化学工业与应用化学省公开课一等奖全国示范课微课金奖

当代化学工业与应用化学张光华教授应用化学教研室陕西科技大学化学与化工学院1/53国防军事工业农业信息产业航空航天化学工业与人类生活息息相关化学工业在国民经济中地位与作用交通运输化学工业应用化学2/53化肥沥青橡胶轮胎农药杀虫剂化学工业在国民经济中地位与作用乳化炸药生产设备3/53当代化学工业分类按产品应用可分为：化学肥料工业、染料工业、农药工业等；按原料可分为：煤化工、天然气化工、石油化工、无机盐化工、生物化工等；按生产规模或加工深度又可分为：大化工、精细化工等。在我国，按照国家统计局对工业部门分类，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、合成化学材料、医药工业、化学纤维、橡胶制品、塑料制品、化学试剂等。4/53原料路线、生产方法和产品品种多方案性用同一个原料能够制造各种不一样化工产品；同一个产品可采取不一样原料、不一样方法和工艺路线来生产；同一个原料可经过不一样生产方法和技术路线生产同一产品；一个产品能够有不一样用途，而不一样产品又可有相同用途。当代化学工业特点

5/53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既能够使资源和能源得到充分合理利用，就地将副产物和“废料”转化成有用产品，做到没有废物排放或排放最少；又能够表现为不一样化工厂联合及其与其它产业部门有机联合。装置规模增大，其单位容积、单位时间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。精细化不但指生产小批量化工产品，更主要是指生产技术含量高、附加产值高含有优异性能或功效并能适应快速改变市场需求产品当代化学工业特点

6/53技术和资金密集，经济效益好高度自动化和机械化当代化学工业，正朝着智能化方向发展。化学工业是技术和资金密集型行业，它需要高水平、有创造性和开拓能力各种学科不一样专业技术教授，以及受过良好教育及训练、知道生产技术操作和管理人员。化学工业产值是国民经济总产值指标主要组成部分。当代化学工业特点

7/53重视能量合理利用，主动采取节能技术

化工生产是由原料主要经化学反应转化为产品过程，同时伴随有能量传递和转换，必须消耗能量。化工生产部门是耗能大户，许多生产过程先进性表达在采取了低能耗工艺或节能工艺。

安全生产要求严格

化工生产含有易燃、易爆、有毒、高温、高压、腐蚀性强等特点，工艺过程多变，不安全原因很多，不严格按工艺规程生产，就轻易发生事故。当代化学工业特点

8/53化学工业—发展历史

20世纪是化学工业飞速发展时期，至60年代是化学工业真正成为大规模生产主要阶段。在此阶段合成氨（包含化肥）和石油化工得到了飞速发展。高分子化工从无到有，品种基本配齐，形成了大规模化。精细化工也逐步兴起。

9/53当代化学工业--合成氨、石油化学品1913年德国哈柏法合成氨投产，该工艺在高温、高压、气体循环下实现。1916年实现了氨氧化制硝酸。1920年美国建立了用炼厂气中丙烯水合制异丙醇--第一个石油化学品。1923年，美国联合碳化学企业在查尔斯顿建立了第一个以乙烷和丙烷裂解生产乙烯石油化工厂，打开乙烯为原料石油化工生产序幕。

10/53当代化学工业--石油化工兴起1941年：开始了从石油轻质馏分催化重整制取芳烃新工艺。同年，从烃类裂解气体中分离出合成橡胶主要中间体丁二烯。20世纪30年代炼油工业发展快速，热裂化和催化裂化分别工业化，同时生产出更多烯烃。生产乙烯同时，联产丙烯、C4烃、芳烃（苯、甲苯、二甲苯。石油化学工业：由乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯等加工为一系列下游产品。

