第一章_化工工艺-绪论

1、化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版主编主编 卞进发卞进发 彭德厚彭德厚 主审主审 程桂花程桂花 化学工业出版社化学工业出版社化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社123456 课程内容课程内容7绪论绪论化学工业的资源路线和主要产品化学工业的资源路线和主要产品化工生产过程基本知识化工生产过程基本知识化工生产过程工艺条件分析化工生产过程工艺条件分析典型的化工生产典型的化工生产过程过程选介选介化工生产工艺流程化工生产工艺流程化工安全及化工安全及“三废三废”处理处理化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版第

2、一章第一章 绪论绪论IntroductionIntroduction化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社三大目标：知识目标能力目标素质目标化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论知识目标：知识目标： 了解我国化学工业的发展简史。了解我国化学工业的发展简史。 理解化学工业在国民经济中的地位与理解化学工业在国民经济中的地位与作用，化学工业的分类，课程的性质作用，化学工业的分类，课程的性质与任务。与任务。 掌握现代化学工业的特点，课程的掌握现代化学工业的特点，课程的主要内容和体系。主要内容和体系。化工工艺概论化工工艺概论

3、第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论能力目标能力目标： 能根据所学的知识，充分了解我能根据所学的知识，充分了解我国化学工业的现状、发展方向、开发国化学工业的现状、发展方向、开发的重点，能正确地规划自己人生的化的重点，能正确地规划自己人生的化工职业生涯。工职业生涯。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论素质目标素质目标： 能树立正确的人生观、价值能树立正确的人生观、价值观、学习观、发展观，掌握正确的观、学习观、发展观，掌握正确的学习方法，学好化工生产知识，为学习方法，学好化工生产知识，为祖国化工事业的发展夯实理论基础、祖

4、国化工事业的发展夯实理论基础、做好知识的储备。做好知识的储备。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论本章本章重点重点化学工业化学工业及其地位及其地位化学工业发化学工业发展简史展简史化学工业化学工业分类分类现代化学现代化学工业特点工业特点化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 化学工业在国民经济中的化学工业在国民经济中的地位与作用地位与作用Position and Action of Chemical Position and Action of Chemical Industry i

5、n National EconomyIndustry in National Economy化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用化学工业概念化学工业概念 是在工业生产过程中以化学方法为主要手段，将原料转化为化学产是在工业生产过程中以化学方法为主要手段，将原料转化为化学产品的工业。品的工业。 化学工业分类化学工业分类按产品的结构和按产品的结构和性质分类性质分类 按起始原料分类按起始原料分类 按产品的用途分类按产品的用途分类 分为无机化学工业分为无机化学工业和有机化学工业其中无和有机化学工业

6、其中无机化学工业中又可分为机化学工业中又可分为酸、碱、盐以及无机肥酸、碱、盐以及无机肥料等；有机化学工业又料等；有机化学工业又可分为基本有机化学工可分为基本有机化学工业、精细有机化学工业、业、精细有机化学工业、高分子有机化学工业等。高分子有机化学工业等。 可分为煤化工、可分为煤化工、天然气化工、石油天然气化工、石油化工、盐化工和生化工、盐化工和生物质化工等物质化工等. . 分为化学肥料分为化学肥料工业、染料工业、工业、染料工业、农药工业等；按生农药工业等；按生产规模或加工深度产规模或加工深度不同又可分为大化不同又可分为大化工、精细化工等。工、精细化工等。 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版

7、化学工业出版社化学工业出版社化肥化肥沥青沥青橡胶轮胎橡胶轮胎农药杀虫剂农药杀虫剂第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用 化学工业几乎涉及国民经济、国防建设、资源开发和人化学工业几乎涉及国民经济、国防建设、资源开发和人类衣食住行的各个方面，是国民经济的支柱产业之一，是发类衣食住行的各个方面，是国民经济的支柱产业之一，是发展最迅速、经济效益显著，推动社会进步极富活力的领域。展最迅速、经济效益显著，推动社会进步极富活力

8、的领域。 化学工业的产品种类多，数量大，用途广，在国民经济中化学工业的产品种类多，数量大，用途广，在国民经济中具有重要的地位，与国民经济各部门之间有着密切的联系。化具有重要的地位，与国民经济各部门之间有着密切的联系。化学工业为国民经济各工业部门服务，提供大量的酸、碱、盐和学工业为国民经济各工业部门服务，提供大量的酸、碱、盐和基本有机化工原料，以及各种新型的合成材料，各种助剂、涂基本有机化工原料，以及各种新型的合成材料，各种助剂、涂料、胶粘剂等精细化学品，以满足各工业部门发展生产、开发料、胶粘剂等精细化学品，以满足各工业部门发展生产、开发新产品的需要。新产品的需要。化工工艺概论化工工艺概论 第二

