化工基本生产技术绪论.ppt

,化学工业出版社,化工基本生产技术,主编：卞进发 彭德厚 主审：程桂花,本PPT由化工基本生产技术各章编写人员卞进发、彭德厚、陈群、李永真、王一男分别执笔，由卞进发、王一男统稿而成。,说明：,南京化工职业技术学院,第一章 绪 论 Introduction,化学工业出版社,总教学目标,知识目标,能力目标,素质目标,化学工业出版社,知识目标,3.掌握化工基本生产技术的内涵、化学工业的主要原料资源与产品网络、现代化生产技术的特点。,1.了解化工生产技术的发展简史、本课程的主要内容和学习方法。,2.熟悉化工生产技术与其他生产技术的关系、化工生产技术的分类，课程的性质与任务。,化学工业出版社,1,2,3,1.根据化工生产技术的发展简史，能正确理解我国化学品生产的优势和不足，以确定今后从事化工生产技术工作的目标和努力方向。,2.根据化学工业的原料资源和主要产品网络，能清晰认识目前我国化学工业的现状、发展方向、开发的重点。,3.根据我国煤的储量及煤化工技术的现状，能正确理解煤的化学加工方向。,能力目标,化学工业出版社,素质目标,2.掌握正确的学习方法，熟悉化工生产技术发展的特点，做一名适应现代化工发展的人才。,1.“讲化学工业，不能忘记范旭东”。用范旭东精神学好化工，掌握化工基本生产技术。,化学工业出版社,主要内容,化学工业出版社,第一节 化工生产技术 Chemical Production Technology,化学工业出版社,主要内容,一、化工生产技术的发展简史 The Development Brief History of Chemical Production Technology,二、化工生产技术的分类、特点 The Classification and Characteristics of Chemical Technology,化学工业出版社,定义： 化工生产技术 chemical production technology 将原料物质主要通过化学反应转化为产品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学和物理的措施。 化工基本生产技术 basic chemical production technology 将具有共性的化工产品的生产方法和过程称之为。,化学工业出版社,内 涵,单元反应技术 cell reaction 烃类裂解技术、羰基合成技术、氧化技术、聚合技术等。 单元操作技术 unit operations technology 流体输送、非均相分离、传热、蒸发、精馏、干燥、吸收技术等。,化学工业出版社,随着科学技术与国民经济的发展，化工生产技术的范围也在不断扩大，如生产过程中的过程控制与优化技术、环境与安全控制技术及节能减排技术等，只要涉及化工生产的，都可以列入化工生产技术的范畴，形成如： 化工生产自动化技术 化工生产过程模拟技术 化工生产环境治理技术 化工生产安全技术 通常所说的化工生产技术主要指依据化学反应原理和规律实现化学品生产的工业技术。,内 涵,化学工业出版社,一、化工生产技术的发展简史 The Development Brief History of Chemical Production Technology,化学工业出版社,世界化工生产技术的发展，从生产方法、生产方式、控制技术等方面，经历了由手动到自动，由间歇到连续，由自动化到智能化的漫长发展阶段。大致可分为古代、近代、现代三阶段。,1.世界化工生产技术发展简史,化学工业出版社,远古时期，火的利用不仅是人类文明的起点，也是人类化学化工生产史的第一个伟大发现和发明。火第一次使人支配了一种自然力，最终把人从原始人进化为现代人成为可能。,被束缚的普罗米修斯,古代的化学加工业,化学工业出版社,（1）最早的化工生产技术硅酸盐的生产,硅酸盐矿石,古代陶器,现代陶器,化学工业出版社,（1）最早的化工生产技术硅酸盐的生产,石英砂,古代意大利玻璃制品,现代玻璃制品,化学工业出版社,（2）金属冶炼技术,孔雀石,木炭,冶炼,加工成饰品,加入,加入,化学工业出版社,（3）酿造技术,元代周权蒲萄酒,记载了当时的自然发酵法。 翠虬天桥飞不去，颔下明珠脱寒露。 垒垒千斛昼夜春，列瓮满浸秋泉红。 数霄酝月清光转，浓腴芳髓蒸霞暖。 酒成快泻宫壶香，春风吹冻玻璃光。 甘逾瑞露浓欺乳，曲生风味难通谱。 纵教典却鹔鹴裘 ，不将一斗博凉州。