化工工艺学-第一章-绪论课件

聊城大学2013级化工工艺学讲义化工工艺学Tel：E-mail：课程介绍最终成绩=考勤＋作业期末考试成绩＋20%80%附：①考勤10分②作业10分各部分成绩的最终解释权归教师所有。《化工工艺学》是化学工程与工艺专业本科生的专业必修课重点

第三章→第五章典型化工工艺单元第二章化工原料及其初步加工第一章绪论引导基础铺垫

章节的前后联系课程内容课程重点内容:无机化工单元石油化工单元煤化工单元无机化工单元以合成氨生产工艺为例讲授原料气制取、原料气净化和氨合成等工序的生产原理及工艺安排。石油化工单元主要讲授烃类蒸气裂解制烯烃、芳烃转化、催化氧化、催化脱氢与脱氢、羰基化工艺等。煤化工单元主要讲授煤的热分解、干馏、气化及液化。课程内容原全国化工部九大设计院课程重点：①分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、影响因素、确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织等。②了解工艺路线、流程的经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理等问题。课程要求：①熟悉热力学、反应器理论、分离技术等基础概念；②了解精馏、吸收、传热等单元操作的基本原理及设备。课程目的：培养学生应用化工基础理论解决工程实际问题的能力，了解当今化学工业的概貌及其发展方向；掌握化工过程的基本原理，典型工艺过程的方法、原理、流程及工艺条件；了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。课程任务：从化工生产工艺角度出发，运用化工过程基本原理，阐明化工工艺的基本概念和基本理论，介绍典型工艺的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。课程定位与课程目标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第一章绪论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流程组织和生产控制操作条件的影响和选定其他物料的影响催化剂的选择和使用设备的选择、结构和操作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基础化工原料:硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱、合成氨、工业气体(如氧、氮、氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等)等无机物，乙烯、丙烯、丁烯(丁二烯)、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、苯酚和醋酸等有机物。三酸两碱三烯三苯一炔一萘

萘：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,熔点80.3℃。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。1.由石油烃制得：催化重质重整油，催化裂化轻循环油，裂解制乙烯的副产焦油等；2.由煤焦油分离，高温煤焦油中萘约占8-12%，将煤焦油蒸馏，切取煤油，经脱酚，脱喹啉，蒸馏得成品萘。每t萘消耗10t煤焦油；化工生产过程原料预处理改变状态及规格破碎、过筛、加热、汽化脱除杂质产品分离及精制反应温度、浓度、压力、催化剂、设备反应设备反应特性相态催化结构操作换热精馏、吸收、萃取、吸附、干燥等化工产品生产过程三个环节原料处理：为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格，根据具体情况，不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化或粉碎等多种不同的预处理。化学反应：这是生产的关键步骤。经过预处理的原料，在一定的温度、压力等条件下进行反应，以达到所要求的反应转化率和收率。反应类型是多样的，可以是氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。通过化学反应，获得目的产物或其混合物。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。产品精制：将由化学反应得到的混合物进行分离，除去副产物或杂质，以获得符合组成规格的产品。催化剂制备三废处理反应工序分离工序后处理工序产品回收工序副产品原料工序原料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一定是最高的，但其重要性却是不容置疑的。基本有机化工产品由石油、天然气、煤加工时生成的副产物所得的化工产品基本有机化工原料深加工产品最重要的基本有机化工原料：三烯三苯一炔一萘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-羟基丁醛丁醇溶剂酯化丁酯溶剂、增塑剂药物、酯类、醋酸乙烯纤维（维尼龙）增塑剂齐聚、水合高碳直链醇（C11～C18）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醇溶剂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苯加乙烯烷基化乙苯脱氢苯乙烯氯化氯苯染料中间体、医药聚氨酯纤维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、农药聚苯乙烯、丁苯乙烯、ABS树脂硝化硝基甲苯染料中间体、炸药歧化苯、二甲苯氧化苯甲酸染料中间体、农药、增塑剂临氢脱烷基苯硝化、还原、光气化甲苯二异氰酸酯聚氨酯类泡沫塑料、聚氨酯橡胶甲苯氨氧化间苯二腈农药、聚酰胺纤维邻二甲苯氧化二甲苯间二甲苯异构化对二甲苯对二甲苯氧化对二苯甲酸聚酯树脂、涤纶邻苯二甲酸酐染料、农药、增塑剂萘氧化邻苯二甲酸酐乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇酸树脂巴豆醛山梨酸加醋酸醋酸乙烯合成纤维、涂料、粘合剂加甲醛1，4-丁炔二醇1，4-丁二醇四氢呋喃、γ-丁内酯、聚酯树脂二聚乙烯基乙炔粘合剂加氢丁二烯加HCl2-氯丁二烯氯丁橡胶氯化三氯乙烯、四氯乙烯溶剂加HF氟乙烯聚合聚氟乙烯其他重要化工产品高分子化工产品：合成塑料、合成橡胶、合成纤维等及特种高分子精细化工产品（11类）：农药、染料、涂料、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的药品(原药)和日用化学品、功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。生物化工产品：利用微生物发酵和生物酶催化（又称酶促），

