化工工艺学-第一章-绪论

1、聊城大学2013级讲义20%80%化工工艺学化工工艺学是化学工程与工是化学工程与工艺专业本科生的艺专业本科生的专业必修课专业必修课章节章节教教 学学 内内 容容学学 时时 分分 配配理论理论教学教学考核考核权重权重第一章第一章绪论绪论24%第二章第二章化工原料及其初步加工化工原料及其初步加工612%第三章第三章无机化工单元工艺无机化工单元工艺1227%第四章第四章石油化工单元工艺石油化工单元工艺1630%第五章第五章煤化工单元工艺煤化工单元工艺1227%总计总计48100%重重点点 第三章第三章第五章第五章典型化工工艺单元典型化工工艺单元第二章第二章化工原料及其初步加工化工原料及其初步加工第一

2、章第一章 绪论绪论引导引导基础基础铺垫铺垫 章节的前后联系章节的前后联系课程重点内容课程重点内容: :无机化工单元无机化工单元石油化工单元石油化工单元煤化工单元煤化工单元.无机化工单元无机化工单元以合成氨生产以合成氨生产工艺为例讲授原料气制取、工艺为例讲授原料气制取、原料气净化和氨合成等工序原料气净化和氨合成等工序的生产原理及工艺安排。的生产原理及工艺安排。.石油化工单元石油化工单元主要讲授烃类主要讲授烃类蒸气裂解制烯烃、芳烃转化、蒸气裂解制烯烃、芳烃转化、催化氧化、催化脱氢与脱氢、催化氧化、催化脱氢与脱氢、羰基化工艺等。羰基化工艺等。.煤化工单元煤化工单元主要讲授煤的热主要讲授煤的热分解、干

3、馏、气化及液化。分解、干馏、气化及液化。原全国化工部九大设计院原全国化工部九大设计院1由原料到化工产品2化工原料的变迁与化学工业发展趋势3化工工艺学的研究方法“化工化工” 两个概念两个概念化化学学工工业业(Chemical Industry)泛指生产过泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业。程中化学方法占主要地位的制造工业。化工化工工艺工艺(Chemical Technology)即化工生即化工生产技术，系指将产技术，系指将原料原料物质主要经过物质主要经过化学反应化学反应转化为转化为产品产品的的方法和过程方法和过程，包括实现这种转，包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施。变的全部化学的和

4、物理的措施。不同工艺路线和流程的技术经济评价等不同工艺路线和流程的技术经济评价等能量的回收和利用能量的回收和利用产品规格和副产物的分离与利用产品规格和副产物的分离与利用生产方法的选择及方法原理生产方法的选择及方法原理流程组织和生产控制流程组织和生产控制操作条件的影响和选定操作条件的影响和选定其他物料的影响其他物料的影响催化剂的选择和使用催化剂的选择和使用设备的选择、结构和操作设备的选择、结构和操作原料的选择和预处理原料的选择和预处理原料反应产品评价化工工艺学的研究范畴化工工艺学的研究范畴 基础化工原料基础化工原料: : 硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱、合、合成氨、工业

5、气体成氨、工业气体( (如氧、氮、氢、一氧化碳、二氧化碳、如氧、氮、氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等二氧化硫等) )等等无机物，无机物，乙烯、丙烯、丁烯乙烯、丙烯、丁烯( (丁二烯丁二烯) )、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、苯酚和醋酸等、苯酚和醋酸等有机物。有机物。三酸三酸 两碱两碱 三烯三苯一炔一萘三烯三苯一炔一萘 萘：萘：工业上最重要的稠环芳烃。工业上最重要的稠环芳烃。 纯品为具有香樟木气味的白色晶体纯品为具有香樟木气味的白色晶体,熔熔点点80.3。主要用于生产邻苯二甲酸酐、染料中间体、。主要用于生产邻苯二甲酸酐、染料中间体、橡胶助剂和杀虫剂等。橡胶助剂和杀虫剂等

6、。原料预处理原料预处理改变状态及规格改变状态及规格破碎、过筛、加热、破碎、过筛、加热、汽化脱除杂质汽化脱除杂质产品分离及精制产品分离及精制反应反应温度、浓度、压力、温度、浓度、压力、催化剂、设备催化剂、设备反应反应设备设备反应特性反应特性相态相态催化催化结构结构操作操作换热换热精馏、吸收、萃取、精馏、吸收、萃取、吸附、干燥等吸附、干燥等化工产品生产过程三个环节化工产品生产过程三个环节以上每一步都需在特定的设备中，在一定的操作条件下完成所要以上每一步都需在特定的设备中，在一定的操作条件下完成所要求的化学的和物理的转变。求的化学的和物理的转变。催化剂制备催化剂制备三废处理三废处理反应工序反应工序分

7、离工序分离工序后处理工序后处理工序产品产品回收工序回收工序副产品副产品原料工序原料工序原料原料化工产品生产过程各工序组合化工产品生产过程各工序组合由原料到基本化工产品的过程由原料到基本化工产品的过程构成了化学工业链的基构成了化学工业链的基础，其产值在整个化学工业中的比重在一定时期内不础，其产值在整个化学工业中的比重在一定时期内不一定是最高的，但其重要性却是不容置疑的。一定是最高的，但其重要性却是不容置疑的。化工产品化工产品 -无机化工产品和有机化工产品无机化工产品和有机化工产品。最重要的基本无机化工产品可用空气、焦炭（或其它最重要的基本无机化工产品可用空气、焦炭（或其它的含碳产品）、水、石灰、

