化工传递过程复习资料

第一篇：化工传递过程复习资料

第一章 第一节 流体流动导论 流体是气体和液体的统称。流体由大量的彼此之间有一定间隙的分子组成，各个分子都做着无序的随机运动。因此流体的物理量在空间和时间上的分布是不连续的。一.静止流体的特性

流体静止状态是流体运动的特定状态，及流体在外力作用下处于相对静止或平衡状态。1.流体的密度

2.可压缩流体与不可压缩流体 3.流体的压力

4.流体平衡微分方程 5.流体静力学方程

二．流体流动的基本概念 1．流速与流率

若流体流动与空间的3个方向有关，称为三维流动；与2个方向有关，称为二维流动；仅与1个方向有关，则称为一维流动。在化学工程中，许多流动状态可视为一维流动。流率为单位时间内流体通过流动截面的量。2.稳态流动与非稳态流动

当流体流过任一截面时，流速、流率和其他有关的物理量不随时间变化，称为稳态流动或定常流动。只要有一个随时间变化，则称为非稳态流动或不定常流动。3.粘性定律与黏度 4.粘性流体与理想流体 5.非牛顿型流体 6.流动形态与雷诺数 7.动量传递现象

第二章 第一节 动量传递概论 按照机理不同，可将动量传递分为分子动量传递和涡流动量传递两种。前者指层流流动中分子的不规则热运动引起的分子迁移过程；后者为湍流运动中的微团脉动引起的涡流传递过程。二者统称为动量的扩散传递。此外，流体发生宏观运动引起的动量迁移过程称为对流动量传递。

一．动量的分子传递与涡流传递 1.分子动量传递与传递系数

分子动量传递：由微观分子热运动所产生的动量传递。2.涡流动量传递

当流体做湍流流动时，流体中充满涡流的微团，大小不等的微团在各流层之间交换，因此湍流中除分子微观运动引起的动量传递外，更主要的是由宏观的流体微团脉动产生的涡流传递。

在层流流动的流体内部，流体质点无宏观混合，各层流体中间的动量才传递主要靠分子传递；而当流体做湍流流动时，动量的传递既有分子传递又有涡流传递。但研究发现，由于流体黏性的减速作用，湍流流动的流体在紧靠壁面外的流层中仍处于层流状态，其动量的传递为分子传递。因此，在壁面处流体层中发生的动量传递机理为分子传递。

第三章 第一节 曳力系数与范宁摩擦因数 1.绕流流动 曳力系数又称流体阻力系数。流体作用于颗粒上的曳力对颗粒在其运动方向上的投影面积与流体动压力乘积的比值。2.封闭管道内的流动 范宁摩擦因数f

第四章 第一节 边界层的概念 普朗特边界层理论的要点：当实际流体沿固体壁面流动时，紧贴壁面的一层流体由于黏性作用将粘附在壁面上而不“滑脱”，即在壁面上的流速为零；而由于流动的Re数很大，流体的流速将由壁面处的零值沿着与流动相垂直的方向迅速增大，并在很短的距离内趋于一定值。换言之，在壁面附近区域存在这一薄的流体层，在该层流体中与流动相垂直方向上的速度梯度很大。这样的一层流体称为边界层。在边界层内，绝不能忽略粘性力的作用。而在边界层以外的区域，流体的速度梯度则很小，几乎可以视为零，因此在该区域中完全可以忽略黏性力的作用，将其视为理想流体的流动。

边界层厚度：当流体的流速沿壁面的法向达到外部流速的99%时的距离为边界层厚度，通常以δ表示。边界层厚度δ随流体的性质（如密度与黏度）、来流速度以及流动距离而变化。

第五章 第一节 湍流的特点，起因及表征

湍流的特点：a.质点的脉动 b.湍流流动阻力要远远的大于层流阻力 c.由于质点的高频脉动与混合，在于流动垂直的方向上流体的速度分布较层流均匀。

湍流的起因：流体由层流转变为湍流，需具备以下两个条件；1.漩涡的形成；2.漩涡形成后脱离原来的流层或流束，进入邻近的流层或流束。漩涡的形成取决于以下因素：流体的黏性、流层的波动，边界层的分离和当流体流过某些尖缘处时，也促成漩涡的形成。流体的黏性即是形成旋涡的一个重要因素，同时它又会对旋涡的运动加以阻挠。因此黏性对流体的湍动既起着促进作用又起着制约作用。此外，微小的波动是形成旋涡的重要条件之一，所以湍流现象的产生不仅与流动的内在因素有关，同时也与外界因素有关。湍流的表征

1时均量与脉动量 2.湍流强度

第六章 第一节 热量传递的基本方式 一 热传导（导热）傅里叶定律

热导率：数值上等于单位温度梯度下的热通量，其表征了物质导热能力的大小。二 对流传热

对流传热是由于流体的宏观运动，流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。对流传热只能发生在有流体流动的场合，而且由于流体中的分子同时在进行着不规则的热运动，因而对流传热必然伴随着导热现象。工程上比较感兴趣的是固体壁面与其邻近的运动流体之间的热交换过程。在化工生产中经常见到对流传热过程有热能由流体传到固体壁面或由固体壁面传入周围流体两种。三 辐射传热 辐射传热：由于温度差而产生的电磁波在空间的传热过程。辐射传热的机理与导热和对流传热不同，后两者需在介质中进行，而辐射传热无需任何介质，只要物体的绝对温度高于绝对零度，它就可以发射能量，这种能量以电磁波的形式向空间传播。

描述热辐射的基本定律为斯蒂芬-玻尔兹曼定律：理想辐射体（黑体）向外发射能量的速率与物体热力学温度的四次方成正比。在工程实际中，大多数常见的固体材料均可视为灰体。灰体是指能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体。灰体也是理想物体。

四．同时进行导热、对流传热及辐射传热的过程。

第七章 第一节 稳态热传导 一 无内热源的一维稳态热传导 1.单层平壁一维稳态热传导 2.单层筒壁的稳态热传导

二 有内热源的一维稳态热传导 三 二维稳态热传导

1.物体内部的结点温度方程 2物体边界上的结点温度方程

3二维稳态温度场的结点温度方程组

第八章 第一节 对流传热的机理与对流传热系数 一．对流传热机理

二．温度边界层（热边界层）三．对流传热系数

第九章 第一节 质量传递概论 一． 混合组成的表示方法 1 质量浓度与物质的量浓度

a 质量浓度：单位体积混合物中所含某组分i的质量称为该组分的质量浓度

b 物质的量浓度：单位体积混合物中所含某组分i的物质的量称为该组分的物质的量浓度。1 质量分数与摩尔分数

a 质量分数：混合物中某组分i的质量占混合物总质量的分数称为该组分的质量分数。b 摩尔分数：混合物中某组分i的物质的量占混合物总物质的量的分数称为该组分的摩尔分数。

二．质量传递的基本方式 分为分子传质和对流传质 1 分子传质

a 分子传质又称为分子扩散，由分子的无规则热运动产生的物质传递现象。b 费克第一定律 2 对流传质

三．传质的速度与通量 1 主体流动现象 2 传质的速度 3 传质的通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。

a 以绝对速度表示的传质通量（总传质通量）b 以扩散速度表示的传质通量（扩散通量）

c 以主体流动速度表示的传质通量（主体流动通量）d 各传质通量之间的关系

组分的总传质通量=分子扩散通量+主体流动通量

第十章 第一节 一维稳态扩散的通用速率方程 分子扩散可分为气体、液体和固体中的扩散几种类型

第十一章

第一节 对流传质的机理与对流传质系数 一 对流传质机理 二 浓度边界层 三 对流传质系数

1.对流传质系数定义：固体壁面与流体之间的对流传质通量为NA=kc（cAs-cAb）即为其定义式。

2.对流传质系数的表达形式

a 等分子反方向扩散时的传质系数

b 组分A通过停滞组分B扩散时的传质系数

第十二章

第一节 热量和质量同时传递的过程 一 湍流下流量和质量同时传递的过程

a 热量和质量同时稳态传递的基本微分方程 b 质量传递和热量传递的速率方程

二 空气-水物系中热量和质量同时传递的过程

a 湿球温度：少量的液体组分A蒸发到大量的流动气体组分B中所达到的稳定温度。利用这一特征可以测定气体的湿度。最常见的是用来测定空气中水蒸气的含量，例如湿球温度计，就是利用此种特征测定空气湿度的典型装置。b 水冷塔内的传热和传质

增湿过程是指提高气体内某种蒸汽含量的过程，降低气体内某种蒸汽含量的过程则称为减湿过程。增湿系指气相，冷却系指液相。典型的水冷塔为逆流式机力通风或自然通风的填料塔。⑴水冷塔内温度分布及浓度分布⑵水冷塔内的平衡曲线和操作线⑶传递单元数和传递单元高度。

