化工生产工艺流程简述范文篇1

高中化学课程改革的一个显著特点是,非常重视教材内容与工农业生产和日常生活的紧密联系。因此,反映化工生产技术的工艺流程题,便成为新课改后的高中化学练习题的新增点和主流题型之一,不少省区,还将化学工艺流程题,作为一年一度的化学高考试题。为此,本文建议化学教学要充分利用生产、生活中的鲜活实例,激发学生学习化学的兴趣,“活化”学生的知识。本文将重点谈化学工艺流程题的结构、特点与解法技巧。

1工艺流程题的结构、特点和作用

化学工艺流程题,顾名思议,就是将化工生产过程中的主要生产阶段用框图流程形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图形式表示从原料到产品的主要生产工艺流程;题尾则是根据生产过程中涉及到的化学知识设计成系列问题,构成一道完整的化学试题。

其特点与作用有三:一是试题源于生产实际,以解决化学实际问题作思路进行设问,使问题情境真实,以培养学生理论联系实际,学以致用的学习观;二是试题内容丰富,涉及多方面的化学基础,能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基解决化工生产中有关问题的迁移推理能力;三是试题新颖,一般较长,阅读量大,能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力。

2化学工艺流程题的分类

就目前已有试题来看,从化工工艺来分可分为基础化工和精细化工题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料转化流程题、电解流程题、有机合成题和资源能源综合利用生产流程题等;按资源的不同,可将工艺流程分为利用空气资源(如合成氨工艺流程)、利用水资源生产的(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的(工业制硫酸、交通法规铁炼钢等)、利用化石燃料生产的工艺流程题(如有机合成工艺题)等。本文偏重于以原料转化为依据的分类方法,这样,更方便于学生联系已学化学知识并进行归类、分析,有利于掌握解题技巧。

3解题方法

化学工艺生产主要解决的矛盾,归纳起来主要有六个方面:一是解决将原料转化为产品的生产原理;二是除去所有杂质并分离提纯产品;三是提高产量与产率;四是减少污染,实施“绿色化学”生产;五是原料的来源既要丰富,还要考虑成本问题;六是生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题。化工流程题,一般也就围绕这六个方面设问求解。为要准确、顺利解题,学生除了必须掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外,最关键的问题要具备分析工艺生产流程的方法和能力。为此,特提出下列四种解题基本方法供参考。

3.1首尾分析法

对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题,首先对比分析流程图(见图1)中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。

例1(广州2008年高考一模23题)聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。该实验采用铝盐溶液水解絮凝法制碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下:

根据流程图回答下列问题:

(1)“燃烧”的目的是________________。

(2)配制质量分数15%的盐酸需要200mL30%的浓盐酸(密度约为1.15g/cm3)和____g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______。

(3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________。

(4)加少量铝粉的主要作用是_________。

(5)“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中,除添加必要时试剂,还需借助的实验用品是_________;“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃,控制温度的实验方法是______。

解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将Al2O3难溶于酸,必须经过煅烧以改变其结构。该题经这样分析,题设的所有问题的答案便在分析之中。

参考答案:(1)改变高岭土的结构,使其能溶于酸。(2)230;量筒。

(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

(4)除去溶液中的铁离子;

(5)pH计(或精密pH试纸);水浴加热

[点评]首尾分析法是一种解读工艺流程题的常见方法,该法特点:简单、直观,容易抓住解题的关键,用起来方便有效。使用这一方法解题,关键在于认真对比分析原材料与产品的组成,从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺的生产措施。当把生产的主线弄清楚了,围绕这条主线所设计的系列问题,也就可解答了。

3.2截段分析法

对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。

例2(广东2007年高考第21题)以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如图1所示。回答下列问题:

(1)欲制备10.7gNH4Cl,理论上需NaCl____g。

(2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有_____、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。

