化工導(dǎo)論、含義和發(fā)展要求

1、化 工 導(dǎo) 論、含義和發(fā)展要求第1章 化工的地位與發(fā)展史 化工概述化工的含義 化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工程、化學(xué)工藝的總稱或一部分，都可稱為化工。1.1.2 化學(xué)工業(yè) 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè)。按原料分：石油化學(xué)工業(yè)、煤化學(xué)工業(yè)等按產(chǎn)品量分：基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)、精細(xì)化學(xué)工業(yè)按化學(xué)特性分：無機(jī)化學(xué)工業(yè)、有機(jī)化學(xué)工業(yè)1.1.3 化學(xué)與化工化學(xué)新物質(zhì)的合成、新化學(xué)反應(yīng)的發(fā) 現(xiàn)、研究物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理、規(guī)律、理論?；嶒炇液铣傻幕瘜W(xué)物質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)放大到工業(yè)規(guī)模的運(yùn)用與實現(xiàn)。1.1.4 化學(xué)工程與化學(xué)工藝化學(xué)工程研究以化學(xué)過程中有關(guān)化學(xué)過程和物理過程的一般原理和共性規(guī)律，解

2、決過程及裝置的開發(fā)、設(shè)計、操作及優(yōu)化的理論和方法問題。單元操作 蒸發(fā)、流體流動、傳熱、干燥、蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、過濾等過程的總稱。單元操作的核心“三傳一反” “三傳”：質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞 “一反”：反應(yīng)工程對反應(yīng)器的研究化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)化學(xué)工藝將原料物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的全部措施。一般化學(xué)工藝過程包括：原料處理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品精制化學(xué)工程與化學(xué)工藝一級學(xué)科化學(xué)工程化學(xué)工藝高分子化工精細(xì)化工電化學(xué)工程1.1.5 化工原料化學(xué)工業(yè)起始原料空氣、水、礦物和生物化學(xué)工業(yè)的基本原料石油、天然氣、煤及生物質(zhì)資源。石油、天然氣、煤是不可再生資源生物

3、質(zhì)是可再生資源1.1.6 化工的特點(diǎn)：品種多原料、生產(chǎn)方法和產(chǎn)品的多樣性和復(fù)雜性能耗巨大化工生產(chǎn)過程條件變化大知識密集、技術(shù)密集和資金密集實驗與計算并重使用外語多1.2 化工在國民經(jīng)濟(jì)中的作用 化工為其它工業(yè)部門提供必需的物質(zhì)基礎(chǔ)與人們的衣、食、住、行息息相關(guān)。化工與農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)藥、植物激素及生長調(diào) 節(jié)劑?；づc醫(yī)藥化學(xué)合成制藥。化工與能源能源與化工有重疊性，同時兩者密不可分。一次能源煤、天然氣、石油、生物質(zhì)、核能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑻柲?、海洋能?。二次能源從一次能源加工得到的便于利用的形式，如汽油、煤油、柴油、重油、煤氣、LPG等。世界能源結(jié)構(gòu) 石油39.6% 煤27.3%天然氣核能7

4、.5%水電2.7%其他0.5%中國能源結(jié)構(gòu) 煤74.6% 石油天然氣 1.8%水電6.1%化工與人類生活衣、食、住、行、用 人類發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的化學(xué)物質(zhì)達(dá)1200多萬種，其中數(shù)萬種通過化工過程生產(chǎn)出來。化工與國防炸藥、導(dǎo)彈及火箭推進(jìn)劑飛機(jī)燃料、化學(xué)武器1.3 化學(xué)工業(yè)發(fā)展史世界化學(xué)工業(yè)發(fā)展史古代的化學(xué)加工近代的化學(xué)工業(yè)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中國化學(xué)工業(yè)發(fā)展史我國近代的化學(xué)工業(yè)新中國的化學(xué)工業(yè)我國化學(xué)工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比存在的差距：以人均計的產(chǎn)品產(chǎn)量比較低化學(xué)工業(yè)結(jié)構(gòu)不夠合理進(jìn)口量高于出口量規(guī)模小而分散經(jīng)濟(jì)效益差，成本高技術(shù)水平與裝備水平落后，能耗高環(huán)境污染嚴(yán)重化學(xué)工業(yè)作為重要的工業(yè)部門還將繼續(xù)發(fā)展，為其它工業(yè)

5、部門提供必不可少的原料及產(chǎn)品，為進(jìn)一步滿足人民生活水平提高的需求，對人類社會的物質(zhì)文明作出更大貢獻(xiàn)。思考題第一章 化工的地位與發(fā)展史1. 解釋中文“化工”的含義。說明“工程”與“工藝”的關(guān)系，并舉例說明(P23)。2.化學(xué)工業(yè)按原料、產(chǎn)品噸位、和化學(xué)特性各如何分類(P1)？3.簡述化工的特點(diǎn)是什么（P3)？4.簡述化學(xué)工程與化學(xué)工藝的各自的學(xué)科定義與研究內(nèi)容？5.化學(xué)工業(yè)中的基本原料包括哪些(P3)？6.重要的能源有幾種？其中有哪些是可再生的(P7)？7.一次能源與二次能源的定義？各包括哪些種類(P7)？8.簡述化工與能源的關(guān)系。它們之間應(yīng)如何配合？試舉例說明(P8)。第2章 無機(jī)化工無機(jī)化工

6、的特點(diǎn)無機(jī)化工是歷史上發(fā)展最早的化工部門無機(jī)化工產(chǎn)品是用途廣泛的基本化工原料與有機(jī)化工產(chǎn)品相比，無機(jī)化工產(chǎn)品品種少，工藝過程相對簡單新型無機(jī)化工產(chǎn)品逐漸形成新的無機(jī)化工產(chǎn)業(yè)2.2 無機(jī)化工原料 無機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料來源很廣，大致可分五大類：空氣、水、化學(xué)礦物、化石燃料（煤、石油、天然氣等）及工業(yè)農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。2.3 無機(jī)化工主要產(chǎn)品酸（硫酸、硝酸、鹽酸）堿（純堿、燒堿）合成氨以及由氮、磷、鉀等合成的化學(xué)肥料，鹽（由金屬離子或銨離子與酸根陰離子組成的物質(zhì)，如硫酸鋁、硝酸鋅、碳酸鈣、硅酸鈉、高氯酸鉀、重鉻酸鉀、鉬酸銨等）和元素化合物、單質(zhì)。約有1300多種，多數(shù)為用途廣泛的基本化工原料。簡答題1. 無

7、機(jī)化工包括哪些類產(chǎn)品？ (P16)2. 無機(jī)非金屬材料中的硅酸鹽材料包括哪幾種？ (P19)3. 純堿是用什么方法生產(chǎn)的？ (P21)4. 三酸兩堿都包括那些酸和堿？ (P21)5. 最重要的氮肥是什么？其氮含量大約是多少？ (P19)論述題1. 簡述硫酸生產(chǎn)的主要步驟和目的，寫出主要反應(yīng)方程式。 （P20）2.簡述合成氨生產(chǎn)的主要步驟和目的，寫出主要反應(yīng)方程式。 （P2324）第3章 石油煉制與石油化工主要內(nèi)容和要求：石油（物性、組成和油品的分類）石油煉制（一次、二次和三次加工）石油烴類裂解制烯烴及芳烴的生產(chǎn)典型產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝 石油的概念、組成、特點(diǎn) 含碳?xì)浠衔?，深褐色液體，相對密度一般為