C 水冷塔填料层高度的确定 水冷塔的设计，最主要是确定填料层高度步骤如下：⑴做平衡曲线⑵做操作线⑶做气焓差与夜温差之比为斜率的直线⑷计算气相焓的传递单元数⑸计算填料层高度z。

第二篇：浅谈化工过程开发

浅谈化工过程开发

摘要：长期以来，就化学工业来说，试验成果不能迅速产业化，就技术而论，对以化学反应为特征的项目来说，认识化工过程开发和放大技术以实现规模生产是关键，也是我们和发达国家的重要差距。本文对化工过程开发及放大技术做了初步的介绍和阐述。

关键词：化工过程开发；放大技术；规模生产

引言

随着对新型工业化发展道路认识的不断提高，科技领先，拥有自己的知识产权，已愈来愈成为我国工业企业提高竞争力的必由之路。科教兴国、科教兴市、科技兴司、科技兴厂也逐步成为人们的共识。因此，如何有效地抓好科研，抓好化工过程开发，就成为我们今后长时期的重要课题。化工过程开发的定义

化工过程开发是一种综合性的工程技术，主要是放大和优化两项工作。它包括：立项前的可行性研究，实验室小试，放大模型试验、中试，技术经济评价，设计生产装置，安装、调试、开车等多个步骤。

由实验室研究过渡到建立生产装置的全过程，就是化工新产品、新工艺或新技术的开发过程，统称为“化工过程开发”。是从立项前的可行性研究开始的，经过试验研究、设计、建立生产装置、开车调试到正常生产的整个过程。涉及化学，化学工艺，化学工程，化工机械，测量与控制，经济分析，系统优化等多种学科。因此必须把整个开发过程看作一个系统，使系统内各个相互联系和相互作用的要素协调配合，才能合理而有效地完成化工过程开发任务。化工过程开发步骤

2.1 实验室研究

基础研究：指在实验室进行的筛选技术路线和工艺方案，测定有关物性数据及反应热、动力学参数，筛选分析方法和研制催化剂等。

小试：在基础研究的基础上，在实验室建立小型实验装置进行工艺模拟试验，主要任务是优化工艺条件。

2.2 收集资料

包括过程放大和设计装置所需的数据和判据，以及围绕工艺过程评价或项 目评估所需要的原料、产品、能源、市场、交通、环保、地理环境等多种信息。

例：ε-己内酰胺（简称己内酰胺）是生产锦纶6纤维和尼龙6工程塑料的单体，广泛应用于纺织面料、地毯、汽车部件、包装薄膜等制造业，在我国经济发展中是一种紧缺的重要化工原料。自2001年以来已连续四年进口数量超过300kt，产品自给率仅约35%，并且需求仍在不断增长。目前，中国已成为世界上己内酰胺消费增长最快的国家，预计未来年增长率为7.1%左右。

己内酰胺生产有以苯酚、甲苯和苯为原料的不同工艺路线。由于石油化工工业的发展，提供大量价廉的苯，采用苯为原料成为占主导地位的生产工艺。巴陵分公司的己内酰胺生产就采用苯为原料，苯法生产己内酰胺的流程框图如下所示：

2.3 概念设计

它是根据实验室研究成果和收集的技术经济资料，对被开发过程的工业化方案提出的初步设想。目的在于检验实验室研究成果是否符合技术开发的要求，对以后开发步骤的研究或设计工作提供指导。

主要内容：

* 工艺路线和工艺方法的说明；

* 工艺流程简图；

* 简单的物料衡算和能量衡算；

* 原材料及其消耗指标；

* 主要设备型式；

* 预计的“三废”；

* 排放量及毒害性；

* 投资成本估算；

* 中试研究的建议。

例：环己酮氨氧化制环己酮肟新工艺

以环己酮、氨和双氧水为原料，使用新型钛硅分子筛（HTS）催化剂，在连续式搅拌釜中一步“原子经济”合成环己酮肟，并采用膜分离技术实现催化剂与产物的分离，环己酮转化率和选择性好。与现有装置相比，省掉氨氧化、NOX吸收、Pd/C催化剂加氢等工序；不需要循环压缩机、空压机等大型辅助设备，设备投资和能耗大大降低；反应条件温和、运行成本低、产品质量好、环境友好。7万吨/年工业装置已建成投产，投资为引进的21.1%，每吨己内酰胺可变成本降低644元。

环己酮肟三级重排

建成环己酮肟三级重排反应和静态混合新工艺，达到进一步降低酸肟比，提高重排液质量，减少发烟硫酸和液氨的消耗，降低生产成本。已在10~12万吨/年的生产负荷下连续运转。

2.4 技术经济评价

它是对开发项目进行技术可靠性和经济合理性的考察，以便对技术方案和开发工作进行决策。

技术经济评价贯穿于开发过程的始终。

（1）初步评价

是在选题或确定开发项目时决定取舍所进行的评价。

（2）中间评价

是在开发过程中，对开发研究的各个阶段结果作出评价，通常侧重于技术方案的科学性和可靠性，以及在经济上的合理性。

（3）最终评价

是在技术开发工作后期进行的评价。目的是为项目的投资建设作出决策。评价的依据是开发研究报告、市场研究报告等技术经济资料。若评价结论肯定，即可投资进行建设。

2.5 模型试验

一般是对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。所用设备一般比实验室规模大并且具有工业设备的仿真性质。主要研究内容：考察各种工程因素对过程的作用及其规律，观察放大效应和分析、寻找产生放大效应的原因。模型试验方式：

* 冷模试验：

采用物理性质与实际工业生产物料相近的惰性物质进行试验，发生化学反应，单纯考察过程的物理规律。

* 热模试验：

用实际生产物料并按实际操作条件进行的试验，在试验设备内化学反应和物理过程同时发生，属综合性试验考察，主要是工艺的优化。

利用的新催化材料有非晶态合金；新反应工程有超临界CO2反应工程再生Pd/C催化剂、磁稳定床反应器；新反应有非晶态合金对苯甲酸加氢中微量CO的甲烷化、六氢苯甲酸-环己酮肟联产己内酰胺组合反应、己内酰胺加氢精制代替KMnO4氧化精制。取得再创新的成果有：

 在己内酰胺苯甲酸加氢装置上使用非晶态镍甲烷化助剂有效解决了CO

在Pd表面的吸附而引起的Pd催化剂的可逆失活。同时采用超临界CO2再生失活后Pd/C催化剂，大大减少了贵金属Pd的消耗和装置中藏量。 成功开发出拥有自主知识产权的六氢苯甲酸－环己酮肟联产己内酰胺组

合工艺技术，使用甲苯法工艺酰胺化反应液中11%浓度的SO3进行苯法生产的环己酮肟Beckmann重排。组合工艺可使副产硫铵数量由原来的3.8吨/吨己内酰胺降低至1.6吨/吨己内酰胺以下，成为目前己内酰胺工艺中副产硫胺最少的技术。

 以磁稳定床己内酰胺加氢精制新技术替代高锰酸钾氧化精制工艺。从源

头根治了KMnO4氧化中的MnO2废渣、废水等引起的环境污染，还降低了己内酰胺产品损失。

2.6 中试（中间试验工厂）

它是在小试或模型试验之后进行的半工业化规模的模拟试验。是一次较大 规模的对开发的技术方案作较全面的试验考察。其结果可作为基础设计的依据。

2.7 基础设计

它是在最终评价获得肯定结论后，根据中试研究结果及有关资料，对工业生产方案及生产装置所进行的原则设计。

内容：

* 生产装置说明；

* 工艺流程及流程叙述；

* 物料衡算及能量衡算；

* 设备型式和规格明细表；

* “三废”排放及治理；

* 检测方法和检测仪表等。

2.8 过程设计（施工图设计）

是依据基础设计编制的，用于指导过程实施的最终技术文件。

2.9 建立生产装置

依据过程设计的图纸和文件，购进和制作设备，安装生产装置，按工艺要 求进行调试、开车和试生产。

石化纤利用上述成果已完成己内酰胺装置由6.5万吨/年扩建到16万吨/年的工艺包设计，工程总投资仅为4亿元，而原引进5万吨/年装置总投资为35亿元。利润预计将增加1亿元/年。

