化工工藝學(xué)-第一章緒論

化工工藝學(xué)章緒論化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!一、化工工藝學(xué)的特點

化工工藝學(xué)相對于其他專業(yè)課程來說，有其特殊性：（1）應(yīng)用性很強（2）綜合性強（3）靈活性強（4）內(nèi)容廣而雜化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!二、課程定位與課程目標(biāo)《化工工藝學(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的專業(yè)必修課。課程的目的是通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用學(xué)過的基礎(chǔ)理論解決工程實際問題的能力，要求了解當(dāng)今化學(xué)工業(yè)概貌及其發(fā)展方向；掌握化工過程的基本原理，典型工藝過程的方法、原理、流程及工藝條件；了解化工生產(chǎn)中的設(shè)備材質(zhì)、安全生產(chǎn)、三廢治理等問題。化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!

課程的任務(wù)是使學(xué)生從化工生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，運用化工過程的基本原理，闡明化工工藝的基本概念和基本理論，介紹典型工藝的生產(chǎn)方法與工藝原理、典型流程與關(guān)鍵設(shè)備、工藝條件與節(jié)能降耗分析。為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。課程的重點放在分析和討論生產(chǎn)工藝中反應(yīng)、分離部分的工藝原理、影響因素、確定工藝條件的依據(jù)、反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、流程的組織等。同時，對工藝路線、流程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及廢物處理作一定的論述。二、課程定位與課程目標(biāo)化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!四、課程主要內(nèi)容《化工工藝學(xué)》課程內(nèi)容主要由三大單元板塊構(gòu)成：無機(jī)化工單元、石油化工單元和煤化工單元。

無機(jī)化工單元以合成氨生產(chǎn)工藝為例講授從原料氣制取、一氧化碳變換、原料氣凈化和氨合成等工序的生產(chǎn)原理及工藝安排。

石油化工單元主要講授烴類蒸氣裂解制烯烴的工藝、石油化工中的催化氧化工藝、催化加氫工藝、催化脫氫與氧化脫氫工藝。

煤化工單元主要講授煤的熱分解、干餾、氣化及液化。化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!五、課程學(xué)習(xí)的特點及要求1、快，不可能在課堂上掌握所有知識。2、注重自學(xué)。3、注重獲取知識的能力培養(yǎng)，掌握獲取知識的方法比獲取知識更重要，但必要的知識積累也是比不可少的。4、特別注意綜合運用所學(xué)知識，分析、解決實際問題的能力的培養(yǎng)?；すに噷W(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!1.1化工工藝學(xué)的定義和范疇例如：（1）礦石冶煉成金屬(如銅、鐵、鋅、鋁等)或非金屬(如硅等)——冶金工業(yè)。（2）動物的皮用化學(xué)反應(yīng)使蛋白質(zhì)固定——制革工業(yè)。（3）植物的纖維改變其“形態(tài)”——造紙工業(yè)。（4）釀酒、制藥這些通常又不稱為化學(xué)工業(yè)。（5）把石油這種混合物，利用精餾的方法(這是一個物理方法或物理化學(xué)方法)把它的各個組分分離出來，通常是“石油化工”的一個范疇。（6）將煤炭經(jīng)化學(xué)方法轉(zhuǎn)換為氣體、液體和固體燃料和化學(xué)品——煤化工。化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2．什么是工藝學(xué)

