有机化工生产技术课件讲义.ppt

1、一、化学工业一、化学工业二、有机化工的原料来源二、有机化工的原料来源三、生产过程的常用指标三、生产过程的常用指标四、有机化工生产技术四、有机化工生产技术化学工业分类有机化工产品1、化学工业又称化学加工工业，指利用化学反应改变物质、化学工业又称化学加工工业，指利用化学反应改变物质结构、成分、形态而生产化学品的制造工业。结构、成分、形态而生产化学品的制造工业。2、广义的化学加工工业包括加工过程，主要表现为化学反、广义的化学加工工业包括加工过程，主要表现为化学反应过程的所有生产部门。应过程的所有生产部门。3、狭义的化学工业则是指、狭义的化学工业则是指“化学工业部化学工业部”所管辖的那部分所管辖的那部

2、分行业和企业的整体。随着行政管理体制的变更，化学工业行业和企业的整体。随着行政管理体制的变更，化学工业部所管辖的范围时大时小，那么这样划分是不科学的。部所管辖的范围时大时小，那么这样划分是不科学的。一般认为化学工业应介于上述广义和狭义的定义之间。一般认为化学工业应介于上述广义和狭义的定义之间。4、化学工业按产品的元素构成大体可分为两大类：无机物、化学工业按产品的元素构成大体可分为两大类：无机物化学工业和有机物化学工业，简称无机化工和有机化工。化学工业和有机物化学工业，简称无机化工和有机化工。虽然组成有机化合物的元素品种并不多，但有机化合物的数虽然组成有机化合物的元素品种并不多，但有机化合物的数

3、量却十分庞大。有机化工涉及的范围较广，如石油炼制工量却十分庞大。有机化工涉及的范围较广，如石油炼制工业、石油化学工业、有机精细化工、高分子化工、食品化工业、石油化学工业、有机精细化工、高分子化工、食品化工等等。如果考虑原料的来源和加工特点，化学工业则可分为等等。如果考虑原料的来源和加工特点，化学工业则可分为石油化工、煤化工、天然气化工等。石油化工、煤化工、天然气化工等。从石油、天然气、煤等自然资源出发，经过从石油、天然气、煤等自然资源出发，经过化学加工得到的以碳氢化合物及其衍生物为化学加工得到的以碳氢化合物及其衍生物为主的基本有机化工产品，如主的基本有机化工产品，如乙烯、丙烯、丁乙烯、丙烯、丁

4、二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇（乙炔、萘）（乙炔、萘）等产品，此类产品是有机化工的基础原料，等产品，此类产品是有机化工的基础原料，产量很大。产量很大。由这些烃类产品经过各种化学合成过程可以由这些烃类产品经过各种化学合成过程可以生产出种类繁多、品种各异、用途广泛的有生产出种类繁多、品种各异、用途广泛的有机化工产品，如由乙烯为原料进一步合成生机化工产品，如由乙烯为原料进一步合成生产氯乙烯、环氧乙烷，由丙烯为原料生产丙产氯乙烯、环氧乙烷，由丙烯为原料生产丙烯腈等产品。烯腈等产品。本教材的内容也是根据这一思路进行编排，本教材的内容也是根据这一思路进行编排，即前五章讲解乙烯、丙

5、烯、丁二烯、苯、甲即前五章讲解乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇等基本有机原料的生产，苯、二甲苯、甲醇等基本有机原料的生产，后五章则是介绍以这些产品为原料进一步后五章则是介绍以这些产品为原料进一步生产其它有机化工产品的生产技术。生产其它有机化工产品的生产技术。二、有机化工原料的来源二、有机化工原料的来源（一）煤及（一）煤及其利用其利用（二）天然二）天然气及利用气及利用（三）石（三）石油及利用油及利用n煤是古代的植物埋在地下，在几乎没有空煤是古代的植物埋在地下，在几乎没有空气的情况下，经过长期的煤化作用而形成气的情况下，经过长期的煤化作用而形成的固体燃料。的固体燃料。n煤的结构极其复杂，

6、但都含有芳核结构，煤的结构极其复杂，但都含有芳核结构，所以煤是由含碳、氢的多种结构的大分子所以煤是由含碳、氢的多种结构的大分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物组成。矿物组成。n煤与大多数工业上重要的有机化工产品相煤与大多数工业上重要的有机化工产品相比，含氢太少，而且有稠环结构，所以转比，含氢太少，而且有稠环结构，所以转化为有用的化学产品，需要进行深度加工化为有用的化学产品，需要进行深度加工1.煤的焦化（或高温干馏）煤的焦化（或高温干馏）在隔绝空气的条件下加热煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、在隔绝空气的条件下加热煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气