(3)“冷却结晶”过程中,析出NH4Cl晶体的合适温度为_____。

(4)不用其他试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是_______。

(5)若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是_____________。

解析:该生产流程的特点:用同样原材料既生产主要产品氯化铵,同时又要生产副产品硫酸钠。因此,为了弄清整个生产流程工艺,只能分段分析,即先分析流程线路中如何将原料转化为硫酸钠的,然后再分析如何从生产硫酸钠的母液中生产氯化铵。如此,将题供的流程路线截成两段分析,这样,便可以降低解题的难度。

结合溶解度曲线和流程示意图分析,生产硫酸钠用的是热结晶法,而生产氯化铵必须用冷结晶法,因为温度降到35℃以下,结晶得到的产品为Na2SO4・10H2O。

参考答案:(1)11.7g;(2)蒸发皿;(3)35℃(或33℃～40℃之间);(4)加热法。取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净。(5)重结晶。

[简评]用截断分析法解工艺流程题是一种主流解题方法。因为当前化工生产,为了降低成本,减少污染,增加效益,都设计成综合利用原材料,生产多种产品的工艺生产线。用截断分析法解工艺流程题关键在于看清主副产品是如何分开的,以此确定如何截段,截几段更合理。一般截段以生产的产品为准点。但也不一定,必须对情况作具体分析。学生必须好好总结一下物质的分离、提纯的各种方法及其所依托的化学原理。

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3.3交叉分析法

有些化工生产选用多组原材料,率先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品。为了便于分析以这种生产方式设计的工艺流程题,掌握生产流程的原理,最简单的方法,就是将提供的工艺流程示意图结合常见化合物的制取原理画分成几条生产流水线,然后上下交叉分析。

例3.某一化工厂的生产流程如下(图2)

(1)L、M的名称分别是______、________。

(2)GH过程中为什么通入过量空气:____。

(3)用电子式表示J:___________________。

(4)写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式:__________,要实现该反应,你认为应该如何操作:______________。

解析:根据流程示意图,若用空气、焦炭和水为原材料,最终生产L和J、M产品,首先,必须生产中间产物E。这样,主要生产流水线至少有两条(液态空气―E―L;焦炭―E―F―JM)。为了弄清该化工生产的工艺,须将这两条生产流水线,进行交叉综合分析,最终解答题设的有关问题。

参考答案:(1)硝酸铵;碳酸钠;(2)提高NO的转化率

(4)NH3+H2O+NaCl+CO2=NaHCO3+NH4Cl

向饱和的食盐水中先通入足量的NH3,再通入足的CO2。

[简评]从本题构成交叉分析的题形,从提供的工艺流程看至少有三个因素(多组原材料;有中间产品;多种产品)和两条或多条生产流水线的生产工艺。利用交叉分析法解工艺流程题的关键,在于找准中间产品(因为有时会出现多种中间产品)和生产流程中的几条分线,在分析过程中,需抓住中间物质的关联作用,结合已学化学物质的制取方法逐一破解。

3.4“瞻前顾后”分析法

有些化工生产,为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题型,可用“瞻前顾后”分析法。瞻前顾后,指分析流程时,不仅要考虑原料转化的产品(瞻前),同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。

例4.(上海2001年高考第21题)利用天然气合成氨的工艺流程示意如下:

依据上述流程,完成下列填空:

(1)天然气脱流时的化学方程式是________。

(2)nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol,产生H2_______mol(用含n的代数式表示)。

(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是_______

A.相似相容原理B.勒沙特列原理

C.酸碱中和原理

(4)分析流程示意图回答,该合成氨工艺主要原料是_____辅助原料有______。

(5)请写出由CH4为基本原料经四次转化得到N2、H2的方程式_____________。

(6)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图上标出第三处循环(循环方向和循环物质)。

解析:本题对原高考题稍作了改编。该生产工艺属于循环生产工艺,因此分析工艺流程示意图时,分析的主线是弄清基本原料CH4转化为合成氨的原料气N2和H2的生产工艺原理。但还要回头分析循环生产的理由和工艺。通过这样的考虑,试题的问题也就可以解答了。

参考答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+6H2O;(2)2.7n;(3)B;(4)CH4、H2O、空气;K2CO3;Fe(OH)3;(5)CH4+H2O=CO+3H2;2CH4+3O2=2CO+4H2OCO2+H2O+K2CO3=2KHCO3