9、版第二版化学工业出版社化学工业出版社石油化工的发展，出现了各种耐高温、耐低温、耐辐射、耐磨损，防火、石油化工的发展，出现了各种耐高温、耐低温、耐辐射、耐磨损，防火、防水的高强度的合成材料，使化工产品更广泛地应用于工业、农业、国防、防水的高强度的合成材料，使化工产品更广泛地应用于工业、农业、国防、医疗器械和生活用具等各个方面。医疗器械和生活用具等各个方面。v以三大合成材料为例：以三大合成材料为例：第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用三大三大合成合成材料材料合成树脂合成树脂合成合成纤维纤维合成合成纤维纤维化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社

10、化学工业出版社第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用（1）合成树脂）合成树脂v 目前塑料产品有数百种乃至上千种之多。按用途可细分为：目前塑料产品有数百种乃至上千种之多。按用途可细分为：通用塑料通用塑料（聚乙烯（聚乙烯（PEPE）、）、聚丙烯（聚丙烯（PPPP）、）、聚氯乙烯聚氯乙烯（PVCPVC）等等）、等等）、工程塑料工程塑料（聚酰胺、聚碳酸酯、（聚酰胺、聚碳酸酯、ABSABS树脂树脂等）、等）、功能塑料功能塑料（聚苯硫醚、聚噻吩、聚乙烯醇月桂酸酯（聚苯硫醚、聚噻吩、聚乙烯醇月桂酸酯等等）。等等）。v 聚乙烯制管材具有聚乙烯制管材具有高耐腐蚀性高耐腐蚀

11、性、生理学无害生理学无害的特点，多用的特点，多用于输送水、盐溶液、糖汁、葡萄酒、啤酒的管材料。聚乙于输送水、盐溶液、糖汁、葡萄酒、啤酒的管材料。聚乙烯薄膜广泛用于农业以及日常生活的包装以及乳制品包装烯薄膜广泛用于农业以及日常生活的包装以及乳制品包装等。聚乙烯还可制成软质和硬质泡沫塑料，作为高频绝缘等。聚乙烯还可制成软质和硬质泡沫塑料，作为高频绝缘材料用于雷达、无线电和电视机的部件上；材料用于雷达、无线电和电视机的部件上；ABSABS塑料广泛塑料广泛家用电器、汽车、仪表、计算机壳件和部件；功能塑料的家用电器、汽车、仪表、计算机壳件和部件；功能塑料的医用高分子材料可用于制造人体器官和体外装置。医用

12、高分子材料可用于制造人体器官和体外装置。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社（2）合成纤维合成纤维v 广泛用于广泛用于日常生活、工业、农业与国防日常生活、工业、农业与国防。例如：涤纶用于。例如：涤纶用于生产滤布、绳索、软管、轮胎帘线、工业帆布、布带、纺生产滤布、绳索、软管、轮胎帘线、工业帆布、布带、纺织品，聚酰胺纤维用于制造纺织品，毛皮、地毯、帘子线织品，聚酰胺纤维用于制造纺织品，毛皮、地毯、帘子线等，腈纶广泛作为羊毛代用品，生产针织外衣与纺织品。等，腈纶广泛作为羊毛代用品，生产针织外衣与纺织品。据推算，一个年产一万吨的合成纤维厂，相当于据推算，一个年产一万吨的合

13、成纤维厂，相当于2525万亩棉万亩棉田的产量（按亩产棉花田的产量（按亩产棉花4040公斤计）。这对于人口多、耕地公斤计）。这对于人口多、耕地少的中国来说，具有特殊意义。少的中国来说，具有特殊意义。第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节第一节 化学工业化学工业在国民经济中的地位与作用在国民经济中的地位与作用（3）合成橡胶合成橡胶v 按性能和应用领域可分为按性能和应用领域可分为通用橡胶通用橡胶和和特种橡胶特种橡胶两种。通用两种。通用橡胶产量占合成橡胶产量的橡胶产量占合成橡胶产量的7575