（1）工藝：利用生產(chǎn)工具對各種原材料、半成品進(jìn)行加工或處理，使之成為產(chǎn)品的方法。（2）工藝學(xué)：根據(jù)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理的原則，研究各種原材料、半成品、成品的加工方法和過程的學(xué)科稱為工藝學(xué)。1.1化工工藝學(xué)的定義和范疇化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!1.2由原料到化工產(chǎn)品1、化工原料用做化工生產(chǎn)的原料，稱為化工原料，可以是自然資源，也可以是化工生產(chǎn)的階段產(chǎn)品。例如：（1）由食鹽生產(chǎn)純堿、燒堿、氯氣和鹽酸。（2）由硫鐵礦生產(chǎn)硫酸。化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!1.2由原料到化工產(chǎn)品化工原料有機(jī)原料：無機(jī)原料：包括石油、天然氣、煤和生物質(zhì)。包括空氣、水、鹽、無機(jī)非金屬礦物和金屬礦物?；居袡C(jī)化工產(chǎn)品基本無機(jī)化工產(chǎn)品1、化工原料基礎(chǔ)化工原料：如硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿、純堿、合成氨、工業(yè)氣體等無機(jī)物，乙烯、丙烯、苯、二甲苯等有機(jī)物，經(jīng)各種反應(yīng)途徑可衍生出成千上萬種無機(jī)或有機(jī)化工產(chǎn)品、高分子化工產(chǎn)品和精細(xì)化工產(chǎn)品。一般化工原料：由基礎(chǔ)化工原料制得的結(jié)構(gòu)簡單的小分子化工產(chǎn)品稱為一般化工原料。如各種無機(jī)鹽和無機(jī)化學(xué)肥料，各種有機(jī)酸及其鹽類、醇、醛、酮和酯等。用途：①直接作為商品出售。②作為原料繼續(xù)參與化學(xué)反應(yīng)化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!空氣空分O2N2HNO3NH3H2氣化焦炭等水石灰石煅燒CO2CaONa2CO3NaCl電解NaOHCl2磷石灰分解磷酸鹽Fe2O3SO2硫黃鐵礦鋼煅燒H2SO4無機(jī)化工的重要原料化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!由石油、天然氣、煤加工副產(chǎn)物所得化工產(chǎn)品化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!丙烯聚合聚丙烯合成纖維、塑料氨氧化合成纖維、ABS樹脂、AS樹脂、丁腈橡膠丙烯酰胺絮凝劑、水增稠劑、紙張?zhí)幚韯┍╇媾c乙烯共聚乙丙橡膠次氯酸化氯丙醇環(huán)氧丙烷丙二醇聚酯塑料聚氨酯塑料、表面活性劑過氧化物環(huán)氧化環(huán)氧丙烷、苯乙烯或異丁烯高溫氯化氯丙烯丙烯醇1，4-丁二醇聚酯甘油醫(yī)藥、炸藥環(huán)氧氯丙烷水解環(huán)氧樹脂化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!異丁烯與異戊二烯共聚丁基橡膠氧化甲基丙烯酸甲基丙烯酸酯有機(jī)玻璃與甲醛反應(yīng)異戊二烯異戊橡膠水合叔丁醇香料原料、溶劑、醫(yī)藥中間體、與甲醇反應(yīng)甲基叔丁基醚（MTBE）（汽油添加劑）聚合聚異丁烯粘合劑、密封膠化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇酸樹脂巴豆醛山梨酸加醋酸醋酸乙烯合成纖維、涂料、粘合劑加甲醛1，4-丁炔二醇1，4-丁二醇四氫呋喃、γ-丁內(nèi)酯、聚酯樹脂二聚乙烯基乙炔粘合劑加氫丁二烯加HCl2-氯丁二烯氯丁橡膠氯化三氯乙烯、四氯乙烯溶劑加HF氟乙烯聚合聚氟乙烯化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢一、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展簡史1、古代化學(xué)工業(yè)18世紀(jì)以前，化工生產(chǎn)均為作坊式手工工藝。例如，早期的制陶、釀造、冶煉等?；すに噷W(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!（2）硫酸工業(yè)①鉛室法制硫酸18世紀(jì)中葉，有人用硫磺和硝石燃燒，置于鉛制容器中用水吸收生產(chǎn)的氣體，就得到硫酸。②接觸法制硫酸19世紀(jì)中葉，用鉑作催化劑，使SO2氧化為SO3。20世紀(jì)初，以V2O5為主要成分的混合催化劑，逐步實現(xiàn)了“接觸法”制硫酸工業(yè)。1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!3、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展根據(jù)原料的變遷，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)可簡單地劃分為兩個階段：（1）19世紀(jì)末到20世紀(jì)50年代，經(jīng)煤焦油和電石乙炔，以煤為原料進(jìn)一步生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品的時代。（2）20世紀(jì)50年代開始的以石油和天然氣為原料合成有機(jī)化學(xué)品的新時期。1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!參考書三、參考書化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!四、課程主要內(nèi)容通過該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生能掌握這些有代表性的化工過程的化學(xué)原理、過程熱力學(xué)特征、動力學(xué)特征、催化劑應(yīng)用、工藝設(shè)計要求與工程考慮，使學(xué)生對基本化學(xué)工業(yè)典型過程的共性和特性有深入的了解，并具有綜合應(yīng)用大學(xué)前二年所學(xué)知識對工業(yè)化實際化工過程進(jìn)行分析的能力?；すに噷W(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!章緒論1.1化工工藝學(xué)的定義和范疇1、什么是化工一般地說，化工是“化學(xué)工程”或“化學(xué)工業(yè)”的簡稱。在學(xué)科上，化學(xué)工程簡稱為化工；在習(xí)慣上，化學(xué)工業(yè)簡稱為化工?；瘜W(xué)工程：研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中所進(jìn)行的化學(xué)過程和物理過程共同規(guī)律的一門學(xué)科。

