化工工藝學(xué)-第一章-緒論

1、聊城大學(xué)2013級講義20%80%化工工藝學(xué)化工工藝學(xué)是化學(xué)工程與工是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的藝專業(yè)本科生的專業(yè)必修課專業(yè)必修課章節(jié)章節(jié)教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容學(xué)學(xué) 時時 分分 配配理論理論教學(xué)教學(xué)考核考核權(quán)重權(quán)重第一章第一章緒論緒論24%第二章第二章化工原料及其初步加工化工原料及其初步加工612%第三章第三章無機化工單元工藝無機化工單元工藝1227%第四章第四章石油化工單元工藝石油化工單元工藝1630%第五章第五章煤化工單元工藝煤化工單元工藝1227%總計總計48100%重重點點 第三章第三章第五章第五章典型化工工藝單元典型化工工藝單元第二章第二章化工原料及其初步加工化工原料及其初步加工第一

2、章第一章 緒論緒論引導(dǎo)引導(dǎo)基礎(chǔ)基礎(chǔ)鋪墊鋪墊 章節(jié)的前后聯(lián)系章節(jié)的前后聯(lián)系課程重點內(nèi)容課程重點內(nèi)容: :無機化工單元無機化工單元石油化工單元石油化工單元煤化工單元煤化工單元.無機化工單元無機化工單元以合成氨生產(chǎn)以合成氨生產(chǎn)工藝為例講授原料氣制取、工藝為例講授原料氣制取、原料氣凈化和氨合成等工序原料氣凈化和氨合成等工序的生產(chǎn)原理及工藝安排。的生產(chǎn)原理及工藝安排。.石油化工單元石油化工單元主要講授烴類主要講授烴類蒸氣裂解制烯烴、芳烴轉(zhuǎn)化、蒸氣裂解制烯烴、芳烴轉(zhuǎn)化、催化氧化、催化脫氫與脫氫、催化氧化、催化脫氫與脫氫、羰基化工藝等。羰基化工藝等。.煤化工單元煤化工單元主要講授煤的熱主要講授煤的熱分解、干

3、餾、氣化及液化。分解、干餾、氣化及液化。原全國化工部九大設(shè)計院原全國化工部九大設(shè)計院1由原料到化工產(chǎn)品2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢3化工工藝學(xué)的研究方法“化工化工” 兩個概念兩個概念化化學(xué)學(xué)工工業(yè)業(yè)(Chemical Industry)泛指生產(chǎn)過泛指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè)。程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè)。化工化工工藝工藝(Chemical Technology)即化工生即化工生產(chǎn)技術(shù)，系指將產(chǎn)技術(shù)，系指將原料原料物質(zhì)主要經(jīng)過物質(zhì)主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品產(chǎn)品的的方法和過程方法和過程，包括實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)，包括實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)的和物理的措施。變的全部化學(xué)的和

4、物理的措施。不同工藝路線和流程的技術(shù)經(jīng)濟評價等不同工藝路線和流程的技術(shù)經(jīng)濟評價等能量的回收和利用能量的回收和利用產(chǎn)品規(guī)格和副產(chǎn)物的分離與利用產(chǎn)品規(guī)格和副產(chǎn)物的分離與利用生產(chǎn)方法的選擇及方法原理生產(chǎn)方法的選擇及方法原理流程組織和生產(chǎn)控制流程組織和生產(chǎn)控制操作條件的影響和選定操作條件的影響和選定其他物料的影響其他物料的影響催化劑的選擇和使用催化劑的選擇和使用設(shè)備的選擇、結(jié)構(gòu)和操作設(shè)備的選擇、結(jié)構(gòu)和操作原料的選擇和預(yù)處理原料的選擇和預(yù)處理原料反應(yīng)產(chǎn)品評價化工工藝學(xué)的研究范疇化工工藝學(xué)的研究范疇 基礎(chǔ)化工原料基礎(chǔ)化工原料: : 硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿、純堿硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿、純堿、合、合成氨、工業(yè)

5、氣體成氨、工業(yè)氣體( (如氧、氮、氫、一氧化碳、二氧化碳、如氧、氮、氫、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等二氧化硫等) )等等無機物，無機物，乙烯、丙烯、丁烯乙烯、丙烯、丁烯( (丁二烯丁二烯) )、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、苯酚和醋酸等、苯酚和醋酸等有機物。有機物。三酸三酸 兩堿兩堿 三烯三苯一炔一萘三烯三苯一炔一萘 萘：萘：工業(yè)上最重要的稠環(huán)芳烴。工業(yè)上最重要的稠環(huán)芳烴。 純品為具有香樟木氣味的白色晶體純品為具有香樟木氣味的白色晶體,熔熔點點80.3。主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐、染料中間體、。主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐、染料中間體、橡膠助劑和殺蟲劑等。橡膠助劑和殺蟲劑等