11/53当代化学工业--合成树脂与纤维工业1928年：生产了第一个无色树脂（脲醛树脂）30年代：本体聚正当生产苯乙烯成功；有机玻璃，聚氯乙烯；低密度聚乙烯。高分子合成纤维发展要晚一些。1922年人造纤维产量已超出真丝纤维。1939年美国杜邦企业实现聚酰胺66纤维工业化。1941、1946年德国分别进行聚酰胺6纤维、聚氨乙烯纤维工业化生产。1950年以后，聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维等合成纤维相继工业化。基本上也配齐了合成纤维品种。12/53当代化学工业--合成橡胶工业1931年美国杜邦企业小批量生产了氯丁橡胶，苏联建成了万吨级丁纳橡胶生产装置，同一时期德国也生产了丁纳橡胶，1935年德国法本企业开始生产丁晴橡胶，1937年又建成了丁苯橡胶装置。第二次世界大战中，因为战争急需及天然橡胶产地被封，促进了合成橡胶，不但产量飞速增加，还使气密性极好丁基橡胶工业化，促成了各种特殊橡胶（硅橡胶、聚氨酯橡胶）生产。至此合成橡胶品种也基本齐备。13/53当代化学工业--精细化学品工业在石油化学工业发展大吨位产品后，人们也开始注意发展产量小加附加值精细化学品创造了活性染料，增强了染料与纤维结合，为对合成纤维染色，创造了专用性染料，比如用于涤纶分散染料，用于晴纶阳离子染料，农药：40年代创造有机氯农药DDT后，又开发出一系列有机氯、有机磷杀虫剂。医药：1928年发觉青霉素，开辟了抗菌素药品新领域。涂料：摆脱天然油漆传统，改用合成树脂。14/53当代化学工业--规模大型化20世纪60年代，化学工业更重视规模大型化。1963年美国凯洛格企业设计建设第一套日产540t合成氨单系列装置，是化学工业生产装置大型化标志。当代石油化工装置越来越大型化。15/53当代化学工业--石油化学工业面临巨大冲击70年代，国际石油价格发生了两次大幅度上涨，乙烯原料价格骤升，产品生产成本增加，石油化学工业面临巨大冲击。美国、日本和西欧地域主要乙烯生产国，纷纷采取办法：如关闭部分生产装置，节约生产能耗，开展副产品综合利用，进行深度加工，加强代油原料研究，把装置转移到发展中国家等。16/53当代化学工业--发展精细化学品发展精细化学品生产也是一个显著趋势。有些大化学工业联合企业已把重点转移到这类生产部门。精细化学品不但品种多，而且改变快，产品换代周期短，所以需要更大科研投入，白领（研究）人员多于兰领（生产）人员。精细化率代表精细化学品产值与整个化学工业产值百分比，发达国家精细化率已超出50%。当前精细化率也可成为新化学工业发展标志。17/53化学工业发展标志18-19世纪：人们长时间内把硫酸产量作为一个国家化学工业发展标志。20世纪：乙烯成为化学工业标志性产品，人们把乙烯作为一个国家化学工业发展标志。21世纪：当前精细化率成为一个国家化学工业发展标志。18/53中国化学工业发展史

我国近代化学工业新中国化学工业19/53我国近代化学工业--发展较晚1876年在天津建成我国第一座铅室法硫酸厂，日产硫酸约2t，可作为我国近代化学工业开始。1889年在唐山建成我国第一座水泥厂。1905年在陕西延长兴办了我国第一座石油开采和炼制企业，1907年开钻出油。20/53我国近代化学工业——近代化工奠基人吴蕴初范旭东候德榜21/53吴蕴初（1891～1953）

化学工业实业家。生于江苏嘉定（今属上海市）。1913年任汉冶萍企业汉阳钢铁厂化验师及制砖厂厂长。1921年与宋伟臣合作在汉口开设炽昌硝碱企业，生产火柴原料。1923年张逸云投资五万元，在上海创办天厨味精厂。1928年创办中华化学研究所，任董事长，后被举为中华化学工业会副会长。1932年天厨厂增资改组，吴取得对该厂控制权，又用天厨厂盈利，先后创办天原电化厂、天厨第二和第三分厂、天盛陶器厂、天利氮气厂等。22/53范旭东1883年出生于湖南湘阴县。1900年东渡日本留学，1910年以优异成绩毕业于京都帝国大学理科化学系。1911年回国，在北洋政府北京铸币厂负责化验分析。于1914年在天津塘沽创办久大精盐企业。1917年开始创建永利碱厂。于1926年实现了正常运转，生产出优质纯碱。于1933月着手创办永利碱厂。在办厂过程中，范旭东主动支持侯德榜等人革新苏尔维制碱工艺，于1934年研究开发成功了联合制碱新工艺。1945年10月4日突然身患急性肝炎，经医治无效，与世长辞。23/53候德榜——中国近代化学史上第一颗明星

