化工工艺学第一章绪论

化工工艺学ChemicalEngineeringTechnology章节教学内容学时分配理论教学考核权重第一章绪论1.05%第二章化工原料及其初步加工7.015%第三章无机化工单元工艺825%第四章石油化工单元工艺1035%第五章煤化工单元工艺620%总计32100%课程内容无机化工单元01石油化工单元02煤化工单元03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、流程及工艺安排。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。主要讲授煤的热分解、干馏、气化及液化。课

程

内

容

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。课程重点与要求应用性很强综合性强

灵活性强内容广而杂课

程

特

点化工生产实践化工工艺学化工理论静态封闭理想状态动态开放非理想状态具体问题具体分析范围宽，产品繁多，内容广泛化工工艺学化工工艺学的定义1.11.21.31.4由原料到化工产品化工原料的变迁与化学工业发展趋势化工工艺学的研究对象与内容第1章绪论1.1化工工艺学的定义1.什么是化工一般地说，化工是“化学工程”或“化学工业”的简称。在习惯上，化学工业简称为化工。在学科上，化学工程简称为化工。【化学工业】又称化学加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造业。是利用化学反应改变物质结构、成分、形态等生产化学产品的工业部门。【化学工程】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共同规律的一门学科。例如：矿石冶炼成金属(如铜、铁、锌、铝等)或非金属(如硅等)——冶金工业。动物的皮用化学反应使蛋白质固定——制革工业。植物的纤维改变其“形态”——造纸工业。酿酒、制药这些通常又不称为化学工业。把石油这种混合物，利用精馏的方法(这是一个物理方法或物理化学方法)把它的各个组分分离出来，通常是“石油化工”的一个范畴。将煤炭经化学方法转换为气体、液体和固体燃料和化学品——煤化工。1.1化工工艺学的定义化学工业分类的方法很多，不同国家或不同部门，其分类方法不尽相同按学科分类1按原料性质和来源分类：石油化工、煤化工、生物化工、矿产化工、海洋化工2与农林牧副渔的关系与轻工业的关系

文化用品、化妆品、日用陶瓷、玻璃搪瓷制品、日用杂货以及照相器材、电子类轻工产品等高级商品。

几乎所有的日常用品都需要油漆涂料作为保护或装饰。如果没有化工产品作为原料和辅助材料，就不可能生产市场上琳琅满目的轻工产品。化学工业在国民经济中的地位与作用与纺织工业的关系与建筑工业的关系

化学工业在国民经济中的地位与作用与交通运输业的关系与国防工业的关系

化学工业在国民经济中的地位与作用化学工业在国民经济中的地位与作用化学工业在国民经济中的地位与作用2.什么是工艺学【工艺】利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之成为产品的方法。【工艺学】根据技术上先进，经济上合理的原则，研究各种原材料、半成品、成品的加工方法和过程的学科称为工艺学。3.什么是化工工艺学【化工工艺学】是研究由化工原料加工成化工产品的化工生产过程的一门科学，内容包括生产方法、原理、流程和设备。1.1化工工艺学的定义1.1化工工艺学的定义例如：豆腐制作工艺？豆腐豆浆卤水

黄豆案例过滤分离煮浆卤水

黄豆精选浸泡磨浆豆渣清洗传统工艺：过滤豆浆点浆

豆腐

熟浆I原料选择及预处理II制浆过程III制得成品水设备选择及操作：石磨、电磨豆浆机、电石磨？滤纸？产量口感作用？能量？水质的影响IV废弃物处理案例第1章绪论化工工艺学的定义1.11.21.31.4由原料到化工产品化工原料的变迁与化学工业发展趋势化工工艺学的研究对象与内容1.2由原料到化工产品1.化工原料

用做化工生产的原料:自然资源或化工生产的阶段产品。（1）由食盐生产纯碱、烧碱、氯气和盐酸。（2）由硫铁矿生产硫酸。（3）由煤或焦炭生产合成氨、硝酸、乙烯和芳烃。（4）由石油和天然气生产低级烯烃、芳烃、乙炔、甲醇和合成气。1.2由原料到化工产品包括石油、天然气、煤和生物质。包括空气、水、盐、无机非金属矿物和金属矿物。基本有机化工产品基本无机化工产品用途：①直接作为商品出售。