14、8080，有丁苯橡胶、丁，有丁苯橡胶、丁甲苯橡胶、聚丁二烯橡胶、异戊橡胶等。通用橡胶用于生甲苯橡胶、聚丁二烯橡胶、异戊橡胶等。通用橡胶用于生产轮胎、运输带、消震器、设备橡胶衬里、电缆、胶鞋、产轮胎、运输带、消震器、设备橡胶衬里、电缆、胶鞋、医用品等。医用品等。v 特种橡胶有氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚异丁烯橡特种橡胶有氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚异丁烯橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、氟橡胶、硅橡胶等等。特种橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、氟橡胶、硅橡胶等等。特种橡胶主要用于生产具有特殊性能的制品，例如耐油脂和耐汽胶主要用于生产具有特殊性能的制品，例如耐油脂和耐汽油性、耐磨性、耐热性、耐寒性、化学稳

15、定性、不透气性、油性、耐磨性、耐热性、耐寒性、化学稳定性、不透气性、介电性、高机械性能等制品。介电性、高机械性能等制品。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的发展概况General Developing Situation of General Developing Situation of Chemical IndustryChemical Industry化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的发展概况一、化学工业发展简史一、化学工

16、业发展简史 化学工业的发展与其相关工业的发展密切相关。远在几千年前，陶瓷、冶炼、酿造、化学工业的发展与其相关工业的发展密切相关。远在几千年前，陶瓷、冶炼、酿造、染色等古老的化学工业过程已被人们掌握；但由于技术落后、规模很小，手工作业。染色等古老的化学工业过程已被人们掌握；但由于技术落后、规模很小，手工作业。如人类以自然界最易获得的天然原料（硅酸盐矿石）进行简单加工烧制而成为各种生如人类以自然界最易获得的天然原料（硅酸盐矿石）进行简单加工烧制而成为各种生活用品；用粮食和薯类发酵酿酒等等都属远古的化学工业。活用品；用粮食和薯类发酵酿酒等等都属远古的化学工业。 1942 1942年我国制碱专家年我国

17、制碱专家侯德榜侯德榜先生成功发明了制碱并联产氯化铵的新工艺先生成功发明了制碱并联产氯化铵的新工艺侯侯氏制碱法氏制碱法，不仅提高了食盐的利用率，又减少了环境污染，不仅提高了食盐的利用率，又减少了环境污染 。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社 第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的发展概况v 19 19世纪中叶，在世纪中叶，在德国德国首创了首创了肥料工业肥料工业和和煤化学工煤化学工业业，人类进入了，人类进入了化学合成化学合成的时代的时代 v 自自2020世纪初期以来，世纪初期以来，石油和天然气石油和天然气得到大量开采得到大量开采和利用，向人类提供了各种燃料和丰富

18、的化工原料，和利用，向人类提供了各种燃料和丰富的化工原料，尤其是自发明石油烃类高温裂解技术后，生产了大量尤其是自发明石油烃类高温裂解技术后，生产了大量的基本有机化工原料，开辟了更多生产的基本有机化工原料，开辟了更多生产有机化工有机化工产品产品的新技术路线的新技术路线 v 高分子化工高分子化工经历了天然高分子原料的加工、改性，经历了天然高分子原料的加工、改性，以煤焦油和电石乙炔为原料的合成，以石油化工为基以煤焦油和电石乙炔为原料的合成，以石油化工为基础的单体原料聚合等几个阶段础的单体原料聚合等几个阶段 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节第二节 化学工业的发展

19、概况化学工业的发展概况二、化学工业的分类二、化学工业的分类v化学工业既是原材料工业，又是加工工业；既有生产资料的生产，又有化学工业既是原材料工业，又是加工工业；既有生产资料的生产，又有生活资料的生产，所以化学工业的范围很广，在不同时代和不同国家里不生活资料的生产，所以化学工业的范围很广，在不同时代和不同国家里不尽相同，其分类也比较复杂。但是，通常所说的化学工业就是指基础原料、尽相同，其分类也比较复杂。但是，通常所说的化学工业就是指基础原料、基本原料或中间产物经化学合成、物理分离或化学的、物理的复配得到化基本原料或中间产物经化学合成、物理分离或化学的、物理的复配得到化工产品的工业。这些化工产品可

