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专题07化学工艺流程教案

引言

化学工艺流程基础知识

典型化学工艺流程分析

化学工艺流程中的反应原理与操作要点

实验设计与操作技能培养

化学工艺流程中的安全与环保问题

contents

目

录

01

引言

化学工艺流程是化学工程的重要组成部分，涉及原料的选取、加工、生产等环节，对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。

随着化学工业的快速发展，化学工艺流程的优化与创新成为行业关注的焦点，对于培养高素质的化学工程人才具有重要作用。

掌握化学工艺流程的基本概念和原理，了解流程设计的基本方法和步骤。

能够分析和解决化学工艺流程中的实际问题，具备初步的设计和优化能力。

培养学生的创新意识和实践能力，提高综合素质和适应行业发展的能力。

采用课堂讲授、案例分析、实验操作等多种教学方法，注重理论与实践的结合。

利用多媒体、仿真软件等现代化教学手段，提高教学效果和学生的学习兴趣。

鼓励学生参与课外科技活动和实践项目，培养学生的创新能力和团队协作精神。

02

化学工艺流程基础知识

工艺流程图是用图形符号和文字说明，表示工艺流程中所用设备和工艺管道的流程、配置和相互关系的图样。

定义

形象地表达了化工生产过程中的物料流程、设备、管道、阀门、仪表控制等内容，是化工工艺设计的重要组成部分。

作用

根据表达内容的不同，工艺流程图可分为全厂总工艺流程图、物料流程图（MBD）、管道和仪表流程图（PID）等。

分类

添加仪表控制点

在需要控制或测量的位置，添加相应的仪表控制点，如温度计、压力表、流量计等。

连接管道和阀门

根据工艺流程的要求，将设备和管道连接起来，并标注管道规格、阀门类型和位置。

绘制设备示意图

按照设备的形状和大小，绘制出设备的简单示意图，并标注设备名称和位号。

确定工艺流程的路线

根据生产要求和原料、产品的性质，确定生产过程中的主要操作和流程路线。

选择适当的图形符号

根据设备和管道的类型、规格，选择相应的图形符号进行表示。

在化学工艺流程中，关键设备通常包括反应器、塔器、换热器、压缩机等，这些设备的选择和配置对生产过程的效率和安全性至关重要。

关键设备

关键操作是指对生产过程有重大影响或需要特别注意的操作，如反应条件的控制、原料的预处理、产品的后处理等。这些操作的正确执行对于保证产品质量和生产安全具有重要意义。

关键操作

03

典型化学工艺流程分析

原料气的制备

原料气的净化

氨的合成

氨的分离和提纯

以煤、天然气或重油为原料，通过气化或重整反应制备合成气（H2和CO的混合气）。

在铁触媒催化剂作用下，将净化后的原料气在高温高压下合成氨。

通过变换反应将CO转化为H2，同时通过脱硫、脱碳等工艺去除原料气中的杂质。

通过冷凝、分离等工艺将合成气中的氨分离出来，并通过精馏等方法提纯。

对石油进行脱盐、脱水、脱硫等预处理，以去除杂质。

将预处理后的石油进行常减压蒸馏，分离出不同沸点的烃类组分。

将重质烃类组分在催化剂作用下进行裂化反应，生成轻质烃类和少量烯烃。

对裂化产物进行加氢处理，以去除不饱和烃和杂质，提高产品质量。

原料预处理

常减压蒸馏

催化裂化

加氢处理

将原盐溶解在适量水中形成粗盐水，然后通过过滤、沉淀等工艺去除杂质，得到精制盐水。

盐水精制

电解食盐水

氯氢处理

烧碱制备

将精制盐水通入电解槽中，在直流电作用下发生电解反应，生成氯气、氢气和氢氧化钠溶液。

将氯气和氢气分别进行冷却、干燥和压缩处理，得到液氯和液氢产品。

将氢氧化钠溶液蒸发浓缩后得到固体烧碱（NaOH），或者通过进一步加工得到其他形态的烧碱产品。

04

化学工艺流程中的反应原理与操作要点

阐述化学工艺流程中涉及的主要化学反应原理，包括反应方程式、反应条件、反应热力学和动力学等方面的内容。

解释催化剂在化学工艺流程中的作用，包括提高反应速率、降低反应活化能、改变反应路径等，以及催化剂的选择和使用注意事项。

催化剂作用

反应原理

详细介绍化学工艺流程中的关键操作要点，包括原料准备、反应条件控制、产物分离纯化等方面的内容。

操作要点

强调化学工艺流程中需要注意的安全事项和环保要求，如防止泄漏、控制温度压力、处理废气废水等。

注意事项

常见故障

列举化学工艺流程中可能出现的常见故障，如反应不完全、产物不纯、设备堵塞等。

处理方法

针对每种故障，提供相应的处理方法和解决方案，包括调整反应条件、改进设备结构、优化操作程序等。同时，强调预防故障的措施和重要性。

05

实验设计与操作技能培养

掌握化学工艺流程的基本原理和实验方法

培养实验设计和操作技能，提高分析问题和解决问题的能力

熟悉常见化学工艺流程的操作要点和注意事项

了解实验原理、目的、步骤和注意事项，准备所需仪器和试剂。

实验准备

实验操作

实验后处理

按照实验步骤进行操作，注意观察和记录实验现象和数据。

清洗