1890年8月9日生于福建省闽候县。1907年以优异成绩毕业于美国教会办福州英华书院，1910年考取清华留学预备学堂高等科，1913年以全部功课十科均满分完成预科学业并公费派往美国留学，1917年获美国麻省理工学院化工专业、1919年获哥伦比亚大学硕士学位，1921年获该校博士学位。1921年10月回国后出任中国化工工业开拓者范旭东创办天津塘沽碱厂总工程师。

候德榜是中国近代化工工业奠基人，世界制碱权威。24/53我国近代化学工业直到1949年，旧中国化学工业还是很弱，在世界上毫无地位。当年全国化学工业总产值仅占全国工业总产值1.6%，化肥仅2.7万t，硫酸4万t，有机化学工业几乎还是空白，除少许电木外尚无高分子产品。1949年全国化工总产值仅占全国总产值1.6%。25/53新中国化学工业第一个五年计划：新建了一些大型化工企业，并扩建了大连、南京、天津、锦西等几个老化工企业。组建了一批化工研究、设计、施工队伍，开始了几个塑料（聚氯乙烯）及合成纤维（聚酰胺-6）品种生产，开创了高分子化工产品生产。1961年，我国在兰州建成了用炼厂气为原料裂解生产乙烯装置，开始了我国石油化学工业生产。26/53新中国化学工业即使我国石油化学工业起步较晚，但发展快速。从50年代开始从国外引进了炼油装置和石油化工设备，60年代开发了大庆油田，从此我国石油炼制工业有了大规模发展。70年代，伴随我国石油工业快速发展，集中力量建设了十几个以油气为原料大型合成氨厂，并在北京、上海、辽宁、四川、吉林、黑龙江、山东、江苏等地建设了一大批大型石油化工企业.27/531983年，中国成立了石油化工总企业，使我国炼油、石化、化纤和化肥企业集中领导，统筹规划。至80年代，更组建了一批大型石油化工联合企业，这些企业在全国500强企业中许多是占前列。新工艺、新产品不停补入，使石化工业有了很大发展，生产能力和产品质量连续稳定增加，基本形成了一个完整含有相当规模工业体系，与国外先进水平逐步靠近。新中国化学工业28/53伴随改革开放政策实施，化学工业飞速发展，不但石油化学工业在世界地位飞速上升，精细化学品生产也从无到有。十五规划确定，全国炼油综合能力将到达每年2.7亿t，乙烯生产能力到达900万t，建成广东、上海、福建3个近百万吨级乙烯基地，准备建其它几个大型乙烯石化基地，其中上海石化投资将达1500亿元。

