2.1.1　化工生产过程

化工生产过程是指对原料进行化学加工,最终获得有价值产品的生产过程。一般可将其概括为原料预处理、化学反应、产品的分离和精制三大步骤。

1.原料预处理

原料预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。例如,固体须破碎、过筛;液体须加热或汽化;有些反应物要预先脱除杂质,或配制成一定的浓度。在多数生产过程中,原料预处理本身就很复杂,要用到许多物理和化学的方法和技术,有些原料预处理成本占总生产成本的大部分。

2.化学反应

通过化学反应完成由原料到产物的转变是化工生产过程的核心。反应温度、压力、浓度、催化剂(多数反应需要)等其他的物料性质及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响,是化学工艺学研究的重点内容。(https://www.daowen.com)

化学反应类型繁多,若按反应特性分类,有氧化、还原、加氢、脱氧、歧化、异构化、烷基化、脱烷基、分解、水解、水合、耦合、聚合、缩合、酯化、磺化、硝化、卤化、重氮化等众多反应;若按反应体系中物料的相态分类,有均相反应和非均相反应(多相反应);若根据是否使用催化剂来分类,有催化反应和非催化反应。

实现化学反应过程的设备称为反应器。工业反应器的类型众多,不同反应过程所用的反应器形式不同。反应器若按结构特点分类,有管式反应器(可装填催化剂,也可空管)、床式反应器(装填催化剂,有固定床、移动床、流化床及沸腾床等)、釜式反应器和塔式反应器等;若按操作方式分类,有间歇式、连续式和半连续式三种;若按换热状况分类,有等温反应器、绝热反应器和变温反应器,换热方式有间接换热式和直接换热式。

3.产品的分离和精制

分离和精制的目的是获取符合规格的产品,并回收、利用副产物。在多数反应过程中,诸多原因致使反应后产物是包括目的产物在内的许多物质的混合物,有时目的产物的浓度甚至很低,必须对反应后的混合物进行分离、提浓和精制才能得到符合规格的产品。同时要回收剩余反应物,以提高原料利用率。

分离和精制的方法和技术是多种多样的,通常有冷凝、吸收、吸附、冷冻、闪蒸、精馏、萃取、渗透膜分离、结晶、过滤和干燥等,不同生产过程可以有针对性地采用相应的分离和精制方法。分离出来的副产物和“三废”也应加以利用或处理。