化工工艺学.ppt
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- 化工 工艺学
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1、化工工艺学绪 论n1.化工工艺学的定义和范畴 根据化学、物理和其它科学的成就,研究综合利用各种原料,加工成为产品的方法、原理、流程和设备,以寻求在技术上最先进、经济上最合理的化工产品生产途径的学科。研究化工产品生产的“技术”、“过程”和“方法”细分:无机化工工艺学、有机化工工艺学、精细化工工艺学、烃加工工艺学、硝酸工艺学、石油加工工艺学 二、化工工艺学研究的主要内容和方法n1化工工艺学研究的主要内容 化工工艺学本质上是研究化工产品生产的“技术”、“过程”和“方法”,因此:化工工艺学研究的主要内容:生产的工艺流程;生产工艺的操作控制条件和技术管理控制;安全和环境保护措施。硬件:工艺流程和设备是硬
2、件,软件:工艺参数、操作方法n操作手册:工艺流程说明、工艺参数、流量控制、温度控制、压力控制、分析方法、安全措施、开停车方案make money through chemical engineering product;market;cost;profit material;flowsheet;operation parameter;energy;manpower safety;environment;ecology;weather;geography;habitn上知天文,下晓地理,中通人事 n天文:气温、风速、湿度、地下水n地理:运输条件、地质结构、水的硬度、水温、电力、能源。n人事:国家
3、法律、民风民俗、市场、原料、汇率n2化工工艺学和化学工程其他学科的关系n化学工程各学科是从化工生产中提炼出来的一般性的规律,而化工工艺学则依赖于化学工程其他学科,又规定了化学工程学科的研究范围、内容和条件,化学工程各学科的成果要用化工工艺来验证,离开了工艺,各学科就是纸上谈兵。n化工原理、化工热力学、化学反应工程、分离工程、传递工程、化工机械基础、化工设备基础、化工技术经济等等:n是将生产化工产品中出现的各种问题加以归类概括、综合、提炼、升华,把这些操作方法划分为各种“单元操作”过程,如“化学反应”、“分离”、“系统”这些大的概括的过程,以及诸如“物料粉碎“、“结晶”、“蒸发”、“干燥“、“精
4、馏”这些小的过程,对这些过程中的物理变化和化学变化的规律加以探讨,用以指导这些过程的操作,改进设备,改进操作方式,使之更加合理、更加经济,设计出更加先进、合理、经济的生产流程和设备。n3.化工工艺学与实践的关系n化工工艺学研究的是生产化工产品的学问,这是从许多产品的生产实践中,提炼出它们共同的问题加以研究,如产品的质量控制体系问题,生产工艺条件(温度、压力、催化剂、原料配比、反应时间),工艺流程的安排和优化等等。研究的是共性。n指导实践,并在实践中检验、提高。n例:NFM的生产n4化工工艺学的研究方法 典型的化工过程:原料预处理、反应、分离、后加工、三废处理 化工产品生产过程的核心:工艺流程、
5、设备和工艺操作参数 工艺流程和设备是硬件,工艺参数、操作方法是软件 一方面:从个别到一般,由各个工艺升华为工艺学理论 另一方面:工艺学理论又指导各个工艺 理论和原理不是研究的目标,工艺学的目标是如何利用理论来指导化工生产。萃取精馏塔操作压力温度的控制。合成氨压力温度控制 循环比的控制五个板块:n(1)板块的核心,“反应过程”n(2)“原料”板块,原料准备n(3)“分离”板块又叫“产物的分离”板块n(4)“产品后加工“板块n(5)“三废治理”板块n合成氨、N-甲酰吗啉-产品n循环水处理-工艺稳定性n丁烯提浓能耗、收率二、化工工艺学研究的主要内容和方法三、化工工艺学在化工生产中的地位和作用n化工企
6、业的运营包括三方面:n生产、销售、管理。管理是上层建筑,生产是基础或主体、销售是目标或结果。n生产:化工工艺是生产的关键,能否生产出合格产品,能否用最低的成本,其关键在于生产工艺。因此,工艺是生产运营的基础。四、学习化工工艺学的意义n 化工工艺学是体现工程与工艺相结合的学问,通过本课程的学习,可以掌握化工生产工艺的共性,尤其是认识化工产品生产如何把一个化学反应,通过工艺向工程的飞跃,变成一个由具体生产设备组成的生产流程如何把一个具有实验室试验报告,开拓成一个小试验或半工业化试验的试验流程,进一步设计成工业化装置、从而学会工程的开发研究。第一章 化工工艺学基础一、化学工业概况n化学工业是20世纪
7、发展速度最快的工业之一,发达国家的化工发展速度明显高于整个工业的发展水平。中国的化学工业的发展速度与整个工业基本同步,其产值占整个工、比产值的10以上,可以说化学工业是一个非常重要的工业部门!n自2002年下半年开始,世界石油化学工业进入新的盈利高峰期,也是继1994-1995年后世界石化行业迎来的又一个发展期。纵观近年来我国石油和化学工业发展,其主要特点和发展动向如下:n石油化学工业总量规模进一步扩大n2004年,全国石油和化学工业现价工业总产值达到24666.1亿元,是1998年的2.8倍,同比增长13.2;工业增加值达到7646.5亿元,是1998年的2.6倍,同比增长32.3;实现利润
8、总额2793亿元,是1998年的4倍,同比增长58.7,石油化学工业总量规模进一步扩大。下表是我国石油和化学工业主要经济指标情况。2004年我国石油和化学工业主要经济指标 单位:亿元,亿美元名称实际完成同比增长,%占全国的比例,%现价工业总产值24666.132.2913.2现价销售产值24358.432.2713.3工业增加值7646.532.2914.0销售收入24249.632.5212.9实现利润2793.058.7324.6进出口贸易额1586.4亿美元40.013.7近几年我国石油和化学工业主要经济指标增长情况 单位:亿元项目销售收入工业增加值利润总额税金总额19988647.62
9、964.0182.1684.7200013046.14456.41298.2930.9200113433.84378.41211.1850.2200214662.54215.31228.1981.6200318005.05703.81763.71125.6200424249.67646.52793.01430.0 近几年我国石油和化学工业主要经济指标增长情况n 石油化学工业发展速度加快近几年我国石油和化学工业发展速度居世界之首,也远远高于全国GDP的增长速度。根据美国国家商业经济协会(NABE)和美国化学委员会(ACC)的预测,2004年世界化学工业的平均增长速度为5.0,其中美国和西方发达国