6、。原料預(yù)處理原料預(yù)處理改變狀態(tài)及規(guī)格改變狀態(tài)及規(guī)格破碎、過篩、加熱、破碎、過篩、加熱、汽化脫除雜質(zhì)汽化脫除雜質(zhì)產(chǎn)品分離及精制產(chǎn)品分離及精制反應(yīng)反應(yīng)溫度、濃度、壓力、溫度、濃度、壓力、催化劑、設(shè)備催化劑、設(shè)備反應(yīng)反應(yīng)設(shè)備設(shè)備反應(yīng)特性反應(yīng)特性相態(tài)相態(tài)催化催化結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)操作操作換熱換熱精餾、吸收、萃取、精餾、吸收、萃取、吸附、干燥等吸附、干燥等化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程三個環(huán)節(jié)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程三個環(huán)節(jié)以上每一步都需在特定的設(shè)備中，在一定的操作條件下完成所要以上每一步都需在特定的設(shè)備中，在一定的操作條件下完成所要求的化學(xué)的和物理的轉(zhuǎn)變。求的化學(xué)的和物理的轉(zhuǎn)變。催化劑制備催化劑制備三廢處理三廢處理反應(yīng)工序反應(yīng)工序分

7、離工序分離工序后處理工序后處理工序產(chǎn)品產(chǎn)品回收工序回收工序副產(chǎn)品副產(chǎn)品原料工序原料工序原料原料化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程各工序組合化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程各工序組合由原料到基本化工產(chǎn)品的過程由原料到基本化工產(chǎn)品的過程構(gòu)成了化學(xué)工業(yè)鏈的基構(gòu)成了化學(xué)工業(yè)鏈的基礎(chǔ)，其產(chǎn)值在整個化學(xué)工業(yè)中的比重在一定時期內(nèi)不礎(chǔ)，其產(chǎn)值在整個化學(xué)工業(yè)中的比重在一定時期內(nèi)不一定是最高的，但其重要性卻是不容置疑的。一定是最高的，但其重要性卻是不容置疑的。化工產(chǎn)品化工產(chǎn)品 -無機化工產(chǎn)品和有機化工產(chǎn)品無機化工產(chǎn)品和有機化工產(chǎn)品。最重要的基本無機化工產(chǎn)品可用空氣、焦炭（或其它最重要的基本無機化工產(chǎn)品可用空氣、焦炭（或其它的含碳產(chǎn)品）、水、石灰、

8、巖鹽、磷石灰、硫和黃鐵的含碳產(chǎn)品）、水、石灰、巖鹽、磷石灰、硫和黃鐵礦等礦等原料原料制取。制取。硫酸是最重要的基本無機化工產(chǎn)品，硫酸是最重要的基本無機化工產(chǎn)品，其次為其次為氧氧和和氨氣。氨氣。重要的無機化工的終重要的無機化工的終產(chǎn)品產(chǎn)品種類有：化肥、金屬材料、種類有：化肥、金屬材料、無機非金屬材料、無機顏料、催化劑、無機聚合物等。無機非金屬材料、無機顏料、催化劑、無機聚合物等。. 基本無機化工產(chǎn)品基本無機化工產(chǎn)品. 基本有機化工產(chǎn)品基本有機化工產(chǎn)品由石油、天然氣、煤加工副產(chǎn)物所得化工產(chǎn)品由石油、天然氣、煤加工副產(chǎn)物所得化工產(chǎn)品丁丁二二烯烯苯苯乙乙炔炔合成氣合成氣(CO+H2) . 其他重要化工

9、產(chǎn)品其他重要化工產(chǎn)品1由原料到化工產(chǎn)品2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢3化工工藝學(xué)的研究方法化學(xué)工業(yè)發(fā)展簡史化學(xué)工業(yè)發(fā)展簡史十八世紀以前：十八世紀以前：作坊式手工（冶煉、陶瓷、釀造）作坊式手工（冶煉、陶瓷、釀造）近現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)近現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)( (無機酸、堿、鹽、無機酸、堿、鹽、煤化工煤化工純堿工業(yè)純堿工業(yè)以煤焦油為原料的有機化學(xué)工業(yè)以煤焦油為原料的有機化學(xué)工業(yè)由煤焦油中分離出來的苯、甲苯、二甲苯、由煤焦油中分離出來的苯、甲苯、二甲苯、苯酚、蒽、萘等有機物合成有機化工產(chǎn)品。苯酚、蒽、萘等有機物合成有機化工產(chǎn)品。硫酸工業(yè)硫酸工業(yè)路布蘭制堿法路布蘭制堿法索爾維法（氨堿法）索爾維法（氨堿法）鉛室法鉛