8、0.751之間，比水輕，儲藏在地表深處，可以燃燒。 組成: 原油是由各種烴類組成的混合物，烴類主要由烷烴、環(huán)烷烴、芳烴組成。原油組成的特點(diǎn): 原油中各類烴類分子含碳原子的個數(shù)從1個到幾百個。 同一種原油中各種烴類在各個餾分中的分布差異很大。 不同的原油，各族烴類含量相差很大。石油產(chǎn)品一般分為四大種類: 石油燃料 潤滑油和潤滑脂 蠟、瀝青和石油焦 石油化工原料 石油煉制石油煉制: 從原油制取化工原料，及汽油、航空煤油、柴油和潤滑油等重要油品的加工過程。按加工深度的不同可分為原油的一次加工、二次加工和三次加工。 原油的一次加工: 原油通過常壓蒸餾和減壓蒸餾被切割成不同沸點(diǎn)范圍的烴類混合物（稱餾分油

9、）的過程。 包括三個工序： 原油預(yù)處理（脫鹽、脫水、脫雜質(zhì)）； 原油常壓蒸餾：將原油加熱到360-370進(jìn)入常壓塔，塔頂?shù)玫狡宛s分（直餾汽油，也叫石腦油）,塔不同塔板處（側(cè)線）得到煤油，輕柴油，重柴油； 原油減壓蒸餾：將沸點(diǎn)高于350,如裂化原料和潤滑油的部分分離出來,溫度要控制在420以下。原油一次加工工藝流程簡圖原油的二次加工: 將一次加工所得的餾分再加工生產(chǎn)更多的燃料和化工原料的過程。 二次加工包括催化裂化、加氫裂化、 延遲焦化、催化重整、烷基化、油品加氫精制、電化學(xué)精制及潤滑油加工裝置等過程。目的在于提高輕質(zhì)油收率，提高油品質(zhì)量，增加油品品種及提高煉油廠經(jīng)濟(jì)效益。催化裂化：是原料油在

10、500 左右在一定的壓力下與裂化催化劑的作用下反應(yīng)生成氣體(2%)、汽油(50%)、柴油(28%)、重質(zhì)油和焦炭的過程。 催化加氫：指石油餾分在氫氣的存在下催化加氫的過程，同時發(fā)生加氫精制和加氫裂化反應(yīng)。 如：RSH + H2 RH + H2S 催化重整：是以汽油(主要是直餾汽油)為原料生產(chǎn)高辛烷值汽油和輕芳烴，比如苯,甲苯和二甲苯（BTX）的過程。 原油的三次加工：將煉廠氣進(jìn)一步加工生產(chǎn)高辛烷值汽油和各種化學(xué)品的過程。 原油的三次加工包括石油烴烷基化，異構(gòu)化，烯烴疊合等。目前的趨勢是煉油廠與石油化工廠聯(lián)合，在石油加工的同時生產(chǎn)化工產(chǎn)品。 石油裂解制烯烴 烴類裂解是指以石油烴為原料，利用烴類在

11、高溫下不穩(wěn)定、易斷鏈和分解的原理，在隔絕空氣和高溫條件下（700以上），使原料發(fā)生深度分解等多種化學(xué)轉(zhuǎn)化生成較小分子乙烯、丙烯的過程。 烴類熱裂解是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)歷程十分復(fù)雜，一般認(rèn)為是自由基鏈鎖反應(yīng)?？偟臒崃呀夥磻?yīng)通式是： （1）裂解 Cm+nH2（m+n)+2 CnH2n + CmH2m+2 （2）脫氫 CnH2n+2 CnH2n + H2烴類熱裂解流程圖裂解氣的分離： 裂解氣的壓縮 水分的脫除 酸性氣體脫除 炔烴的脫除 烴的分離 芳烴的生產(chǎn)芳烴的生產(chǎn)主要指BTX的生產(chǎn)，BTX廣泛地用在石油化工和有機(jī)合成中，用于制造染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、合成橡膠、合成纖維等。石油芳烴來源有：催化重整工藝烴類

12、裂解副產(chǎn)芳烴 石腦油原料預(yù)分餾原料預(yù)加氫催化重整溶劑抽提精餾分離60組分130組分H2非芳烴C4氣體烴苯甲苯二甲苯重芳烴 聚乙烯 乙二醇 氯乙烯 乙丙橡膠乙烯 聚合氧化 加氯工程塑料、氯綸纖維 丙烯電線、電纜塑料薄膜、成型制品滌綸、防凍劑、溶劑環(huán)氧乙烷二氯乙烷 共聚 石油化工系列產(chǎn)品 聚丙烯 甘 油 丙烯腈 苯 酚丙烯 聚合 氧化氨氧化腈綸纖維、丁腈橡膠、ABS樹脂苯烴化酚醛樹脂、錦綸、醫(yī)藥丙綸、膠片、樹脂制品異丙苯炸藥、醫(yī)藥、化妝用品丙烯醛丁二烯 碳四烴 溶劑、汽油添加劑重要化工原料 橡膠制品 塑料、農(nóng)藥 正丁烯 異丁烯正丁烷 苯乙烯 共聚丁苯橡膠 水合叔丁醇 氧化順丁烯二酸酐 氧化 乙 酸

13、石油化工發(fā)展展望大型化、綜合化原料的重質(zhì)化、石油的深加工采用節(jié)約原料、能源的生產(chǎn)工藝采用對環(huán)境友好的石油化工技術(shù)簡答題：1、石油煉制和石油化工的主要產(chǎn)品有哪些？各列舉5種(P28)。2、石油煉制的一次加工主要采用什么方法，得到的燃料油主要包括哪幾種(P29)？3、原油減壓蒸餾的目的是什么(P29) ？ 4 石油二次加工的目的是什么(P30) ？5、舉例說出三種乙烯的下游產(chǎn)品及獲得該產(chǎn)品時所經(jīng)歷的反應(yīng)類型(P39) 。6、簡答生產(chǎn)乙烯的原料和方法是什么(P31) ？ 7、石油芳烴的兩個主要來源是什么(P35) ？第三章 習(xí)題第三章 習(xí)題論述題：1、簡述烴類裂解生產(chǎn)乙烯過程中，裂解氣凈化與分離的幾

14、個主要步驟和每個步驟的目的。2、簡述環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的主要步驟和每個步驟的目的，寫出主要反應(yīng)方程式。第4章 高分子合成材料通用高分子材料的分類、特性及用途合成聚合物的原料聚合生產(chǎn)過程高分子材料典型生產(chǎn)工藝功能高分子材料高分子材料的發(fā)展前景 通用高分子材料的分類、特性及用途高分子化合物由眾多原子或原子團(tuán)主要以共價鍵結(jié)合而成的相對分子量在10000以上的化合物。 聚合反應(yīng)低相對分子量的單體連接形成高分子化合物（聚合物）的過程。通用高分子材料塑料、合成纖維、合成橡膠 熱塑性 物質(zhì)在加熱時能發(fā)生流動變形，冷卻后可以保持一定形狀的性質(zhì)。大多數(shù)線型聚合物均表現(xiàn)出熱塑性，很容易進(jìn)行擠出、注射或吹塑等成型加工。熱

15、固性 指加熱時不能軟化和反復(fù)塑制，也不在溶劑中溶解的性能，體型聚合物具有這種性能。 均聚物 由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物。共聚物 又稱共聚體。由兩種或兩種以上不同單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得的聚合物。如丁苯橡膠是丁二烯和苯乙烯的共聚物。根據(jù)各種單體在共聚物分子鏈中排列方式，可分為無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。 英文的“高分子”主要有兩個詞，即polymer和macromolecule。前者又可譯作聚合物或高聚物；后者又可譯作大分子。這兩個詞雖然?；煊?，但仍有一定區(qū)別，前者通常是指有一定重復(fù)單元的合成產(chǎn)物，一般不包括天然高分子，而后者指分子量很大的一類化合物，包括天然和合成高分子