20、以是其它工业的原料，诸如冶金、建材、工产品的工业。这些化工产品可以是其它工业的原料，诸如冶金、建材、造纸、食品等工业，也可能是最终的化工产品，诸如肥料、农药、染料、造纸、食品等工业，也可能是最终的化工产品，诸如肥料、农药、染料、涂料、各种助剂或添加剂等涂料、各种助剂或添加剂等。 在我国，按照国家统计局对工业部门的分类，将化学工业分为：在我国，按照国家统计局对工业部门的分类，将化学工业分为：基本化学原料、化学肥料、化学农药、有机化工、日用化学品、合基本化学原料、化学肥料、化学农药、有机化工、日用化学品、合成化学材料、医药工业、化学纤维、橡胶制品、塑料制品、化学试成化学材料、医药工业、化学纤维、橡

21、胶制品、塑料制品、化学试剂等。剂等。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社按产品应用按产品应用v 化学肥料工业化学肥料工业v 染料工业染料工业v 农药工业农药工业v 化学化学工业工业生产规模或加工生产规模或加工深度深度v 大化工大化工v 精细化工精细化工v 习惯上习惯上v 无机化学工业无机化学工业v 有机化学工业有机化学工业原料原料v 煤化工煤化工v 天然气化工天然气化工v 石油化工石油化工v 无机盐化工无机盐化工v 生物化工生物化工v 第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的发展概况化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节第二节

22、化学工业的发展概况化学工业的发展概况三、现代化学工业的特点三、现代化学工业的特点1 1化学工业生产的复杂性化学工业生产的复杂性 v 用同一种原料可以制造多种不同的化工产品；用同一种原料可以制造多种不同的化工产品；v 同一种产品可采用不同原料、不同方法和工艺路线来生产；同一种产品可采用不同原料、不同方法和工艺路线来生产；v 同一种原料可以通过不同生产方法和技术路线生产同一种产品；同一种原料可以通过不同生产方法和技术路线生产同一种产品；v 一种产品可以有不同的用途，而不同的产品又可能有相同用途。一种产品可以有不同的用途，而不同的产品又可能有相同用途。v 由于这些多方案性，化学工业能够为人类提供越来

23、越多的新物质、由于这些多方案性，化学工业能够为人类提供越来越多的新物质、新材料和新能源。同时，多数化工产品的生产过程是多步骤的，新材料和新能源。同时，多数化工产品的生产过程是多步骤的，有的步骤及其影响因素很复杂，生产装备和过程控制技术也很复有的步骤及其影响因素很复杂，生产装备和过程控制技术也很复杂。杂。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的发展概况2 2、3 3、4 4 生产过程综合化、装置规模大型化、化工产品精细化生产过程综合化、装置规模大型化、化工产品精细化 v 化工生产存在着不同形式的纵向和横向联系。生产过程的综合化工

24、生产存在着不同形式的纵向和横向联系。生产过程的综合化既可以使资源和能源得到充分合理的利用，就地将副产物和化既可以使资源和能源得到充分合理的利用，就地将副产物和“废料废料”转化成有用产品，做到没有废物排放或排放最少；又转化成有用产品，做到没有废物排放或排放最少；又可以表现为不同化工厂的联合及其与其他产业部门的有机联合。可以表现为不同化工厂的联合及其与其他产业部门的有机联合。 v 装置规模增大，其单位容积、单位时间的产出率随之显著增大，装置规模增大，其单位容积、单位时间的产出率随之显著增大，有利于降低产品成本和能量综合利用。有利于降低产品成本和能量综合利用。 v 精细化精细化不仅指生产小批量的化工

25、产品，更主要的是指不仅指生产小批量的化工产品，更主要的是指生产技生产技术含量高、术含量高、附加产值高附加产值高的具有优异性能或功能并能适应快速变的具有优异性能或功能并能适应快速变化的市场需求的产品化的市场需求的产品 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的发展概况5技术、资金和人才的密集性技术、资金和人才的密集性 v 高度自动化和机械化的现代化学工业，正朝着高度自动化和机械化的现代化学工业，正朝着智能化方向智能化方向发发展展 。v 现代化学工业虽然装备复杂，生产流程长，技术要求高，建设现代化学工业虽然装备复杂，生产流程长，技术

26、要求高，建设投资大，但化工产品产值较高，成本低，利润高，因此化学工投资大，但化工产品产值较高，成本低，利润高，因此化学工业是业是技术和资金密集型行业技术和资金密集型行业，不仅需要大批具有高水平、创造，不仅需要大批具有高水平、创造性和具有开拓能力的多种学科不同专业的科学家和工程技术专性和具有开拓能力的多种学科不同专业的科学家和工程技术专家，同时又需要更多的受过良好教育及训练、懂得生产技术和家，同时又需要更多的受过良好教育及训练、懂得生产技术和管理的高素质高技能人才。管理的高素质高技能人才。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节第二节 化学工业的发展概况化学工业的

