1、化工工藝學(xué)的定義化學(xué)工業(yè)：利用化學(xué)反應(yīng)改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)等生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)部門(mén)。工藝學(xué)：根據(jù)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理的原則，研究各種原材料、半成品、成品的加工方法和過(guò)程的學(xué)科?；すに噷W(xué)就是研究運(yùn)用各種學(xué)科的知識(shí)，經(jīng)濟(jì)地、先進(jìn)地將各種原材料生產(chǎn)出化工產(chǎn)品的技術(shù)、過(guò)程和方法，是化工產(chǎn)品生產(chǎn)的工程技術(shù)、訣竅和藝術(shù)。1、化學(xué)工業(yè)的行業(yè)特征（1）發(fā)展和更新速度快（2）設(shè)備特殊，設(shè)備投資高、更新快（3）知識(shí)技術(shù)密集，投資和資金密集（4）能量消耗密集和物質(zhì)消耗密集（5）有一定的規(guī)模效益（6）要求環(huán)境保護(hù)和防治，要求自動(dòng)控制條件比較嚴(yán)格（7）化工的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈（8）市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)注意用戶開(kāi)發(fā)和用戶技術(shù)指導(dǎo)4、化工節(jié)能的途徑（1）開(kāi)發(fā)研究化工工藝流程，減少合成過(guò)程的復(fù)雜性（2）研究活性的反應(yīng)催化劑以力求降低反應(yīng)溫度，提高原料的利用率。（3）研究高效的分離能力，縮短分離過(guò)程的長(zhǎng)度，減少分離的設(shè)備。（4）改善裝置的傳熱冷卻效果，設(shè)計(jì)和使用先進(jìn)裝置，以提高能源的利用效率。（5）減小設(shè)備和管道的阻力，合理利用動(dòng)力，減少消耗。（6）充分利用化學(xué)能、利用反應(yīng)放熱或其它熱交換裝置，將廢熱合理利用，用于帶動(dòng)蒸汽透平或產(chǎn)生蒸汽。（7）使用高效新能源，節(jié)省燃料和其它能源。（8）以石油煤炭為原料的化工工業(yè)，除了充分利用能量之外，還要改進(jìn)工藝，充分利用原料，減少無(wú)謂的損耗。7、美國(guó)化學(xué)會(huì)提出的十二項(xiàng)原則（1）預(yù)防環(huán)境污染；（2）原子經(jīng)濟(jì)性；（3）無(wú)害合成方法；（4）設(shè)計(jì)安全化學(xué)品；（5）使用安全溶劑和助劑；（6）提高能源經(jīng)濟(jì)性；（7）使用可再生原料；（8）減少衍生物；（9）開(kāi)發(fā)新催化劑；（10）產(chǎn)品的降解設(shè)計(jì)；（11）預(yù)防污染，及時(shí)監(jiān)測(cè)和分析；（12）安全生產(chǎn)防止意外事故。5、關(guān)于綠色化工的概念和術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介（1）“綠色”設(shè)想的實(shí)現(xiàn)途徑（3）零排放：原子經(jīng)濟(jì)性達(dá)到百分之百的過(guò)程叫零排放過(guò)程。原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)：原料1+原料2——產(chǎn)物+副產(chǎn)物（產(chǎn)物》副產(chǎn)物）零排放過(guò)程：原料1+原料2----產(chǎn)物（無(wú)污染物和副產(chǎn)物排放）（4）原子利用率8、化工可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題：化學(xué)工業(yè)的物質(zhì)消耗，能量（能源）消耗和環(huán)境污染。方法：一方面要提高工藝技術(shù)、降低物質(zhì)和資源的消耗，使“反應(yīng)原料的原子全部變成目標(biāo)產(chǎn)物的原子”另一方面要開(kāi)發(fā)新的資源。途徑：化工產(chǎn)品節(jié)能降耗和走向精細(xì)化，走向清潔化，是化工可持續(xù)發(fā)展的途徑3、原料預(yù)處理的原則（1）必須滿足工藝要求。