化工工藝講座

1、 何麗芳何麗芳 2006.8.152006.8.15l第一章第一章 前言前言l第二章第二章 化工單元操作化工單元操作l第三章第三章 各類化工工藝各類化工工藝l第四章第四章 化工可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略化工可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略l第五章第五章 “十一五十一五” ” 化工發(fā)展目標(biāo)化工發(fā)展目標(biāo)l化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè): :以石化基礎(chǔ)原材料為加工對(duì)象的延伸化工、煤化以石化基礎(chǔ)原材料為加工對(duì)象的延伸化工、煤化工、鹽化工、生物化工及精細(xì)化工等領(lǐng)域。工、鹽化工、生物化工及精細(xì)化工等領(lǐng)域。l (1(1) )為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要的原料保障，其質(zhì)量、數(shù)量以為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要的原料保障，其質(zhì)量、數(shù)量以及價(jià)格上的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定與

2、發(fā)展至關(guān)重要；及價(jià)格上的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定與發(fā)展至關(guān)重要；l (2)(2)肩負(fù)著為國(guó)防生產(chǎn)配套高技術(shù)材料的任務(wù)，并提供常肩負(fù)著為國(guó)防生產(chǎn)配套高技術(shù)材料的任務(wù)，并提供常規(guī)戰(zhàn)略物資。規(guī)戰(zhàn)略物資。l (3)(3)化學(xué)工業(yè)在很大程度上滿足農(nóng)業(yè)對(duì)化肥農(nóng)藥的需要?；瘜W(xué)工業(yè)在很大程度上滿足農(nóng)業(yè)對(duì)化肥農(nóng)藥的需要。l (4)(4)塑料和合成橡膠滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門，在材料塑料和合成橡膠滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門，在材料工業(yè)中已占據(jù)主導(dǎo)地位。工業(yè)中已占據(jù)主導(dǎo)地位。l (5)(5)醫(yī)藥合成不僅在數(shù)量上而且在品種和質(zhì)量上都有了較醫(yī)藥合成不僅在數(shù)量上而且在品種和質(zhì)量上都有了較大發(fā)展。大發(fā)展。l化學(xué)工業(yè)的發(fā)展速度

3、已顯著超過國(guó)民經(jīng)濟(jì)的平均發(fā)展速度，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展速度已顯著超過國(guó)民經(jīng)濟(jì)的平均發(fā)展速度，化工產(chǎn)值在國(guó)民生產(chǎn)總值中所占的比例不斷增加，化學(xué)工化工產(chǎn)值在國(guó)民生產(chǎn)總值中所占的比例不斷增加，化學(xué)工業(yè)已發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。業(yè)已發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。l現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)始于現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)始于1818世紀(jì)的法國(guó)，隨后傳人英國(guó)。世紀(jì)的法國(guó)，隨后傳人英國(guó)。1919世紀(jì)，世紀(jì)，以煤為基礎(chǔ)原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)在德國(guó)迅速發(fā)展起來。以煤為基礎(chǔ)原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)在德國(guó)迅速發(fā)展起來。l現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展時(shí)期是在美國(guó)開始的?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展時(shí)期是在美國(guó)開始的。1919世紀(jì)末世紀(jì)末2020世紀(jì)世紀(jì)初，石油的開采和大規(guī)模石油

4、煉廠的興建為石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)初，石油的開采和大規(guī)模石油煉廠的興建為石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和化學(xué)工程技術(shù)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。展和化學(xué)工程技術(shù)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。l2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代石油化學(xué)工業(yè)的崛起推動(dòng)各種單元操作的研究。年代石油化學(xué)工業(yè)的崛起推動(dòng)各種單元操作的研究。3030年代以后，化學(xué)機(jī)械從純機(jī)械時(shí)代進(jìn)入以單元操作為基礎(chǔ)的年代以后，化學(xué)機(jī)械從純機(jī)械時(shí)代進(jìn)入以單元操作為基礎(chǔ)的化工機(jī)械時(shí)期?；C(jī)械時(shí)期。l4040年代，因戰(zhàn)爭(zhēng)需要，三項(xiàng)重大開發(fā)同時(shí)在美國(guó)出現(xiàn)：流化床年代，因戰(zhàn)爭(zhēng)需要，三項(xiàng)重大開發(fā)同時(shí)在美國(guó)出現(xiàn)：流化床催化裂化制取高級(jí)航空燃料油、丁苯橡膠的乳液聚合以及制造催化裂化制取高級(jí)航空燃料