②作为原料继参与化学反应。化工原料基础化工原料一般化工原料硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱、合成氨等无机物，合成气、乙炔、乙烯、丙烯、丁烯（丁二烯）、苯、甲苯、二甲苯、萘、苯酚和醋酸等有机物。各种无机盐和无机化学肥料、各种有机酸及其盐类、醇、酮、醛、酯等化工原料有机原料无机原料生化制品通过生化反应来生产化工所得的产品。例如：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。1.2由原料到化工产品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1.2由原料到化工产品

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。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；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；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化学反应温度、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2.化工生产过程1.2由原料到化工产品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：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。3.化工产品（1）基本无机化工产品最重要的基本无机化工产品可用空气、焦炭（或者其他的含碳产品）、水、石灰、岩盐、磷石灰、硫和黄铁矿等原料制取。无机原料与基本无机化工产品之间的关系如图1-1所示。1.2由原料到化工产品盐湖里的结晶盐花保护环境与人类健康

人人有责1.2由原料到化工产品课程思政空气空分O2N2HNO3NH3H2气化焦炭等水石灰石煅烧CO2CaONa2CO3NaCl电解NaOHCl2磷石灰分解磷酸盐Fe2O3SO2硫黄铁矿钢煅烧H2SO4无机化工的重要原料最重要的基本无机化工产品；氧和氨次之（2）基本有机化工产品①由石油、天然气、煤加工时生成的副产物所得的化工产品。②基本有机化工原料深加工产品。1.2由原料到化工产品由石油、天然气、煤加工副产物所得化工产品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（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、密封胶苯加乙烯烷基化乙苯脱氢苯乙烯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合成气(CO+H2)补N2和变换N2-H2合成氨、尿素等改良的F-T合成汽油、煤油、柴油等液体燃料合成甲醇羰基合成醋酸氧化甲醛酚醛树脂、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合成二甲醚转化转化C2-C4烯烃汽油柴油机燃料化工工艺学的定义1.11.21.31.4由原料到化工产品化工原料的变迁与化学工业发展趋势化工工艺学的研究对象与内容第1章绪论1.3化工原料的变迁与化学工业发展趋势1.化学工业的发展简史化学工业是一门古老的传统工业。远古时代——感性认识天然染料的提取、淀粉和糖蜜的发酵、天然药物的加工、陶瓷器皿、冶金、火药制造技术、燃料、造纸、无机盐、炼丹术、造纸、制革有利推动社会生产力的发展和人类文明建设没有理论指导生产,处于感性认识阶段1.3化工原料的变迁与化学工业发展趋势1.化学工业的发展简史化学工业是一门古老的传统工业。远古时代——感性认识天然染料的提取、淀粉和糖蜜的发酵、天然药物的加工、陶瓷器皿、冶金、火药制造技术、燃料、造纸、无机盐、炼丹术、制革有利推动社会生产力的发展和人类文明建设没有理论指导生产,处于感性认识阶段课程思政1.3化工原料的变迁与化学工业发展趋势十二世纪——萌芽状态中国的造纸和火药技术传入欧洲，作坊式的生产方式逐渐被机械化生产所取代生活水平提高，对纺织、印染、医药、化装品、农药化肥等产品提出了越来越多和高的要求激发人们对化学研究的热情各种化学现象被认识，各种化学定律被发现1.3化工原料的变迁与化学工业发展趋势化学工业又是一门新兴的工业工业革命带动了化学工业的发展1788年

芒硝+石灰石+煤→烧碱1859年

铅室法生产硫酸1892年电解食盐水生产氯气+烧碱冶金和城市煤气工业的发展18世纪末建立了以煤焦油为原料的有机化学工业体系

十八~十九世纪————成长和发展期建立了无机化学工业1.3化工原料的变迁与化学工业发展趋势1.3化工原料的变迁与化学工业发展趋势十九世纪末~二十世纪50年代——煤化工蓬勃发展期开发了各种性能优良的高分子化工产品建成合成氨生产装置

火工产品、人造汽油——

战争需要