16、，也包括無一定重復(fù)單元的復(fù)雜大分子。塑料樹脂制備塑料的原料，有天然樹脂與合成樹脂之分。塑料由樹脂粒子添加其他輔助材料，經(jīng)混合、模壓而得的產(chǎn)品。常見的主要合成樹脂： 聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯 聚乙烯（PE），是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。無臭，無毒,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70-100),化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯耐熱老化性差。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。采用不同的生產(chǎn)方法可得不同密度(cm3）的產(chǎn)物。 主要用于制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電

17、視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。聚乙烯產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。 聚氯乙烯（PVC），主要成份為聚氯乙烯，另外加入其他成分來增強(qiáng)其耐熱性，韌性，延展性等。被稱為裝飾膜、附膠膜，應(yīng)用于建材、包裝、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，它的全球使用量在各種合成材料中高居第二。色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用。 由于在制造過程中增加了增塑劑、抗老化劑等一些有毒輔助材料，故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品。 聚丙烯（PP) ，為淡乳白色粒料、無味、無毒、質(zhì)輕的熱塑性樹脂。相對密度為，機(jī)械性能良好，耐熱性能良好，其熔點(diǎn)為170左右，在無外力作用下，150不變形，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿和有機(jī)

18、溶劑。聚丙烯缺點(diǎn)是易老化，低溫時變脆，低溫沖擊強(qiáng)度差。 適宜制作各種電器部件、電視機(jī)和收音機(jī)外殼，防腐管道、板材、汽車部件、周轉(zhuǎn)箱、編織包裝袋、包裝薄膜捆扎材料、各種容器、各種衣著用品、人工草坪等 。 聚苯乙烯（PS），苯乙烯單體經(jīng)懸浮法聚合并加有一定量發(fā)泡劑而制得。可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)為白色小顆粒。主要用于發(fā)泡成型，用作保溫、隔熱、防震、包裝材料及漂浮制品。通用型（R）適用于包裝材料；阻燃型（F）適用于建筑、絕熱材料。 合成橡膠 具有高彈性、高電絕緣性、耐水性、不透氣性的高分子化合物。生產(chǎn)過程：單體聚合后添加各種輔助原料，經(jīng)硫化成型后制得。丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠丁基橡膠順丁橡膠是丁二烯

19、經(jīng)溶液聚合制得的，順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性、耐磨性和彈性，還具有較好的耐老化性能。順丁橡膠絕大部分用于生產(chǎn)輪胎，少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。順丁橡膠的缺點(diǎn)是抗撕裂性能較差，抗?jié)窕阅懿缓谩?丁苯橡膠是產(chǎn)量最大的通用合成橡膠，有乳聚丁苯橡膠 、溶聚丁苯橡膠。丁苯生膠是淺黃褐色彈性固體，密度隨苯乙烯含量的增加而變大，耐油性差，但介電性能較好；生膠抗拉強(qiáng)度只有20-35kgf/cm2，加入炭黑補(bǔ)強(qiáng)后，抗拉強(qiáng)度可達(dá)250-280kgf/cm2；耐磨性耐自然老化性耐水性氣密性等優(yōu)于天然橡膠。丁苯橡膠是橡膠工業(yè)的骨干產(chǎn)品，它是合成橡膠第一大品種，綜合性能良好，價格低，在多數(shù)場合可

20、代替天然橡膠使用，主要用于輪胎工業(yè)，汽車部件、膠管、膠帶、膠鞋、電線電纜以及其它橡膠制品。 丁腈橡膠由丁二烯與丙烯腈共聚而制得的一種合成橡膠。是耐油、耐老化性能較好的合成橡膠。丁腈橡膠中丙烯腈含量越多耐油性越好,但耐寒性則相應(yīng)下降。它可以在120的空氣中或在 150的油中長期使用。此外，它還具有良好的耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。廣泛用于制各種耐油橡膠制品、多種耐油墊圈、墊片、套管、軟包裝、軟膠管、印染膠輥、電纜膠材料等，在汽車、航空、石油、復(fù)印等行業(yè)中成為必不可少的彈性材料。 丁基橡膠是合成橡膠的一種，由異丁烯和少量異戊二烯合成。制成品不易漏氣，一般用來制造汽車、飛機(jī)輪子的內(nèi)胎、各種密封墊

21、圈，在化學(xué)工業(yè)中作盛放腐蝕性液體容器的襯里、管道和輸送帶，農(nóng)業(yè)上用作防水材料。 合成纖維 合成樹脂經(jīng)拉伸成為長徑比非常高的纖維狀物質(zhì)。合成纖維聚酯纖維聚酰胺纖維聚丙烯腈纖維聚酯纖維由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維。工業(yè)化大量生產(chǎn)的聚酯纖維是用聚對苯二甲酸乙二醇酯制成的，中國的商品名為滌綸。用途廣泛，可以純紡織造，也可與棉、毛、絲、麻等天然纖維和其他化學(xué)纖維混紡交織，制成花色繁多、堅牢挺刮、易洗易干、免燙和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿絲、仿麻織物。在工業(yè)上高強(qiáng)度滌綸可用作輪胎簾子線、運(yùn)輸帶、消防水管、纜繩、漁網(wǎng)等，也可用作電絕緣材料、耐酸過濾布和造紙毛毯等。聚酰胺纖維的主

22、要品種是尼龍66和尼龍6。兩者的比重相同(1.14)，許多其他性質(zhì)也都類似，如強(qiáng)度高，回彈性好，耐磨性在紡織纖維中最高，耐多次變形性和耐疲勞性接近于滌綸，高于其他化學(xué)纖維，有良好的吸濕性。 尼龍66和尼龍6的主要缺點(diǎn)是耐光和耐熱性能較差。聚酰胺纖維的用途很廣，長絲可制做襪子、內(nèi)衣、襯衣、運(yùn)動衫、滑雪衫、雨衣等;短纖維可與棉、毛和粘膠纖維混紡,使混紡織物具有良好的耐磨性和強(qiáng)度。還可以用作尼龍搭扣帶、地毯、裝飾布等；在工業(yè)上主要用于制造簾子布、傳送帶、漁網(wǎng)、纜繩、篷帆等。 聚丙烯腈纖維，又稱腈綸，國外則稱為“奧綸”、“開司米綸”。通常是指用85%以上的丙烯腈與第二和第三單體的共聚物，經(jīng)濕法紡絲或干

23、法紡絲制得的合成纖維。腈綸纖維有人造羊毛之稱。具有柔軟、膨松、易染、色澤鮮艷、耐光、抗菌、不怕蟲蛀等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)不同的用途的要求可純紡或與天然纖維混紡，其紡織品被廣泛地用于服裝、裝飾、產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域。其碳化后可制成碳纖維廣泛應(yīng)用于國防、航天等高科技領(lǐng)域。 4.2 合成聚合物的原料聚合物單體組成高分子聚合物的最小單元。溶劑苯、甲苯、庚烷、己烷、氯乙烷等。助劑引發(fā)劑、催化劑、乳化劑、分子調(diào)節(jié)劑等。聚合物原料單體、溶劑、各種助劑。4.3 聚合生產(chǎn)過程聚合物的生產(chǎn)特點(diǎn)：要求單體具有雙鍵和有活性的官能團(tuán)。合成產(chǎn)品相對分子質(zhì)量的大小對產(chǎn)品的性能影響很大。反應(yīng)過程傳熱與傳質(zhì)與一般有機(jī)化學(xué)反應(yīng)區(qū)別很大。產(chǎn)品品種多，