从以上两个案例的开发中，还可以看到：

1.中国科技人员有信心、有志愿、有能力去走科技自主创新之路，也有我国走自主创新的独特途径和优势。

2.在自主创新过程中，各尽所能、发挥优势、团结协作、克服失败挫折、坚持到底，才能取得最后胜利。结束语

化工过程开发及放大虽然步骤繁多，内容丰富，遍布于整个开发生产过程中，但还是有规律可循的，如何根据存在的潜力，根据工艺过程的具体条件，提出开发过程优化和放大达到降低产品成本和生产工序等目的，对提高产品的竞争力具有重要的意义。参考文献

[1] 洁修等编,工过程开发概要.[J].等教育出版社,1991年

[2] 于遵宏编, 化工过程开发.[J].理工大学出版社,1996年

[3] 陆震维编译,化工过程开发.[J].化学工业出版社,1984年

[4] 汉大学主编, 化工过程开发概要.[J].教育出版社2002年

第三篇：化工生产技术复习资料

1121、2补考辅导

一、填空题

1、八八大基础原料

2、对于化工企业来说，自然资源包括哪些。哪些资源属于化石燃料，为世界上85%左右的能源与化学工业提供了原料来源。

3、石油的一次加工和二次加工方法？

4、天然气主要成分是什么？何为干气？何为湿气？

5、合成气主要成分？它是化学工业重要的基本原料，其主要用途是转化为液态燃料和生产工业有机化学品，试说出几个产品。

6、水和空气（对于化工生产来说）

7、乙醛氧化制醋酸的主要设备为氧化反应器，工业生产中采用何种反应器？按照移出热量方式的不同，氧化塔有两种形式？

二、名词解释

１化学平衡定律；２．煤的直接液化；３．化学工业；

三、计算题

会平衡常数技算及计算反应初始时各原料的浓度。

四、问答题

１．请分析压力对化学平衡的影响。

２．乙苯脱氢生产苯乙烯工艺中加水蒸气的作用有哪些？

3．请简述合成氨反应器的结构。

五、综合题

请画出氨的冷凝分离法的方框简图，并说明氨的分离原理。

第四篇：化工安全复习资料

《化工安全技术与环境保护》复习资料

1、停工检修项目应做到“四定”，分别是指定项目、定质量、定进度、定人员。

2、安全检查采取日常检查、定期检查、专业检查以及不定期检查等四种检查方式。

3、防止静电危害的方法有接地法、泄漏法、中和法以及工艺控制法等几种。

4、三级安全教育指班组、车间和厂级三级安全教育。

5、国家标准GBl3690-1992《常用危险化学品的分类及标志》，按主要危险特性把危险化学品分为8类。这8类危险化学品分别是：爆炸品、压缩气体和液化气体、易燃液体、易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、有毒品、放射性物品和腐蚀品。

6、常用的灭火剂有：水、泡沫、干粉、水蒸汽、惰性气体（氮、二氧化碳、四氯化碳）和卤代烷（1211、1202）等。

7、安全标签内容包括化学品及其主要有害组分标识、警示词、危险性概述、安全措施、灭火方法、批号、索取提示、联系方式以及应急咨询电话。

8、化工的污染与治理中的“三废”是指废水、废气、废渣

9、当作业场所空气中有害化学品气体的浓度超过国家规定的标准时，工人必须使用适当的个人防护用品。

10、有毒有害物品进入人体的途径主要由呼吸道、皮肤、和消化道。

11、对于不宜进行通风换气的缺氧作业场所，应采用空气呼吸器

12、可燃气体的爆炸下限数值越低，爆炸极限范围越大，则爆炸危险性越大

13、发生粉尘爆炸的首要条件是粉尘热分解或干馏作用释放可燃气体。

14、为保证消防安全，在灌装易燃液体，容器应留有5%的空间。

15、氧气瓶和乙炔气瓶工作间距不应少于5米。

16、如果触电者已经呼吸中断、心脏停止跳动，在现场可采取的急救措施有施行人工呼吸和胸外心脏挤压。

17、安全阀是一种泄压装置。

18、《安全生产法》规定，生产、经营、储存、使用危险物品的车间、商店、仓库不得与员工宿舍在同一座建筑物内，并应与员工宿舍保持安全距离。

19、《安全生产法》规定，生产经营单位不得使用国家明令淘汰、禁止使用的危

及生命安全的工艺、设备

20、污染物排放指标COD是指生物需氧量

20、装卸危险化学品使用的工具应能防止产生火花

21、化学性爆炸亦可称为瞬间燃烧

24、火灾使人致命的最主要原因是窒息

25、选用安全阀时，其排放量必须大于设备的安全泄放量。

26、黄磷属于自燃物品类化学危险品（D）

27、声音强度在多少以下时不会对人的听觉造成损伤85dB28、下列属于紫外线产生的危害的是皮肤伤害皮肤伤害

29、属于防坠落的设施的是安全帽、安全带、安全网。

30、高空作业指的是坠落高度在基准面2米以上（含2米）

31、下列污染物属于颗粒状污染物的是雾尘、粉尘、烟尘。

32、高空作业，附近有高压线时，电压等级小于110KV时的安全距离是2米。

33、控制物料输送速度属于工艺控制的法静电防护措施。

34、HSE代表的是健康、安全、环境

35.《危险化学品安全管理条例》所称重大危险源，是指生产、运输、使用、储 存危险化学品或处置废弃危险化学品，且危险化学品数量等于或超过临界量的单 元。

36．急性苯中毒主要表现为对中枢神经系统的麻醉作用，慢性中毒主要为造血系统的损害。

37.控制生产性毒物的根本措施是生产密闭化、自动化。

38.特种作业人员必须经专门的安全作业培训。取得特种作业操作资格证书，方可上岗作业。

39、经清洗置换后的设备，管道在动火前应进行分析，取样分析时间不得早于动火前半小时。

40、毒物进入眼内时，应立即用大量清水冲洗，时间不少于15分钟。

41、防火防爆安全装置分为阻火设备和防爆泄压设备两大类。

42、使用干粉灭火器时，首先应先拔掉保险销。

43、当低压接地或大电流装置接地时，均可发生跨步电压电击。

44、氯气、一氧化碳属于工业毒物。

45、二氧化碳能引起温室效应。

46、运送爆炸、剧毒和放射性物品时，应按照公安部门规定指派押运人员。

47、干冰接触皮肤造成的伤害属于热力灼伤。

48、触高压电后，如果触电者衣服干燥，可用一手抓住触电者衣服，拉离电源。

49、各类事故的调查和处理应本着“四不放过”的原则进行。

50、对于化工从业人员来说，必须认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针。

51、在潮湿的容器内检修而用电灯照明时，照明电压不得超过12 V；在比较干燥的容器内，而且有妥善的安全措施时，可采用不高于36 V的照明电压。进入容器内部检修，应使用12 V或24 V的低压防爆灯或手电筒；检测仪器的电压超过36 V时，必须采用绝缘良好的软线和可靠的接地线。

52、灭火的基本方法是，根据着火三要素这一特点，只要消除或破坏掉某一个条件，燃烧就会停止。所以灭火的基本方法有以下4种：隔离法：将着火物体与可燃物隔开，由于没有了可燃物，火也就自动熄灭了。窒息法：阻止空气与燃烧物表面接触，或用不燃物冲淡空气，使燃烧物得不到足够的氧气而自熄。

冷却法：将灭火剂（如水），直接喷到燃烧物体上，使燃烧物的温度降到燃点以下，燃烧即可终止。化学抑制法：使灭火剂参与到燃烧的反应中去，起到抑制反应的作用，使燃烧停止。

53、化工生产中存在的主要危险因素：火灾、爆炸、人员中毒与窒息、高温、噪声、高处坠落、机械伤害等。

54、人类面临的十大环境问题是：水环境污染、大气环境污染、固体废弃物污染、酸雨蔓延、森林锐减、土地荒漠化、资源短缺、气候变暖、臭氧层破坏、生物多样生减少。

55、扑救电器及其他带电设备火灾时，应与电工合作，首先切断电源，切断电源后的电气设备灭火方法与扑救一般的火灾相同，如需带电灭火时，应注意选择灭火剂，初起火灾可用二氧化碳、四氯化碳、“1211”、“1202”以及干粉等，这些灭火剂不导电，但需要注意人体与带电体之间的距离。扑救电机火灾时，最好不用干粉，以免留下粉尘。用直流水枪、喷雾水枪扑救带电的电气设备火灾也很有效，但要在断电的情况下才能使用。

56、压力容器的特点是什么？

压力容器的定义为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：

1、最高工作压力≥0.1MPa；

2、内直径≥0.15m，且容积≥0.025m2;

