化學(xué)品或?qū)Ｓ没瘜W(xué)品。因為畢竟是原料的預(yù)處理，不必小題大作。 三 、 原料預(yù)處理 方案的 制定 了解反應(yīng)對原料的物理的和化學(xué)的要求，提出相當(dāng)具體的指標(biāo) ， 是 確定 原料預(yù)處理 方案的依據(jù) ， 原料預(yù)處理方案確定的另一個重要資料是原料本身的情況。 第三節(jié) 化工生產(chǎn)反應(yīng)過程 化工生產(chǎn)過程包括物理過程和化學(xué)反應(yīng)過程，其中化學(xué)反應(yīng)過程往往是生產(chǎn)過程的關(guān)查一查 催化劑 在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中的重要性表現(xiàn)在哪些方面？ 去 反 應(yīng) 器 初級原料 一級處理 （達(dá)到化學(xué)要求） 二級處理 （達(dá)到物理要求） 三級處理 （達(dá)到加料要求） 原料質(zhì)量指標(biāo) 原料 全分析 原料 配比要求 圖 12 原料路線方案方框圖 鍵。 反應(yīng)分子數(shù) 動力學(xué)角度 分為 單分子反應(yīng)、雙分子反應(yīng)和個別的三分子反應(yīng) 反應(yīng)級數(shù) 動力 學(xué)角度 分為 零級反應(yīng)、一級反應(yīng)、二級反應(yīng)和分?jǐn)?shù)級反應(yīng)等 反應(yīng)熱效應(yīng) 吸熱反應(yīng) 兩類反應(yīng)的熱特性不同，所以，反應(yīng)過程要求的溫度條件完全不同，使用的反應(yīng)器類型也不同。 連續(xù)過程 與間歇過程相反，連續(xù)過程是均勻加入原料，連續(xù)取出產(chǎn)品，設(shè)備內(nèi)各處的物系參數(shù)不隨時間而變，是一種穩(wěn)態(tài)的操作過程。 產(chǎn)物的分離和提純是化工生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它不僅可以由產(chǎn)物中分離出所需要的產(chǎn)品，并進(jìn)一步提純至一定產(chǎn)品的規(guī)格，還可以使未反應(yīng)的物料得以循環(huán)利用。選擇不同的吸收劑和不同的操作條件，可使氣體產(chǎn)物中某組分被吸收而進(jìn) 入 溶 液，從而使氣體產(chǎn)物中不同組分分離。 除去液體產(chǎn)物中少量固體顆粒的方法 包括過濾和澄清、結(jié)晶和重結(jié)晶、吸附和吸收、膜透析和超濾等 凈制方法。 （ 4） 將互溶的液體分離成不同組分 如果液體產(chǎn)物是互溶的兩種液體或多種液體，若要將它們分成單獨(dú)的或幾組物質(zhì)，需要用精餾、萃取等方法 。過濾結(jié)束后，要用水或其它溶劑沖洗濾餅，以使附著在濾渣顆粒表面的濾液和滯留在濾餅內(nèi)孔隙中的濾液溶到水中或其它溶劑中而被帶走，洗滌后濾餅經(jīng)加工后，可以得到較純凈的固體產(chǎn)物。 2．確定可行的分離方法 充分了解被分離混合物中各組分在物理、化學(xué)以及生物學(xué)方面的性質(zhì)，避免在分離過程中產(chǎn)物的分解、聚合、變質(zhì)和被污染 ； 選擇合適的分離方法 ； 熱敏的產(chǎn)物不能過熱 ； 易聚合還要添加阻聚劑 ； 萬不得已不要在分離流程中逗留太長太久 。 分析分離所需的能量 消耗 ，最好能夠利用自然的能量。不能因為考慮能量的“合 理”，而犧牲了產(chǎn)品的收率。 （ 6） 盡量選用簡單的分離方法，能用機(jī)械分離的先用機(jī)械法。 （ 12） 盡量采用先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備。 每一批產(chǎn)品都必須檢驗，出具檢驗合格證書，制定合格標(biāo)識，并有質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)、 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要點和主要指標(biāo)，注明產(chǎn)品生產(chǎn)