10、室法接觸法接觸法氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)隔膜法電解食鹽水隔膜法電解食鹽水現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)19世紀末到世紀末到20世紀世紀50年代，年代，以煤為原料以煤為原料，經(jīng)煤，經(jīng)煤焦油和電石乙炔，生產(chǎn)有機化學(xué)品的時代焦油和電石乙炔，生產(chǎn)有機化學(xué)品的時代20世紀世紀50年代開始的年代開始的以石油和天然氣為原料以石油和天然氣為原料合合成有機化學(xué)品的新時期成有機化學(xué)品的新時期合成染料、合成染料、醫(yī)藥、涂料醫(yī)藥、涂料工業(yè)工業(yè)) )純純堿堿工工業(yè)業(yè)將氨堿法和合成氨兩種工藝聯(lián)合起來，同時生產(chǎn)純堿將氨堿法和合成氨兩種工藝聯(lián)合起來，同時生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法（和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法（19431943年）。年）。硫

11、硫酸酸工工業(yè)業(yè)利用高級氮氧化物（主要是三氧化利用高級氮氧化物（主要是三氧化二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：SO2+N2O3+H2OH2SO4+2NOp 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2（沸騰爐造氣）（沸騰爐造氣）p 2SO2 + O2 2SO3（接觸室氧化）（接觸室氧化）p SO3 + H2O H2SO4（吸收塔淋洗）（吸收塔淋洗）沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2以煤焦油為原料的有機化學(xué)工業(yè)以煤焦油為原料的有機化學(xué)工業(yè)CaCO3CaO+CO2 CaO+2CCaC2+CO CaC2+2H2

12、OCa(OH)2+C2H2煤制合成氣煤制合成氣 2020世紀初，世紀初，F(xiàn). F.哈伯發(fā)明合成氨技術(shù)，哈伯發(fā)明合成氨技術(shù)，19131913年在年在C.C.博施的主持下建博施的主持下建成成第一個合成氨廠，第一個合成氨廠，合成氨的氫源來自水煤氣。合成氨的氫源來自水煤氣。 19201920年，年，C.C.埃利斯發(fā)明的埃利斯發(fā)明的丙烯水合制異丙醇丙烯水合制異丙醇工藝，標志著石油工藝，標志著石油化工的興起?；さ呐d起。 2020世紀世紀4040年代，年代，管式裂解烴類工藝和臨氫重整管式裂解烴類工藝和臨氫重整工藝開發(fā)成功，工藝開發(fā)成功，使乙烯等低碳烯烴和苯等芳烴來源變得豐富廉價。使乙烯等低碳烯烴和苯等芳烴

13、來源變得豐富廉價。 19311931年年氯丁橡膠氯丁橡膠實現(xiàn)工業(yè)化，實現(xiàn)工業(yè)化，19371937年年尼龍尼龍6666合成，至合成，至2020世紀世紀5050年代，進入年代，進入合成材料的時代合成材料的時代。 2020世紀末到世紀末到2121世紀初，世紀初，精細化工、生物化工、復(fù)合結(jié)構(gòu)材料、精細化工、生物化工、復(fù)合結(jié)構(gòu)材料、納米材料等蓬勃發(fā)展。納米材料等蓬勃發(fā)展?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展大事記現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展大事記總趨勢制陶、釀造、冶煉制陶、釀造、冶煉制堿、制酸、煤化學(xué)、合成氨制堿、制酸、煤化學(xué)、合成氨石油化工、天然氣化工石油化工、天然氣化工高分子化工：合成材料高分子化工：合成材料新興的化學(xué)工業(yè)新興的化學(xué)工業(yè)改變天然產(chǎn)物改變天然產(chǎn)物合成產(chǎn)品合成產(chǎn)品特點特點高新技術(shù)，縮短開發(fā)周期高新技術(shù)，縮短開發(fā)周期 最充分、最徹底地利用原料最充分、最徹底地利用原料 大力發(fā)展綠色化工大力發(fā)展綠色化工 化工過程要高效、節(jié)能和智能化化工過程要高效、節(jié)能和智能化實施廢棄物再生利用工程實施廢棄物再生利用工程發(fā)展方向發(fā)展方向1由原料到化工產(chǎn)品2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢3化工工藝學(xué)的研究方法從個別到一般從個別到一般我們先解剖一個一個的特別的化工產(chǎn)品的我們先解剖一個一個的特別的化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，在研究這些生產(chǎn)過程，在研究這些“個別個別”的現(xiàn)象過的現(xiàn)象過程中，用理論即用化學(xué)工程學(xué)的理論