工业化学课件第章 绪论

工业化学主讲人：张为1.1化学工业2化学工业,又称化学加工工业,广义地说,是指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业,也即原料经化学反应转化为产品的生产过程。化学工业的分类方法较多,例如按原料资源可分为煤炭化学工业、石油化学工业、农副产品化学工业等,按产品吨位可分为基本化学工业、精细化学工业等,按产品用途又可分为肥料、染料、医药、涂料、合成洗涤剂、食品、农药、试剂、助剂、合成纤维、塑料、橡胶等。习惯上,一般将化学工业分为无机化学工业和有机化学工业。

1绪论无机化学工业3(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。

有机化学工业4(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)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;

(4)食品工业:饮料、生物化学制品;

(5)油脂工业:油脂、肥皂、硬化油。

1.2化学工业的发展史518世纪中叶,英国发生工业革命,机器的出现促进了纺织工业、纺织物的漂白与染色技术的改进18世纪40年代,英国第一个用铅室法从硫磺和硝石中制造硫酸1841年开始了磷肥生产。1870年后兴起了制钾工业19世纪初叶,随着炼铁工业的发展和城市对煤气及工业燃料的要求,促进了炼焦工业和煤气工业的发展20世纪40年代,瑞士P·H·米勒发明第一个有机氯农药滴滴涕之后,又开发了一系列有机氯、有机磷杀虫剂,植物性荷尔蒙等1854年,西利曼建立了原油分馏装置20世纪30年代,建立了高分子化学体系,高分子材料的化学工业得到迅速发展

1.3化工原料及产品61.3.1原料

(1)空气空气是工业用氮气、氧气及惰性气体的来源(2)水水是最便宜和最丰富的溶剂,广泛应用于洗涤、冷却介质及锅炉给水,也可以作为制取氢气的原料(3)矿物资源矿物包括煤、石油、天然气及无机化学矿(4)生物原料粮食、农产废料及林业中木材加工副产物,可用于生产有机产品,如粮食发酵生产乙醇、丙酮、丁醇、柠檬酸等

1.3.2产品7化工企业使化工原料经过单元过程和单元操作而制得的可作为生产资料和生活资料的成品,都是化工产品。但是习惯上往往把不再供生产其他化学品的成品,如化学肥料、农药、塑料、合成纤维、合成橡胶等称为化工产品。而把再生产其他化学品的成品,如酸、碱、盐等无机产品和烃类、中间体等有机成品称为化工原料。因此,有些成品,在不同场合,根据使用的目的,称为化工原料或化工产品。在生产目的产品中,有时先得到某阶段产物,常称为半成品或中间体。在生产主要产品的同时,也生产次要的但有一定价值的产品,称为副产品。

1.4化工过程分析81.4.1工艺过程的选择与确定

1.4.1.1化工过程

化学生产过程是将原料物经过化学反应转变为产品的工艺过程原料处理为了使原料达到符合进行化学反应所要求的状态和规格,通常根据具体情况,对原料进行预处理,如净化、提浓、混合、粉碎(对固体原料)等化学反应这是生产的关键步骤。经过预处理的原料,在一定温度、压力及催化剂等条件下进行反应,以达到所要求的反应转化率和收率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

9化工生产过程主要分为:

(1)与化学变化有关的操作,称为单元过程;

(2)与物理变化有关的操作,称为单元操作。

单元操作约在1910年提出,以后逐渐发展成为化学工程学科,并由此应用完备的数学方法对化工厂进行设计计算。单元过程是1930年由P·H·Grog-gins提出的,这一新概念虽然并不像单元操作那样有用,也未能简化成为以数学方法来进行处理,但在广泛研究或学习各种类型的化学过程的基础上,对设计一个新的工艺过程还是十分有用的。

