化工工艺学第一章

1、化工工艺学课件第一章第1页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二总学时：40学时主讲教师： 王泉清Email:第2页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二教材：米镇涛主编，化学工艺学，化学工业出版社。参考教材：化学工艺学，黄仲九、房鼎业编著，高等教育出版社。化工工艺学，徐绍平、殷德宏编，大连理工大学出版社。化工工艺学，曾之平、王扶燕主编，化学工业出版社.第3页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二主要内容：1.1 化学工艺学的研究范畴1.2 化学工业的发展、地位和作用1.3 现代化学工业的特点和发展方向1.4 化学工业的原料资源和主要产品 第一章

2、 绪论第4页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二了解化学工艺学的研究范畴，与化学工程的关系；了解化学工业的构成；了解常用的化工原料及产品；掌握化学工业的特点和发展方向。第1章 绪论本章学习要求第5页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二化工热力学 传递过程原理分离工程反应工程化学工艺学化工专业实验化学工程与工艺核心课程群的基本框架第6页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二 化学工业 (chemical industry) 化学工艺 化学工程 chemical technology chemical engineering 1.1 化学工艺学的

3、研究范畴第7页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1.1 化学工艺学的研究范畴化学工业（chemical industry) 是利用化学反应改变物质的组成及结构以获得化工原料和化学产品的生产部门。化学工艺 (chemical technology or chemical processing) 将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程。技术先进 经济合理 生产安全 环境无害第8页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二化学工艺 (chemical technology) 以过程为研究目的，重点解决整个生产过程（流程）的组织、优化；将各单项化学工程技术在以

4、产品为目标的前提下集成，解决各单元间的匹配、链接；在确保产品质量条件下，实现全系统的能量、物料、环保及安全诸因素的最优化。化学工艺学 是一门按照化学工业的不同产品种类，分别研究生产过程中的原料特点、生产原理、工艺流程、最适宜生产条件、产品质量以及所用的设备类型及其结构材料等内容的课程。1.1 化学工艺学的研究范畴第9页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二原料：选择和预处理；其它物料的影响。生产方法：生产方法的选择及生产原理； 催化剂的选择和使用。工艺流程：流程组织设备：设备结构、材质和操作控制：生产控制；操作条件的影响和选定质量：产品的规格和副产物的分离与利用能量：能量的回收

5、和利用效益：对不同工艺路线和流程的技术经济评价化学工艺学的研究范畴：第10页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1.1 化学工艺学的研究范畴化学工程 （chemical engineering） 主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，它的一个重要任务是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是放大中的效应。 化学工艺和化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法等方面的问题；也可以解决化工生产实际中的问题。第11页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二 化学工艺个性研究具体过程从原料到产品 化学工

6、程共性单元操作等工程因素尤其是放大中的效应 两者相辅相承，密不可分1.1 化学工艺学的研究范畴第12页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1.1 化学工艺学的研究范畴通过本课程的学习应做到：在化工生产的理论与实践方面获得较为完整而清晰 的概念；对化学工业概况有所了解，掌握化学工业与其它各 工业部门之间的关系；了解化学工业的生产情况和发展趋势；熟悉物理学、无机化学、有机化学和物理化学的某 些基本理论和知识在化工生产中的应用；初步学会运用化学工程的基本理论和知识分析和解 决化工生产中的实际问题。第13页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1.2 化学工业的发展、

7、地位和作用制碱、制酸、煤化学、合成氨石油化工高分子化工：合成材料新兴的化学工业制陶、酿造、冶炼第14页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1.2 化学工业的发展、地位和作用为工农业、现代交通运输业、国防军事、尖端科技 等领域提供必不可少的化学品和能源，保证并促进 这些部门的发展和技术进步。与人类生活的衣、食、住、行、健康及休闲娱乐密 切相关，对提高人类生活水平起着重要作用。作用地位发展迅速，经济效益显著，国民经济的支柱产业之一。第15页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二无机化学工业1）无机酸工业：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、硼酸等；2）氯碱工业：烧碱、氯气、漂