5、油、丁苯橡膠的乳液聚合以及制造首批原子彈的曼哈頓工程。首批原子彈的曼哈頓工程。 l5050年代中期提出了傳遞過程原理年代中期提出了傳遞過程原理 6060年代初，新型高效催化劑年代初，新型高效催化劑的發(fā)明，新型高級(jí)裝置材料的出現(xiàn)，以及大型離心壓縮機(jī)的研的發(fā)明，新型高級(jí)裝置材料的出現(xiàn)，以及大型離心壓縮機(jī)的研究成功，開始了化工裝置大型化的進(jìn)程，把化學(xué)工業(yè)推向一個(gè)究成功，開始了化工裝置大型化的進(jìn)程，把化學(xué)工業(yè)推向一個(gè)新的高度。此后，化學(xué)工業(yè)過程開發(fā)周期已能縮短至新的高度。此后，化學(xué)工業(yè)過程開發(fā)周期已能縮短至4 45 5年，年，放大倍數(shù)達(dá)放大倍數(shù)達(dá)5005002000020000倍。倍。l2020世紀(jì)世

6、紀(jì)7070年代后，現(xiàn)代化學(xué)工程技術(shù)滲入到了各個(gè)加工領(lǐng)域，年代后，現(xiàn)代化學(xué)工程技術(shù)滲入到了各個(gè)加工領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了顯著變化。化學(xué)工業(yè)還同時(shí)面臨來自能源、生產(chǎn)技術(shù)面貌發(fā)生了顯著變化?；瘜W(xué)工業(yè)還同時(shí)面臨來自能源、原料和環(huán)保三大方面的挑戰(zhàn)，進(jìn)入一個(gè)新的更為高級(jí)的發(fā)展階原料和環(huán)保三大方面的挑戰(zhàn)，進(jìn)入一個(gè)新的更為高級(jí)的發(fā)展階段。段。在原料和能源供應(yīng)日趨緊張的條件下，化學(xué)工業(yè)正在通過在原料和能源供應(yīng)日趨緊張的條件下，化學(xué)工業(yè)正在通過技術(shù)進(jìn)步盡量減少其對(duì)原料和能源的消耗；為了滿足整個(gè)社會(huì)技術(shù)進(jìn)步盡量減少其對(duì)原料和能源的消耗；為了滿足整個(gè)社會(huì)日益增長(zhǎng)的能源需求，化學(xué)工業(yè)正在努力提供新的技術(shù)手段，日益增長(zhǎng)

7、的能源需求，化學(xué)工業(yè)正在努力提供新的技術(shù)手段，用化學(xué)的方法為人類提供更新更多的能源；為了自身的發(fā)展，用化學(xué)的方法為人類提供更新更多的能源；為了自身的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)正在開辟新的原料來源，為以后的發(fā)展奠定豐富的原化學(xué)工業(yè)正在開辟新的原料來源，為以后的發(fā)展奠定豐富的原料基礎(chǔ)；隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)正在進(jìn)入高料基礎(chǔ)；隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)正在進(jìn)入高度自動(dòng)化的階段；一些高新技術(shù)，如激光、模擬酶的應(yīng)用，正度自動(dòng)化的階段；一些高新技術(shù)，如激光、模擬酶的應(yīng)用，正在使化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的效率顯著提高，技術(shù)面貌發(fā)生根本性的變?cè)谑够瘜W(xué)工業(yè)生產(chǎn)的效率顯著提高，技術(shù)面貌發(fā)生根本性的變化；由于有了更

8、新的技術(shù)手段，化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染進(jìn)一步化；由于有了更新的技術(shù)手段，化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染進(jìn)一步得到控制，并將為改善人類的生存條件做出新的貢獻(xiàn)。得到控制，并將為改善人類的生存條件做出新的貢獻(xiàn)。l1利用現(xiàn)有的情報(bào)資料、技術(shù)數(shù)據(jù)、同類過利用現(xiàn)有的情報(bào)資料、技術(shù)數(shù)據(jù)、同類過程的成熟經(jīng)驗(yàn)、小試或模試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和化學(xué)程的成熟經(jīng)驗(yàn)、小試或模試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和化學(xué)化工知識(shí)，把化學(xué)工業(yè)過程抽象為理論模型；化工知識(shí)，把化學(xué)工業(yè)過程抽象為理論模型；l2進(jìn)行工業(yè)裝置的概念設(shè)計(jì)，并根據(jù)概念設(shè)進(jìn)行工業(yè)裝置的概念設(shè)計(jì)，并根據(jù)概念設(shè)計(jì)相似縮小為中試裝置；計(jì)相似縮小為中試裝置；l3比較電子計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模擬和中試結(jié)果，比較電子計(jì)算機(jī)