(6)

[点评]用“瞻前顾后”分析循环工艺生产流程题,关键是找到循环生产点,即在什么情况下,什么生产阶段实施循环生产。判断循环生产点的方法:一是看反应是否为可逆反应,如果是可逆反应,要考虑原料的循环利用。如本题合成氨反应是可逆反应,分离氨后的中尾气中还含有大量原料气N2和H2,千万不能随便放掉,必须送入合成塔,实施循环生产。二是看副产品的分子组成与某种原料的组成中有无相同的元素,如果有,而且该副产品又容易转化为这种原料,就可以考虑循环生产工艺。

化工生产工艺流程简述范文篇2

关键词：醋酸；甲醇低压羰基化法；吸收工艺；探究

中图分类号：TQ225.12文献标识码：A文章编号：1673-1069（2017）02-187-2

0引言

化工生产过程中涉及到多种原料，其中醋酸是一种常用的生产合成原料，被广泛应用到化工生产合成领域[1]。醋酸除了在化工生产领域得到应用外，在很多其它行业应用十分常见，例如食品加工行业、医疗卫生行业等。随着醋酸原料的广泛应用，人们对其合成工艺给予了更高的重视。目前我国醋酸工业生产工艺中常采用甲醇低压羰基法进行醋酸的合成，此方法除了工艺操作简单外，还对醋酸生产过程中尾气的吸收有很好的效果。由此可见，对甲醇低压羰基法合成醋酸工艺的研究尤为重要，应当给予高度重视。本文就甲醇低压羰基化法生产醋酸工艺进行论述，并对其尾气吸收工艺存在的问题进行分析，探究优化措施，仅供参考。

1甲醇低压羰基化法合成醋酸的工艺介绍

甲醇低压羰基化法是化工生产醋酸的重要合成工艺，被广泛应用于醋酸生产当中。其合成主要反应原理是甲醇（CH3OH）与一氧化碳（CO）在相应催化剂的条件下发生羰基化反应，进而生成醋酸（CH3COOH），其化学反应方程式如下：

CH3OH+CO=CH3COOH

甲醇低压羰基化法合成醋酸工艺包括以下三个重要环节：

第一，醋酸合成环节。此环节主要是利用上述反应原理进行醋酸的合成，但是合成的醋酸并不是最终产品，而是粗产品，其中含有很多杂质和副产物，必须对其进行提纯处理。

第二，精馏环节。此环节便是对上一步合成的粗产品醋酸进行提纯加工，得到最终醋酸产品。

第三，醋酸尾气吸收环节。在醋酸合成和精馏过程中，涉及到醋酸气体的排放问题，此环节便是对醋酸尾气进行吸收处理，令尾气中有利用价值的部分得到保留，同时使尾气达到排放标准。

2醋酸尾气吸收工艺

醋酸尾气吸收工艺包括醋酸吸收工艺和甲醇吸收工艺两种，以下分开进行详细介绍：

2.1醋酸吸收工艺

醋酸吸收工艺分为三部分，即高压吸收部分、低压吸收部分及再生系统，由于醋酸吸收工艺操作相对简单，受外界影响程度小，使得吸收效果较好，因此符合工业生产醋酸中尾气吸收的要求。但是，醋酸吸收工艺还存在一些不足之处，例如醋酸吸收工艺对尾气进行处理时，会加去碘化物，使其与尾气中其它物质发生反应生成碘甲烷，从而造成严重的大气污染。

2.2甲醇吸收工艺

与醋酸吸收工艺相同，甲醇吸收工艺也分高压吸收、低压吸收以及再生系统三大部分；而与醋酸吸收不同的是，甲醇吸收工艺中的高压吸收部分是采用常温下的甲醇进行吸收处理，低压吸收部分是采用低压下的甲醇进行吸收处理，这就使得吸收剂吸收碘甲烷后，形成富液，有效防止其排入大气造成环境污染。甲醇吸收工艺相对比醋酸吸收工艺，操作更为简单，因此应用效果显著。