（2）簡(jiǎn)便可靠的預(yù)處理工藝。（3）充分利用反應(yīng)和分離過(guò)程的余熱及能量。（4）盡量不要產(chǎn)生新的污染，不要造成損失。（5）盡量研究和采用先進(jìn)技術(shù)。（6）投資節(jié)省，設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)便。（7）盡量分工由生產(chǎn)廠家精制。4、原料處理流程方案的比較和評(píng)估原料的處理方案，要從原料來(lái)源、技術(shù)成熟和可靠程度、設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用以及可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)等各方面作技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合評(píng)估，再?zèng)Q定采取的方案。固體原料的處理：粉碎設(shè)備從物料被粉碎的程度分為兩大類：（1）破碎設(shè)備，產(chǎn)品粒度粗。（2）粉碎設(shè)備。氣體原料的處理：空氣過(guò)濾器：捕集空氣中的低濃度的粉塵，使空氣潔凈。液體原料的處理：純化和凈化（1）過(guò)濾和澄清；（2）結(jié)晶和重結(jié)晶（3）吸附和吸收（4）膜透析和超濾8、催化劑催化劑的基本特征催化劑參與了反應(yīng)，但本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間（即加速作用），但不能改變平衡催化劑有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)工業(yè)催化劑的使用性能：（1）活性（2）選擇性（3）壽命壽命的影響因素：化學(xué)穩(wěn)定性；熱穩(wěn)定性；力學(xué)性能穩(wěn)定性；耐毒性11、化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)（1）生產(chǎn)能力：一個(gè)設(shè)備或一套裝置單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或處理的原料量。（2）生產(chǎn)強(qiáng)度：設(shè)備的單位體積（或面積）的生產(chǎn)能力。（3）轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率=1—轉(zhuǎn)化率（4）選擇性：（5）收率產(chǎn)率：從產(chǎn)物角度來(lái)描述反應(yīng)過(guò)程的效率2、反應(yīng)器選型原則（1）反應(yīng)類型與特征（2）反應(yīng)過(guò)程的特征和要求（3）由反應(yīng)的濃度效應(yīng)決定的混合要求（4）由反應(yīng)的熱負(fù)荷和溫度效應(yīng)所決定的熱量傳遞和溫度控制要求（5）相際傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的相對(duì)速度（6）最后再判斷反應(yīng)器的特征能否達(dá)到要求3、以合成氣為例甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡組成的因素（1）水碳比；水碳比越高，甲烷平衡含量越低。（2）反應(yīng)溫度；溫度增加，甲烷平衡含量下降（3）反應(yīng)壓力；壓力增加，甲烷平衡含量也隨之增大，加壓比常壓轉(zhuǎn)化經(jīng)濟(jì)效果好。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程的析炭析炭危害：（1）炭黑覆蓋在催化劑表面，堵塞微孔，降低催化劑活性（2）影響傳熱，使局部反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生過(guò)熱而縮短反應(yīng)管使用壽命。（3）使催化劑破碎而增大床層阻力，影響生產(chǎn)能力。控制水碳比、適宜的溫度和壓力來(lái)解決析碳。催化劑組成：（1.）活性組分Ni，以NiO存在。（2）助催化劑，AlQ、MgO、CaO、TiO2>MoO3>稀土氧化物（3）載體，載體作用；使鎳的晶體盡量分散，催化劑活性下降判斷方法：（1）甲烷含量升高（2）平均溫距增大（3）“紅管”現(xiàn)象設(shè)計(jì)分離流程時(shí)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則和注意事項(xiàng)：（1）反應(yīng)產(chǎn)物有固體物的，一般要率先分離出來(lái)。