3、介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。压力容器的分类。

57、水体污染的危害：①有毒性和刺激性；②有机物浓度高；③PH不稳定；④营养化物质较多；⑤恢复比较困难。

58、化工企业的工作服必须是棉制的，因为化纤服装穿着在人体身上，随着人体的活动，不断摩擦产生并积累大量静电，在静电放电间隙内产生火花，易导致易燃易爆物质燃烧爆炸，同时化纤服装燃烧时产生有毒物质，并粘附在人体皮肤上加重伤害程度。

58、案例分析题

案例1：公司技术发展部9月28日发出节日期间检修工作通知，其中一项任务就是要求污水处理站宋某和周某，再配一名小工于10月1日至l0月3日进行清水池清理，并明确宋某全面负责监护。10月1日上午宋某等三人完成清理汽浮池后，下午l时左右就开始清理清水池。其中一名外来临时杂工徐某头戴防毒面具(滤毒罐)下池清理。约在下午l时45分，周某发现徐某没有上来，预感情况不好，当即喊叫“救命”。这时二名租用该集团公司厂房的个体业主施某、邵某闻声赶到现场。周某即下池营救，施某与邵某在洞口接应，在此同时，污水处理站站长宋某赶到，听说周某下池后也没有上来，随即下池营救，并嘱咐施某与邵某在洞口接应。宋某下洞后，邵某跟随下洞，站在下洞的梯子上，上身在洞外，下身在洞口内，当宋某挟起周某约离池底50公分高处，叫上面的人接应时，因洞口直径小(0.6m×0.6m)，邵某身体较胖，一时下不去，接不到，随即宋某也倒下，邵某闻到一股臭鸡蛋味，意识到可能有毒气。在洞口边的施某拉邵某一把说：“宋刚下去，又倒下，不好!快起来”邵某当即起来，随后报警“110”。刚赶到现场的公司保卫科长沈某见状后即报警“119”，请求营救，并吩咐带氧气呼吸器。4—5分钟后，消防人员赶到，救出三名中毒人员，急送常熟市第二人民医院抢救。结果，抢救无效，于当天下午2时50分三人全部死亡。

试分析上述案例中事故发生的原因有哪些？

1、直接原因：

硫化氢中毒导致死亡，防毒面具只有在空气中氧含量大于18%，有毒气体浓度小于1%的环境下有效。

2、其它原因：

（1）进入容器、地沟或窖井等有限空间内进行施工作业，作业前应对易燃、易爆、有害气体进行（仪器）分析并办理作业许可证；

（2）作业时应佩戴相应的防护用具，并设专人监护，监护人员必须配备相应的应急物品（如上述作业必须有：空气呼吸器或氧气呼吸器、绳索等）。

（3）出现险情后，在未采取有效措施的情况下盲目进池施救，导致事故扩大。

（4）领导安全知识不足、生产作业的安全管理缺失、员工安全教育缺乏都是导致事故必然发生的重要原因。

案例 2：武汉市江岸区黄陂街3.19爆炸事故

2013年3月19日晚上10：03武汉市江汉区黄陂街85号一存放清洁剂、香精调料日用品仓库违规储存危化品，因泄露燃烧引发爆炸造成1人死亡，16人受伤，90平方米仓库炸毁，附近楼房不同程度损毁。

事故原因:据调查分析推断事故是因为事主违规混存易燃易爆危险化学品，其中储存的双氧水（氧化剂）发生泄露，与乌洛托品（还原剂）及有机物接触发生化学反应产生能量积聚，引燃储存的物质，进而引爆氯酸钠、硝酸钾、硫磺粉（爆炸品）。

试分析上述案例中事故发生的其它原因有哪些？

1、急功近利，非法经营，违反《安全生产法》《危险化学品管理条例》；

2、非法仓库、仓库地址选址不当，紧邻居民楼，安全间距不足；

3、未经培训，安全知识匮乏，缺少对危险品危害的认识；

4、未设立专门的管理机构，缺少专业专职管理人员；

5、未建立相应的危化品管理制度，管理混乱，随意储存，违规违章混存易燃易爆品。

5．某化工厂未经扩试即行生产引发重大爆炸事故

案例3 ：某化工厂未经扩试即行生产引发重大爆炸事故

某化工厂是一家生产有机颜料、乳化剂、轻纺助剂等化工产品的国有企业，由于染料中间体的生产过程中产生大量废硫酸，难以处理。该厂曾于某年与上海某知名大学退休教师管理委员会签订了“改进三甲基苯硝化技术”的合同，拟引进技术在染料中间体生产的工艺路线上进行改造，使之不再产生废酸。这一任务由该校化学系1名退休教授和1名退休副教授具体承担。

某年4月，2名退休教授在实验室完成了以醋酐取代硫酸的60 g物料小试工作。于6月初与1名退休高级工程师一起到厂，对生产设备进行了改造。教授在确认设备改装符合要求后，决定在生产装置上直接投料进行生产现场试验。6月14日8：15开始投料，8：35反应釜突然发生强烈爆炸。反应釜体从车间2楼震落到底楼，釜盖飞出11 m远，搅拌器电动机飞出22 m多远，厂房倒塌。教授和1名操作工当场死亡，站在稍远处的6人被锅内喷出的物料严重灼伤，另有9人受到不同程度的灼伤或机械外伤。

试分析上述案例中事故发生的原因有哪些？

1、违反技术改造的基本程序，将未经小试鉴定，未经中试的不成熟技术，用于企业的工艺改造。

2、对工艺路线本身危险性认识不足。所用的基本工艺路线是用醋酐取代硫酸，与硝酸混合进行硝化反应。这条工艺路线本身具有较大的危险性。

3、用反应设备没有进行认真的技术分析和验证。因釜体大而投料相对少，物料仅浸没釜体底部7.5 cm，使搅拌器的搅拌作用大大降低。

4、重要的是，反应物料的液面离温度计底部还有40 cm，温度计只能反映出气相温度，而不能反映出液相温度，因此操作者错将气相温度当成液相温度去控制。

第五篇：化工过程设计作业

化工学院 2012级 生物工程1班 李轩 3012207252 天津市南港化工生态园区的构建方案

目

录

一.设计项目简介 二.设计内容分析

1.年生产能力1750万吨石油炼制 2.乙烯生产能力123万吨 3.聚乙烯(PE)生产能力16万吨

4.聚丙烯6万吨

5.环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨/年 6.对苯二甲酸生产能力30万吨/年 7.纯苯14万吨

8.聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨 三.合成工艺流程分析和选择及草图绘制 四.安全性与生态性分析

五.物质集成链、能量链与产品链和资源设备信息共享 六.系统稳定与区域整合一.设计项目简介

天津市南港工业区是以发展石油化工、冶金及重型装备制造产业为主导，以承接重大产业项目为重点，以现代港口物流业为支撑，建成综合性、一体化的现代工业港区。南港工业区化工生态工业园的设计生产能力为：  年炼油生产能力1750万吨  乙烯生产能力123万吨  聚乙烯生产能力16万吨  聚丙烯6万吨

 环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨  对苯二甲酸生产能力30万吨  纯苯14万吨

 聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨

结合化工过程设计概论课程所讲内容，提出南港化工生态工业园区（优化的产业链、能量链与产品链）的构建方案，以尽可能达到节能降耗减排（二氧化碳等废气）、原子经济性（变废为宝、循环利用等）、零排放（环境友好）目标。二.设计内容分析

不难看出，南港区化工项目是以石油炼制和石油化工为主导的，而且石油化工的原料主要是石油炼制过程中所得到的石油馏分和炼厂气。那么我们就应该从石油炼制为起点，将炼油厂和石油化工厂进行联合，组成石油、化工联合工业园区，利用燃油厂

提供的馏分油、炼厂气为原料，生产各种基本有机化工产品和三大合成材料。

1.年生产能力1750万吨石油炼制

在不同的地域出产的原油中，各组烃类含量相差较大，在同一种原油中，各组烃类在各个馏分中的分布也有很大差异。并且原油的组成和性质对石油化工生产影响很大，对于以烯烃及其衍生物为主要产品的生产，应尽量选用富含直链烷烃的烷基原油作原料，而不宜用环烷基原油。我国所产石油大多属于直链烷烃石油，对于提高烯烃及其衍生物生产率大有裨益。⑴原油一次加工 ①原油预处理

原油中含有少量的泥沙和铁锈等固体杂质以及水和各种油溶性盐等。为了减少石油炼制过程中的能量消耗，稳定蒸馏塔内蒸馏操作减轻对钢质蒸馏塔的腐蚀及管路的结盐堵塞，并减少二次加工过程的影响，必须对原油进行脱盐脱水预处理。②原油的常压蒸馏