27、发展概况 6注重能量合理利用，积极采用节能技术注重能量合理利用，积极采用节能技术v 化工生产过程不仅是将原料经由化学过程和物理过程转化为满足人们需求的化工生产过程不仅是将原料经由化学过程和物理过程转化为满足人们需求的化工产品，同时在生产过程中伴随有能量的传递和转换，如何节能降耗，提化工产品，同时在生产过程中伴随有能量的传递和转换，如何节能降耗，提高效率显得尤为重要。在生产过程中，力求采用新工艺、新技术、新方法，高效率显得尤为重要。在生产过程中，力求采用新工艺、新技术、新方法，淘汰落后的工艺、技术和方法，关键是要开发出新型高效的催化剂。淘汰落后的工艺、技术和方法，关键是要开发出新型高效的催化剂。

28、 7安全生产要求严格安全生产要求严格 化工生产的特点是具有易燃、易爆、有毒、有害、高温（或低温）、高压化工生产的特点是具有易燃、易爆、有毒、有害、高温（或低温）、高压（负压）、腐蚀性强等特点；另外，工艺过程多变，不安全因素很多，如不（负压）、腐蚀性强等特点；另外，工艺过程多变，不安全因素很多，如不严格按工艺规程生产，就容易发生事故。严格按工艺规程生产，就容易发生事故。 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一章第一章 绪论绪论第三节第三节 本课程的性质、任务、主本课程的性质、任务、主要内容和学习方法要内容和学习方法Nature, Task, Chief Conte

29、nt and Nature, Task, Chief Content and Method of Study in the CourseMethod of Study in the Course化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第三节 本课程的性质、任务、主要内容和学习方法本课程性质和任务本课程性质和任务 v 化工工艺概论课程是化工工艺概论课程是化工工艺类专业化工工艺类专业的一门的一门必修课必修课，是具备了，是具备了物理化学、化工原理、化学反应工程、化工分离工程、及化工物理化学、化工原理、化学反应工程、化工分离工程、及化工热力学的基本知识后的一门热力学的基本知识

30、后的一门专业课专业课，是后续专业课的，是后续专业课的先行课先行课 v 本课程的本课程的主要任务主要任务是以化工工艺类专业的共性为基点，介绍必是以化工工艺类专业的共性为基点，介绍必需的基础知识，以工艺过程原理、工艺条件和工艺流程的分析需的基础知识，以工艺过程原理、工艺条件和工艺流程的分析与组织为重点，与组织为重点，培养学生的知识应用能力，使学生掌握工艺条培养学生的知识应用能力，使学生掌握工艺条件分析与确定的方法、具备流程配置和评价的基本能力件分析与确定的方法、具备流程配置和评价的基本能力，为学，为学习后续专业课和将来从事相关工程技术工作打好基础。习后续专业课和将来从事相关工程技术工作打好基础。

31、化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第三节 本课程的性质、任务、主要内容和学习方法本课程主要内容和学习方法本课程主要内容和学习方法 v 主要内容主要内容包括化工工艺的基本概念与基础知识；化工资源路线包括化工工艺的基本概念与基础知识；化工资源路线及其产品网络；化工生产过程中工艺影响因素的分析和生产工及其产品网络；化工生产过程中工艺影响因素的分析和生产工艺条件的确定以及工程实现的手段；工艺流程的配置与评价；艺条件的确定以及工程实现的手段；工艺流程的配置与评价；化工过程的安全和化工过程的安全和“三废三废”处理技术；以典型化工生产过程来处理技术；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、对生产过程分析的目总结和概括原料路线和生产路线的选择、对生产过程分析的目的、意义、方法和手段；化工过程的物料衡算和热量衡算基础的、意义、方法和手段；化工过程的物料衡算和热量衡算基础等。等。 v 注意应用基础科学理论、化学工程原理和方法及相关工程学知注意应用基础科学理论、化学工程原理和方法及相关工程学知识，分析、组织和评价典型化工产品生产工艺，通过作业、实识，分析、组织和评价典型化工产品生产工艺，通过作业、实习、课堂讨论、参加实际