（2）反應(yīng)產(chǎn)物中對(duì)目的產(chǎn)物尤其有害的物質(zhì)必須首先除去。（3）反應(yīng)產(chǎn)物中對(duì)后工藝有害的物質(zhì)，首先分離。（4）產(chǎn)物中，盡量?jī)?yōu)先把未反應(yīng)原料分出來(lái)。（5）把最難分離的組分或要求特高的產(chǎn)物應(yīng)從分離系統(tǒng)中先取出粗產(chǎn)物，再設(shè)計(jì)精制分離方案。（6）盡量選用簡(jiǎn)單的分離方法，能用機(jī)械分離的先用機(jī)械法。（7）一般情況下或者先取出最少的組分，或者先取出最多的組分。（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。（9）盡量把多種雜質(zhì)一次性除去，再研究從雜質(zhì)中回收有用副產(chǎn)物。（10）能用精餾的地方盡量采用簡(jiǎn)單精餾。（11）盡量利用熱源，節(jié)省能量。（12）盡量采用先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備。產(chǎn)品后加工的原則：一般以兩條標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，一條標(biāo)準(zhǔn)是商品的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品最終作為商品投放場(chǎng)，有商品的條件諸如計(jì)量、檢測(cè)、標(biāo)簽、包裝和其它裝飾要求等。另一條標(biāo)準(zhǔn)是使用標(biāo)準(zhǔn)，用戶對(duì)產(chǎn)品提出特殊要求，或者用戶是本企業(yè)集團(tuán)的另一個(gè)分廠或者是下一個(gè)工段為方便下一工序的工作，產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)之后，可能要作后加工處理。去除微量雜質(zhì)的方法原料經(jīng)預(yù)處理合成和產(chǎn)物分離之后，已經(jīng)獲得基本純凈的產(chǎn)品，雜質(zhì)的含量其來(lái)源有二，一是原料帶入的，二是反應(yīng)和分離過(guò)程的沾染。固體產(chǎn)物微量雜質(zhì)去除方案：「淘洗r洗滌（用水或非溶劑）｛沖洗'與離心千燥等合用溶液結(jié)晶｛§￡日結(jié)晶里繹I日n熔融結(jié)晶（區(qū)域熔煉）'粉碎一分級(jí)液相形態(tài)產(chǎn)物中微量雜質(zhì)去除方案:結(jié)晶呼階昭岳”分子篩活性炭「吸附他話脫色）｛離子交換樹(shù)脂化學(xué)處呷［離予反應(yīng)i沉淀一超濾比*處理［絡(luò)合螯合一凝聚一超濾結(jié)晶f重結(jié)品f溶解超濾氣相產(chǎn)物中微量雜質(zhì)去除方案:｛分子篩、活性炭I液體吸附劑吸收｛化學(xué)吸收I反應(yīng)吸收生物化學(xué)反應(yīng)一酶'深冷和液化產(chǎn)品后加工和精細(xì)加工方案1.研磨和粉碎2.團(tuán)聚、壓片和切粒3.復(fù)混和混批4.混煉和色料5.脫色和除臭6.干燥和深度干燥7.深冷和氣體液化8.專門(mén)要求的加工檢測(cè)和操作控制工藝操作參數(shù)：溫度壓力原料配比反應(yīng)時(shí)間和操作周期反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率消耗定額進(jìn)料、出料與循環(huán)安全措施：除了嚴(yán)格科學(xué)的工藝操作規(guī)程外，還應(yīng)有安全規(guī)程及安全教育。配備必須的防護(hù)用品，例如，粉塵可配防塵面罩，有毒氣體崗位配防毒口罩或面具，施工檢修配安全帽，電氣作業(yè)配絕緣手套及絕緣鞋，高溫輻射配墨鏡及隔熱服裝。易燃車間配套相關(guān)滅火器械，設(shè)備有防爆膜孔。電氣設(shè)備有嚴(yán)格接地裝置。廠房及高大設(shè)備必要時(shí)有防雷設(shè)施。廠房有完備的通風(fēng)設(shè)施。易爆車間配防爆電氣，照明及開(kāi)關(guān)。危險(xiǎn)崗位盡可能加強(qiáng)自動(dòng)控制，減少人員接觸。車間危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置護(hù)欄及警示標(biāo)志。