3甲醇吸收工艺过程中存在的问题分析

3.1工艺流程方面的问题

甲醇吸收工艺流程（如图1）中涉及到以下三部分：

第一，高压吸收塔。它是用来出来高压尾气的装置，而高压尾气主要来源于醋酸合成反应系统中。

第二，低压吸收塔。它用于出来精馏过程中出现的低压尾气。

第三，再生塔。它主要目的是分离回收液中的碘甲烷，防止其排放污染环境。甲醇吸收工艺相对比醋酸吸收工艺，具有很大的优势，它可以使甲醇富液通过富液泵返回原体系中，达到较低消耗的目的。但是也存在一些问题，就是当装置升温时，会给甲醇吸收造成影响，甚至导致无法正常投料。因此，对甲醇吸收工艺流程进行改进尤为重要，应当给予高度重视。

3.2操作过程存在的问题

甲醇吸收工艺操作中存在以下几个问题：

第一，在投料前体系温度升高时，由于系统、尾气及富液中的碘甲烷含量都非常少，使得富再生塔的实际操作与设计相差较大，从而给再生塔的控制工作造成严重的困扰；

第二，再生塔塔顶采出物料大部分为甲醇，这些甲醇在进入到分层器时，会导致分层器中醋酸甲酯和甲醇含量相对增加，使得重相密度下降、分层器无法分层，从而造成装置无法正常投料现象的发生；

第三，再生塔顶液相在不排出的情况下，还是会有一些甲醇通过气相进入分层器内，导致分层器不分层问题的发生，进而影响投料。

4甲醇吸收改进的研究

4.1工艺流程的改进

甲醇吸收工艺流程的改进如图2所示。

4.2操作方面的改进

甲醇吸收工艺操作方面的改进措施有以下几点：

第一，再生塔开车的时间可提前，在升温过程中就可以开车，而不必等富液罐液位高时才开车，保证碘甲烷不损失，也可避免富液罐胀库；

第二，再生塔塔顶气相液相采集时，不可将其收集到分层器中，那样会造成装置无法投料问题的出现，而是将液相或气相采集到富液罐内，从而保障装置正常投料；

第三，在对装置再生塔操作过程中，要合理控制塔釜中甲醇的纯度，可采用适当提高塔釜温度的方法进行控制；

第四，在整个装置正常后，尽量将富液罐的液位控制低些，在短暂故障处理时就可不开再生塔。

5结束语

综上所述，甲醇低压羰基化法合成工艺生产醋酸过程中，除了保障醋酸产品质量外，还应当做好其尾气吸收工作，在对尾气进行吸收时，甲醇吸收工艺相对比醋酸吸收工艺不仅操作简单，而且消耗较低，但是其自身在工艺流程和操作方面还是存在一些不足之处，通过对甲醇吸收工艺流程及操作进行改进后，发现此工艺的稳定性和可靠性得到大幅度提高，可以很好地应用到甲醇低压羰基化生产工艺中。

参考文献

化工生产工艺流程简述范文篇3

关键词：凝析油田优化简化布站模式集油工艺

一、大港油田优化简化完成情况

优化简化技术主要包括：（1）单管常温输送技术；（2）油井生产信息采集技术；（3）注水井远程调控技术；（4）工艺管网优化技术；（5）油井计量校核技术。

上述简化优化技术在大港油田得以广泛应用，截止目前，已在大港油田27个油气田中24个油田的优化简化。目前段六拨、羊三木优化简化即将完成，只有板桥凝析油田未完成油水井数字化建设。

二、优化简化技术在凝析油田的研究与应用

1.凝析油田在优化简化中存在的难题

板桥凝析油田作为大港油田最后一个开展优化简化的油田，其具有以下几方面难点：

1.1.油品性质

板桥油田作为凝析油田，其气油比非常高，使得其集输管网压力系统复杂，具有高、中、低压三套压力系统，采用气液分输、混输等工艺，管网复杂。

1.2.集输方式

集输系统主体采用计量站接转站联合站的三级布站模式。由于输送过程中流程长、节点多，存在输送距离长、管道摩阻较大等问题，从而增加了单井与场站之间的压力损失，造成系统能耗高，而且工人劳动强度大，系统维护管理费用高。