,古代酿酒工艺,酿造是利用发酵的方法，使有机物质发生化学变化的加工技术。发酵是在微生物所分泌的酶的影响下进行的化学变化。 葡萄酒无需酒曲也能自然发酵成酒的。从西域学来的葡萄酿酒法应是自然发酵法。,化学工业出版社,西方葡萄酒酒窖,验 酒,（3）酿造技术,品 酒,化学工业出版社,单糖、双糖、多糖是生物界三大基础物质之一，是动物体赖以取得生命运动所需的主要能源。单糖包括葡萄糖和果糖。葡萄糖、果糖（C6H12O6）是酵母发酵生产酒醋的碳素营养和能量的来源，它的含量高低，决定了酒、醋产量的多少。 蔗糖和麦芽糖是双糖，同样是生产酒、醋的主要中间原料，易溶于水，是具有甜味的具体物质。在酒精生产中，麦芽糖是淀粉在淀粉酶的作用下水解后，再在麦芽糖酶作用下，生成葡萄糖，最后被酵母中酒化酶作用，产生酒精和二氧化碳。蔗糖是生产白砂糖和酒精的主要原料。蔗糖易被酵母发酵，一般酿造厂利用生产砂糖后的糖蜜生产食醋。 淀粉和纤维素是多糖，广泛存在于植物的块茎中，是生产酒、醋的主要原料。粮食原料中的淀粉和纤维素成分，在淀粉水解酶和纤维素水解酶的作用下，经水解后，同样可被酵母发酵成酒，再由醋酸菌将其氧化成醋，但是酵母对纤维素分解力较差，酵解前若不对其进行水解，纤维素不能被发酵。所以选择原料时要求纤维素含量要适当，否则就会影响酒、醋生产的顺利进行。,化学工业出版社,近代化学加工业,1740年，英国的瓦尔德（Wald） 将硫磺、硝石在玻璃容器中燃烧，再和水反应得到硫酸 。 1746年英国的劳伯克（Roebuck）用铅室代替玻璃容器并于1749年建厂，这是世界上诞生的第一个近代典型化工厂。,化学工业出版社,1791年N.吕布兰（Nicolas Leblanc）在法国科学院悬赏之下，获取专利，以食盐为原料制得纯碱，并建起了第一个碱厂，也带动了硫酸工业的发展。,化学工业出版社,1,3,4,2,1825年英国建成第一个水泥厂，它标志着现代硅酸盐的开始。,1860年在美国建成第一个炼油厂。,1890年德国建成第一座隔膜电解制氯气和烧碱的工厂。,1891年法国建成第一个人造纤维素（硝酸纤维）工厂。,近代化学加工业发展,化学工业出版社,现代化学加工业,从20世纪初至6070年代，是化学加工业真正成为大规模生产的主要阶段，一些主要领域都是在这一时期形成的。合成氨和石油化工得到了发展，高分子化工进行了开发，精细化工逐渐兴起。 生产装置单体系列产量最大化、过程连续化、自动化、智能化。,化学工业出版社,合成氨生产技术,现代化学加工业,化学工业出版社,合成氨生产技术,合成氨生产主控室,年产300kt合成氨厂的氮氢气透平压缩机,现代化学加工业,化学工业出版社,合成氨生产技术,吉化化肥厂30万吨合成氨,由传统型蒸汽转化制氨生产技术，到低能耗制氨生产技术，发展为装置单系列产量最大化等三个阶段。,现代化学加工业,化学工业出版社,石油化工生产技术,1920年美国新泽西标准石油公司 采用丙烯水合制异丙醇生产技术，这是大规模发展石油化工的开端。 1939年美国标准油公司开发了临氢催化重整技术，成为芳烃的重要来源。 1941年美国建成第一套以炼厂气为原料的管式裂解炉制乙烯的技术装置，使烯烃等基本有机化工原料有了丰富、廉价的来源。由于基本有机原料及高分子材料单体都以石油化工为原料，所以人们以乙烯的产量作为衡量有机化工的标志。 20世纪80年代，90%以上的有机化工产品来自石油化工。例如，氯乙烯、丙烯晴等，由以电石乙炔为原料，改用氧氯化法生产技术，以乙烯生产氯乙烯，用丙烯氨氧化法生产丙烯腈。,现代化学加工业,化学工业出版社,高分子化工生产技术,20世纪30年代，建立了高分子化学体系，合成高分子材料得到迅速发展。 1931年氯丁橡胶在美国实现工业化。 1937年德国法本公司开发丁苯橡胶获得成功。 1937年聚己二酰己二胺(尼龙66)合成工艺诞生。 随着高分子化工生产技术的蓬勃发展，涤纶、维尼纶、腈纶等陆续投产，也因为有石油化工作为原料保证，人造纤维逐渐占据了天然纤维的大部分市场。 1939年高压聚乙烯用于海底电缆及雷达，低压聚乙烯，等规聚丙烯的开发成功，为民用塑料开辟广泛的用途，这是齐格勒、纳塔研制的催化剂为高分子化工所作出的极大贡献。这一时期还出现耐高温，抗腐蚀的材料，如聚四氟乙烯。 20世纪40年代实现了腈纶、涤纶纤维的生产 50年代形成了大规模生产塑料、合成橡胶和合成纤维的产业，人类进入了“三大合成”材料新时代，进一步推动了工农业生产和科学技术的发展，人类生活水平得到了显著的提高。