清除靜電的設(shè)施，包括人體防靜電措施。應(yīng)急措施：工藝上設(shè)施上的應(yīng)急措施，例如液氯鋼瓶旁邊，設(shè)應(yīng)急水池，一旦氯氣漏，推入水中，即可減少危害。設(shè)值班醫(yī)生，例如接觸氫氰酸的車間，要有醫(yī)生在現(xiàn)場(chǎng)值班，并配備急救藥品.一旦發(fā)現(xiàn)中毒者，立即注射急救藥品，可贏得搶救時(shí)間。烴類蒸氣轉(zhuǎn)化：一、化學(xué)原理(一)、氣態(tài)烴原料是各種烴的混合物。主要成分為CH4，此外還有一些其他烷烴和少量烯烴甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑：對(duì)催化劑的要求：①高活性②高強(qiáng)度③較好的熱穩(wěn)定性和抗析碳能力1、催化劑的活性組分、助催化劑和載體活性組分：從性能和經(jīng)濟(jì)方面考慮，活性組分，鎳為最佳。助催化劑：提高鎳的活性、延長(zhǎng)壽命和增加抗析碳能力。鎳催化劑的載體：使鎳高度分散、晶料變細(xì)、抗老化和抗析碳等作用。常用的有氧化鋁、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈣、氧化鉻、氧化鈦、和氧化鋇等。鎳催化劑的制備和還原：；①共沉淀法(1)制備=[②混合法③浸漬法■為使Cat有足夠的強(qiáng)度，需高溫培燒,為提高活性，常將催化劑制成環(huán)狀，■(2)還原二①工業(yè)上常用電和水蒸汽來(lái)還原，T高于轉(zhuǎn)化溫度即可.NiO+H2^Ni+H2O(g)AH%S=-1026kJ/mol②經(jīng)過(guò)還原后的鐐催化劑，在開(kāi)停車以及發(fā)生操作事故時(shí)都有可能被氧化劑氧化o烴類蒸氣轉(zhuǎn)化的工業(yè)方法轉(zhuǎn)化的分段1、轉(zhuǎn)化深度：工業(yè)上采用了分段轉(zhuǎn)化的流程：首先，在較低溫度下，在外熱式一段轉(zhuǎn)化爐風(fēng)進(jìn)行烴類蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)，而后在較高溫度下，在二段轉(zhuǎn)化爐中加入空氣，利用反應(yīng)熱將甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)行到底。工藝條件選擇金1、壓力二實(shí)際生產(chǎn)的操作壓力為3.5~5.0Mpa,原因動(dòng)耗I熱回收價(jià)值t；設(shè)備容積I；投資費(fèi)用4o?2、溫度：理論上，溫度t反應(yīng)越有利，但一段轉(zhuǎn)化爐的受熱程度受到管材耐溫性肥的限制，其是決定轉(zhuǎn)化出口氣組成的主要因素.二段轉(zhuǎn)化爐的出口溫度，按要求以15~30°C的平衡溫距來(lái)選定，?3、水碳比二水碳比增大，對(duì)轉(zhuǎn)化有利，但又受經(jīng)濟(jì)的限制，工業(yè)上一般為3.5?4.?4、空間速度：常用下面幾種方法表示：■（1）原料氣空速；（2）碳空速；（3）理論氫空速；（4）液空速；1、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化的Kellogg工藝流程2、各種工藝流程的不同點(diǎn)：（1）原料的預(yù)熱溫度：其高低應(yīng)根據(jù)原料烴的組成及催化劑的性能而定。（2）對(duì)流段內(nèi)各加熱盤(pán)管的布置（3）轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的余熱回收一氧化碳的變換：CO變換基本原理L變換過(guò)程的反應(yīng)：a主反應(yīng)：CO+H2O^CO2+H2AH°2gS=-41.19KJ/mol副反應(yīng)：CO+fVC+H2OCO+3H2^CH4+H2O變換催化劑：1、中（高）變催化劑二仲三氧化二鐵為活性中心Y銘、銅、鋅、鉆、鉀等氧化物，可提高催化劑的活性鎂、鋁等氧化物，可提高催化劑的耐熱和耐毒性能.■目前常見(jiàn)的中（高）變換催化劑有：丁鐵銘系催化劑：以FeO,加Cr&為助催化劑，I鉆鑰系催化劑：針對(duì)重油含S量高的耐高S變換催化劑.■國(guó)內(nèi)外幾種中（高）變催化劑見(jiàn)圖.[2、低變催化劑■目前常用的低變催化劑有銅鋅鋁系和銅鋅倍系兩種.均以氧化銅為主體，國(guó)產(chǎn)低變催化劑的化學(xué)組成及性能見(jiàn)表.