可以制得乙醇、丙酮、丁醇、柠檬酸、谷氨

酸、丙烯酸胺、各类抗生素药物、人造蛋白质、油脂、调味剂（如味精等）、食品添加剂和加酶洗涤剂等。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第一章绪论化学工业发展简史十八世纪以前：作坊式手工（冶炼、陶瓷、酿造）近现代化学工业(无机酸、碱、盐、煤化工纯碱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、苯酚、蒽、萘等有机物合成有机化工产品。硫酸工业路布兰制碱法索尔维法（氨碱法）铅室法接触法氯碱工业隔膜法电解食盐水现代化学工业19世纪末到20世纪50年代，以煤为原料，经煤焦油和电石乙炔，生产有机化学品的时代20世纪50年代开始的以石油和天然气为原料合成有机化学品的新时期化工原料的变迁与化学工业发展趋势合成染料、医药、涂料工业)纯碱工业路布兰制碱法（芒硝、石灰石、煤）2NaCl+2H2SO4=Na2SO4+2HClNa2SO4+4C=Na2S+4CONa2S+CaCO3=Na2CO3+CaS索尔维法（氨碱法：食盐、石灰石、煤）NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4HCO3+NH4ClCaCO3=CaO+CO2NH4Cl+CaO=2NH3+CaCl2+HO22NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2氨碱法的流程图侯氏制碱法（联合制碱法：食盐、氨、二氧化碳）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（1943年）。侯氏制碱法的流程图硫酸工业铅室法：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：SO2+N2O3+H2O→H2SO4+2NO铅室法制硫酸流程图接触法：4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2（沸腾炉造气）2SO2+O2

→2SO3（接触室氧化）SO3+H2O→H2SO4（吸收塔淋洗）接触法制硫酸流程图沸腾炉接触室吸收塔氯碱工业隔膜烧碱法2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑离子膜烧碱法离子膜烧碱法示意图以煤焦油为原料的有机化学工业苯硝基苯苯胺和苯胺紫甲苯TNT炸药苯酚水杨醛煤焦油香料水杨酸阿司匹林萘、蒽蒽醌蒽醌系列染料电石法制乙炔CaCO3→CaO+CO2CaO+2C→CaC2+COCaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2煤制合成气20世纪初，F.哈伯发明合成氨技术，1913年在C.博施的主持下建成第一个合成氨厂，合成氨的氢源来自水煤气。1920年，C.埃利斯发明的丙烯水合制异丙醇工艺，标志着石油化工的兴起。20世纪40年代，管式裂解烃类工艺和临氢重整工艺开发成功，使乙烯等低碳烯烃和苯等芳烃来源变得丰富廉价。1931年氯丁橡胶实现工业化，1937年尼龙66合成，至20世纪50年代，进入合成材料的时代。20世纪末到21世纪初，精细化工、生物化工、复合结构材料、纳米材料等蓬勃发展。现代化学工业发展大事记总趋势制陶、酿造、冶炼制碱、制酸、煤化学、合成氨石油化工、天然气化工高分子化工：合成材料新兴的化学工业改变天然产物合成产品新兴化学工业特点及发展方向原料路线转变以及发展绿色化工工艺以储量丰富的煤炭和可再生的生物质取代石油和天然气。产品的精细化和个性化批量小、品种多、功能优良、附加值高。交叉学科的发展生物化工、复合结构材料、信息材料、纳米材料、高温超导材料。特点高新技术，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