,现代化学加工业,化学工业出版社,精细化工生产技术,在石油化工和高分子化工发展的同时，为满足人们生活的更高需求，产品批量小、品种多、性能优良、附加值高的精细化工也很快发展起来。如在染料、农药、医药、涂料等行业发展迅猛。 化学工业的发展重点之一就是进一步综合利用资源，充分、合理、有效地利用能源，提高化工生产的精细化率和绿色化水平。,现代化学加工业,化学工业出版社,2.我国化工生产技术发展简史古代,化学工业出版社,2.我国化工生产技术发展简史古代,铜铸编钟,黑火药,蔡伦造纸,化学工业出版社,2.我国化工生产技术发展简史 1949年前的化学工业,永利碱厂,永利錏厂,化学工业出版社,2.我国化工生产技术发展简史 1949年前的化学工业 二十世纪初期，随着世界化学工业的发展，中国基础化学工业进入了创立时期，以“北范南吴”为代表的民族工业开始生产纯碱、烧碱，合成氨、硫酸、硝酸、盐酸、漂白粉等化工原料。同时，国营兵工厂也生产硫酸、硝 酸、炸药等产品，在玉门还建立了石油基地。抗日战争时期，日本在中国的东北、华北地区也建立了一些化工厂和炼油厂，陕甘宁等根据地兴建了一批小型化工企业。由于处于半殖民地半封建社会，这一时期化学工业发展缓 慢，化工科学技术基础十分薄弱。,化学工业出版社,2.我国化工生产技术发展简史 1949年1978年的化学工业,上海吴泾化工厂,2.我国化工生产技术发展简史 改革开放后的化学工业,改革开放以后，我国相继引进了一大批先进技术和装置，并通过对原用装置进行技术挖潜和技术改造、节能减耗，使化学工业得到突飞猛进的发展。1996年尿素产量已居世界首位；1998年化学纤维产量已超过美国，居世界首位；2007年我国乙烯总产量已突破1000万吨，拥有18个规模在60万吨以上的乙烯装置。 目前，我国化学加工业需要进一步优化产业结构，努力提高产品质量，节能减排，降低生产成本，强化环境保护，高度重视安全生产，建立现代企业制度，培养大批的技术人才，继续走引进、消化、吸收、创新，重在创新上下功夫的化学工业发展的思路，努力赶超世界先进水平。,化学工业出版社,化学工业的剪影,化学工业出版社,大型石化企业厂区,生产中的炼油厂,化工企业的塔设备,炼油装置夜景,PTA装置,罐 区,储 罐,管 线,管 线,机 泵,炼油装置夜景,二、化工生产技术的分类、特点 The Classification and Characteristics of Chemical Technology,化学工业出版社,2019年5月10日星期五,按生产产品的结构和性质分类,按化工生产的起始原料分类,化工生产技术的分类,化学工业出版社,1,2,3,4,5,化工业生产技术的复杂性,生产技术装置趋向大型化、生产技术过程综合化、产品精细化,多学科合作、技术、资金和人才的密集性,重视能量合理利用，积极采用节能技术,安全生产要求严格,2.现代化工生产技术的特点,化学工业出版社,第二节 化工生产过程的原料资源与产品网络 The Raw Materials and Products Network of Chemical Industry,化学工业出版社,一、原料资源 Raw Material Resources,化学工业出版社,一、原料资源,化学工业出版社,一、原料资源,空气(air)也是一种宝贵的资源。从空气中提取的高纯度的氦、氖、氪、氩等气体，广泛应用于高精尖科技领域；空气的主要成分氮气和氧气更是重要的化工原料，将空气经过深度冷冻分离技术，得到的纯氧和纯氮，广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品等工业部门和军事、航天领域。随着近年来膜分离技术的发展，从空气中分离更多有用的组分成为可能。 水资源(water resources)在化工生产中的应用很普遍：水可溶解固体、吸收气体，可作为反应物参加水解、水合等反应，可作为加热或冷却的介质，可吸收反应热并汽化成具有做功本领的高压蒸汽。虽然地球上水的面积占地球表面的70以上，但是可供使用的淡水量只占总水量的3，因此节约和保护淡水资源、提高水的循环利用率刻不容缓。 生产和生活中的一些废弃物，它们可作为再生资源，经过物理和化学的再加工，成为有价值的产品和能源。未来物质生产的特点之一将是越来越完善地有效地利用这些“废料”和“垃圾”。,一、原料资源,化学工业出版社,二、主要产品网络 The Main Product Network,化学工业出版社,1.