■(1)主要組分的作用:-A.Cu：是催化劑的活性組分；B、ZnO、Cr2O3.AI2O3：分散于銅微晶的周圍將微晶有效的分隔開(kāi)，提高其穩(wěn)定性.■(2)低變催化劑的還原:CuO+H2=Cu+H2OAH°29B=—86.7kJ/mol34CuO+CO=Cu+CO2—127.7kJ/mol]3、耐硫變換催化劑A組成二通常是將活性組分CjMo,Ni—M。等負(fù)載在載體上組成，載體多^AI2O3jAI2O3+Re2O3(ReftW±X素)口34＞國(guó)內(nèi)外耐硫變換催化劑的化學(xué)組成及其性能見(jiàn)羞上特點(diǎn)二有很好低溫活性有突出的耐硫和抗毒性強(qiáng)度高，遇水不粉化可再硫化合成氨工業(yè)三、工藝流程1、工藝流程設(shè)計(jì)依據(jù)為：原料中的CO含量；變換催化劑的溫度范圍；殘余的CO的要求。原料氣脫硫一、脫硫的方法原料氣中的硫化物：主要是硫化氫，其次是二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、硫醚和噻吩等有機(jī)硫。脫硫的方法：干法脫硫：氧化鐵法、活性炭法、鉆一鉬加氫和氧化鋅法等。濕法脫硫：化學(xué)吸收法和物理吸收法。干法脫硫：濕法脫硫?一）、概逐1、優(yōu)點(diǎn)：（1）脫硫劑是便于輸送的液體物料；（2）脫硫劑可以再生并能回收富有價(jià)值的化工原料硫磺；2、分類：化學(xué)吸收法和物理吸收法.具體方法及脫硫情況（表）o3、直接氧化法脫硫過(guò)程：載氧體（氧化態(tài)）+硫化氫=載氧體（還原態(tài)）+S4載氧體（還原態(tài)）+1/202（空氣）=載氧體（氧化態(tài)）+H20蒽醍二磺酸鈉法（又稱ADA法）1目前通用的ADA法實(shí)為經(jīng)過(guò)改良的方法，應(yīng)當(dāng)稱之為ADA■鈕酸鹽法（或改良ADA法）o■反應(yīng)原理：-（1）脫硫塔中的反應(yīng)：Na2CO3+H2S^NaHS+NaHCO32NaHS+4NaVO3+H2O-Na2V4O9+4NaOH+2SNa2V4O9+2ADA（氧化態(tài)）+2NaOH+H2O-4NaVO3+2ADA（還原態(tài)）-（2）再生塔中反應(yīng)：2ADA（還原態(tài)）+。2-2ADA（氧化態(tài)）+H20二氧化碳脫除CO2脫除方法原料氣經(jīng)CO變換后都含有相當(dāng)量的CO2,CO2的存在對(duì)下步的反應(yīng)不利，但其又是制造尿素、碳酸氫銨、純堿等工業(yè)的原料，脫除方法有：脫S方

法43冰洗法廠物理吸收法低溫甲醇法機(jī)溶劑法g水法脫S方

法43化學(xué)吸收法乙醇胺法頃碳酸鉀法Ji理一化學(xué)法『環(huán)丁碉法

蠢乙二醇二甲酰法化學(xué)吸收法合成氨工業(yè)物理吸收法吸收溶劑常用的有水、甲醇、碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯。用水吸收，吸收能力低，用水量大，選擇性不高。低溫甲醇洗滌法：基本原理：、在甲醇中，溶解度與T、P有關(guān)，Pt溶解度t;TI,溶解度to、&、陽(yáng)、CO氣體在甲醇中溶解度很小。、&S在甲醇中溶解度大，吸收速度也較CO』快，利用此性質(zhì)，可分離出純足$和C(V、甲醇在吸收CO”&S時(shí)，溶解熱很大，Tt,對(duì)反應(yīng)不利，必須不阮移走熱量口化學(xué)吸收脫碳熱碳酸鉀法工藝流程分類：一段吸收一段再生流程兩段吸收兩段再生流程(常用)以原料氣的最終凈化目的：防止CO、CO2、02和硫化物等對(duì)氨合成催化劑的毒害作用。方法：銅氨液吸收甲烷化法深冷液氮洗滌法變壓吸附法銅氨液吸收法：銅氨液種類：氯化亞銅氨液、蟻酸亞銅氨液、碳酸亞銅氨液、醋酸亞銅氨液甲烷化法甲烷化催化劑

要求：①高活性②適用溫度范圍寬組成：由耐火材料載體上的氧化鎳組成。形狀多為壓片、擠條或球形，粒度為1/4英寸。催化劑的還原：NiO+H?=Ni+H?ONiO+CO=Ni+CO2皆為放熱反應(yīng)，應(yīng)控制溫度不要太高。深冷液氮洗滌法原理：因CO的冷凝溫度比氮高6°C,當(dāng)用液氮洗滌時(shí)，原料氣中的CO就冷凝液化，好像“溶解”在液體氮中一樣；原料氣中的少量氧和甲烷冷凝溫度比CO還高。故用液體氮作洗滌劑來(lái)脫除少量CO及少量氧和甲烷。氮的作用：是除去CO、CH4、O2、氬氣的洗滌劑。是配制氫氮混合氣的原料是獲得冷量的主要來(lái)源氨的合成一、基本原理氨合成反應(yīng)為氣固非均相反應(yīng)。