10、家增长速度在2.0-4.5之间,中国增长速度为17.3,印度为12.5,中国和印度都远远高于世界平均水平。中国石油和化学工业近年来销售收入增长情况中国石油和化学工业近年来销售收入增长情况单位:亿元单位:亿元8648130461343414663180052425002000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000199820002001200220032004“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况发展速度加快:发展速度加快:中国石油和化学工业近年来工业增加值增长情况中国石油和化学工业近年来工业增
11、加值增长情况单位:亿元单位:亿元29644456437842155703764701000200030004000500060007000199820002001200220032004“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况近二十年中国近二十年中国GDP和化学工业总产值增长情况和化学工业总产值增长情况单位:单位:%0.005.0010.0015.0020.0025.0030.001985 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004GDP化工产值化工产值“十五十五”我国石油化工
12、发展概我国石油化工发展概况况Source:China Statistical Yearbook/历年历年石油和化学工业统计石油和化学工业统计年报年报2000-2005世界主要国家化工生产增长率世界主要国家化工生产增长率单位:单位:%(1.00)1.003.005.007.009.0011.0013.0015.0017.0019.00200020012002200320042005美国美国加拿大加拿大法国法国德国德国非洲及中东非洲及中东日本日本中国中国世界平均世界平均“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况Source:NABE/ACC-2004石油和化学工业盈利能力向好n受世界经济
13、和石化工业景气发展影响,我国石油化学工业经济效益持续增长。在1998-2003期间,我国石油化学工业销售收入的年均增长速度为15.80,利润总额年均增长速度高达57.49,远远超过销售收入增长速度。中国石油和化学工业近年来利润总额增长情况中国石油和化学工业近年来利润总额增长情况单位:亿元单位:亿元182129812111228176427930200400600800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800199820002001200220032004“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况盈利情况向好:盈利情况向好:中
14、国石油和化学工业近年来税金总额增长情况中国石油和化学工业近年来税金总额增长情况单位:亿元单位:亿元685931850982112614300200400600800100012001400199820002001200220032004“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况石油化工产品价格处于高位 2003-2004期间,世界石油化工产品价格普遍上涨,从上游原料、中间产品至下游终端产品,价格都不同程度地大幅上升,目前价格水平 约 为 低 谷 时 期(2000-2002)的2-3倍。下表是近几年主要石油化工产品价格变化情况。近几年国内主要石油化工产品市场价格变化情况(单位:元/吨)
15、“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称2001年2002年2003年2004年10月原油与油品原油1425135716421904汽油2542257030232765烯烃乙烯44503980480012000丙烯42004000431011000丁二烯35005200714011000芳烃纯苯22003500485010500甲苯2400310051008300对二甲苯(PX)3300470071009500石化产品价格处于高位:石化产品价格处于高位:(1桶=158.98升=42加仑=157.39kg)近几年国内主要石油化工产品市场价格变化情况 单位:元/吨“十五十五”我
16、国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称2001年2002年2003年2004年10月合成树脂PE树脂7200710075009500PP树脂5800680073008400PVC树脂5700580068008200PET切片68007200820012000合成橡胶丁苯橡胶60006800850013500顺丁橡胶63007000850013600合成纤维涤纶短纤维85008250950012400腈纶短纤维13000140001400019200近几年国内主要石油化工产品市场价格变化情况 单位:元/吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称2001年2002年20
17、03年2004年10月基本有机原料甲醇1200165023002800丁醇3800520061009900辛醇5600610064009950苯酚51004900840012000丙酮35004500615010400丙烯酸944093001980025500苯酐4500520061007500合成纤维单体精对苯二甲酸(PTA)4300610060008950乙二醇(EG)33004200700011800丙烯腈62008500920012800己内酰胺8300122001300024500 我国已发展成为世界石化市场中心n目前我国石油化工产业正处于其生命周期中的成长期,是世界石油化学工业发展