8、白粉、纯碱；3）化肥工业：氮肥、磷肥、钾肥、复合肥料、微量 元素；4）无机精细化工：无机盐、试剂、助剂、添加剂等。分类1.3 现代化学工业的特点和发展方向第16页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二 有机化学工业1）石油炼制工业：汽油、煤油、柴油、润滑油；2）石油化学工业：有机原料（有机酸、酯、醚、酮、醛等） 合成塑料及树脂、合成纤维、合成橡胶；3) 煤炭化学工业：煤气、焦炭及煤化学产品；4）有机精细化工：染料、农药、医药、涂料、颜料、香料、 试剂、表面活性剂、化学助剂、感光材料、催化剂等；5）食品工业：饮料、生物化学制品；6）油脂工业：油脂、肥皂、硬化油。1.3 现代化学工

9、业的特点和发展方向第17页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二 原料、方法和产品的多样性与复杂性 大型化、综合化、精细化率提高 多学科、生产技术密集型 能量合理利用，节能工艺和方法 资金密集，投资回收速度快，利润高 安全和环境保护1.3 现代化学工业的特点和发展方向特点第18页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1.3 现代化学工业的特点和发展方向 发展现状基本情况存在的问题第19页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二 高新技术，缩短开发周期 最充分、最彻底地利用原料 大力发展绿色化工 化工过程要高效、节能和智能化 实施废弃物再生利用工程1

10、.3 现代化学工业的特点和发展方向发展方向第20页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二 近期的主攻方向和优选研究领域主要有：新型绿色化学工艺（高效洁净化工新工艺，生物技术，膜技术）： 设计环境友好新分子和新材料，使用无公害的原材料路线，开发洁净、高效的新型反应、分离技术以及反应与分离集成技术，最终实现零排放的绿色化学工艺，达到用新的反应与分离技术实现化学工业的低能耗、无污染，同时研究天然产物分离纯化与合成。高新技术用功能化学品的合成： 研制信息产业微电子用各类高纯化学品、航空航天用高能量密度燃料，高效、高选择性催化材料，高性能膜材料，特种材料用单体等，确保高新技术领域的发展需

11、求。探索新型催化过程及机理，研究界面反应与传递。过程科学与工程技术： 开展分子热力学、过程系统工程、过程模拟放大等基础研究，解决原型技术的工业放大。第21页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二本学科五个稳定的研究方向：重质油化学与加工工艺清洁燃料化学与生产工艺绿色催化新材料裂解工艺与高级润滑油开发研究化工分离新技术的研究与开发第22页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二非自然资源 生物资源 矿物原料 1.4 原料资源及产品金属矿、非金属矿化石燃料矿动、植物体“废料” “垃圾”第23页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二高分子化工产品有机化工

12、产品无机化工产品精细化工产品生物化工产品1.4 原料资源及产品第24页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二本章小节1.化学工艺学的研究范畴；2.化学工业的发展、作用及地位；3.化学工业特点和发展方向；4.化工原料及产品。课后作业：阅读教材第1-10页第25页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二第26页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二已形成门类比较齐全、品种大体配套并基本满足国 内需要的化学工业体系。包括化学矿山、化肥、无 机化学品、纯 碱、氯碱、基本有机原料、农药、染 料、涂料、新领域精细化工、橡胶加工、新材料等 12个主要行业。建成了

13、一批具有先进水平的大型生产装置。现有年 产30万吨以上合成氨厂30个，60万吨以上纯碱厂5 个，200万条以上轮胎厂10余个，30万吨以上硫酸厂 5个，10万吨以上的烧碱厂15个。基本情况第27页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二一批大型有机原料和精细化工装置也达到或接近国 际先进水平。全行业特大型、大型企业540多家。建立起了门类比较完整的科研开发和工程设计队伍 化学工业共有独立的科研院所245家，从事研究的 科技人员达5万多人，建立了一批部级和国家级工程 中心。 基本情况第28页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二1）结构性矛盾突出企业规模小而散，集中