當(dāng)氣流速度較大、催化劑粒度足夠小時(shí)，整個(gè)過(guò)程速度為動(dòng)力學(xué)控制。二、氨合成催化劑1、鐵催化劑還原前組成：FeO24?38%Fe2O354?68%AI2O3L7?2.7%K2O0.5?0.8%CaOL2?2.5%SiO20.4?1.2%促進(jìn)劑：FeO24?38%Fe2O354?68%AI2O3L7?2.7%K2O0.5?0.8%CaOL2?2.5%SiO20.4?1.2%1、還原反應(yīng)式:Fe.O4+4H.=3Fe+4H?O(g)?AH°=149.9KJ/mol2、平衡常數(shù):確定還原條件的原則：①使完全還原為a-Feo②2、平衡常數(shù):-5500+4.89T4、使用：Fe.Cat在使用時(shí)活性逐漸下降，原因二①中毒②細(xì)粒晶長(zhǎng)大,催化劑結(jié)構(gòu)發(fā)生變化③機(jī)械雜質(zhì)等覆蓋晶粒。引起中毒的物質(zhì)硫、氧、磷、神及其化合物、潤(rùn)滑油、銅氨液等。三、工藝條件選擇（一）溫度最佳溫度：（400?500°C）最佳溫度隨氨濃度增加而下降，隨壓力降低，惰氣含量的增加而降低。同時(shí)，催化劑活性也顯著影響最佳溫度。合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)（二）壓力1、從化學(xué)平衡和反應(yīng)速度來(lái)看，高壓對(duì)反應(yīng)是在利的。（中小型廠20?32MPa；大型廠15MPa）2、P高對(duì)生產(chǎn)的影響：優(yōu)點(diǎn)：高壓下，生產(chǎn)能力提高，且使合成氨流程簡(jiǎn)化，設(shè)備緊湊，占地少，水冷即分離出氨。缺點(diǎn)：對(duì)設(shè)備材質(zhì)、加工要求提高，且高壓下，溫度升高使催化劑使用壽命下降。（三）空間速度與生產(chǎn)強(qiáng)度、氨凈值、循環(huán)氣量、系統(tǒng)壓降、系統(tǒng)反應(yīng)熱多少等有關(guān)。中壓法空速（30MPa）20000?30000h-i;低壓法空速（15MPa）10000h-1空速f優(yōu)點(diǎn)：空速增加，凈氨值下降，且生產(chǎn)強(qiáng)度提高。缺點(diǎn)：使系統(tǒng)氣壓阻力提高，循環(huán)功耗增加氨分離冷凍負(fù)荷增加單位循環(huán)氣量的氨量下降，循環(huán)氣反應(yīng)熱降低。四、氨的分離1、冷凝法：把含氨混合氣冷卻，使其中大部分氨冷凝與循環(huán)氣分開(kāi)。目前工業(yè)上常用此法。2、水吸收法：此法利用氨易溶于水得到濃氨水，氨水經(jīng)蒸餾、冷凝成為液氨。缺點(diǎn)：能耗較大，工廠用之較少。3、有機(jī)溶劑吸收法（三甘醇等）：溶劑易揮發(fā)至混合器中分離不凈對(duì)催化劑有影響，用之較少五、氨合成塔合成塔內(nèi)件應(yīng)具備之條件：半塔生產(chǎn)能力高操作便于調(diào)節(jié)、控制能較好地回收利用反應(yīng)熱，作為系統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠，操作維修方便形式：①連續(xù)換熱式多段間接換熱式多段冷激式冷管式氨合成塔并流三套管式優(yōu)點(diǎn)：床層溫度分布合理，催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度高，操作穩(wěn)定、可靠。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冷管分氣盒

占空間大。還原時(shí)升溫困難。單管并流式優(yōu)點(diǎn)：塔內(nèi)部件緊湊，催化劑筐與換熱器間距小，塔有效利用率高。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不夠牢固，升氣管、冷管焊縫易裂開(kāi)。冷激式氨合成塔1、立式軸向四段冷激式氨合成塔（凱洛格型）內(nèi)件包括：四層催化劑、層間氣體混合裝置、裂管式換熱器。優(yōu)點(diǎn)：用冷激式調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、操作壓力方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)件可靠性好，裝卸催化劑方便。缺點(diǎn)：瓶式結(jié)構(gòu)，內(nèi)件先裝入再焊瓶嘴。檢修、損壞更換不方便。