24、規(guī)模大小不一。反應(yīng)過程復(fù)雜。聚乙烯乙烯高壓聚合LDPE中壓聚合低壓聚合HDPE4.5 功能高分子材料分離功能高分子材料離子交換樹脂高分子功能膜導(dǎo)電功能高分子材料高分子液晶 功能高分子材料既具有一般高分子材料的特性，又具有其他特殊功能的高分子材料，如光學(xué)功能、生物化學(xué)功能、醫(yī)藥功能、耐熱功能、光敏功能、導(dǎo)電功能等。醫(yī)用高分子材料醫(yī)療器械人造器官及假肢等醫(yī)藥用高分子材料其他功能高分子材料超高吸水高分子材料反應(yīng)功能高分子材料光敏和感光高分子材料4.6 高分子材料的發(fā)展前景增加通用高分子產(chǎn)品種類，減少消耗，降低成本工程塑料和特種橡膠功能高分子材料的發(fā)展方向開發(fā)新型高分子光敏、磁性、導(dǎo)電材料。研制具有化

25、學(xué)功能的高分子催化劑。研制新型分離性高分子材料開發(fā)農(nóng)用各類高分子制品研制新型醫(yī)用高分子材料精細(xì)化工高分子材料第四章 思考題簡答題1.什么是功能高分子材料？ (P62)2.說出至少五種功能高分子材料和它們的用途。 (P63) 3.三大高分子材料指什么？在日常生活中有哪些應(yīng)用？ (P5154) 4.離子交換樹脂的基本功能是什么？ (P63)5.高分子液晶有什么特點(diǎn)？(P64)6.說出五種常用塑料的名字。(P51)7.說出五種高分子聚合物單體。(P51)第5章 天然氣化工與煤化工 天然氣與煤 天然氣化工 煤的化工利用 煤化工發(fā)展方向 溫室氣體的化學(xué)利用天然氣資源與組成（natural gas）： 主

26、要成分: 甲烷，含有不同量的乙烷、丙烷和丁烷以及少量的戊烷以上的重組分，還可能含有H2O、CO2、N2、H2等雜質(zhì)。天然氣有干氣與濕氣、甜氣與酸氣之分。 天然氣與煤天然氣資源的蘊(yùn)藏形式氣田：天然氣單獨(dú)蘊(yùn)藏，主要成分是甲烷，有的甲烷含量高達(dá)99%以上。油田氣或油田伴生氣：天然氣與石油共生，多為濕氣，其中丙烷、丁烷能以“液化氣體”的形式分離出來，稱“液化石油氣”（LPG）。油田氣中C5以上烷烴能以“氣體汽油”形式分離出來，稱為凝析油。煤層氣: 又稱瓦斯氣或煤層甲烷，是非常規(guī)天然氣的一種重要類型，其儲量很大。天然氣水合物: 存在于地球高緯度的凍土帶和深度不到2000m的海底, 由CH4與H2O組成的

27、具有確定晶體結(jié)構(gòu)的籠形化合物，估計儲量很大，但目前尚未得到利用。我國天然氣蘊(yùn)藏量2009年探明天然氣總儲量為萬億m3，居世界第15位；2009年天然氣消耗量為830 億m3；中國天然氣的勘探和開發(fā)正逐步受到重視，預(yù)計今后20年內(nèi)中國天然氣的開發(fā)將進(jìn)入高速增長期，2020年產(chǎn)量將達(dá)到1200億m3。世界煤的資源十分豐富，占世界可燃礦物資源的第一位約為15萬億噸。中國煤炭資源主要集中在晉、陜、內(nèi)蒙及新疆地區(qū)。2009年末世界煤炭資源可采儲量為10萬億噸，其中中國為11450億噸，居世界第三位。煤資源與組成煤資源與組成煤（coal）是蘊(yùn)藏在地下的固態(tài)有機(jī)可燃礦物，經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)、物理化學(xué)和地球化

28、學(xué)作用，經(jīng)過漫長地質(zhì)年代的天然煤化作用而生成的。煤類型劃分: 腐殖煤、腐殖腐泥煤和腐泥煤。 腐殖煤可分為褐煤、煙煤和無煙煤，是近代煤綜和利用和化學(xué)加工的主要煤種。煤的化學(xué)成分煤一般由有機(jī)物質(zhì)和礦物質(zhì)所組成，有機(jī)質(zhì)是煤中的主要成分。煤中有機(jī)質(zhì)主要由五種元素組成，以C、H、O為主，總和占煤中有機(jī)質(zhì)的95%以上，其次是N和S。天然氣與煤的能源利用天然氣和煤均是重要的能源。在中國現(xiàn)今能源資源結(jié)構(gòu)中，煤炭占到%，水力占%，石油和天然氣為27.1%。由于中國是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，造成較嚴(yán)重的環(huán)境污染和較低的能源利用效率。天然氣目前的最大用途是用作工業(yè)加熱燃料和家用燃料。由于天然氣的熱值高、污染少，是一種清

29、潔能源，因此在能源結(jié)構(gòu)中的比例逐年提高。 天然氣化工天然氣利用三條途徑：合成氣水蒸氣轉(zhuǎn)化部分氧化合成氨、尿素甲醇及下游產(chǎn)品汽油、柴油產(chǎn)品其他C1產(chǎn)品乙炔、炭黑乙炔化工產(chǎn)品熱裂解天然氣 (CH4)天然氣 (CH4)熱裂化或氧化脫氫氫氰酸天然氣 (CH4)氨氧化甲烷各種衍生物 天然氣 (C2C4)乙烯、丙烯順丁烯二酸酐、異丁烯丙烯酸C4氧化或異構(gòu)脫氫C3氧化氯化、硝化、硫化甲烷經(jīng)合成氣的化學(xué)轉(zhuǎn)化合成氣CO與H2組成的混合物 水蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣： CH4 + H2O CO + 3 H2 天然氣直接部分氧化制合成氣: CH4 + 1/2O2 CO + 2H2 由合成氣制氨與尿素：主要反應(yīng)：N2+3H2

30、NH32NH3+CO2NH2COONH4(氨基甲酸氨）（NH2）CO（尿素）+H2ONH2COONH42由合成氣制甲醇 主要反應(yīng)：CO + 2H2CH3OHCO2 + 3H2CH3OH + H2O甲烷的直接化學(xué)轉(zhuǎn)化天然氣合成氣乙醇甲醇甲醛芳香烴萘甲酸碳二烴碳纖維醋酸氫氰酸汽油5.3 煤的化工利用高溫干餾氣體產(chǎn)物焦?fàn)t煤氣甲烷H2粗苯苯甲苯二甲苯苯酚甲酚二甲酚乙烯餾分萘蒽煤焦油煤煤高溫干餾焦炭氣化水煤氣生石灰2000電石水解乙炔及下游產(chǎn)品氣化合成氣（CO+H2)煤的干餾煤干餾高溫干餾中溫干餾低溫干餾1000800600高溫干餾焦?fàn)t煤氣粗苯煤焦油焦炭煤的氣化在常壓或加壓，煤與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為主要含有

31、H2、CO氣體的過程。煤氣化主要反應(yīng)：C與水蒸氣反應(yīng)：C + H2O CO + H2C + 2H2O CO2 + 2H2C + CO2 2COC與CO2反應(yīng)：CO的變換反應(yīng)：C + CO2 2COCO + H2O CO2 + H2 煤化工的發(fā)展方向煤層氣利用煤的拔頭工藝生產(chǎn)液體燃料煤的液化煤制氫由合成氣合成液體燃料及發(fā)電清潔能源戰(zhàn)略 溫室氣體的化學(xué)利用溫室氣體 大氣中影響地球向外輻射能量的氣體。主要包括： 二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、臭氧、氟氯烴CO2的化學(xué)利用第5章 思考題1.煤的化學(xué)成分中煤含有哪些主要化學(xué)元素？(P70)2.煤的高溫干餾后的主要產(chǎn)品有哪四種？ (P77)3.指出由煤制取合成