14、度低，难以形成规模效益。化工产品在品种和质量上不适应市场快速变化的要 求。一些产品的原料技术路线落后。相当一部分化工产 品的生产仍采用高能耗、高消耗、高污染的原料技术 路线。存在问题第29页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二2）科研基础薄弱，技术创新能力弱，自有技术少； 科技开发与技术创新能力不能满足生产发展的要求，与国际化工科技水平有较大差距。缺少自主开发的核心技术，大部分产品的生产和装备技术长期落后于发达国家。科研投入少，基础差，缺乏创新和对引进技术的消化能力，工程化能力也较差，成套技术的开发能力弱。存在问题第30页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二

15、 3）环保 总体上，化工“三废”治理率较低，污染仍然十分严重。4）机制转换速度慢 化工行业进行股份制改造的企业只占企业总数的30%。机制转换速度慢。多数化工企业人员多，负担重，缺乏活力，生产效率低，没有建立起对市场快速反应的运行机制，竞争能力差。存在问题第31页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二乙烯与丙烯共聚乙丙橡胶电缆、电线材料氧化乙醛缩合醋酸辛醇、季戊四醇2-羟基丁醛丁醇酯化丁酯溶剂、增塑剂溶剂药物、酯类、醋酸乙烯纤维（维尼龙）增塑剂齐聚、水合高碳直链醇（C11C18）合成洗涤剂水合乙醇酯化乙酸乙酯、其它酯类溶剂及合成原 料加氢脱水丁二烯合成橡胶氢甲酰化丙醛丙酸还原正丙

16、醇溶剂第32页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二丙烯聚合聚丙烯合成纤维、塑料氨氧化合成纤维、ABS树脂、AS树脂、丁腈橡胶丙烯酰胺絮凝剂、水增稠剂、纸张处理剂丙烯腈与乙烯共聚乙丙橡胶次氯酸化氯丙醇环氧丙烷丙二醇聚酯塑料聚氨酯塑料、表面活性剂过氧化物环氧化环氧丙烷、苯乙烯或异丁烯高温氯化氯丙烯丙烯醇1，4-丁二醇聚酯甘油医药、炸药环氧氯丙烷水解环氧树脂第33页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二丁二烯与苯乙烯共聚丁苯橡胶与丙烯腈共聚丁腈橡胶聚合顺丁橡胶与苯乙烯、丙烯腈共聚ABS塑料氯化2-氯丁二烯 氯丁橡胶与顺酐反应四氢邻苯二甲酸酐与HCN反应己二腈己二胺尼

17、龙66三聚环化1，5，9-环十二碳三烯十二碳内酰胺（尼龙12的单体）香料、增塑剂、阻燃剂、聚酯原料乙酰氧基化、加氢、水解1，4-丁二醇聚酯树脂农药和医药中间体、醇酸树脂改性剂第34页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二异丁烯与异戊二烯共聚丁基橡胶氧化甲基丙烯酸甲基丙烯酸酯有机玻璃与甲醛反应异戊二烯异戊橡胶水合叔丁醇香料原料、溶剂、医药中间体与甲醇反应甲基叔丁基醚（MTBE）（汽油添加剂）聚合聚异丁烯粘合剂、密封胶第35页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二正丁烯聚合聚丁烯合成塑料氧化顺丁烯二酸酐1，4-丁二醇、增强塑料、农药氧化甲乙酮溶剂水合仲丁醇脱氢或氧化

18、脱氢丁二烯第36页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二正丁烷脱氢正丁烯深加工产品见上异构化异丁烷氧化顺酐、醋酸、乙醛、甲乙酮蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等烷基化烷基化汽油脱氢异丁烯深加工产品见上蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等异丁烷第37页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二苯加乙烯烷基化乙苯脱氢苯乙烯聚苯乙烯、丁苯橡胶、ABS树脂加丙烯烷基化异丙苯苯酚酚醛树脂、苯胺、壬基酚等丙酮双酚A聚碳酸酯、环氧树脂加十二烯十二烷基苯合成洗涤剂加氢环己烷己内酰胺聚酰胺纤维氯化氯苯染料中间体、医药氧化顺丁烯二酸酐四氢呋喃、1，4-丁二醇医药、聚氨酯硝化硝基苯苯胺二苯基甲烷二异氰酸酯、橡胶助剂、染料、医药、农药聚氨酯纤维第38页，共43页，2022年，5月20日，0点58分，星期二甲苯硝化硝基