2、徑向二段冷激式合成塔（托普索型）優(yōu)點(diǎn)：①氣體徑向流動(dòng)，壓降小，催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度較大。②催化劑裝量小，塔直徑較小，投資少。③采用大蓋密封，運(yùn)輸、安裝檢修方便。缺點(diǎn)：氣體流過(guò)催化劑層時(shí)，易出現(xiàn)偏流。六、生產(chǎn)總流程中小型合成氨廠合成工段工藝流程烴類熱裂解熱裂解原理＞炷類（乙烷、石腦油、輕柴油等）＞反應(yīng)類型:―炒應(yīng)：（有利）%氫乙烯、丙烯?IB］1＞炷類（乙烷、石腦油、輕柴油等）＞反應(yīng)類型:―炒應(yīng)：（有利）脫氫、斷鏈、異構(gòu)化、疊合，焦化

由炷類裂解生成乙烯和丙烯的反應(yīng)口A二次反應(yīng)二乙烯、丙烯繼續(xù)反應(yīng)生成煥炷'二烯炷、芳炷直至生成焦或碳的反應(yīng)口（不利）分離方法1、深冷分離法（冷凝精餾）工業(yè)：N-50°C冷凍溫度一淺度冷凍-50?-100°C冷凍溫度一中度冷凍W-100C冷凍溫度一深度冷凍（深冷）原理：利用裂解氣中各種烴的相對(duì)揮發(fā)度不同，在低溫下除了氫和甲烷以外把其余烴都冷凝下來(lái)，在適當(dāng)溫度、壓中力下以精餾的方法把各組分分離出來(lái)。深冷分離包括三大系統(tǒng)：氣體凈化系統(tǒng)：脫酸氣、脫水、脫炔、脫CO等。壓縮冷凍系統(tǒng)：把裂解氣加壓、降溫，為分離創(chuàng)造條件。精餾分離系統(tǒng)：通過(guò)一系列精餾分出C2H4、C3H6等。2、油吸收精餾分離法（吸收精餾）酸性氣體脫除：（一）酸性氣體的組成：組成二。服COS^RSHRSR'CS^H2S嚷吩等口（二）酸性氣體的危害：1、乙烯、丙烯純度降低2、H2S:腐蝕設(shè)備管道；分子篩壽命降低；使加氫脫炔用催化劑中毒3、CO2：低溫下結(jié)成干冰堵塞設(shè)備管道；在生產(chǎn)聚乙烯等時(shí)酸性氣體積累造成聚合速度降低、聚乙烯的分子量降低。脫除方法：［用化學(xué)吸收法（酸堿中和）］吸收劑有：NaOH溶液（堿洗法）、乙醇胺溶液、N-甲基毗咯烷酮等。［五）堿吼以tRSNa+HQ原理：cos十4NaOH——Na2S^NaCO3+2H.CCO.+2NaOH——NaCO3+HQH2S+2NaOH——Na2S+H2O02、工藝流程03、工藝條件:塔壓一1.0MPa;塔內(nèi)溫度一40°C補(bǔ)充堿液濃度一30%NaOH?乙酉學(xué)胺法可脫除大部分硫化氫和二氧化碳，但是對(duì)有機(jī)硫脫除效果較差,故含硫量高時(shí)用堿洗■乙醇胺聯(lián)合法較好。脫水水的來(lái)源及危害：1、來(lái)源：①稀釋蒸汽②脫酸性氣體過(guò)程中水洗殘留2、危害：低溫下，水凍結(jié)成冰，而且與輕質(zhì)烴形成白色結(jié)晶水合物，如CH4?6H20、C2H6?7H20、C3H8-7H20等。這些固體附著在管壁上，既增加動(dòng)能消耗，又堵塞管道。解凍方法可用氨、甲烷、乙醇等。3、脫水方法吸附法（分子篩、硅膠、活性氧化鋁脫炔和CO炔烴的危害：1、影響乙烯、丙烯的質(zhì)量和用途2、惡化乙烯聚合物的性能3、使合成或聚合用催化劑中毒催化加氫脫乙炔1、原理：采用乙炔選擇性催化加氫為乙烯，盡量避免乙炔和乙烯加氫成乙烷。2、催化劑：活性組分鉆、鎳、鈀助催化劑鐵、銀載體分子篩、a-Al2O3吸附順序：丁二烯〉乙炔〉丙炔〉丙烯〉乙烯3、前加氫：脫甲烷塔前進(jìn)行的加氫脫炔。（氫氣自給）后加氫：脫甲烷塔后進(jìn)行的加氫脫炔。（需外部加氫）一氧化碳的脫除：危害：若一氧化碳過(guò)多，易使加氫催化劑中毒，故當(dāng)一氧化碳濃度太高時(shí)需脫除。原理：甲烷化法：260-300°C■裂解氣的壓縮目前工業(yè)上深冷分離兩種型式：A壓力一3.5MPa溫度一-100°CB壓力一0.1MPa溫度一-140C利弊分析：當(dāng)壓力高時(shí)，精餾塔塔釜升高，易引起重組分聚合，并使烴類的相對(duì)揮發(fā)度降低，造成分離困難。低壓下，塔釜溫度低不易發(fā)生聚合；烴類相對(duì)揮發(fā)度大，分離較容易。多段壓縮：T過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致二烯烴聚合生成樹(shù)脂，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)正常操作，甚至破壞生產(chǎn)，故采用多段壓縮。段間設(shè)冷凝器，以維持低的入口溫度。