两个讨论化学过程分析和过程设计.ppt

第二讲;第一节 化工过程结构分析;（2）离散工业（discrete industry） 离散工业的产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工最终装配而成。加工此类产品的企业可以称为离散制造型企业。例如火箭、飞机、武器装备、船舶、电子设备、机床、汽车等制造业，都属于离散制造型企业。;年产1000吨茶皂素生产线流程框图;以糖蜜为原料无水酒精生产流程框图;化工产品千千万万，工艺各有不同，流程有长有短……如何进行分析和归纳？ 要进行工艺过程设计，首先要对化工生产过程进行分析，从个性问题中寻找共性，是化学工程师必备的基本素质。 化学工程学的本质：单元操作、三传一反、多尺度化学工程……就是归纳总结的最好例证。 ;化学反应;例 以乙醇为原料生产乙酸;C2H5OH + O2 → CH3CHO + H2O 反应条件：气固相催化放热反应； 反应温度：550～580℃； 催化剂为银，网状或不规则状； 反应转化率约为60～70%； 过程中有副反应。 ;根据以上条件，我们要考虑: 原料乙醇需要气化并加热到接近反应温度; 解决氧气的供应与配比问题； 控制副反应的发生； 反应后产物的分离及未反应原料的回收； 乙醇、乙醛、水、副产物…… 能量高效利用。;思考： 每个单元的作用？ 为什么通过这个流程可以达到由原料乙醇转变为产品乙醛的目的？ 不这样做可以吗？;1.配料罐 2. 料泵 3.酒精蒸发器 4.过热器 5.阻火器 6.氧化炉(带余热锅炉) 7.汽包 8.软水换热器 9.酒精换热器 10.水冷凝器 11.盐水冷凝器 12.吸收塔 13.稀乙醛贮罐 14.稀乙醛泵 15.废水换热器 16.预热器 17.乙醛精馏塔 18.冷凝器 19.回收酒精塔 20. 冷凝器;配料、蒸发工段;反应、冷却工段;吸收工段;乙醛提纯、酒精回收工段;CH3CHO + O2 → CH3COOH 反应条件：放热反应； 催化剂为醋酸锰； 反应温度：60～80℃； 反应转化率与氧气的供应有关； 存在副反应。;根据以上数据，我们考虑： 反应体系：气相/液相； 反应压力； 反应物浓度配比，醛/氧配比； 反应温度的控制，反应热的移出； 催化剂的回收利用； 副反应产物的处理，产品的提纯。;醋酸产品;摄使瞒熔梧遮菊熔闲矽矮回绑挡而誉善挫看板姓瞻涌噶吊根拭疽困嘿仙马两个讨论化学过程分析和过程设计两个讨论化学过程分析和过程设计;在化工加工过程中，一般原料不能一步转化为产品，需要将总的转化过程分解为一系列独立的操作步骤，这些步骤包括反应、分离、混合、加热、冷却、压力改变等。然后将这些步骤相互连接起来，以实现总的转变。 表示这些步骤的图形就称为加工流程图。 这种加工过程称为过程工业。化学工业基本都是过程工业。;连续过程（Continuous process）; 连续过程是在同一时段，不同的空间进行不同的操作。;间歇过程（Batch process）;间歇过程是在一个空间，不同的时段从事不同的操作。;两种过程的比较; 间歇或半连续过程 在精细化工、生物化工、医药、食品等工业中作为主要过程存在。 它的一个显著特点，就是具有生产的灵活性，对于同一系列的生产设备，可利用它按市场需要生产多品种产品，那些高附加值、低产量或生产过程复杂、生产周期长，特别是有固相中间体的产品，最适合采用间歇过程生产。 从生产的发展趋势来预测，在现在或将来，间歇过程都将与连续过程长期并存下去。;两种过程的组合;固定床吸附干燥流程图;选择原则 （1）产率 生产能力大于4500吨/年的生产装置采用连续过程，否则采用间歇过程。 （2）市场需求 短期的，季节性产品适用间歇生产。 （3） 操作 反应速度问题……;（1）过程的选择 在化学工艺流程中，要想使原料通过该过程生产出合格产品，需要将一个一个操作单元“艺术地”连接在一起，形成基本的操作工艺过程。 选择什么样的单元，怎样将它们连接起来，怎样表示这个过程？是本章要解决