7、。其中在煤焦油中可获得萘，在粗苯中可得到粗苯和焦炉气。其中在煤焦油中可获得萘，在粗苯中可得到苯、苯、甲苯、二甲苯等。甲苯、二甲苯等。2.煤的气化煤的气化煤气化是以煤或煤焦油为原料，以氧气、水蒸汽等做气化剂煤气化是以煤或煤焦油为原料，以氧气、水蒸汽等做气化剂在高温下通过化学反应把煤或煤焦油转化为含氢、一氧化碳等气在高温下通过化学反应把煤或煤焦油转化为含氢、一氧化碳等气体的过程。体的过程。由氢和一氧化碳等气体组成的混合物称为合成气。由氢和一氧化碳等气体组成的混合物称为合成气。合成气是一种重要的化工原料，除用于生产合成氨外，还可生产合成气是一种重要的化工原料，除用于生产合成氨外，还可生产有机化工产品

8、，如甲醇等。有机化工产品，如甲醇等。利用n3.煤的液化煤的液化n煤液化是指煤经化学加工转化为液体燃料的过程。煤液化是指煤经化学加工转化为液体燃料的过程。n煤液化分为煤液化分为直接液化直接液化和和间接液化。间接液化。n煤的直接液化煤的直接液化是采用加氢的的方法，使煤转化为液态烃，是采用加氢的的方法，使煤转化为液态烃，液化产品也称为人造石油，可进一步加工成各种液体燃料。液化产品也称为人造石油，可进一步加工成各种液体燃料。n煤的间接液化煤的间接液化是预先制成合成气，然后通过催化剂作用将是预先制成合成气，然后通过催化剂作用将合成气转化为烃类燃料、含氧化合物燃料。合成气转化为烃类燃料、含氧化合物燃料。n

9、在在20世纪世纪50年代，煤曾作为有机化工的主要原料。年代，煤曾作为有机化工的主要原料。60年代年代后，由于石油化工的发展，使煤在化工原料中的位置下降。后，由于石油化工的发展，使煤在化工原料中的位置下降。但由于石油及天然气储量有限，所以近年来煤化工又逐渐但由于石油及天然气储量有限，所以近年来煤化工又逐渐发展起来。发展起来。n天然气是埋藏在地下的主要含甲烷的可燃性气体。天然气是埋藏在地下的主要含甲烷的可燃性气体。n21世纪被人们称为天然气时代，天然气不仅作为一种清洁优世纪被人们称为天然气时代，天然气不仅作为一种清洁优质的能源，而且也是一种重要的化工原料。质的能源，而且也是一种重要的化工原料。n根

10、据天然气的组成可将天然气分为干气和湿气。根据天然气的组成可将天然气分为干气和湿气。n干气干气主要成分是甲烷，其次还有少量的乙烷、丙烷和丁烷及主要成分是甲烷，其次还有少量的乙烷、丙烷和丁烷及更重的烃，也会有更重的烃，也会有CO2、N2、H2S和和NH3等。对它稍加压缩不等。对它稍加压缩不会有液体产生，故称为干气；会有液体产生，故称为干气；n湿气湿气除甲烷和乙烷等低碳烷烃外，还含有少量轻汽油，对它除甲烷和乙烷等低碳烷烃外，还含有少量轻汽油，对它稍加压缩就有称为凝析油的液态烃析出来，故称为湿气。稍加压缩就有称为凝析油的液态烃析出来，故称为湿气。n干气干气是生产合成氨和甲醇的重要化工原料。是生产合成氨

11、和甲醇的重要化工原料。n湿气湿气中中C2以上烃类含量高，这些烃类都是热裂解制低级烯烃以上烃类含量高，这些烃类都是热裂解制低级烯烃的优质原料。的优质原料。n石油是化石燃料之一，从地下深处开采出来的黄色乃至黑色石油是化石燃料之一，从地下深处开采出来的黄色乃至黑色的可燃性粘稠液体，常与天然气并存。它是由远古海洋或湖的可燃性粘稠液体，常与天然气并存。它是由远古海洋或湖泊中的生物在地下经过漫长的地球化学演化而形成的复杂混泊中的生物在地下经过漫长的地球化学演化而形成的复杂混合物。合物。n石油不是一种单纯的化合物，而是由数百种碳氢化合物组成石油不是一种单纯的化合物，而是由数百种碳氢化合物组成的混合物，成分非