為防止聚合，每段的出口溫度控制在90-110C壓縮機(jī)：離心式或往復(fù)式2、離心式壓縮機(jī)用途較廣：轉(zhuǎn)數(shù)3000—16000轉(zhuǎn)/分裂解爐的廢熱鍋爐副產(chǎn)高壓水蒸汽，多用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)，達(dá)到能量合理利用。制泠氨蒸汽壓縮制冷1、蒸發(fā)0.1MPa時(shí)，沸點(diǎn)為-33.4C。因此液氨在蒸發(fā)器中沸騰蒸發(fā)為氨蒸氣時(shí)，必須從被冷物料中吸熱，使被冷物料泠至-33.4C。2、壓縮換熱器2中低壓低溫氨蒸氣被壓縮機(jī)壓縮，壓力升高（g）。3、冷凝高壓下氨蒸氣凝固點(diǎn)較高（2.07MPa時(shí)，750C），可用水冷卻使NH3（g）轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3（l）。4、節(jié)流壓力高，需通過(guò)節(jié)流降壓，進(jìn)行節(jié)流膨脹，而此過(guò)程很快，只能從NH3自身取熱。節(jié)流后成為低溫低壓液體，再去蒸發(fā)。從而達(dá)到循環(huán)制冷。（消耗機(jī)械能）復(fù)迭制冷乙烯臨界溫度為9.5C，已低于冷水溫度，故需低于9.5C的冷凍劑冷卻乙烯至臨界溫度以下液化。故可用乙烯-丙烯、乙烯-氨復(fù)迭制冷來(lái)完成。而丙烯為聯(lián)產(chǎn)品易回收。大型乙烯廠常以乙烯-丙烯復(fù)迭制冷。五大精餡塔：脫甲烷塔（將亳與芝C?組分進(jìn)行分離）脫乙烷塔（C?與芝組分分離）脫丙烷塔（C3與芝C4組分分離）乙烯塔（?與°；組分分離）-]V兩拂.2寫(xiě)礴組分分離）「深冷分離中的節(jié)能措施裂解氣在深冷分離中加壓至3.0-4.0MPa，降溫至-100C左右，能量消耗很大。特別是制冷電耗占用電的50-60%。1、急冷回收熱能的利用2、中間冷凝器和中間再沸器3、逐級(jí)冷凝多股進(jìn)料4、尾氣膨脹補(bǔ)氣制冷5、熱泵氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法電石乙炔法:能耗大、價(jià)格高、污染嚴(yán)重而被廉價(jià)的乙烯法所取代乙烯平衡氧氯化法:該法具有反應(yīng)器能力大、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、單體雜質(zhì)含量少和可連續(xù)操作等特點(diǎn)。反應(yīng)原理乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯，包括三步反應(yīng)：（1）乙烯直接氯化CH2=CH2+C12一CH2C1CH2C1（2）二氯乙烷裂解2CH2C1CH2C1—2CH2=CHC1+2HC1（3）乙烯氧氯化CH2=CH2+2HC1+為O2一CH2C1CH2C1+H2O總反應(yīng)式2CH2=CH2+C12+男O2一2CH2=CHC1+H2O合成氨物理性質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無(wú)色氣體，具有特殊的刺激性臭味。20°C下將氨氣加壓0.8MPa時(shí)，液化為無(wú)色的液體。液氨或干燥的氨對(duì)大部分物質(zhì)不腐蝕，在有水存在時(shí)，對(duì)銅、銀、鋅等金屬有腐蝕。氨與空氣或氧的混合物在一定濃度范圍能發(fā)生爆炸，有飽和水蒸氣存在時(shí)，氨一空氣混合物的爆炸界限較窄。氰化法CaO+3C2000°c>CaC.+CO'uCaC2+Ni100QCC>CaCN2+CVCaCN2+3HQ>CaCO3+2NH3■■■直接法（合成氨法）：此法是在高壓、高溫和有催化劑時(shí)，氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣蔀榘钡囊环N生產(chǎn)方法。目前工業(yè)上合成氨基本上都用此法。四、合成氨工業(yè)進(jìn)展1913年，在德國(guó)Oppau建成第一個(gè)工業(yè)化的合成氨裝置，日產(chǎn)30t.一次大戰(zhàn)后。在原料構(gòu)成方面：由以固體燃料（焦炭，煤等）為原料轉(zhuǎn)化到了以氣體或液體（天然氣、石腦油、重油）為原料來(lái)合成氨。在生產(chǎn)規(guī)模上：實(shí)現(xiàn)了單系列全盛氨裝置的大型化，現(xiàn)在世界上規(guī)模最大的合成氨裝置為日產(chǎn)1800t氨，而50年代以前，只有200t。在