101.则4.嗽1.贷2过程汗选择在生概产某愿一化铜工产貌品时,可能姑存在乘着不款同的毕原料搏路线启及化池学加筛工方驼法。刑如氯陷乙烯磨生产,可采畏用乙骆炔路筒线,也可额采用四乙烯刑路线炉。而那乙烯昂路线伸中,也有炊几种汇工艺艺流程锣。因绍此,工程离师首赵先应冤对已千有的知或新炕开发晴的工俘艺路厚线进严行选密择,以能勺进行增工业虫生产黎。在工细艺过棵程选算择中,必须茂符合脆技术翁上可字行性仆和经浸济上拔合理幕性的专要求踩。111)技术真上的俩可行朵性表对一舰个新泰开发帖的工亭艺路蔑线,技术德可行晒性尤症为重俩要。场因为酱从实催验室榴开发膜研究角到实庭现工以业化,需要除包括坦一系钻列的告环节,如化仗学反屑应工晒程研面究、慌化学征工程您研究辱、工堂艺过合程与夸装置航、机动械设充备材全料、唱调节腥控制献等同星时应上指出,当第脱一套集生产伍装置恩设计嚷、投齐产之熊后,并不眨意味糖着过招程开舱发的凶结束,还必母须根霉据工框业装故置上赞获得闭的数唉据,核对怀设计塞模型,并修烘改原楼设计,进一嗽步考消虑生星产装荒置的凤最优丙化方后案,这样闪才能惨使今麦后建佳立的动装置塞达到睡最优抛化设疲计和累最优献控制州。著因此难技术轻上的其可行距性体恐现了恳在工毒业装蒜置运恰行的诉可靠泛性,并且举通过恩一阶铃段运美行后罩可以刻达到屈预定询设计唐的指呢标。招明确合这一面点对境从事徒工程乳项目宫的技析术人先员是刚十分再重要箩的。122)经济疮上的悔合理迎性经营得工厂技的费粘用称仪为生爬产成津本,常以得每单稿位质伯量产呀品的蜂成本刻来表趟示,例如钻元/吨。普生产匠成本悟主要逮包括检原材衔料费(包括脊费)、动净力费厅、工协资、钱设备拍折旧雹费、孙维修负费等菌。各碰种费撞用在为成本野中所匠占的平比例,因生另产规课模、掉生产提方式躁、技碧术水术平、已管理朝水平溉而异竟。难对大办多数路化工纺过程寨来说,原料乘价格换是生寄产成优本中熊最重详要的滩部分,因此,最希设望工灯艺过革程能跨使用亏便宜枪的原索料,并能斩有效卡地将诸原料想转变众为产猎品,这就母不仅境希望继过程跨的产短率高,还要钢尽可为能避惯免使脊用在伸产品匠中不租存在静的物弃料。为了芒使所因选的含过程怀符合恰要求,通常仔对生毅产过磁程进举行技办术经阔济指驻标的孕评价,然后吨再进优行工市艺过当程、森化学谱工程戏和设尺备设来计,最后气安装东投产龙。13在建赵立生鬼产装付置之侨前,除了侧要符碗合国耐家指目令性挺文件秤和国妙家总特体布覆局外,工艺园过程站的选醉择尤废为重问要.工程瓦技术济人员小主要毒应了垦解的聚内容鸦有:蚂(1酷)生产楚装置桂规模肃及工坟艺过锁程的克先进侍性;众(2园)原材反料来思源及晃产品脸质量;涌(3梨)装置枪设计沿所需露的化薪学工欢程数恋据;诞(4侧)技术弯经济科指标(以吨往产品康计的再水、穿电、口蒸汽列、煤镰等消盈耗量);季(具5)三废京排放基量及晓治理漫方法;芹(6渴)腐蚀览及设纤备材现质选亿择;谣(7天)反应专所需华的主汗要催朴化剂倘及其馒来源;奏(8抹)投资遍费用办。扮然后果在此户基础兼上,对照宣装置染建设贵单位姻的条限件,确定抓工艺盼过程,并请疮设计掩单位路进行泉设计壳。1.湿4.庄2工艺彻流程输图14原料智经化巷学加撤工制反取产拦品的灵过程,是由千单元肌过程赵和单花元操因作组在合而倾成的紧。工戚艺流拼程就舅是按寨物料劝加工寒的先士后顺灿序将仔这些兆单元贪表达盆出来美。如诱果以绑方框墓来表厨达各嗽单元,则称怪为流着程框宿图;如果贡以设顽备外再形或达简示存图形塌表达税的流绵程图斜则称执为工蒸艺流澡程图杀。一开般书宾中主箩要以税这两以种图席形表业达。铺以简厕明反渗映化鸡工产啄品生作产过烤程中乔的主嘉要加决工步慎骤,了解宇各单旧元设回备的答作用,物流火方向删及能拨量供籍给情旺况。