1.3.加热炉数量庞大、能耗高

板桥油田目前产液的综合含水高达90%以上，单管加热输送工艺不符合生产需求，这种工艺造成板桥油田加热炉数量庞大，仅板北地区70台，单井加热炉39台、干线炉25台、接转站外输炉6台，消耗大量的天然气，近板北地区日耗气约0.5×104m?，运行能耗高。

1.4.环境要求

板桥油田地处环境敏感地带，四周多为盐碱卤池，对系统管网的管材、防腐等要求很高。造成板桥油田管网穿孔现象严重，腐蚀老化程度高。

1.5.地理环境

板桥油田地处滨海新区，港东新城、轻纺城规划区位于其中，这将对板桥油田管网布局、路由规划等带来一定程度的困难。

1.6.复杂的中低压两套分离系统

板北地区因其油品性质特殊性，地层压力差异大，油井井口压力差异大，0.4MPa-3.6MPa，由此导致集输系统具有中、低压两套计量、集输、分离压力系统，管网复杂。中压压力系统为4.0MPa，低压压力系统为1.6MPa。

2.优化简化集输在凝析油田的研究与应用

针对上述几大方面难题，开展优化简化技术。主要技术路线为：

2.1采用油井生产信息采集与处理技术、串接、“T”接枝状流程，取消计量间、接转站，实现一级布站。

2.2采用高效加热炉井场集中加热方式统一集输。

2.3中、低压系统集输管道采用保温管道，实现油气混输。

2.3.1板北地区现状

板北地区共有接转站3座，注水站3座，计量站9座。现有生产油井40口，日产液量约900m3，日产油约70t，日产气约9×104m3.

板北地区共有7条Ф159×5mm-9.1km低压集油管道，7条Ф159×5mm-4.8km+Ф219×8mm-6km中压集油管道（基本停用），3条Ф159×6mm-5km+Ф219×8mm-10.2km原油外输管道，1条Ф219×8mm-7.2km天然气外输管道。

2.3.2优化简化技术应用

取消计量站、加热炉、干线炉等，采用单管常温输送工艺，经三相流模拟计算，取消所有接转站，中、低压井产液直接串接、“T”至集油保温管道，混输至板一联生产，实现一级布站。模拟计算结果如下：

由上图及表可以看出，停运接转站后，最远端的井回压约为0.8MPa，系统回压比较合理，能够满足生产需求。同时，考虑目前实际产液量及未来开发发展需求，为又对现有产量基础上乘以1.2倍系数后再次计算，乘以1.2倍系数后，井口回压最大约为0.94，仍满足生产需求。

因此对于板北地区集输系统的接转站调整方案为：停运板8接转站、板5接转站，油井产液经集油保温管道集中混输至板一联生产。集油管道规格采用φ159×6mm，集油管道规格为φ219×7mm+φ273×8mm。

2.3.3优化简化效果

优化简化完成后，采用单管常温输送工艺技术，取消所有计量站、接转站，实现了一级布站，缩短了工艺流程；同时油气混输解决了中、低压集输系统压力复杂的问题。板桥油田，作为大港油田优化简化的最后一个堡垒，待其完成优化简化后，大港油田将全面实现油水井数字化建设。

（1）简化工艺流程

优化简化完成后，由三级布站变成一级布站，地面生产设施大幅缩减，共撤销2座接转站、10座计量间、8座配水间，60台加热炉，缩减集油、注水、单井管道33km。

（2）实现单管常温输送

优化简化后，基本停运所有加热炉，实现板北地区单管常温输送。

（3）降低运行费用

优化简化后，共节约电费96万，维修费用6万，节约天然气损耗费用800万元，优化劳动组织模式。

（4）减少安全隐患

优化简化后，减少工艺设施，优化场站布局与集输管网，大大消除了安全隐患，地面系统本质安全得到明显提升。

参考文献：

[1]赵昕铭，等.大港油田地面工程优化简化技术与应用.石油规划设计：2013，24：40-43.