新中国化学工业29/53新中国化学工业从我国化学工业当前情况看，还有很大发展潜力。比如塑钢比（塑料与钢质量比）在1999年仅为26∶74，虽与1980年11∶89有很大进步，但与世界平均水平（约各二分之一）还有很大差距，与世界先进水平（约60～70∶40～30）差距更大；我国合成纤维在三大合成材料之中是比较强，但我国人均合成纤维产量或消费量均还低于世界平均水平，若考虑合成树脂，我国人均消费量与世界人均消费相比差距更大。30/53新中国化学工业另一推进我国化工发展压力是我国化工产品进口量很大，比如1999年我国进口五大通用树脂量为880万t，已超出国内本身产量，至年我国塑料加工量已达万t，居世界第二位，但其中约二分之一塑料是进口。合成纤维情况相同，生产涤纶纤维需要对苯二甲酸作为原料，中国大陆在年生产能力为216万t，当年进口量高达250万t，预计年生产能力为250万t，需求是580万t，仍需大量进口。31/53新中国化学工业--差距与方向①以人均计产品产量仍比较低，大都还低于世界人均水平；②化学工业结构仍不够合理，抵挡产品多，高产值产品、专用产品少，低级产品生产能力过剩，高档产品仍需进口；③化学工业产品进口量大大高于产品出口量；32/53新中国化学工业--差距与方向④企业组织规模小而散，专业化水平低，以炼油厂为例，国外最大规模已达4000万t，而国内最大仅1600万t，还有一些100万t规模小厂；⑤经济效益差，成本高，效益差；⑥技术水平与装备水平落后，能耗高，劳动生产率低；因为化学工业所产生环境问题严重。中国在20世纪下半叶才开始工业化进程，比欧洲晚了200年。但新中国成立后近60年来中国还是取得了举世瞩目标成就。但那只是拉开了序幕，能够预见，中国化工事业在21世纪会有更飞速发展。33/53应用化学应用化学产生应用化学教育应用化学意义应用化学教育在我国发展化学品与化学工业应用化学与其它学科关系34/53应用化学—特点及定义应用化学是依据化学基本理论和方法对与化学相关实际问题进行应用基础理论和方法研究以及试验开发一门科学。应用化学研究范围涵盖了整个化学领域，熔化学理论和实践于一体，并与多门学科相互渗透，在推进科学技术进步中显示出生机勃勃活力。应用化学研究方向按研究对象来分可包含无机化学品化学、冶金化学、石油化学、煤化学、天然气化学等。35/53衣—纤维助剂、染料。食—食品添加剂（色素、香精、防腐剂）、化肥、农药。住—装饰材料助剂、涂料、颜料、油漆、塑料。行—橡胶助剂、油料添加剂、防冻剂。健—药品、保健品、除臭剂。美—化装品、洗涤剂、美容美发品、空气清新剂。1.与人民生活相关36/532.社会发展相关：工业—煤、石油、天然气各种加工助剂和催化剂，电子材料，矿产品加工剂等。农业—农药、饲料添加剂、除草剂、植物生长剂、农副产品加工药剂等。国防—化学武器、防化武器、导弹材料、航空航天材料等。高新科技—信息材料、功效材料、人造器官、基因工程材料等。37/53应用化学产生1661年,波义耳提出元素可作为近代化学奠基标志.公元前7000年人们已开始制陶。公元前3500年已经有冶铜,公元前2500年开始制造玻璃。公元前年左右已经有染色、酿酒和炼铁工艺。公元前二世纪出现炼金术、炼丹术以及煤、石油应用。18世纪后期以纺织工业出现为发端工业革命促使了漂白和染色技术发展，推进了近代硫酸工业出现。19世纪末，工业发展要求、科技进步、尤其是电机在工业中应用为大批量化工产品生产提供了动力。人们从规模化生产中总结基本过程和生产要素。38/53应用化学教育19世纪中叶，欧美国家在完成工业革命后建立了近代教育制度。化学工业发展迫切要求大量化学专业人才，化学系纷纷建立，并保持着与医药、矿冶、染料、香料、炸药等化工生产亲密联络。

1888年，麻省理工学院开设了世界上第一个化学工程四年制学士学位课，即著名“第十号课程”。1886年日本首次将“应用化学”作为工业专门学校中工艺科一门专业。

我国鸦片战争后，1865年江南制造总局附设机器学校开始设有化学课。39/53

应用化学教育在我国发展1958年后同济大学等校相继创办了应用化学专业。1961年开始在综合大学设化学、放射化学、高分子化学、应用化学和海洋化学五种化学类专业。

1992年3月颁布了化学和应用化学两种专业“基本培养规格和教学基本要求”，以有利于将多数理科化学毕业生培养成应用性人才，化学和应用化学正式实施“一级分流”。这一重大改革对促进应用化学教育发展起到了巨大推进作用。