8、岩盐、磷石灰、硫和黄铁的含碳产品）、水、石灰、岩盐、磷石灰、硫和黄铁矿等矿等原料原料制取。制取。硫酸是最重要的基本无机化工产品，硫酸是最重要的基本无机化工产品，其次为其次为氧氧和和氨气。氨气。重要的无机化工的终重要的无机化工的终产品产品种类有：化肥、金属材料、种类有：化肥、金属材料、无机非金属材料、无机颜料、催化剂、无机聚合物等。无机非金属材料、无机颜料、催化剂、无机聚合物等。. 基本无机化工产品基本无机化工产品. 基本有机化工产品基本有机化工产品由石油、天然气、煤加工副产物所得化工产品由石油、天然气、煤加工副产物所得化工产品丁丁二二烯烯苯苯乙乙炔炔合成气合成气(CO+H2) . 其他重要化工

9、产品其他重要化工产品1由原料到化工产品2化工原料的变迁与化学工业发展趋势3化工工艺学的研究方法化学工业发展简史化学工业发展简史十八世纪以前：十八世纪以前：作坊式手工（冶炼、陶瓷、酿造）作坊式手工（冶炼、陶瓷、酿造）近现代化学工业近现代化学工业( (无机酸、碱、盐、无机酸、碱、盐、煤化工煤化工纯碱工业纯碱工业以煤焦油为原料的有机化学工业以煤焦油为原料的有机化学工业由煤焦油中分离出来的苯、甲苯、二甲苯、由煤焦油中分离出来的苯、甲苯、二甲苯、苯酚、蒽、萘等有机物合成有机化工产品。苯酚、蒽、萘等有机物合成有机化工产品。硫酸工业硫酸工业路布兰制碱法路布兰制碱法索尔维法（氨碱法）索尔维法（氨碱法）铅室法铅

10、室法接触法接触法氯碱工业氯碱工业隔膜法电解食盐水隔膜法电解食盐水现代化学工业现代化学工业19世纪末到世纪末到20世纪世纪50年代，年代，以煤为原料以煤为原料，经煤，经煤焦油和电石乙炔，生产有机化学品的时代焦油和电石乙炔，生产有机化学品的时代20世纪世纪50年代开始的年代开始的以石油和天然气为原料以石油和天然气为原料合合成有机化学品的新时期成有机化学品的新时期合成染料、合成染料、医药、涂料医药、涂料工业工业) )纯纯碱碱工工业业将氨碱法和合成氨两种工艺联合起来，同时生产纯碱将氨碱法和合成氨两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法（和氯化铵两种产品的方法（19431943年）。年）。硫

11、硫酸酸工工业业利用高级氮氧化物（主要是三氧化利用高级氮氧化物（主要是三氧化二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：SO2+N2O3+H2OH2SO4+2NOp 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2（沸腾炉造气）（沸腾炉造气）p 2SO2 + O2 2SO3（接触室氧化）（接触室氧化）p SO3 + H2O H2SO4（吸收塔淋洗）（吸收塔淋洗）沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔氯碱工业氯碱工业2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2以煤焦油为原料的有机化学工业以煤焦油为原料的有机化学工业CaCO3CaO+CO2 CaO+2CCaC2+CO CaC2+2H2

12、OCa(OH)2+C2H2煤制合成气煤制合成气 2020世纪初，世纪初，F. F.哈伯发明合成氨技术，哈伯发明合成氨技术，19131913年在年在C.C.博施的主持下建博施的主持下建成成第一个合成氨厂，第一个合成氨厂，合成氨的氢源来自水煤气。合成氨的氢源来自水煤气。 19201920年，年，C.C.埃利斯发明的埃利斯发明的丙烯水合制异丙醇丙烯水合制异丙醇工艺，标志着石油工艺，标志着石油化工的兴起。化工的兴起。 2020世纪世纪4040年代，年代，管式裂解烃类工艺和临氢重整管式裂解烃类工艺和临氢重整工艺开发成功，工艺开发成功，使乙烯等低碳烯烃和苯等芳烃来源变得丰富廉价。使乙烯等低碳烯烃和苯等芳烃

13、来源变得丰富廉价。 19311931年年氯丁橡胶氯丁橡胶实现工业化，实现工业化，19371937年年尼龙尼龙6666合成，至合成，至2020世纪世纪5050年代，进入年代，进入合成材料的时代合成材料的时代。 2020世纪末到世纪末到2121世纪初，世纪初，精细化工、生物化工、复合结构材料、精细化工、生物化工、复合结构材料、纳米材料等蓬勃发展。纳米材料等蓬勃发展。现代化学工业发展大事记现代化学工业发展大事记总趋势制陶、酿造、冶炼制陶、酿造、冶炼制碱、制酸、煤化学、合成氨制碱、制酸、煤化学、合成氨石油化工、天然气化工石油化工、天然气化工高分子化工：合成材料高分子化工：合成材料新兴的化学工业新兴的化学工业改变天然产物改变天然产物合成产品合成产品特点特点高新技术，缩短开发周期高新技术，缩短开发周期 最充分、最彻底地利用原料最充分、最彻底地利用原料 大力发展绿色化工大力发展绿色化工 化工过程要高效、节能和智能化化工过程要高效、节能和智能化实施废弃物再生利用工程实施废弃物再生利用工程发展方向发展方向1由原料到化工产品2化工原料的变迁与化学工业发展趋势3化工工艺学的研究方法从个别到一般从个别到一般我们先解剖一个一个的特别的化工产品的我们先解剖一个一个的特别的化工产品的生产过程，在研究这些生产过程，在研究这些“个别个别”的现象过的现象过程中，用理论即用化学工程学的理论