岔而工毕厂生冈产装夺置的亏流程后图需侵表明千物料举流动每量,副产预物及猎三废身排放描量,需供其给或而移出奏的能出量,工艺延操作咸条件,测量组及控室制仪蒸表,自动晒控制嫩方法刺等。1.恰4.团3生产恋过程尼的主扔要指配标151）生至产能纠力化工幻玉装置逃在单庆位时部间内情生产倾的产投品量栗或在捉单位滑时间司内处逝理的认原料应量,称为炊生产吃能力瞧。化融工装匪置在弃最佳防条件肉下可领以达恨到的旦最大茅生产场能力忠称为锐设计镜能力对。2）转县化率给转徒化率伏是原连料中校某一容反应振物转角化掉舰的量(摩尔)与初萄始反碑应物炭的量(摩尔)的比绒值,它是吓化学耍反应写进行误程度象的一楼种标胡志。16工业墙生产梳中有妙单程婚转化唯率和涝总转袜化率,其表败达式痛为:简化东后可疑写为:以数舍学式爹表达苍：式中nA躬O—原料罚中某唯反应星物的勺初始辣量(摩尔);欠nA厚—反应腾后某淋反应鱼物的挥量(摩尔)。173)选择纳性淹选择洪性表盐示实腔际所当得的歪产物勿量与树按反因应的闪原料善计算苗的理绒论产盏物量涛之比,也即密有一天些原绍料被及副反株应消猎耗掉庄了。用数甜学式范可写母为:184)收率以上亮工业骆上通压常称货为单无程收绒率。半对于吩可逆坐反应,部分相未反叠应的腥物料辨循环叛返回板反应期器进严行反咱应,故其纤总收灿率为1.腿5现代荣化学问工业僵的特拦点和拴发展瓶方向191.攻5.约1现代缺化学玩工业赢的特添点企业某大型警化肌在化鱼工过倘程的街经济彩分析谁中,生产驳规模枕是一齐个影屿响较惨大的召因素,也就替是说,对大狱部分周化工牲过程,单位助年生花产能膏力的恒投资现及生碧产成捉本,随着慈生产栏规模打的增第加而闭减小(在某低一极闸限的诞规模矿范内)。生锹产规泽模的江大型誉化,使生化产装假置也流大型赛化,设备台型式畅也发售生变浇化。高度扬机械她化、避自动低化连指续生健产狡大型新化工业厂的绪机械砍化和重自动供化程昏度高,通常恳采用痕计算坏机控席制进妇行操刷作,一般仰投入星的体怕力劳量动人聋员较店少。俯因此笨要求隆参加宴操作厘的工网人具帆有较陈高的匪技术睬水平串。同欠时还绳要在虽设计骗和生犬产中拨达到静最佳臣化。203)综合景利用及化工锄原料肾石应油资遗料的过综合望利用难是一犁个典暮型例养子,石油际本身纤可作色为燃植料,经炼膀油厂记加工界后又川可得酒到各西种用哈途的鹊油品,进一苍步深速度加虫工,还可伪得到融石油旨化工桨的基羞本原拣料乙奔烯、冻丙烯权、芳唐烃等,从而混可合准成塑味料、蛇纤维搏、橡却胶等穿各种宽产品押。4)三废舌治理扯在廉化工邪生产间中产策生大允量的培废气坟、废斗水、供废渣,这些盟物质败不少移是有真害的,不仅玻污染寒环境,影响掘人民冤健康,也危饰害了垄生态农平衡箭。哥为了加保护热环境,造福拖人类,应严早格控垮制三自废的乳排放脑量。血我国宿已制遮订了障环境骆保护恢法,规定要凡新背建的亚工厂客都必僻须达工到三巴废治通理的古标准外。215)节能孝世件界上愁由于会工业牵发展,资源腰及能老源的扒需求猫日益牛增长,因此,1凭97慕3年原氧油价犯格猛丛涨之乔后,各国复都致拼力于宫节能房诚方法抓的研羞究,如提忙高产析品收盒率,改变置工艺甚路线,采用犹新的由催化位剂体粪系,改换蒜原料淡以及雁副产偏品的严充分究利用贷等方颠面,尽可柏能节瓦省能双源,提高溉经济演效益贝。除招此之纵外,在产墙品的词规格坑、输鼻送及栋包装傅合理尽等管熟理方撑面也卸进行郑了努找力。1.让5.零2化学得工业寨的发票展方授向221)大力疏发展绘绿色状过程截技术甘我吴国化吴学加陵工技矿术水叮平与呆发达挡国家恐相比,还有杀较大嫌差距,化学氧加工裕工业孩中资己源浪晋费较汽多,环境翠影响户严重论。例廊如液冬体燃雕料中阿有毒翻有害区物质榜的含隔量明够显高厉于发食达国衔家标注准的让允许撞值;以煤辱作为劫一次足能源氧及生棵产化库学品毒的原是料,污染颈十分携