在常压下，将原有预热至200—240℃后送入初馏塔，塔顶蒸出大部分轻汽油，塔底油送至常压加热炉加热至360—370℃进入常压塔。常压塔塔顶汽油馏分与初馏塔的轻汽油合并，称为直馏汽油，可作为催化重整生产芳烃的原料，也是裂解制取乙烯的重要原料。从常压塔侧线出抽出其他不同沸点范围的馏分：航空煤油馏分，轻柴油馏分，重柴油馏分。

③原油的减压蒸馏

常压塔底产物是常压重油。要想从重油中分离出裂化原料和润滑油馏分等各种高沸点馏分，且不破坏产品的质量和收率，就必须对其进行减压蒸馏，是高沸点馏分在较低的温度下汽化，以避免高沸点馏分的分解。⑵原油二次加工

原油的二次加工有催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烷基化、油品加氢精制、电化学精制以及润滑油加工装置等。其目的在于提高轻质油收率，提高油品质量，增加油品品种以及提高炼油厂的经济效益。通过二次加工，主要可获得各种小分子烃类。原油常、减压蒸馏工艺流程如图1所示。

⑶原油三次加工

三次加工主要是件炼厂气进一步加工生产高辛烷值汽油和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、异构化、烯烃叠合等。

因此，我们可以考虑将炼油产和石油化工厂联合，组成石油化工联合企业，利用燃油厂提供的馏分油、炼厂气为原料，生产各种基本有机化工产品和三大合成材料。⑷分析

通过上面的分析，我们可以考虑使原油依次经过初馏塔、常压加热炉、常压塔、减压加热炉、减压塔，依次完成对原油的预处理、常压蒸馏和减压蒸馏，并对各馏分进行相应的产品化处理，得到直馏汽油、石脑油、航空煤油、轻柴油、重柴油、及减压渣油。其中石脑油引到石油化工厂进行脱硫、催化重整后，可分离得到苯、甲苯、二甲苯、氢气以及重整汽油直馏煤油和直馏柴油的部分流股引出进行裂解后，也可得到苯、甲苯、二甲苯以及小分子烯烃，在后续生产过程中作为原料使用。另外，通过对其他馏分如减压柴油、炼厂气等的二次加工可以得到各种所需的烃类产品。

⒉乙烯生产能力123万吨

乙烯可通过直馏汽油、直馏煤油等馏分的裂解、分离处理得到。考虑到要达到123万吨/年的乙烯生产能力，以及16万吨的聚乙烯生产能力，这意味着必须要达到乙烯的实际生产能力要达到139万吨/年。这是一个非常大的产量，而且是在1750万吨/年的炼油能力基础上实现的。因此，可将减压柴油进行加氢处理，然后再催化裂解生产乙烯。

另外，聚丙烯生产过程中所要用到的原料丙烯也可通过与乙

烯生产类似的途径制得，只是在分离过程中的分离条件略有区别。

烃类裂解是石油系原料中的较大分子的烃类在高温下发生断链反应和脱氢反应生成较小分子的乙烯和丙烯的过程。它包括脱氢、断链、异构化、脱氢环化、芳构化、脱烷基化、聚合、缩合和焦化等诸多反应，十分复杂，所以裂解是许多化学反应的综合过程。一般通过烃类裂解过程的一次反应高温裂解实现乙烯和丙烯的生产，主要包括烷烃的断链反应、脱氢反应，烯烃的断链反应，以及环烷烃的开环裂解反应。3.聚乙烯(PE)生产能力16万吨

聚乙烯树脂(PE)是通用合成树脂中产量最大的品种，在工业、农业、包装以及日常工业中具有广泛的用途。近年来，在各工艺技术并存的同时，新技术不断涌现。PE主要合成工艺比较详见表 1。

表1列出了4种有竞争力的PE生产工艺——高压法、淤浆法、溶液法及气相法。综合比较看出:高压法需特别技术与设备，操作压力高(150～400MPa)，投资大,近年来尽管LDPE市场受LLDPE冲击,但LDPE以其透光性、柔软性及加工性好仍具有一定竞争力,其工艺技术仍在开发之中。淤浆法和溶液法都使用溶剂,生产成本高,生产能力受到限制。淤浆聚合中的一些低密度聚合物在溶剂中溶解度大,溶胀后使反应体系粘度增大,导致操作困难溶液法生产高分子量产品时溶液粘度增大,搅拌困难，限制

了生产能力的提高。气相流化床工艺由于不受溶液法中粘度的限制和淤浆法中溶解度的限制、投资和操作费用低、原料及公用工程消耗低、产品范围广、操作弹性大等优点而发展迅速,目前新建装置约70%采用气相法工艺。这是PE工艺的发展方向。

流化床工艺可生产HDPE和LLDPE,尤其是LLDPE在主链旁生成短支链,结晶度比LDPE高,填补了HDPE和LDPE之间的性能空白带,LLDPE与LDPE相比有优异的抗刺穿性、抗冲击性及抗拉伸性能，可广泛用于薄膜,如包装、衬里膜及农膜。另外LLDPE比LDPE抗撕裂强度高,可用于模塑及管材等领域故LLDPE在近20年来消费量增长迅速。气相流化床工艺可生产熔融流动指数(MFI从<0.001直到>100)和密度(890～970kg/m3)范围非常宽的产品，从70年代初开始迅速成为PE主导工艺，目前(2000年),单线最大生产能力已达0.45Mt/a。因此从上述PE工艺比较看出,气相流化床工艺是PE工艺中最具竞争力的生产工艺，也是未来的发展方向，加之采用茂金属催化剂，其市场竞争力将更强。综合上述分析,我们可以将聚乙烯生产工艺确定为采用茂金属催化剂催化的气相流化床工艺。4.聚丙烯6万吨

聚丙烯树脂是全球发展最快的热塑性树脂之一，全球消费量目前仅次于线形低密度聚乙烯(LLDPE)。不断增加的市场需求不但加快了PP装置的投资建设也推动了PP技术的开发这些开发主要集中于新催化剂、新工艺和新产品的研究。

⑴催化剂技术进展发挥先导作用 ①传统催化剂

传统的聚丙烯催化剂如Ziegler-Natta催化剂一直在不断发展。Z/N催化剂近期的主要发展是拓宽Z/N催化剂体系的产品范围和开发给电子体系。主要表现在如下方面：能够在反应器中不经减黏裂化得到高熔融流动指数(MFR)的产品;通过改进催化剂，提高聚合物的结晶性和等规度;生产刚性更好的产品;降低产品的热封温度;改进光学性能;采用两段聚合双峰树脂生产技术使聚丙烯树脂的分子量分布更宽，使产品具有最优的刚性和抗冲击性能的综合性能;用两个均聚反应器组成的反应器体系可以生产分散度为3.2～10的产品;产品的挠曲模量可以达到2300MPa以上。

另外，传统Z/N催化剂和茂金属的混合催化剂体系也将有所发展，目前的主要发展是在单个反应器中生产双峰分布或多峰分布的树脂，工艺更容易控制，分子量分布更稳定共聚产品的柔韧性更好。②茂金属催化剂

茂金属催化剂是20世纪90年代以来最受关注的烯烃聚合催化剂。茂金属催化剂的工业化为生产物理机械性能明显改进的聚丙烯树脂创造了条件如可生产超刚性等规聚丙烯、高透明的间规聚丙烯、等规聚丙烯和间规聚丙烯的共混物及超高性能的聚丙烯抗冲共聚物。

③非茂金属单活性中心催化剂

近几年才开始发展的非茂金属单活性中心催化剂由于具有合成相对简单,产率高且有利于降低催化剂成本，可以生产多种聚烯烃产品的特点，预计将是今后若干年的研究热点。⑵聚合工艺向简化流程方向发展

自1957年聚丙烯商业化投产以来，聚丙烯催化剂和工艺技术的进步及产品应用的不断开发，使聚丙烯成为全世界范围内最有活力的聚合物之一。在70～80年代开发了高活性和高等规度的催化剂，使聚丙烯工艺技术得到很大发展,简化了流程，省去了脱除催化剂残渣和副产品无规聚合物等工序。同时催化剂和工艺技术等各方面的改进使装置的投资和生产成本不断下降,企业效益不断改善,世界上许多聚丙烯工业公司都发展了自己的专有技术。PP生产工艺主要分为淤浆法，本体法、气相法及液相本体和气相相结合的工艺。在20世纪80年代前，占主导地位的PP工艺是溶剂淤浆聚合工艺，但目前溶剂淤浆法由于工艺长,操作复杂和能耗高等原因已被逐渐淘汰，而气相和本体法显现了旺盛的生命力。近几年新上的PP装置几乎90％以上都是气相和本体聚合工艺,而这些气相和本体聚合工艺新的发展趋势就是大型化,目前各工艺大都接近40×10t/a的生产能力;另一个就是不断优化工艺流程、设备布置和控制系统使工艺投资更低、产品质量更好,产品单耗和能耗更低。