32、氨的主要步驟。(P77)4.天然氣資源的四種蘊(yùn)藏形式的簡單名稱各是什么？(P68)5.指出天然氣在化學(xué)工業(yè)中上的主要用途。 (P73)6.試寫出反應(yīng)式說明甲烷經(jīng)合成氣化學(xué)轉(zhuǎn)化生成的三種化學(xué)品。(P73)7.至少指出最常見的兩種溫室氣體，并說明它們最大的危害是什么？ (P84)8.溫室氣體的最大危害是什么？試列舉最常見的溫室氣體，并說明它們在化工生產(chǎn)中有何用途（各舉兩例）？第6章 化學(xué)工程與工藝的科學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)工程的產(chǎn)生與發(fā)展化工單元操作原理及設(shè)備化學(xué)反應(yīng)工程化工過程控制化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)6.1 化學(xué)工程的產(chǎn)生與發(fā)展化學(xué)工業(yè)中存在著千變?nèi)f化的各種化學(xué)加工過程，即化工過程?；み^程中不僅包含化學(xué)變化的過

33、程，而且還包含分離混合物為較純凈的不同組分以及改變其物理狀態(tài)和性質(zhì)的各種過程。大規(guī)模裝置（15萬噸/年）此裝置有六臺結(jié)晶器，此規(guī)模中顯示出其中的兩臺 在某現(xiàn)有裝置中進(jìn)行一臺結(jié)晶器的安裝 結(jié)晶與精餾結(jié)合用于分離萘及其衍生物化學(xué)工程的定義：G.E. 戴維斯：“化學(xué)工程是工程技術(shù)的一個分支，化學(xué)工程從事物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化或物理變化的加工過程的開發(fā)和應(yīng)用。通?？蓪⑦@些加工過程分解為一系列物理單元操作和化學(xué)單元操作。化學(xué)工程師主要從事運(yùn)用上述單元操作和單元過程進(jìn)行裝置和工廠的設(shè)計、制造和操作?；瘜W(xué)、物理和數(shù)學(xué)是化學(xué)工程的基礎(chǔ)學(xué)科，而在化學(xué)工程實踐中，經(jīng)濟(jì)則占主導(dǎo)地位?！?化工單元操作原理及設(shè)備單元操作的概

34、念 任何化工過程無論規(guī)模大小，都可以分為一系列基本操作，如流體輸送、過濾、加熱、冷卻、蒸餾、萃取等等。單元操作就是按照特定要求使物料發(fā)生物理變化的這些基本操作的總稱。單元操作的內(nèi)容、原理及設(shè)備常用的單元操作：流體輸送、沉降、過濾、攪拌、加熱、冷卻、蒸發(fā)、蒸餾、萃取、吸收、吸附、干燥、離子交換、膜分離、結(jié)晶、粉碎、顆粒分級等等。動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三種 “傳遞過程” 是單元操作的科學(xué)基礎(chǔ)。動量傳遞流體輸送沉降過濾攪拌熱量傳遞加熱冷卻蒸發(fā)結(jié)晶質(zhì)量傳遞蒸餾吸附萃取離子交換 流體輸送借助流體輸送設(shè)備（如泵和風(fēng)機(jī)等），使流體物料從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備，或由上一工序送往下一工序，形成完整的生產(chǎn)

35、流程。離心泵裝置簡圖往復(fù)泵原理往復(fù)泵裝置簡圖管路設(shè)計的主要內(nèi)容：管路壁厚管路直徑流體輸送功耗輸送機(jī)械選型6.2.2 換熱 換熱在一定溫度差的推動作用下，熱量從從高溫部分傳向低溫部分的過程。熱傳遞熱傳導(dǎo)對流傳熱輻射傳熱換熱設(shè)備的設(shè)計內(nèi)容：換熱面積大小換熱器殼體及換熱管壁厚度換熱器形式選擇套管換熱6.2.3 蒸餾原理利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的差異，易揮發(fā)的低沸點(diǎn)組分較多地氣化，在氣相中富集；難揮發(fā)的高沸點(diǎn)組分較少氣化，在剩余的液相中曾濃，從而實現(xiàn)液體混合物各組分的分離的一種單元操作。FDWFD間歇精餾裝置連續(xù)精餾裝置 吸收 利用氣體在液體中溶解度的差異而分離氣體混合物的操作稱為吸收。主要用于：

36、氣體混合物的分離氣體凈化制取溶液填料吸收塔吸收設(shè)備：板式吸收塔 填料吸收塔濕法煙氣脫硫吸收塔6.2.5 萃取 液液萃取是利用混合液中各組分在溶劑中溶解度的差異而實現(xiàn)分離的單元操作。 溶質(zhì) A稀釋劑（原溶劑）B萃取劑S混合液A+B萃取劑S混合液A+B萃余相R(B+A+S)萃取相E(S+A+B)萃取液E(A+B)脫除S萃余液R (A+B)脫除S萃取劑S重液重液輕液輕液重液可是分散相，也可是連續(xù)相。噴灑塔填料塔篩板塔脈沖塔 化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程的任務(wù)和內(nèi)容 化學(xué)反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)的核心，對產(chǎn)品的生產(chǎn)成本起著決定性的影響。研究內(nèi)容：對化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的研究；對反應(yīng)器中傳遞規(guī)律的研究?；瘜W(xué)反應(yīng)的操作方式

37、間歇式操作連續(xù)式操作反應(yīng)器的形式釜式反應(yīng)器固定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器釜式反應(yīng)器固定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器示意研究化學(xué)反應(yīng)工程的基本方法 采用數(shù)學(xué)模型的方法對特定的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行定量的描述。建立化學(xué)反應(yīng)數(shù)學(xué)模型要用到：化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程式物料衡算式熱量衡算式動量衡算式參數(shù)計算式6.4 化工過程控制化工過程控制的目的保證化工裝備平穩(wěn)運(yùn)行，使生產(chǎn)過程穩(wěn)定，以最少的能量消耗，獲得最多的合格產(chǎn)品。化工過程控制的原理測量變送器 它的作用是測量實際溫度（或其它物理量），并將其轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。調(diào)節(jié)器 它接收變送器送來的溫度信號，與事先設(shè)定的希望溫度值進(jìn)行比較得出偏差，然后按照一定的運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算得

38、出的調(diào)節(jié)命令用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)送出去。執(zhí)行器 通常指自動調(diào)節(jié)閥，它和普通閥門（手動閥門）功能一樣，只不過它能自動地根據(jù)調(diào)節(jié)器送來的調(diào)節(jié)命令改變閥門的開度。計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)（Direct Digital Control）一臺計算機(jī)可代替多臺調(diào)節(jié)器。除了一般PID控制規(guī)律外，還可采用復(fù)雜的控制方法，如前饋控制等。連鎖保護(hù)。6.5 化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的基本任務(wù)：研究技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的相互關(guān)系，對技術(shù)路線、技術(shù)政策、技術(shù)方案和技術(shù)措施進(jìn)行分析論證。對它們的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評價和評估。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的目標(biāo)：是尋求技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的最佳結(jié)合。技術(shù)經(jīng)濟(jì)的評價原則：對一個技術(shù)方案進(jìn)行

39、評價，往往同時涉及社會、環(huán)境、資源等方面的問題，甚至有時還涉及政治、國防、生態(tài)等問題。經(jīng)濟(jì)效益分析投資固定投資與流動資金之和稱為總投資。 分次逐漸轉(zhuǎn)移到成本中去的固定資本價值，稱為“折舊”。經(jīng)濟(jì)效益=V（生產(chǎn)成果）C（勞動消耗）=產(chǎn)出投入成本 是生產(chǎn)一種產(chǎn)品時所消耗的物化勞動和人力勞動的總和。構(gòu)成化工產(chǎn)品成本的主要組成部分有：原材料；燃料及動力費(fèi)；工資和附加費(fèi)；折舊費(fèi)；企業(yè)管理費(fèi)；銷售費(fèi)。銷售收入、稅金和利潤產(chǎn)量和銷售量 產(chǎn)量不等于銷售量。產(chǎn)值和銷售收入： 產(chǎn)值一種產(chǎn)品的年產(chǎn)量與單位產(chǎn)品價格的乘積，即： 產(chǎn)值=單價產(chǎn)量 銷售收入產(chǎn)品作為商品銷售后的收入,即： 銷售收入=單價銷售量盈利、利潤、稅

