化工工艺学-第一章-绪论

聊城大学(dàxué)2013级化工工艺学讲义化工(huàgōng)工艺学姜松聊城大学化学化工学院Tel-mail：jiangsong006@163.com精品资料精品资料课程(kèchéng)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(gōngyì)学》是化学工程与工艺(gōngyì)专业本科生的专业必修课精品资料章节教学内容学时分配理论教学考核权重第一章绪论24%第二章化工原料及其初步加工612%第三章无机化工单元工艺1227%第四章石油化工单元工艺1630%第五章煤化工单元工艺1227%总计48100%课程内容精品资料重点

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

章节的前后联系课程内容精品资料课程(kèchéng)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(ānpái)。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。课程内容精品资料原全国(quánɡuó)化工部九大设计院精品资料课程重点：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(jiégòu)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(xīshōu)、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精品资料参考书精品资料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(xùlùn)精品资料“化工(huàgōng)”—两个概念化学工业(ChemicalIndustry)泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造(zhìzào)工业。化工工艺(ChemicalTechnology)即化工生产技术，系指将原料物质主要经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的和物理的措施。由原料到化工产品精品资料不同(bùtónɡ)工艺路线和流程的技术经济评价等能量的回收(huíshōu)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精品资料化工原料自然资源化工生产的初级产品无机化工原料[a.空气经液化和精馏为化工生产提供氧气和氮气。氧气与诸多化工原料反应生成含氧产品;氮气既可作为原料，也可用于洗涤、分离气体混合物。b.水主要用做原料、溶剂、冷却剂、蒸汽(热源或动力)。c.化学矿物有制硫酸的黄铁矿和硫，制磷酸盐的磷灰石等。]有机化工原料[a.煤:煤焦油、焦碳、苯、焦炉气〔CH4)、硫等。b.天然气:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷。c.石油:油品、炼厂气、裂解、重整。d.农林作物:油料、药用、纤维作物、橡胶、染料等。]纯碱、烧碱、氯气和盐酸(由食盐生产)硫酸(由硫铁矿生产)氨、硝酸、乙炔和芳经〔由煤或焦炭生产)低级烯经、芳经、乙块、甲醇、和合成气(由石油和天然气生产)酒精、丙酮和丁醇等(由淀粉或糖蜜生产)化工原料精品资料基础化工原料: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(bǐnɡxī)、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精品资料萘：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(shēngchǎn)邻苯二甲酸酐、染料中间体、橡胶助剂和杀虫剂等。1.由石油(shíyóu)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；精品资料化工(huàgōng)生产过程原料(yuánliào)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、干燥等精品资料化工产品生产(shēngchǎn)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(yāoqiú)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。精品资料催化剂制备(zhìbèi)三废(sānfèi)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。精品资料化工产品--无机(wújī)化工产品和有机化工产品。化工产品最重要(zhòngyào)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、岩盐、磷石灰、硫和黄铁矿等原料制取。硫酸是最重要的基本无机化工产品，其次为氧和氨气。重要的无机化工的终产品种类有：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。基本无机化工产品精品资料精品资料基本(jīběn)有机化工产品由石油(shíyóu)、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：三烯三苯一炔一萘精品资料由石油、天然气、煤加工(jiāgōng)副产物所得化工产品精品资料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精品资料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精品资料丁二烯十二(shíèr)碳内酰胺（尼龙12的单体）香料(xiāngliào)、增塑剂、阻燃剂、聚酯原料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龙66三聚环化1，5，9-环十二碳三烯乙酰氧基化、加氢、水解1，4-丁二醇聚酯树脂精品资料苯加乙烯(yǐxī)烷基化乙苯脱氢(tuōqīnɡ)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树脂精品资料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(jiǎběn)氨氧化(yǎnghuà)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精品资料乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯(jùlǜyǐxī)水合(shuǐhé)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精品资料合成气(CO+H2)改良(gǎiliáng)的F-T合成汽油、煤油(méiyóu)、柴油等液体燃料合成二甲醚柴油机燃料补N2和变换N2-H2合成氨、尿素等合成甲醇氧化甲醛酚醛树脂、合成原料与异丁烯合成甲基叔丁基醚（MTBE）与CO合成甲酸甲酯甲酸加CO、O2草酸二甲酯乙二醇草酸同系化乙醇脱水乙烯转化C2-C4烯烃转化汽油羰基合成醋酸醋酸乙烯酯、乙酸酯类、醋酐精品资料其他(qítā)重要化工产品高分子化工产品：合成(héchéng)塑料、合成(héchéng)橡胶、合成(héchéng)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。精品资料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(xùlùn)精品资料化学工业(huàxuégōngyè)发展简史十八世纪以前：作坊式手工(shǒugōng)（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)精品资料纯碱工业路布兰制碱法（芒硝(mángxiāo)、石灰石、煤）2NaCl+2H2SO4=Na2SO4+2HClNa2SO4+4C=Na2S+4CONa2S+CaCO3=Na2CO3+CaS索尔维法（氨碱法：食盐(shíyán)、石灰石、煤）NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4HCO3+NH4ClCaCO3=CaO+CO2NH4Cl+CaO=2NH3+CaCl2+HO22NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2氨碱法的流程图精品资料侯氏制碱法（联合(liánhé)制碱法：食盐、氨、二氧化碳）将氨碱法和合成氨两种工艺联合(liánhé)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精品资料硫酸工业铅室法：利用(lìyòng)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精品资料氯碱工业(gōngyè)隔膜(gémó)烧碱法2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑离子膜烧碱法离子膜烧碱法示意图精品资料以煤焦油为原料的有机化学(yǒujīhuàxué)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(diànshí)法制乙炔CaCO3→CaO+CO2CaO+2C→CaC2+COCaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2煤制合成气精品资料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(shídài)。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