18、最快、市场增长潜力巨大、发展前景最为广阔的国家。尤其是近10年来,由于我国经济的快速发展和消费水平的不断提高,石油化工产品消费量迅速扩大,许多石化产品消费量已经居世界第一位,正在发展成为世界石化产品市场中心。下表是我国主要石油化工产品市场规模情况。2004年中国主要石油化工产品市场规模和世界排位(万吨)序号产品名称消费量世界排位世界合计中国合计所占比例,1原油加工量374000.029182.707.8032乙烯9600.01648.0017.1723五大通用合成树脂(PE、PVC、PP、PS、ABS)13384.62952.7022.0624五大工程塑料PA(聚酰胺)、POM(聚甲醛)、PC
19、(聚碳酸酯)、PPO(聚苯醚)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PET聚对苯二甲酸乙二醇酯P461.9110.0023.8115合成橡胶1111.8248.7022.3716合成纤维2852.81556.3054.5517精对苯二甲酸(PTA)2200.0865.2139.3318乙二醇(EG)1422.1431.4230.341我国成为世界石化产品市场中心:我国成为世界石化产品市场中心:2004年中国主要石油化工产品供求概况 单位:万吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称产量进口量出口量表观消费量国内产品市场满足率,原油加工量17450.3012281.50549.2
20、029182.7059.80芳烃669.88269.786.76932.9071.81合成树脂1791.002131.00108.703813.3046.96合成橡胶147.80109.508.50248.7059.40合成纤维1424.54178.3546.551556.3091.53石化产品供求矛盾突出:石化产品供求矛盾突出:2004年中国主要石油化工产品供求概况 单位:万吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称产量进口量出口量表观消费量国内产品市场满足率,三烯三苯原料乙烯626.606.762.231648.0038.05丙烯623.4021.330.001113.
21、0055.98丁二烯87.2619.580.36106.4681.96纯苯255.605.301.40259.5098.50甲苯82.3981.750.18163.9650.25对二甲苯188.01113.663.23298.4463.00邻二甲苯54.4524.250.0078.7069.19混二甲苯88.8844.891.92131.8567.412004年中国主要石油化工产品供求概况 单位:万吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称产量进口量出口量表观消费量国内产品市场满足率,合成树脂与橡胶聚乙烯441.30479.702.00919.0048.00聚丙烯474.9
22、0291.401.50764.7062.10聚氯乙烯503.20200.202.00701.3071.70聚苯乙烯37.24156.247.44186.0420.02ABS45.60196.311.59240.3218.97顺丁橡胶34.9210.693.8041.8183.52丁苯橡胶38.7729.561.2567.0857.80SBS弹性体22.8018.480.0041.2855.232004年中国主要石油化工产品供求概况 单位:万吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称产量进口量出口量表观消费量国内产品市场满足率,合纤单体精对苯二甲酸(PTA)293.70572
23、.060.55865.2133.95乙二醇(EG)94.91339.092.58431.4222.00己内酰胺22.8044.900.0067.7033.68丙烯腈43.4331.860.0075.2957.68基本有机原料甲醇440.60135.903.30573.2076.90异丙醇9.6010.730.2519.6848.78丁醇17.8429.350.1947.0037.96辛醇27.0730.420.2457.2547.282004年中国主要石油化工产品供求概况 单位:万吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称产量进口量出口量表观消费量国内产品市场满足率,醋酸5
24、2.1652.501.60103.0650.61苯酐68.9519.670.0088.4078.00己二酸14.0317.370.0031.4044.68丙烯酸4.5011.430.2815.6528.75丙烯酸酯25.0024.223.2146.0154.34甲基丙烯酸酯2.009.101.939.1721.81苯酚32.7328.120.1660.6953.932004年中国主要石油化工产品供求概况 单位:万吨“十五十五”我国石油化工发展概我国石油化工发展概况况产品名称产量进口量出口量表观消费量国内产品市场满足率,丙酮20.0025.420.0045.4244.03双酚A2.0018.25
25、1.1719.0810.48苯乙烯79.07288.900.86367.1121.54乙醇胺3.348.840.0012.1727.44甲苯二异氰酸酯(TDI)5.0024.570.7628.8117.36二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)10.0012.210.0022.2145.02发展石油化工积极性高涨:v鉴于我国石油和化学工业的巨大发展潜力和良好的市场前景,不仅吸引了大批跨国公司进入中国市场,而且也吸引了大量的国内投资者和民营企业进入石油化工领域;v国内一些投资商,包括大型贸易企业、投资公司、煤矿企业、电力企业和运输企业等,积极参与或进入石油化工领域投资。“十五十五”我国石油化工发展概我国石
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