40、金：A.盈利和凈利潤 盈利（毛利潤）= 銷售收入 - 生產(chǎn)成本 凈利潤 = 毛利潤 - 稅金B(yǎng).稅金（產(chǎn)品稅、資源稅、調(diào)節(jié)稅、所得稅）提高經(jīng)濟(jì)效益的途徑:A.增加產(chǎn)出的價值； B.減少投入，降低消耗，降低成本。簡答題：1、化工基本單元操作理論基礎(chǔ)在于三種傳遞過程，說 出這三種傳遞過程是什么。(P90)2、化工單元操作基本定義是什么？列舉六種化學(xué)工業(yè) 中常見的單元操作。(P89)3、化工自動控制的基本原理是什么？(P100)4、常見的化學(xué)反應(yīng)器有哪三種形式？ (P98)5、簡答蒸餾單元操作的基本原理和目的。(P93)6、吸收單元操作的原理是什么？(P94)7、化學(xué)反應(yīng)有哪兩種基本操作方式，說出它

41、們的特點(diǎn) 和應(yīng)用場合。(P98)8、簡答化工過程控制的目的。(P100)9、 簡答化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的基本任務(wù)。 (P102)10、化工生產(chǎn)的成本主要包括哪些？(P103)論述題：1、“測量變送器”、“調(diào)節(jié)器”和“執(zhí)行器”在自動控制中 起什么作用？ (P100)2、試論提高化工生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的途徑。(P104)3、論述經(jīng)濟(jì)效益的含義和提高經(jīng)濟(jì)效益的基本途徑。 (P102)第7章 精細(xì)化工精細(xì)化工的分類、特點(diǎn)及原料傳統(tǒng)精細(xì)化工新型精細(xì)化工 精細(xì)化工的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)地位 19世紀(jì)以前精細(xì)化工的行業(yè)就已經(jīng)出現(xiàn)，諸如染料、肥皂、油漆、香料和香精就已經(jīng)被人們所應(yīng)用。20世紀(jì)石油化學(xué)工業(yè)的崛起,從石油化工為原料出發(fā)制

42、備的化工產(chǎn)品的數(shù)量和種類迅速增加,化工產(chǎn)品在質(zhì)量上和性能上都有了顯著的提高。 精細(xì)化工在國民經(jīng)濟(jì)中的作用：直接用作最終產(chǎn)品或它的主要成分。增加或賦予各種材料以特性。增進(jìn)和保障農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的豐產(chǎn)豐收。豐富人民生活。促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。提高經(jīng)濟(jì)效益。 精細(xì)化工的分類、特點(diǎn)及原料精細(xì)化工品（即精細(xì)化學(xué)品）是指那些具有特定的應(yīng)用功能，技術(shù)密集，商品性強(qiáng)，產(chǎn)品附加值較高的化工產(chǎn)品。生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的工業(yè)，通稱精細(xì)化學(xué)工業(yè)，簡稱精細(xì)化工。精細(xì)化工的分類：農(nóng)藥染料涂料（包括油漆和油墨）顏料試劑和高純物質(zhì)信息用化學(xué)品（包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學(xué)品）食品和飼料添加劑粘合劑催化劑和各種助劑（化工系統(tǒng)生

43、產(chǎn)的）化學(xué)藥品（原料藥）和日用化學(xué)品高分子聚合物中的功能高分子材料（包括功能膜，偏光材料等）。 日本在1965年發(fā)表，精細(xì)化工僅分為17個門類，到了1981年出版的精細(xì)化工年鑒中提出了精細(xì)化工產(chǎn)品的內(nèi)容共涉及34個門類，它們是醫(yī)藥、獸藥、染料、涂料、有機(jī)顏料、油墨、催化劑、試劑、香料、粘合劑、表面活性劑、化妝品、感光材料、橡膠助劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、塑料添加劑、石油添加劑、飼料添加劑、食品添加劑、高分子凝聚劑、工業(yè)殺菌防霉劑、芳香防臭劑、紙漿及紙化學(xué)品、汽車化學(xué)品、脂肪酸及其衍生物、稀土金屬化合物、電子材料、精細(xì)陶瓷、功能樹脂、生命體化學(xué)品和化學(xué)促進(jìn)生命物質(zhì)等。 溶劑與通用中間體，醫(yī)藥，農(nóng)藥，染

44、料及中間體，香料及香精，化妝品，芳香防臭劑，食品添加劑，獸藥及飼料添加劑，保健食品，高分子絮凝劑，涂料，油墨，膠粘劑，脂肪酸，肥皂，表面活性劑，合成洗滌劑，塑料穩(wěn)定劑，橡膠添加劑，燃料油添加劑，潤滑劑及其添加劑，纖維用化學(xué)品，皮革用化學(xué)品，造紙用化學(xué)品，汽車用化學(xué)品，功能高分子，生物工程酶制劑，成像材料，催化劑，合成沸石分子篩，稀有氣體，稀有金屬，儲氫合金，非晶態(tài)合金，精細(xì)陶瓷，無機(jī)纖維，碳黑，顏料，試劑，火藥及推進(jìn)劑，金屬表面處理劑，工業(yè)用殺菌防霉劑，混凝土外加劑，水處理劑，電子工業(yè)用化學(xué)品，納米材料，現(xiàn)代中藥技術(shù)。精細(xì)化工品的特點(diǎn) ：技術(shù)密集度高，精細(xì)化工產(chǎn)品的開發(fā)涉及到各種化學(xué)、物理、生

45、理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等諸多方面的學(xué)科，集中了這些學(xué)科的各種技術(shù)。多品種，小批量，產(chǎn)品周期短，更新?lián)Q代快。生產(chǎn)流程復(fù)雜，設(shè)備投資大，多采用間歇式生產(chǎn)工藝，具有技術(shù)壟斷性強(qiáng)，銷售利潤高，附加值高的特點(diǎn)。商品性強(qiáng)，市場競爭激烈。 傳統(tǒng)精細(xì)化工染料 ： 染料是能將纖維或其他被染物染成其他顏色的有機(jī)化合物。染料分子中常含有發(fā)色團(tuán)（如：偶氮基、硝基、羰基等）和助色團(tuán)（如：氨基、羥基、甲基、磺酸基等），當(dāng)光線射入后發(fā)生選擇性吸收，并發(fā)射一定波長的光線，從而顯示出顏色。有些基團(tuán)還能與纖維起到化學(xué)結(jié)合的作用，增加染料與纖維的結(jié)合能力。染料分類方法：按反應(yīng)方法和應(yīng)用性能的共性，分為分散染料、還原染料、活性染料、酸性染料

46、、堿性染料、直接染料、硫化染料、冰染染料等幾大類。根據(jù)染料分子中所含基本結(jié)構(gòu)或基團(tuán)分類，有偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料、噻唑染料、三芳甲烷染料、亞甲基染料等。 染料現(xiàn)狀：我國為染料的生產(chǎn)大國，2006年我國染料產(chǎn)量達(dá)到萬噸，全年出口量萬噸，但同時進(jìn)口染料萬噸。過度的競爭和下游客戶不斷提出降價的要求也使行業(yè)的利潤空間面臨很大的壓力。我國生產(chǎn)的染料品種質(zhì)量還不能滿足市場的需要，染料行業(yè)整體生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平不高，生產(chǎn)廠家多，規(guī)模小，人員多，污染重，無序競爭嚴(yán)重。涂料涂料是一種流動狀態(tài)或粉末狀態(tài)的有機(jī)物質(zhì)，將它涂覆在物質(zhì)的表面，可以得到一層致密堅韌的涂膜，對材料起到裝飾和保護(hù)等作用。如果按劑型分類，