下面表2是对几种典型工艺及其最新进展进行分析。

生产装置大型化减低能耗和最大限度生产高性能化的产品,是PP成套技术的发展方向。因此考虑到提高生产能力，进一步减低PP产品的能耗和单耗,降低生产成本,提高工艺的市场竞争力,以及技术上可行、工艺上合理、确保健康、安全、环保的基础上,宜选用气相本体法进行合成。5.环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨/年 ⑴环氧乙烷合成

工业上生产环氧乙烷有两种方法,其一是氯醇法,其二是乙烯直接氧化法。氯醇法于70年代在世界范围内已被淘汰，目前只有少数发展中国家有少量生产。乙烯直接氧化法又分为空气氧化

法及氧气氧化法,由于氧气氧化法具有环氧乙烷收率高,成本低,装置投资少等优点,逐渐取代了空气氧化法而成为占绝对优势的工业生产环氧乙烷方法。因此,在这里,考虑到绿色环保的因素,我们直接排除对氯醇法的考虑,使用氧气氧化法进行生产。考虑到后面乙二醇的生产是以环氧乙烷为原料进行的,故应使环氧乙烷的年生产能力达到7.8万吨。

乙烯气化过程可分为深度氧化及有选择性的氧化两种反应，前者直接生成二氧化碳和水，后者可有选择地氧化成环氧乙烷，所适用的催化剂为银。在银催化剂作用下乙烯有选择性地发生氧化反应其主副反应如下:

乙烯氧化是强放热反应,尤其深度氧化反应,为选择性氧化反

应放热的十多倍。因此催化剂的选择性非常重要,否则会因副反应进行而引起操作条件的恶化,甚至变得无法控制,造成反应器“飞温”事故。

在乙始直接氧化制环氧乙烷的生产工艺中原料乙烯消耗占环氧乙烷生产成本的2/3,因此,降低乙烯消耗,或者说提高催化剂的活性和选择性是提高过程经济效益的最有效手段。因此致力于银催化剂的研究,包括活性组分、制造方法、载体、测试评价方法等一直是非常活跃的领域。⑵乙二醇合成

乙二醇是石油化工的重要原料,是乙烯的重要衍生物之一,也是二元醉中产量最大的产品，其用途很广泛,是生产合成纤维、塑料、油漆、胶黏剂、表面活性剂、炸药等产品不可缺少的物质,也可直接用作溶剂、防冻剂等。

生产乙二醇有很多途径,可采用不同的原料和不同的方法进行生产,通常以乙烯和合成气为原料。以乙烯为原料常通过化学反应转化为二氯乙烷、氯乙醇、环氧乙烷、乙二醇单醋酸酯,乙二醇二醋酸酯等物质,通过它们的水解即可得乙二醇。亦可由合成气(CO,H2)通过化学反应生成乙二醇。

由乙烯直接氧化生产环氧乙烷，再由环氧乙烷催化水合生产乙二醇的方法是目前世界各国普遍采用生产乙二醇的方法。但这条工艺路线由于乙烯氧化生成环氧乙烷的选择性较低，使乙烯的消耗定额高，而且进一步提高选择性的困难较大。因而随着合成纤维及塑料生产的迅速发展，对乙二醇需要量的不断增加，同时也由于石油资源的限制及石油价格的上涨，促进了以合成气为原料生产技术的开发，从目前研究情况看，许多合成乙二醇的过程均可与传统的乙烯直接氧化再水合的工艺相争。结合本生产项目的实际，在前面的工艺步骤中已经制备出环氧乙烷，因此考虑直接以环氧乙烷为原料，直接水合生产乙二醇。在液相中，环氧乙烷与水反应即可生成乙二醇：

在通常条件下，此反应进行得很慢，无工业价值，要使反应较快进行，就必须升温或使用催化剂。目前环氧乙烷催化水合生产乙二醇的方法主要有：液相酸催化水合法，阳离子交换树脂水合法，加压水合法等。

6.对苯二甲酸生产能力30万吨/年

对苯二甲酸(TA)是一种重要的、具有广阔应用前景的基础化工原料，广泛应用于化工和聚酯工业生产中。TA工业上传统生产方法主要以对二甲苯为原料、金属卤化物为催化剂的液相空气氧化技术，但此技术会产生重金属污染物，且卤化物腐蚀设备。20世纪50年代以来，国外相继开发了几种非硝酸氧化法合成TA的新工艺，例如英国诺丁汉大学与杜邦聚酯技术公司合作，开发了在超临界水中从对二甲苯生产TA的连续法绿色工艺。

下面首先就当前主要的对苯二甲酸的合成方法作简要说明。

上述合成方法中，有几种是以对二甲苯为原料的合成TA方法，还有几种是以其它原料合成TA的方法。其中液相氧化法技术已日趋成熟，是现在主要工业生产方法，缺点是使用了有毒催化剂，不符合绿色化学标准。

加氢精制法特点是溶剂损失很小，能有效控制结晶的粒径大小，生产成本较低，产品质量稳定。该方法是目前世界上TA生

产的主要方法，目前装置产能占世界TA总量的80％以上。

精密氧化法的缺点是溶剂醋酸(HAc)的消耗量比较大。其生产的MTA用于生产聚酯，对聚合反应要求较高，要添加某些助剂来封闭醛基。

超临界法使用无毒溶剂代替环境不友好的有机溶剂，是实现绿色化学的有前景的方法之一。以前对合成TA的经济性评估有又很多，Jennifer等对高温水中合成对苯二甲酸的经济性和环保性做了最新评估。结果显示这两种方法的总投资基本相同。但由于高温水氧化法可以减少污染物(如溴)的排放，所以它作为乙酸法合成对苯二甲酸的替代法前景非常乐观。消极的方面，基于超临界水的过程涉及高温水，需要动力成本消耗，还存在反应器材料的腐蚀问题，而且如果将这个过程用于商业目的，需要进一步研究，必须使得对苯二甲酸的收率高于文献报道的值。

生物酶氧化法优势在于在相对温和的条件下进行且几乎不产生废物，前景非常乐观，但需要克服一些技术上的困难。现行合成TA所用的无机催化剂都是在高温高压的操作条件下，而且产生大量的重金属废物。而酶氧化法在相对温和的条件下进行且几乎不产生废物。但生物转化对二甲苯的现行系统还不能工业化，它存在两个缺点：1)理论上的限制就是对二甲苯的第二个甲基不能被氧化，过氧化氢会减弱CPO的活性：2)系统中的对二甲苯在水中的溶解度小。目前的研究表明这些技术上的困难在将来有可能被克服。

本项目中要实现对苯二甲酸年产量30万吨的设计，本着经济合理并且绿色环保的设计要求，宜选择加氢精制法进行合成。该工艺以石油炼制二次加工裂解抽提出的对甲苯为原料，分为粗对苯二甲酸生产(即图2中的步骤3a)及其精制(即图2中的步骤4)两部分。它是以Co2+-Mn2+-Br—为催化剂，乙酸为溶剂，空气为氧化剂，将对二甲苯氧化成对苯二甲酸。在对二甲苯生成TA同时，还产生了一部分副产品，如4—羧基苯甲醛(4-CBA)、对甲苯甲酸、苯甲酸和间苯二甲酸等，所有这些杂质除4-CBA以外都经过结晶、过滤处理除掉。精制段是以水为溶剂，将杂质4-CBA加氢催化转化成产品TA。由于加氢精制法成为合成对苯二甲酸的主要工业方法，所以一直以来人们致力于对此法的反应条件和催化剂的研究，因此在技术上、设备上更加成熟可行。⒎纯苯14万吨

苯是重要的石油化工原料，产量大，来源广泛。现在工业上有多种生产苯的方法，其一为煤炼焦过程副产的轻焦油，历史上曾是唯一的工业来源，随着苯的需要量增加，石油苯的出现，煤焦油苯已降为次要地位。

原油中仅含有少量的苯及其它芳烃，没有分离的价值，石油必须经各种加工后才能得到含苯等芳烃的馏分，再经分离提纯得到高纯度的苯。其中最主要的方法是催化重整过程及由石油馏分裂解生产乙烯过程副产焦油分离苯。

石油芳烃是目前及将来相当长时期内苯的主要来源，其中以

催化重整生产芳烃为主要工艺。但催化重整生成的芳烃中苯的收率较低，甲苯及二甲苯的收率较高，催化重整的发展规模常受到直馏汽油供应量的限制。因此，各炼油厂多利用二次加工汽油加氢处理后作为催化重整的原料以扩大其原料来源，以期增产芳烃。与此同时在连续催化重整技术的基础上催化芳构化技术应运而生，其特点是可以利用丙烷、丁烷等轻质烃、以及劣质油品生产芳烃，从而大大扩大了石油芳烃的原料来源。

