第二章原料及原料准备.ppt

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1、第二章原料及原料准备原料为何要预处理？(原料在化工产品生产中有哪些影响和要求？)原料预处理的任务是什么？原料预处理有哪些技术和方法？本章主要讨论三大问题:本章的教学目标了解原料在化工中的地位、原料辅料对产品质量的影响、原料对反应中副产物生成与分离的影响以及原料和原料路线对工艺流程的影响,明确原料进入流程的要求和原料准备的任务。掌握原料预处理的原则,熟悉原料预处理方案设计的基本方法和步骤,学会如何对原料预处理方案和流程进行比较和评估。熟练掌握固体原料、气体原料、液体原料处理以及催化剂准备的技术和方法。所谓原料,是指生产化工产品的起始物料。

2、我们先讨论原料在化工产品生产中的影响在产品生产成本中,原料所占的比例很高,有时高达60-70%,因此对化工生产来说,原料及原料路线至关重要。主要体现在:原料辅料性状直接影响到产品的质量、工艺过程(反应过程和分离过程)、工艺条件和成本(物料和能量消耗)。2.1原料在化工产品生产中的影响与要求隔膜法生产时控制精盐水的质量指标案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理案例一:用原盐作原料生产烧碱的原料处理因原盐含有钙、镁、硫酸根杂质,对电解过程有害,同时给电解产品带入杂质。原盐在进入电解槽前需要预处理,其流程是:化盐桶澄清桶反应槽混合槽砂滤器pH

3、调节槽进料精盐水槽原盐纯碱烧碱氯化钡助沉剂盐酸泥浆去下道工序分析:合成等规聚丙烯，对丙烯原料的要求：一是含量高，二是含水和含氧＜5×10-6。否则将影响引发剂（催化剂）的活性，从而降低产品聚丙烯的等规度。结论:原料的品位(纯度、杂质的种类和含量)直接影响到产品的质量,有些化工产品的杂质还是直接由原辅材料带入的。案例二、产品聚丙烯的等规度分析:用甲烷氯化法制取一氯甲烷,可以控制氯的比例来提高CH3Cl含量,但还副产二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯的烯烃、氯的高级烷烃（六氯乙烷等），其中二氯甲烷含量最多。当然二氯甲烷可作为副产品，但与一氯甲

4、烷分离，使一氯甲烷的质量达到某个水平就不容易了。如果原料改用甲醇和氯化氢，那么生成物主要是一氯甲烷，副产品几乎没有。结论:原料影响到副产物的生成与分离。案例三、甲烷氯化法或甲醇取代法生产一氯甲烷案例四、氯乙烯合成的两个原料路线分析:路线一,乙炔和氯化氢合成,反应过程直接加成,合成工艺并不复杂,但水洗和碱洗产生的三废复杂,因乙炔由电石生产,能耗和成本较高;路线二,乙烯氧氯化法,乙烯来源充足,反应过程分步进行,产生的HCl在流程内循环,流程先进简练,成本较低。结论:原料路线影响反应过程和成本。案例四、氯乙烯合成的两个原料路线案例五、合成苯酐

5、的原料路线:邻法和萘法分析:路线一,用邻二甲苯作原料空气氧化制苯酐(邻法),生产中主要副产物是顺丁烯二酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸,分离过程较复杂,可回收5%左右的副产物顺丁烯二酸酐;路线二,萘法,由于反应温度易于控制,副产物极少,分离过程比较简单。结论:原料路线影响分离过程和工艺条件。案例五、合成苯酐的原料路线其次,讨论原料进入流程的要求原料的纯度和规格:纯度由杂质对反应的影响和高纯原料的价格、资源等技术经济参数决定。纯度确定后,要制定一份原料的质量要求和检验方法(原料质量指标),作为管理文件;并在原料进入流程之前,要有一份检测报告。

6、反应对原料的要求:反应不同,对原料要求不同;选用的反应器不同,原料要求不同;反应条件不同,对原料要求不同。原料计量和进料方案:原料配比和进料要求2.1原料在化工产品生产中的影响与要求原料预处理或原料准备过程是工艺流程的一个组成部分,其任务是:用物理或化学方法率先制成在化学上(即纯度杂质上)合乎进入反应器要求的物料。用物理或机械方法达到进入反应器的物理要求(即物理形态和形状的要求,如细度、粒度、平均粒度和粒度分布,含水量、比表面,粒子的形状,气体的重度密度、干燥程度等待）。用物理或其它方法达到进入反应器的加料要求,如原料配比要求,气相进料

7、、液体进料等。2.2原料预处理(原料准备)的任务⑴必须满足工艺要求⑵简便可靠的预处理工艺⑶充分利用反应和分离过程的余热及能量⑷尽量不产生新的污染,不要造成损失⑸尽量研究和采用先进技术⑹投资节省,设备维修方便⑺尽量分工由生产厂家精制2.3原料预处理的原则与方案设计（一）原料预处理的原则（二）原料预处理方案设计第一步,研究预处理方框概念第二步,根据具体原料,进行一级、二级、三级处理,实现化工单元和装置化例如某一固体物料,在运输等过程中可能沾有泥土等杂质,物料本身也含有杂质,加料要求是要粉碎到某个粒度,要求干燥,则根据上述方框概念,其原料预处

8、理流程为:将上述单元操作完善并变为装置:第三步,将处理流程细化:第四步,简化完善流程。如上述流程可先浮选再洗涤,省去水洗和干燥,也可设计一个密闭的粉碎系统,不必再进行气流干燥等。第五步,进行设备工艺设计（此