12、常复杂。的混合物，成分非常复杂。n按化学组成可分为烃类和非烃类两大类。按化学组成可分为烃类和非烃类两大类。n烃类主要是烷烃、环烷烃和芳香烃，一般不含烯烃。烃类主要是烷烃、环烷烃和芳香烃，一般不含烯烃。n非烃类主要是含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物及胶质非烃类主要是含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物及胶质和沥青质等。和沥青质等。n将原油加工成各种石油产品的过程称为石油炼制。将原油加工成各种石油产品的过程称为石油炼制。n石油在开采和加工过程中，得到许多气体和液体产品，它们石油在开采和加工过程中，得到许多气体和液体产品，它们都是有机化工的原料。都是有机化工的原料。n因此，有机化工原料的来源与石油炼

13、制工业有密切的关系，因此，有机化工原料的来源与石油炼制工业有密切的关系，必须对石油炼制工业有一个大概认识。必须对石油炼制工业有一个大概认识。n原油经常减压蒸馏后，得到拔顶气、汽油、煤油、柴油、原油经常减压蒸馏后，得到拔顶气、汽油、煤油、柴油、催化裂化原料或润滑油原料等。催化裂化原料或润滑油原料等。拔顶气拔顶气中乙烷占中乙烷占24%，丙烷约占，丙烷约占30%，丁烷约占，丁烷约占50%，其余为其余为C5以上的组分，可用作燃料或生产烯烃的以上的组分，可用作燃料或生产烯烃的裂解原料裂解原料；初馏塔顶和常压塔顶得到的轻汽油和（重）汽油，称为初馏塔顶和常压塔顶得到的轻汽油和（重）汽油，称为直馏汽油，也称直

14、馏汽油，也称石脑油石脑油，它是有机化工中，它是有机化工中裂解裂解生产低级烯烃的生产低级烯烃的很好的很好的原料原料，经过重整处理还可得制取石油芳烃和高质量汽油，经过重整处理还可得制取石油芳烃和高质量汽油原油直接蒸馏得到的煤油、柴油等也称为原油直接蒸馏得到的煤油、柴油等也称为直馏煤油、直馏煤油、直馏柴油直馏柴油，它们除进一步加工制取合格的燃料油外，都是重，它们除进一步加工制取合格的燃料油外，都是重要的要的裂解原料裂解原料。常压塔三、四线产品和减压塔侧线产品，并称为常压塔三、四线产品和减压塔侧线产品，并称为“常减压常减压馏分油馏分油”，可作为炼油厂的裂化原料或生产润滑油的原料，可作为炼油厂的裂化原料

15、或生产润滑油的原料，也可作为化工厂生产烯烃的也可作为化工厂生产烯烃的裂解原料裂解原料。催化裂化是炼油厂中提高原油加工深度，生产汽油、柴催化裂化是炼油厂中提高原油加工深度，生产汽油、柴油和液化气的最重要的一种重油轻质化的工艺过程。油和液化气的最重要的一种重油轻质化的工艺过程。n催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在500左右、左右、11053105Pa下发生裂解，生成气态烃、汽油、柴油和焦下发生裂解，生成气态烃、汽油、柴油和焦炭的过程。炭的过程。nC1C2的气体称为干气，约占的气体称为干气，约占1020%，其余，其余C3C4气体被冷凝为液态烃，称为液化气。气

16、体被冷凝为液态烃，称为液化气。干气干气中含有中含有1020%的的乙烯乙烯，液化气液化气中中丙烯和丁烯丙烯和丁烯含量可含量可达达50%左右，它们都是基本有机化工原料。左右，它们都是基本有机化工原料。液化气液化气中还含有中还含有丙烷和丁烷丙烷和丁烷可作为生产烯烃的可作为生产烯烃的裂解原料裂解原料。催化裂化生产的催化裂化生产的汽油和柴油汽油和柴油产品中因含有较多的烯烃，产品中因含有较多的烯烃，不不宜做裂解的原料宜做裂解的原料。综上所述，从石油和天然气中获得基本有机原料的途径综上所述，从石油和天然气中获得基本有机原料的途径有两个方面有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，一是天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙

17、烷、丁烷等，如乙烷、丙烷、丁烷等，二是炼油厂的加工产品，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气（炼油厂生产的气如炼厂气（炼油厂生产的气体总称）、石脑油、柴油、重油等，以及炼油厂二次加工体总称）、石脑油、柴油、重油等，以及炼油厂二次加工油，如焦化加氢汽油、加氢裂化汽油等。油，如焦化加氢汽油、加氢裂化汽油等。具体情况见图具体情况见图02所示。所示。三、生产过程的常用指标三、生产过程的常用指标生产能力产率（或选择性）收率消耗定额转化率一、生产能力一、生产能力 化工装置在单位时间内生产的产品量或在单位时间内处理化工装置在单位时间内生产的产品量或在单位时间内处理的原料量，称为生产能力。的原料量，称为生产能力。其

18、单位为其单位为 kgkgh h，t td d，ktkta a，MtMta a等。等。化工装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力称为化工装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力称为设计设计能力。能力。二、转化率二、转化率 转化率是原料中某一反应物转化掉的量（摩尔）与初始反转化率是原料中某一反应物转化掉的量（摩尔）与初始反应物的量（摩尔）的比值，应物的量（摩尔）的比值，它是化学反应进行程度的一种标志它是化学反应进行程度的一种标志工业生产中有工业生产中有单程单程转化率和转化率和总总转化率，其表达式为：转化率，其表达式为：n表示进入反应器的原料与生成目的产物所消耗的原料之表示进入反应器的原料与生成目的产

19、物所消耗的原料之间的数量关系。收率越高，说明进入反应器的原料中，消耗间的数量关系。收率越高，说明进入反应器的原料中，消耗在生产目的产物上的数量越多。在生产目的产物上的数量越多。n收率也有单程收率和总收率之分。收率也有单程收率和总收率之分。n单程收率 4收率收率n消耗定额是指生产单位产品所消耗的原料量，即每生产一消耗定额是指生产单位产品所消耗的原料量，即每生产一吨吨100%的产品所需要的原料数量。的产品所需要的原料数量。消耗定额消耗定额n例例05以乙烷为原料裂解生产乙烯，通入反应器的乙烷为以乙烷为原料裂解生产乙烯，通入反应器的乙烷为7000 kg/h，参加反应的乙烷量为，参加反应的乙烷量为455

20、0 kg/h，没有参加反应，没有参加反应的乙烷的的乙烷的5%损失掉，其余都循环回裂解炉。得到乙烯损失掉，其余都循环回裂解炉。得到乙烯3332kg/h，求乙烯的原料消耗定额。，求乙烯的原料消耗定额。n 解：消耗的原料量解：消耗的原料量4550（7000-4550）5%n 4550122.5n 4672.5kg/h n消耗定额消耗定额1.4装置或车间装置或车间（一）基本概念化工生产从原料开始到制成目的产物，要经过化工生产从原料开始到制成目的产物，要经过一系列物理的和化学的加工处理步骤，这一系一系列物理的和化学的加工处理步骤，这一系列加工处理步骤，总称为化工过程。列加工处理步骤，总称为化工过程。指各

21、化工生产过程中以化学为主的处理方法，指各化工生产过程中以化学为主的处理方法，概括为具有共同化学反应特点的基本过程。概括为具有共同化学反应特点的基本过程。如氧化过程、加氢过程等。如氧化过程、加氢过程等。指各化工生产过程中以物理为主的处理方法，指各化工生产过程中以物理为主的处理方法，概括为具有共同物理变化特点的基本过程。概括为具有共同物理变化特点的基本过程。如精馏操作、吸收操作等。如精馏操作、吸收操作等。工艺是指利用生产工具对各种原材料、半成品工艺是指利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工处理，使之成为产品的方法。进行加工处理，使之成为产品的方法。工艺除指技术外，还应包括过程的理论、工艺除指技术

22、外，还应包括过程的理论、系统、各环节的安排，所以工艺是工程和技术、系统、各环节的安排，所以工艺是工程和技术、艺术的结合。艺术的结合。原料经化学加工制取产品的过程，是由单元过原料经化学加工制取产品的过程，是由单元过程和单元操作组合而成的。程和单元操作组合而成的。工艺流程就是按物料加工的先后顺序将这工艺流程就是按物料加工的先后顺序将这些单元表达出来。些单元表达出来。如果以方框来表达各单元，则称为如果以方框来表达各单元，则称为流程框图；流程框图；如果以设备外形或简图表达的流程图则称为如果以设备外形或简图表达的流程图则称为工艺工艺（原理）流程图。（原理）流程图。（二）本门课的研究内容及学习方法（二）本门课的研究内容及学习方法