其次是乙烯工厂的副产裂解焦油，其中苯含量较其它芳烃高。生产乙烯的原料和裂解条件不同，乙烯收率不同，裂解焦油的组成以及苯等芳烃收率也不同。因此，苯的来源和规模受到乙烯装置裂解原料的制约。裂解焦油组成复杂，含不饱和化合物较多，必须经过加氢才能作为进一步分离芳烃或脱烷基制苯的原料。

苯和二甲苯是芳烃中需要量较大的产品，甲苯则较少，因此甲苯脱烷基歧化将其转化为苯和二甲苯，满足了市场的需要。甲苯脱烷基制苯有热脱烷基法与催化脱烷基法。热脱烷基法反应温度较高，过程无需催化剂，空速大、反应器体积小，运转周期长，可达一年以上，对原料的适应性强，允许原料中芳烃含量可低达30%，补充氢的杂质含量不受限制，氢耗低，产品苯的纯度高，因此较催化脱烷基优越，广泛被采用。

甲苯歧化及烷基转移虽增加二甲苯的收率，但却减少了苯的收率，因此要考虑二者间的供需平衡，实现本项目中苯的生产需

求和对苯二甲酸生产过程中对二甲苯的需求。⒏聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨

聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)作为一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性能、耐蠕变性能、较高的抗张强度、抗弯曲强度、伸长率和刚性，并具有较高的耐热性和耐寒性，可在-100℃～140℃温度范围内使用，电性能优良、吸水率低、透光性好。由于性能优异，其应用领域非常广泛，已进入到汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器械、医疗保健、家庭用品等领域，而且正迅速地扩展到航空、航天、电子计算机、光盘等高新技术领域，尤其在光盘的应用上发展更快。

PC工业化生产工艺主要分为两大类。第一类是使用光气的生产工艺。第二类是完全不使用光气的生产工艺。截止2004年底，全世界PC总生产能力接近3.0Mt/a。其中，光气法PC生产工艺约占总生产能力的90％。除美国GE公司少部分生产装置(生产能力约170kt/a)和中国台湾奇美公司65kt/a生产装置外，世界其他PC生产装置全部使用光气作为生产原料。但该方法要使用剧毒的光气(COCl2)，而且还有许多环境和经济方面的不足，不符合环境保护与可持续发展的社会潮流。

近年来，全世界环境保护呼声日益高涨，各国都相继颁布了更为严厉的环保法规，相应的排放标准也更为苛刻，光气法必然会被逐渐淘汰。因此，发展一种环境友好、经济效益高的合成方法，成为绿色化学迫切需要解决的问题。

作为南港化工生态工业园区新上马的年产20万吨超大规模双酚A型聚碳酸酯项目，环保问题不容忽视。本着技术可行、经济合理、环境友好以及安全生产的宗旨，我们应该选取更为绿色的非光气法生产工艺。下面就对非光气法生产工艺作简要阐述。

以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚作为原料生产DPC，可以完全避免使用剧毒的光气。反应式如下所示：

反应在串连的双塔中进行。苯酚从第一塔的中上部进料，新鲜的DMC以及从第二塔循环回来的部分物料混合后在中下部进料，通过反应精馏，在第一塔的底部采出甲基苯基碳酸酯进入第二塔中部，甲醇和少量DMC由第一塔上部蒸出。在第二塔中，甲基苯基碳酸酯经过自身的酯交换反应，生成的DPC由塔底抽出，DMC从塔顶抽出后循环回第一塔重新参加反应。

其中DPC的原料DMC工业化生产工艺主要有酯交换法和甲醇羰基氧化法。

酯交换法是以CO2为原料生产PC的工艺流程：先以CO2、环氧乙烷为原料，在气相条件下，通过高压和催化剂作用生产碳酸乙烯酯(EC)，然后EC和甲醇进行酯交换反应生产DMC。DMC再和苯酚进行酯交换反应生产DPC，副产物乙二醇可以作为聚合级PC原料出售。反应式如下所示：

该工艺已有生产能力约65kt/a的工业装置(2006年，以DMC计)，原料CO2可以是环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)装置的副产物。除此之外，乙二醇通过此方法生产，与传统的蒸馏提纯工艺相比，可以节约大量蒸汽耗量。

非光气法PC工艺完全摆脱使用剧毒的光气作为生产原料。同时聚合阶段采用本体聚合，不用溶剂，主要原料是CO(来自气化装置)、CO2(来自乙二醇排放气)，具有成本低、容易得到等优点。主要缺点是，由于后期的熔融缩聚反应时体系黏度逐渐增大。导致体系中小分子物质排放困难，因此设备较复杂，工艺操作要求高。

甲醇羰基氧化法是以CO和甲醇为原料，通过甲醇羰基氧化法生产DMC。

甲醇羰基氧化法的成熟工艺有意大利Enichem公司的液相催化工艺和日本宇部公司气相催化工艺，催化剂分别是CuC12和CuC12、NO。液相工艺的主要缺点是设备腐蚀问题，甲醇最大转化率98％；气相工艺是20世纪90年代的新技术，甲醇转化接近100％。GE公司的非光气法PC装置采用以CO为原料合成DMC的工艺，然后再合成DPC,最后通过DPC和双酚A熔融缩聚反应生产PC。

综合考虑项目生产实际以及绿色生产的要求,我们决定应该采用非关起发进行生产。以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚作为原料生产DPC，而DMC的生产工艺宜采用酯交换法进行，这样可以充分利用前面环氧乙烷的合成。

三.合成工艺流程分析和选择及草图绘制

下面对各产物的合成工艺逐个列出。

四.安全性与生态性分析

生态工业技术的开发应该遵循减量化原则、再利用原则、再资源化原则这三个原则。

减量化原则注重将产品灵活化，根据消费的功能需求来优化产品结构，开发出性能更好、更加“灵巧”的产品或技术，以此减少资源和能源的消耗。在减量化原则中，要遵循物质转化中低物耗、低能耗工艺优先的原则，使资源的利用率达到最高。

再利用原则指的是重要元素在工业系统中的循环代谢。如通过化学加工，将副产物分解进行资源循环利用。

再资源化原则是针对废弃物的回收利用而言。

所以一个生态化工项目或者园区的“静脉产业”建设是十分

重要的，“谁制造，谁分解；谁销售，谁回收；谁污染，谁治理”等理念的推进是十分必要的。

所谓静脉产业，即资源再生利用产业，是以保障环境安全为前提，以节约资源、保护环境为目的，运用先进的技术，将生产和消费过程中产生的废物转化为可重新利用的资源和产品，实现各类废物的再利用和资源化的产业，包括废物转化为再生资源及将再生资源加工为产品两个过程。作为解决废弃物快速增长的一个良好途径，静脉产业应当在新上马的南港化工项目中得到充分应用，以有利于生态化工建设。

在生态化工园区的建设中，我们应当充分运用工业生态学、系统工程、化学工程的理论和方法，从元素代谢与物质循环、工业共生、柔性、演变进化、能量集成、水集成、关键链结技术、与自然生态协调、信息系统等多个方面，对南港生态工业系统的生态产业链进行定量的分析与比较，得到平均路径长度、原子利 用率、共生效益、柔性指数、生态生产力等一系列生态系统特性指标，建立了一套系统的生态工业分析方法和指标。在上述分析的基础上，结合现今已有的生态化工园区的建设经验及案例，完成南港生态化工建设。

在前面的工艺分析中，已经在简要的分析基础上挑选出了较为适宜的产品合成路线。在对各合成路线进行深入开发试验分析之后，再通盘考虑园区的产品物料网络建设，以及热交换网络的建设。并且在网络构建的过程中，应当同步考虑到经济合理、技

术可行、环境友好等诸多因素。

五.物质集成链、能量链与产品链和资源设备信息共享 1.物质集成链、能量链与产品链

构建产业链，整个生产过程形成“资源-废弃物-再生资源”的物质和能量的闭路循环流动，尽量实现废弃物的“零排放”。这样极大地降低了生产成本和环境成本。通过加强上下游生产单位之间的合作与交流，在一定程度上能够提高产品质量，增强生产单位的竞争力。同时，园区内布局的网络化和集中化，不仅大大节约了工业用地，而且能够产生极大的集聚效应。