化學(xué)工業(yè)：利用化學(xué)反應(yīng)改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)等生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)部門?；すに噷W(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!如果把化學(xué)工業(yè)定義為利用化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工程的方法，改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)而生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)部門，那范圍就更寬廣。因此，我們只能根據(jù)歷史上形成化學(xué)工業(yè)的概念和人們的習(xí)慣來大體界定它的范疇。

我們這里講的化工，是當(dāng)代化學(xué)工業(yè)的說法。

1.1化工工藝學(xué)的定義和范疇化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!3、什么是化工工藝學(xué)化工工藝學(xué)是研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品的化工生產(chǎn)過程的一門科學(xué)，內(nèi)容包括生產(chǎn)方法、原理、流程和設(shè)備。1.1化工工藝學(xué)的定義和范疇化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!（3）由煤或焦炭生產(chǎn)合成氨、硝酸、乙烯和芳烴。（4）由石油和天然氣生產(chǎn)低級烯烴、芳烴、乙炔、甲醇和合成氣。1.2由原料到化工產(chǎn)品化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!2、化工產(chǎn)品（1）基本無機(jī)化工產(chǎn)品最重要的基本無機(jī)化工產(chǎn)品可用空氣、焦炭（或者其他的含碳產(chǎn)品）、水、石灰、巖鹽、磷石灰、硫和黃鐵礦等原料制取。無機(jī)原料與基本無機(jī)化工產(chǎn)品之間的關(guān)系如圖1-1所示。1.2由原料到化工產(chǎn)品化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!（2）基本有機(jī)化工產(chǎn)品①由石油、天然氣、煤加工時生成的副產(chǎn)物所得的化工產(chǎn)品。②基本有機(jī)化工原料深加工產(chǎn)品。1.2由原料到化工產(chǎn)品化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!乙烯與丙烯共聚乙丙橡膠電纜、電線材料氧化乙醛縮合醋酸辛醇、季戊四醇2-羥基丁醛丁醇酯化丁酯溶劑、增塑劑溶劑藥物、酯類、醋酸乙烯纖維（維尼龍）增塑劑齊聚、水合高碳直鏈醇（C11～C18）合成洗滌劑水合乙醇酯化乙酸乙酯、其它酯類溶劑及合成原料加氫脫水丁二烯合成橡膠氫甲酰化丙醛丙酸還原正丙醇溶劑化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!丁二烯與苯乙烯共聚丁苯橡膠與丙烯腈共聚丁腈橡膠聚合順丁橡膠與苯乙烯、丙烯腈共聚ABS塑料氯化2-氯丁二烯氯丁橡膠與順酐反應(yīng)四氫鄰苯二甲酸酐與HCN反應(yīng)己二腈己二胺尼龍66三聚環(huán)化1，5，9-環(huán)十二碳三烯十二碳內(nèi)酰胺（尼龍12的單體）香料、增塑劑、阻燃劑、聚酯原料乙酰氧基化、加氫、水解1，4-丁二醇聚酯樹脂化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!苯加乙烯烷基化乙苯脫氫苯乙烯加丙烯烷基化異丙苯苯酚酚醛樹脂、苯胺、壬基酚等丙酮雙酚A聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂加十二烯十二烷基苯合成洗滌劑加氫環(huán)己烷己內(nèi)酰胺聚酰胺纖維氯化氯苯染料中間體、醫(yī)藥氧化順丁烯二酸酐四氫呋喃、1，4-丁二醇醫(yī)藥、聚氨酯硝化硝基苯苯胺二苯基甲烷二異氰酸酯、橡膠助劑、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥聚氨酯纖維化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!合成氣(CO+H2)補N2和變換N2-H2合成氨、尿素等改良的F-T合成汽油、煤油、柴油等液體燃料合成甲醇羰基合成醋酸氧化甲醛酚醛樹脂、合成原料與異丁烯合成甲基叔丁基醚（MTBE）與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脫水乙烯合成二甲醚轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化C2-C4烯烴汽油柴油機(jī)燃料化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!2、近代化學(xué)工業(yè)（1）純堿工業(yè)路布蘭制堿法2NaCl+2H2SO4=Na2SO4+2HClNa2SO4+4C=Na2S+4CONa2S+CaCO3=Na2CO3+CaS索爾維制堿法（氨堿法）NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4ClNaHCO3=Na2CO3+H2O+CO21.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢化工工藝學(xué)——章緒論共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!（3）電解食鹽水工業(yè)（氯堿工業(yè)）19世紀(jì)中期，開發(fā)了水泥的隔膜式電解槽，產(chǎn)生了Cl2和NaOH。（4）煤化工1888年，法國的莫桑和美國的威爾遜用焦炭和石灰電爐制取電石，繼而得到乙炔。

古代和近代化學(xué)工業(yè)是以改變天然產(chǎn)物為特征，而現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)則以合成產(chǎn)品為