40/531.3应用化学意义从科学分类和社会发展来看,应用化学是化学一个分支。从教育发展史看应用化学是为工科院校一个专业出现。从新产品开发普通过程来看，大致要经过六个基本过程：依照上述观点：依据化学基本原理和方法并结合其它科学技术对人类生产、生活实践中与分子改变相关问题进行应用基础理论和方法研究以及试验开发研究一门技术科学”。基础研究—应用研究—设计—试制—试用—定型——工业生产试验室研究——应用化学研究——工业生产41/53应用化学与化学（理论化学）区分①含有显著目标性和领域性：研究方向基于已知化学理论和方法去处理实际问题，将理论物化为详细路径以实现对客观世界改造。②含有综合性和边缘性。综合了各类化学知识且吸收非化学学科理论和研究方法.③含有很强功利性。以取得实际社会效益和经济效益为根本目标。④研究结果应用范围较基础科学小，保密，实现快。⑤重视实际效益尤其是经济效益成为其生命力基本指标。42/53应用化学与化学工程学区分①应用化学是化学一个分支，其基本研究过程是观察、试验和思维加工，含有理学特点。当前，应用化学尤其重视精细化工产品、专用化学品和功效材料开发。②应用化学结果要经过工程设计才能物化为详细生产过程。其结果形式主要是生产工艺、测试技术和产品理化指标。也与纯化学理论结果一样有论文和专利。③化学工程学是一门工程科学，其基本研究内容可概括为动量传递、热量传递和质量传递及化学反应工程（即三传一反）。43/53化学品与化学工业从19世纪下半叶开始，化学工业形成一个主要经济部门，吸引了大量人才从事应用化学研究，并由此逐步形成了工业化学和化学工程学等专门学科。化学工业特点是：(1)行业多，产品多。(2)国民经济基础，经济效益显著.(3)原料源广,生产路线多，知识密集，技术密集，资金密集(4)易产生有毒、易燃、易爆等有害物质。当前，低消耗、低污染、高产出、多品种是化学工业发展主流。化工产品类型按基本属性分为无机化学品、有机化学品和高分子化合物三大类。按应用范围分为通用和专用化学品，通用化学品主要包含原料和中间体等。44/53应用化学与材料科学关系材料科学是一门研究材料结构、组成与其性能关系，从微观角度说明材料性能本质，探索材料制备、分析和应用一门科学。当前，材料科学除了不停开发高强度、高硬度、高韧性、高耐磨以及高弹性等高性能工程材料外，材料科学研究也尤其注意开发兼有结构和功效材料特点新型材料和复合功效材料以适应更苛刻、更复杂使用要求。能源材料、信息材料和生物材料受到广泛重视。材料应用研究包含应用模拟、性能考查和评价；材料疲劳、老化、变质、破坏条件与机理研究；性能改进；材料配合与器件制造技术都离不开广泛、精深化学知识和技术支持。从某种意义上讲，应用化学主要目标是为人类提供更多更加好材料。45/53应用化学与生命科学关系生命科学是硕士命现象科学。20世纪50年代分子生物学出现，使人类开始从分子水平上认识到了生命本质，并在70年代发展出基因体外重组和克隆等震惊世界生物工程。化学在生命科学中应用而造成了生物化学和分子生物学出现，开辟了生命科学新纪元，这不但说明了化学本身生命力和在整个科学发展主要作用，而且深入证实了化学是介于物理和生物学之间一门科学，并一之有深入相互渗透、融合趋势。当前进行基因组计划分析和蛋白组计划，实质是一个化学结构分析，而生物工程关键技术——基因重组，其实质也是一个复杂分子切割与合成技术。46/53应用化学与环境科学关系环境化学是研究化学污染物质在大气圈、水圈、土圈中发生、分布、迁移、改变规律及其分析、监测和防治技术一门科学。环境化学是化学原理和技术在环境情况分析和治理方面应用，是应用化学一个分支。应用化学是应用化学专业主干专业课，其内容包括到了物理、化学、化工过程与设备以及反应工程、分离工程、生物工程等各种工业过程。

47/53应用化学研究1冲破传统观念，发挥想象力：尿素合成：冲破了无机物不能合成有机物传统观念。注意平时培养自己逆向思维，逆向思维是创造源泉。2用独特眼光看世界：波尔多液创造：米勒德特创造波尔多液（杀菌剂），果农为预防小偷偷葡萄，在葡萄藤上洒上石灰和硫酸铜混合液，以后藤叶不长霉而得到启发。青霉素创造：弗莱明用类似方法创造了青霉素。不要轻易放过生活、生产、试验中任何新奇化学现象，就抓住了创造机遇。48/53应用化学研