在石化产业方面，南港工业区将重点发展石油化工、聚酯化纤、精细化工和能量综合利用四条循环经济产业链，延伸30条产品链，打造国家级石化产业基地。建设原油、成品油国家战略储备库和商业储备库，储备能力达到2000万吨；建设炼化一体化项目和10个百万吨级通用树脂、工程塑料项目。

例如：

⑴环氧乙烷产业链：包括乙二醇醚、聚对苯二甲酸丙二醇酯、乙醇胺、甲硝唑等4个系列5套装置。其中聚对苯二甲酸丙二醇酯是性能优异的工程塑料，也是一种新型的化纤原料，其纤维制品具有良好的回弹性、尺寸稳定性和染色性能，在服装领域有广阔的应用前景，国内尚无工业生产装置。

⑵生物质乙烯产业链：包括乙醇制乙烯、OCT、乙烯-醋酸乙烯共聚物等4个系列。采用生物质发酵制得的乙醇为原料制乙烯，在石油资源日益紧张的情况下具有重要意义，其竞争力将会随着技术水平的提高逐步显现。乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）无毒，是绿色环保型产品，有优异的综合性能，广泛用于建筑、纺织、农用薄膜、汽车、包装、鞋业、电子等领域。

⑶丙烯产业链：包括聚碳酸酯、ABS、环氧氯丙烷及其衍生物等三个系列。其中：聚碳酸酯作为综合性能优良的非晶型热塑性树脂，是发展最快的工程塑料之一。ABS树脂具有优异的综合性能。这两个品种在汽车、建材、电子电器等领域有广泛的应用，等等。

这种可以将生产丙烯腈产生的废气氢氰酸，用于生产重要的化工中间体甲基丙烯酸甲酯；将乙烯装置产生的废气二氧化碳回收利用，用于生产工程塑料和聚碳酸酯。整合特定区域内的相关产业，在生产的源头投入资源，把上游企业产生的废弃物作为中游企业的资源，把中游企业产生的废弃物作为下游企业的资源，直到园区生产末端废弃物趋向零排放。

不同生产单位之间通过资源共享和废弃物交换构成互惠共生的产业链。这是生态园区的本质特征，能够解决传统园区中由于各单位生产过程相互独立造成资源高消耗、废弃物高排放的问题。生态园区中没有真正的废弃物，通过横向耦合，上游生产单位的生产过程产生的废弃物可以作为下游生产单位的资源进行再利用，各生产单位之间形成共生网络，实现资源共享和能量多级利用，变污染负效益为经济正效益。通过模拟自然生态系统，对园区企业及产业进行重新设计，将非生态企业及没有完全实现内部耦合的生态企业产生的废弃物重新投入生产，能够提高资源利用率，并在园区层面降低资源的整体消耗水平。同时，通过构建资源共享和废弃物交换的产业共生网络，最终能够实现区域废弃物的“零排放”，减轻区域环境治理的压力。

水系统集成：这里特意把它提出来，是想强调生态园区，节能减排，节约用水和高效率的用水时极其必要的。水系统集成也可视为上述物质集成的一个特例。生态工业园区中，可以将水细分成更多的等级，例如超纯水（用于半导体芯片制造）、去离子水（用于生物或制药工艺）、饮用水（用于厨房、餐厅、喷水池）、清洗水（用于清洗车辆、建筑物）和灌溉水（用于草坪、灌木、树木等景观园艺）等。由于下一级使用的水质要求较低，因而可以采用上一级使用后的出水。例如目前许多企业采用的水循环利用系统，即“清水—第一次清循环水—第二次浊循环水”的循环过程以及蒸汽冷凝回用、间接冷却水循环利用、封闭水循环等技术，都可以在生态工业园区中跨企业采用。

在水的多用途使用时，有时需要进行必要的水处理，以除去进水中的有害固体物质和液体物质，尽量提高水的纯净度。

处理后的水再回用于同一工段，或用于质量要求低一级的用水。水处理方法可根据不同的情形采用冷却、分离、过滤、超滤、反渗透、消毒、沉淀、生物处理、湿地处理等工艺。

与此同时，园区也要实现总能源的优化利用，最大限度地使用可再生资源（包括太阳能、风能、生物质能等）。在某些情况下，园区总能源消耗量甚至可能减少50%。一种途径是能源的梯级利用。根据能量品位逐级利用，提高能源利用效率。在园区内根据不同行业、产品、工艺的用能质量需求，规划和设计能源梯级利用流程，可使能源在产业链中得到充分利用。

另一种途径是热电联产。我国的热电联产已经有40多年的历史，在园区中，应因地制宜地利用工业锅炉或改造中低压凝汽机组为热电联产，向园区和社区供热、供电，从而达到节约能源，改善环境，提高供热质量的作用，同时节约成本、提高经济效益。

如把热电厂产生的大量灰渣作为生产水泥或新型建筑材料的原料；将通常用作燃料使用的乙烯焦油，用于提取萘等重要化工原料。

要极大程度上达到物质集成，在企业之间，将废物作为潜在的原料或副产品相互利用，通过物质、能量和信息的交换，优化园区内所有物质的使用和减少有毒物质的使用；在园区之外，充分利用物质需求信息，形成辐射区域，使园区在整个经济循环中发挥链接作用，拓展物质和能量循环空间。

可以建立物资和废物交换中心，负责各企业物资的交换和副产品与废物的处置。2.资源设备信息共享

改变企业各自建设配套设施的传统模式，坚持公用工程一体化建设原则，通过建设工业气体中心、自来水厂、热电厂、污水处理厂、固体废物处理中心等公用工程“岛”，做到集中供热、供水、排污、供气和废物处理，实现园区内资源共享。

设施共享是生态工业园区的特点之一。实现设施共享可减少能源和资源的消耗，提高设备的使用效率，避免重复投资。园区内的共享设施包括：

(1)基础设施，如污水集中处理厂、固体废物回收和再生中心、消防设施、绿地等。南港工业区将规划建设“水电汽气污”多联产循环经济公用工程岛，充分依托大港油田现有配套设施，实现公用工程共建共享，提高资源和能源的利用率。

(2)交通工具，如班车、其它运输和交通设备

(3)仓储设施，如入园成员间闲置的仓库等；(4)闲置的其它维护设备、施工设备等；(5)培训设施等。

信息交换系统，是保持园区活力和不断发展的重要条件。园区内各企业之间有效的物质循环和能量集成，必须以了解彼此供求信息为前提，同时生态工业园的建设是一个逐步发展和完善的过程，其中需要大量的信息支持。这些信息包括园区有害及无害废物的组成、废物的流向和废物的去向信息，相关生态链上产业（包括其辐射产业）的生产信息、市场发展信息、技术信息、法律法规信息、人才信息、相关工业生态其他领域的信息等。

主要是提供园区信息管理系统，便于物质和能量在园区、周围社区和区域内进行流动和交换；通过示范、宣贯等手段，扮演教育和营销角色，以宣传生态工业原理，帮助企业特别是中小企业理解环境问题和环境法规，克服生态工业运行的障碍；提供有关提高能源效率、节约资源、废物最小化、清洁生产技术和应急反应等的指南和建议。

六.系统稳定与区域整合

生态园区作为一个整体要能够有效的抵御市场风险、保持自身稳定。与传统园区相比，生态园区在面临资源供应、市场需求以及外界环境随机波动时具有较大的弹性，整体抵御市场风险的能力大大加强。同时，它不断吸收新的生产单位来填补园区产业链上的空缺，设立面向管理者、技术人员等培训体系，也进一步

提高了生态园区的稳定性和可持续性。也要通过与周边区域资源、环境的耦合，融入到区域发展的生态和经济网络之中，为区域的经济发展和环境改善做出贡献。

带动协调发展：生态园区作为整个区域系统的一员，不仅注重自身的经济发展和环境保护，而且强调与所在区域的总体发展紧密相连。生态园区通过自身产业的建设能够带动区域工业、农业及第三产业的共同进步，从而促进了整个区域的经济发展。生态园区能够改善区域环境，同时为社区提供更多的就业机会和各类服务，提高了人们的生活质量。生态园区还通过影响人们的观念，带动区域科技、教育、文化的进步，促进区域的协调发展，具有明显的社会作用

尽可能将园区与社区发展和地方特色经济相结合，将园区建设与区域生态环境综合整治相结合。要通过培训和教育计划、工业开发、住房建设、社区建设等，加强园区与社区间的联系。要将园区规划纳入当地的社会经济发展规划，并与区域环境保护规划方案相协调。

大力采用现代化生物技术、生态技术、节能技术、节水技术、再循环技术和信息技术，采纳国际上先进的生产过程管理和环境管理标准，要求经济效益和环境效益实现最佳平衡，实现“双赢”。