47、重要的涂料有溶劑性涂料和水溶性涂料。涂料如果按成膜物質(zhì)分類，可以分為天然樹脂涂料和合成樹脂涂料兩大類。 涂料組成： 由成膜物質(zhì)、溶劑、顏料、填料和其他助劑組成。天然樹脂涂料： 以干性植物油與天然樹脂為主要成膜物質(zhì)，有油脂涂料、天然樹脂涂料、酚醛油樹脂涂料、瀝青涂料等。合成樹脂涂料： 醇酸樹脂涂料、氨基樹脂涂料、硝基樹脂涂料、環(huán)氧樹脂涂料、丙烯酸樹脂涂料、橡膠涂料等。涂料的發(fā)展趨勢： 涂料發(fā)展的原則：經(jīng)濟(jì)、效率、生態(tài)、能源。水性涂料高固體分涂料粉末涂料功能性涂料 具有防污、耐熱、防霉、防火、熒光、航空、絕緣、電泳涂料等功能化。香料及香精香料是能夠散發(fā)香味的揮發(fā)性物質(zhì)。香精是由幾種或若干種香料按一

48、定的香型調(diào)制而成的香料混合物。香料包括天然香料和合成香料。天然香料一方面廣泛分布于植物中，如香花、香葉、香木中，稱為植物香料。香料也存在于動物的腺囊中，如麝香、靈貓香、龍涎香、海貍香，稱為動物香料。 香料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)的特征分類 ：醇類香料：主要是脂肪醇、萜類醇和芳香醇三大類。羥酸類香料：大部分羥酸類化合物并不具備宜人的芳香。它們在香精的作用一般起輔助劑或定香劑的作用。酯類香料：脂肪酸酯、芳香酸酯兩類，大多數(shù)具有宜人的香氣，它們大多具有花香或果香香氣。醛類香料：主要是脂肪醛、萜類醛和芳香醛三大類。C8-C12的脂肪醛揮發(fā)性比較好，它們在日用香精中起定香劑的作用。酮類香料：脂環(huán)族、萜烯酮、大

49、環(huán)酮三類。酚類和醚類香料。麝香類香料。烴類。香精香料的應(yīng)用： 廣泛應(yīng)用于日用化學(xué)品、食用化學(xué)品、醫(yī)用藥品、煙酒業(yè)、飼料、涂料、印刷品、文教用品、美化環(huán)境、滅蟲劑等。香精香料的發(fā)展：為保護(hù)人類皮膚的安全，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量。采用新型分離方法，提高純度和收率，降低成本。提高檢測分析手段，改善評價方法。增加產(chǎn)品品種，滿足人們不斷增長的需求。粘合劑組成與分類： 主要成分粘料，其他包括固化劑、溶劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、增韌劑等。粘接機(jī)理： 機(jī)械理論、吸附理論、靜電理論、擴(kuò)散理論、化學(xué)鍵理論、配位鍵理論等。膠粘劑種類： 有機(jī)、無機(jī)、天然、合成、熱塑性、熱固性等等。膠粘劑的發(fā)展 “功能性、成本低、效

50、率高。”含氟聚合物膠粘劑紫外光固化膠粘劑水基膠粘劑功能性密封劑納米金剛石膠粘劑農(nóng)藥農(nóng)藥的作用： 防蟲、治病、除草、生長調(diào)節(jié)。存在問題：品種老化，結(jié)構(gòu)不合理。工藝技術(shù)落后，產(chǎn)品質(zhì)量不高。新品研發(fā)滯后，研究經(jīng)費(fèi)不足。產(chǎn)量過剩，市場競爭劇烈。 新型的精細(xì)化工電子化學(xué)品：指為電子工業(yè)配套而采用化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)得到有特定功能的產(chǎn)品。從功能上講可分為絕緣材料、電阻材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料、發(fā)熱材料、磁性材料、傳感材料。從應(yīng)用領(lǐng)域上講，主要應(yīng)用在集成電路和分立器件、彩電配套、印刷線路版生產(chǎn)、液晶顯示器件等領(lǐng)域。從材料種類來分類，有金屬材料、陶瓷材料和有機(jī)高分子材料。絕緣材料 ：絕緣材料廣泛地應(yīng)用于電機(jī)、

51、電力工業(yè)，隨著電機(jī)和電力設(shè)備向著大容量、高電壓、小型輕量化的方向發(fā)展，對絕緣材料的性能的要求也顯著提高，絕緣材料不斷出現(xiàn)新品種。 液晶：具有液體的流動性，又具有晶體的性質(zhì)，當(dāng)溫度增高到某一點(diǎn)時，即從渾濁的流體轉(zhuǎn)變?yōu)槌吻辶黧w。 磁記錄材料：是通過電磁轉(zhuǎn)換把信息記錄到磁記錄材料上，并通過磁電轉(zhuǎn)換又把信息從記錄材料上“讀出”。電子紙電子墨水 納米材料 材料的性能受晶體尺寸大小的影響，納米級尺寸的材料使許多性能產(chǎn)生飛越。智能材料 可感知環(huán)境條件并能做出響應(yīng)的材料。如智能器件、智能藥物釋放體系。儲氫合金思考題：1、了解精細(xì)化學(xué)品的相關(guān)概念，如：精細(xì)化學(xué)品、精細(xì)化工、染料、涂料、粘合劑、農(nóng)藥、日用化學(xué)品、

52、香料、香精、電子化學(xué)品等。2、簡要說明精細(xì)化工的特點(diǎn)？(P107)3、你能說出10種精細(xì)化學(xué)品的種類嗎？(P106)第8章 生物化工生物化工的特點(diǎn)與發(fā)展?fàn)顩r生物化工的應(yīng)用領(lǐng)域生物化工技術(shù)生物化工生產(chǎn)化工產(chǎn)品舉例8.1 生物化工特點(diǎn)與發(fā)展?fàn)顩r生物化工的定義： 生物化工是生物學(xué)技術(shù)和化學(xué)工程技術(shù)相互融合的新型學(xué)科，它以生物來源的物質(zhì)為原料，通過生物活性物質(zhì)為催化劑使其轉(zhuǎn)化，或用其他生物技術(shù)進(jìn)行制備、純化，從而得到預(yù)期的產(chǎn)品。生物化工特點(diǎn)：以生物為對象，常以有生命的活細(xì)胞或酶為催化劑，創(chuàng)造必要的生化反應(yīng)條件，不依靠地球上的有限資源，著眼于再生資源的利用。由于細(xì)菌不耐高溫，需在常溫常壓下連續(xù)化生產(chǎn)，工

53、藝簡單，并可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。定向地按人們的需要創(chuàng)造新物種、新產(chǎn)品和有經(jīng)濟(jì)價值的生命類物質(zhì)，開辟了生產(chǎn)高純度、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生物制品的新途徑。生物化工為生物技術(shù)提供了高效率的反應(yīng)器、新型分離介質(zhì)、工藝控制技術(shù)和后處理技術(shù)，擴(kuò)大了生物技術(shù)的應(yīng)用范圍。但是由于生化反應(yīng)機(jī)理的復(fù)雜性，也給反應(yīng)和分離設(shè)備的設(shè)計帶來了較大的困難。生物化工的發(fā)展 世界各國競相開展了這方面的研究工作，為生物技術(shù)的發(fā)展投入了大量研究經(jīng)費(fèi)。美國杜邦公司CEO霍利德： “生命科學(xué)將是杜邦公司最重要的項目，生物技術(shù)將是下一世紀(jì)最重要的技術(shù)。我保證杜邦公司將處于領(lǐng)先地位?！?已取得重大科技成果：纖維素發(fā)酵連續(xù)制造乙醇。新型生物