煤化工产品,煤化工的利用的化工产品的网络见教材图1-1 所示。 根据我国基本国情，以煤为主的能源格局在相当长时期内难以改变，如何清洁高效利用好煤炭资源，是解决我国能源问题、减少二氧化碳排放的关键。在煤的清洁高效利用中，煤制烯烃是公认和可行的发展方向，而甲醇制烯烃是其中的关键技术。 “新一代煤（能源）化工产业技术创新战略联盟”自筹1.8亿多元资金开发了甲醇制烯烃技术。经过中国化学工程集团公司、清华大学、安徽淮化集团有限公司等单位三年的艰苦攻关，2009年10月9日，“流化床甲醇制丙烯（FMTP）工业技术开发项目”工业试验装置在安徽淮南开车成功，装置经过470小时满负荷连续运行，获得了预期成果，并于11月27日通过了由中国石油和化学工业协会组织的成果鉴定。这标志着煤的化工利用有了新的发展前景。,化学工业出版社,化学工业出版社,2.石油化工产品,石油(oil)是一种有气味的粘稠液体，色泽有黄色、褐色或黑褐色，色泽深浅一般与其密度大小、所含组分有关。石油是由众多碳氢化合物组成的混合物，成分复杂，随产地不同而异。石油中所含的化合物可分为烃类、非烃类、胶质和沥青四大类，几乎没有烯烃和炔烃。石油中含量最高的两种元素是C和H，其质量分数分别为碳8387，氢1114，此外还含有少量氧、氮、硫等元素。 为了充分利用宝贵的石油资源，原油通常不直接使用，需要进行一次加工和二次加工，在生产出汽油、航空煤油、柴油和液化气等产品的同时，制取各类化工原料。以石油为原料的主要化工网络见教材图1-2所示。,化学工业出版社,化学工业出版社,3.天然气化工产品,天然气(Natural gas)是由埋入冲积土层中的大量动植物残骸经过长时期密闭，由厌氧菌发酵分解而形成的一种可燃性气体。天然气除含有主要成分甲烷外，还有乙烷、丙烷、丁烷等各种烷烃及硫化氢、氮、二氧化碳等气体。 由于天然气中甲烷和其他烷烃含量的不同，通常将天然气分为干气和湿气两种。干气也称为贫气，甲烷含量高于90，其他烷烃则很少，多由开采气田得到，个别气田的甲烷含量高达99.8。湿气又称为富气，除含甲烷外，还有相当数量的其他低级烷烃。湿气往往和石油产地连在一起，油田气就是开采石油时析出的含烷烃的气体，故又称为油田伴生气或多油天然气。以天然气为原料的主要化工产品网络见教材图1-3所示。,化学工业出版社,化学工业出版社,化学工业出版社,4.农林副产品的化工利用 含糖或淀粉物质的化工利用 含糖或淀粉的物质种类很多，如粮食、甘蔗、甜菜、各种薯类或野生植物的根和果实，这类物质经水解后得己糖，己糖再经发酵后可以制取酒精、丁醇和丙酮。 含纤维素物质的化工利用 自然界中含纤维素的物质很多，常用来加工成化工原料的是木材加工过程中所得到的下脚料(如木屑、碎木、枝桠等)及一些农副产品废料和野生植物(如芦苇、玉米秆、稻秆、棉籽壳、甘蔗渣等)。用它们可以加工生产得到甲醇、乙醇、乙酸、丙酮、糠醛等化工产品。 总之，利用生物质资源经过酶或化学物质的催化作用可获得多种基本有机化工的原料或产品，而某些产品由生物质资源制取，至今仍是惟一或较方便的途径。生物质的利用前景广阔，利用现代科学技术，实现生物质替代石油是完全可能的。,化学工业出版社,第三节 本教材的性质、任务、主要内容、教学方法和评价 Nature, Task, Chief Content and Method of Study in the Course,化学工业出版社,化工生产技术类专业的一门必修课，也是其他相近专业的一门必修课。是学习者具备了基础化学、化工制图、化工单元操作、化学反应设备等基本知识、基本技能和基本能力后的一门专业课，也是化工生产技术类专业后续专业课的先行课。,本课程的性质,化学工业出版社,以化工生产的基本过程为主线，通过对化工原料的选择、预处理、储存运输，经过化学反应和分离、精制得到合格产品,1,3,2,主要任务,在我校现有资源情况下，适当添加设备开展实验,以化工生产过程中的共性为重点，介绍必备的基础知识,化学工业出版社,2019年5月10日星期五,71,主要内容,按照“掌握基本知识，注重能力培养”的目的，讲述化工产品生产的基本知识、基本原理及应用技术案例。,包括化工基本生产技术的概念与基础知识，化工基本生产过程，以典型化工生产过程来总结和概括原料路线和生产路线的选择、工艺影响因素的分析、生产工艺条件的确定以及工程实现的手段（开停车步骤和注意事项）、工艺流程的分析、评价，化工过程的物料衡算和热量衡算基础，生产过程的安全与环保，项目式教学案例等。,化学工业出