54、農(nóng)藥的生產(chǎn)。固定化酶處理氯化物。微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、脂肪酸、己二酸等產(chǎn)品。生物法生產(chǎn)液晶、高性能膜、生物可降解塑料等技術(shù)不斷成熟。國家把開展生物技術(shù)領(lǐng)域的研究列入國家高技術(shù)研究和發(fā)展計劃中，即成為“863”計劃的重點(diǎn)資助攻關(guān)項目。我國生物化工產(chǎn)品生產(chǎn)也得到了迅速發(fā)展。檸檬酸的產(chǎn)量居世界前列；乳酸、蘋果酸的新工藝已開發(fā)成功；氨基酸中，賴氨酸和谷氨酸的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)量在世界上具有一定優(yōu)勢；微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺已開始工業(yè)化生產(chǎn)；已可以生產(chǎn)赤霉素、井崗霉素、瀏陽霉素、金核霉素以及農(nóng)畜兩用抗生素7051殺蟲素等農(nóng)用抗生素；發(fā)酵法生產(chǎn)甘油受到重視，加之各種分離技術(shù)的應(yīng)用，可生產(chǎn)出用于醫(yī)藥、油漆等不同用途的

55、甘油產(chǎn)品。8.2 生物化工的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)代生物制藥 把生物工程技術(shù)應(yīng)用到藥物制造的過程稱之為生物制藥。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為原材料，采用生物學(xué)工藝和分離、純化技術(shù)，并以生物學(xué)的分析技術(shù)控制中間產(chǎn)物和成品質(zhì)量制成的生物活化制劑。生物制藥產(chǎn)品主要包括三大類：基因工程藥物、生物疫苗、和生物診斷試劑。生物技術(shù)藥物已廣泛用于治療癌癥，愛滋病、貧血、發(fā)育不良、糖尿病、心力衰竭、囊性纖維變化和一些罕見的遺傳性疾病。我國生產(chǎn)的生物藥品主要是基因乙肝疫苗、干擾素、白細(xì)胞介素-2、增白細(xì)胞、重組鏈激酶、重組表皮生長因子等15種基因工程藥物，已進(jìn)入市場。重組凝乳酶等40多種基因工程新藥正在進(jìn)

56、行研究。單克隆抗體的研制已由實驗進(jìn)入臨床。B型血友病基因治療初步獲得臨床療效。組織溶纖原激活劑、白介素-3、重組人工胰島素、尿激酶等十幾種多肽藥品在臨床實驗中。 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)我國的雜交水稻育種研究已深入到基因?qū)拥难芯浚S居世界領(lǐng)先水平。利用生物工程技術(shù)，我國進(jìn)行了動物胚胎的工程研究，掌握了實用化的胚胎分割和移植技術(shù)，獲得了一批胚胎移植良種牛，并已建立了良種奶牛的胚胎移植和繁殖中心。 目前已經(jīng)獲得了抗病毒的轉(zhuǎn)基因煙草、番茄、馬鈴薯、小麥、玉米等植物。成功地將蘇云金芽抱桿菌殺蟲基因?qū)朊藁ê退痉N，獲得了抗蟲棉和抗蟲水稻?？篃煵莼ㄈ~病毒、黃瓜花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草，在大田試驗表現(xiàn)了較強(qiáng)的抗病性。 生

57、物農(nóng)藥生物農(nóng)藥是利用微生物本身或代謝物防治蟲、草等的制劑。包括農(nóng)用抗生素、細(xì)菌農(nóng)藥、真菌農(nóng)藥和病毒農(nóng)藥，具有選擇性高、易于降解、用量少、污染小、對人畜毒性小、保護(hù)環(huán)境、病蟲害不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)展生物農(nóng)藥，減少化學(xué)合成農(nóng)藥的使用，已成為全球農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。微生物活體農(nóng)藥包括微生物殺蟲劑、抗生菌制劑和除草劑微生物代謝產(chǎn)物農(nóng)藥植物性農(nóng)藥動物農(nóng)藥 精細(xì)化工中的生物技術(shù) 發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸如檸檬酸、L-蘋果酸、衣康酸和葡萄糖酸等。酶作為高活性的生物催化劑，其催化性能具有高效和專一性。酶制劑主要有-（-）淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、纖維素酶、堿性蛋白酶和中性蛋白酶等。在洗滌行業(yè)、食品加工、醫(yī)療保健、釀

58、造業(yè)、飼料工業(yè)、紡織業(yè)及造紙、采油等行業(yè)均有廣泛的用途。 生物石油化工 石油微生物煉制石油脫蠟：利用解脂假絲酵母、擬圓酵母、粉孢霉菌、諾卡氏菌等進(jìn)行發(fā)酵法脫蠟可除去石油及其餾分產(chǎn)物的蠟質(zhì)，獲得高質(zhì)量、低凝固點(diǎn)的航空汽油、高級柴油、變壓器油和多種機(jī)油。石油脫硫：用氧化硫桿菌、排硫桿菌把有機(jī)硫化物分解成等H2S、-SO4-2無機(jī)硫，以除去石油中的硫，使油的質(zhì)量大大提高，并且不需要高溫高壓生產(chǎn)的反應(yīng)條件。石油脫氮：利用土壤中培養(yǎng)出的微生物，通過環(huán)羥基化和斷裂機(jī)理，使吡啶降解成NH3、CO2和H2O。這些微生物能對含氮雜環(huán)化合物分子的氧化有專一性，并能把油中的含氮雜環(huán)化合物氧化。微生物采油：微生物對原

59、油的直接作用,改善原油物性,提高原油在地層孔隙中的流動性，微生物在油層中生長代謝產(chǎn)生的氣體、生物表面活性物質(zhì)、有機(jī)酸、聚合物等物質(zhì),來提高原油采收率。 生物化工品的生產(chǎn)工藝技術(shù) 原材料的選擇與預(yù)處理選擇合適的原料原料的預(yù)處理原料的粉碎處理 機(jī)械破碎 物理方法 生化及化學(xué)方法 微生物的培養(yǎng)方法培養(yǎng)基的組成 培養(yǎng)基一般由碳源、氮源、無機(jī)鹽和微量生長因子等組成。碳源一般是蔗糖、葡萄糖等。工業(yè)上常用淀粉水解液和糖蜜等。氮源有硫酸銨、尿素、豆餅水解液等。無機(jī)鹽有磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、七水硫酸鎂等。微量生長因子有生物素、硫銨素等。酵母和霉菌用培養(yǎng)基以曲汁或麥芽汁最常用。培養(yǎng)方法 培養(yǎng)方法按培養(yǎng)基的培養(yǎng)過

60、程分為固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)。按操作方式分為分批培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)和半連續(xù)培養(yǎng)，按是否需要氧氣可分為需氧培養(yǎng)和厭氧培養(yǎng)，需氧培養(yǎng)用設(shè)備又分為淺盤培養(yǎng)、厚層通風(fēng)培養(yǎng)和液體通風(fēng)深層培養(yǎng)。培養(yǎng)條件： 培養(yǎng)條件主要由糖濃度、溫度、pH值、氧氣、氮源和微量因子決定。生物催化劑 生物催化劑是指由常規(guī)選育或經(jīng)現(xiàn)代生物工程方法獲得的菌株、細(xì)胞系或從中提取的酶。它的作用相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)中的催化劑，是生化反應(yīng)中不可缺少的。從自然界得到的菌種要進(jìn)行篩選、分離、遺傳育種，有的還要經(jīng)過菌種變異才能使用。生物反應(yīng)器 生物反應(yīng)器是整個生物反應(yīng)過程的關(guān)鍵設(shè)備，為特定的細(xì)胞或酶提供適宜的增殖環(huán)境，也可在反應(yīng)器中進(jìn)行特定的生化反應(yīng)。它的結(jié)