9、的數(shù)學(xué)模擬和中試結(jié)果，反復(fù)比較，不斷修正數(shù)學(xué)模型，使其達(dá)到一定反復(fù)比較，不斷修正數(shù)學(xué)模型，使其達(dá)到一定精度，用于放大設(shè)計(jì)。精度，用于放大設(shè)計(jì)。l 1 1、無機(jī)化學(xué)工業(yè)、無機(jī)化學(xué)工業(yè)（1 1）基本無機(jī)化學(xué)工業(yè)）基本無機(jī)化學(xué)工業(yè): :無機(jī)酸（無機(jī)酸（HClHCl、HH2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3）；氨和）；氨和銨鹽（合成氨、液態(tài)氨、氨水、銨鹽）；氯堿（純銨鹽（合成氨、液態(tài)氨、氨水、銨鹽）；氯堿（純NaNa2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3、燒堿、燒堿NaOHNaOH、鉀堿、鉀堿KOH,KKOH,K2 2COCO3 3）；無機(jī)鹽；工業(yè)氣）；無機(jī)鹽；工業(yè)氣體（體（O O2 2

10、、N N2 2、H H2 2、COCO2 2）等。）等。（2 2）非金屬元素及其無機(jī)化合物：鹵素、）非金屬元素及其無機(jī)化合物：鹵素、HH、O O等等（3 3）電化學(xué)工業(yè)：電解、電鍍）電化學(xué)工業(yè)：電解、電鍍（4 4）金屬元素的無機(jī)化學(xué)工業(yè)）金屬元素的無機(jī)化學(xué)工業(yè)（5 5）電熱工業(yè)、高溫制品工業(yè)：高溫電爐；電石（）電熱工業(yè)、高溫制品工業(yè)：高溫電爐；電石（CaCCaC）；）；Ca(CN)Ca(CN)2 2；人造超硬度材料的生產(chǎn)；人造寶石、合成寶石；人造；人造超硬度材料的生產(chǎn)；人造寶石、合成寶石；人造石墨。石墨。（6 6）硅酸鹽工業(yè)）硅酸鹽工業(yè) l2 2、有機(jī)化學(xué)工業(yè)、有機(jī)化學(xué)工業(yè): : 有機(jī)化合物；

11、脂肪；碳環(huán)化合物、脂環(huán)化合物；有機(jī)化合物；脂肪；碳環(huán)化合物、脂環(huán)化合物；芳香化合物；雜環(huán)化合物；元素化合物；含同芳香化合物；雜環(huán)化合物；元素化合物；含同位素化合物；天然有機(jī)化合物位素化合物；天然有機(jī)化合物l 3 3、高分子化合物、高分子化合物 : :（1 1） 合成樹脂與塑料合成樹脂與塑料; ;（2 )2 )橡膠橡膠; ;（3)3)橡膠橡膠l 4 4、生物化工、生物化工（1 1）纖維素質(zhì)的化學(xué)加工：木材、纖維素、植）纖維素質(zhì)的化學(xué)加工：木材、纖維素、植物纖維水解。物纖維水解。（2 2）制藥：抗菌素、激素、磺胺類等）制藥：抗菌素、激素、磺胺類等（3 3）釀造：葡萄酒、啤酒等）釀造：葡萄酒、啤酒等

12、（4 4）其他：生物能源、生物材料、有機(jī)酸、氨）其他：生物能源、生物材料、有機(jī)酸、氨基酸、功能食品添加劑基酸、功能食品添加劑l 化工生產(chǎn)過程是由許多個(gè)化工單元操作串聯(lián)化工生產(chǎn)過程是由許多個(gè)化工單元操作串聯(lián)而成的，根據(jù)其所遵循的基本規(guī)律，而成的，根據(jù)其所遵循的基本規(guī)律， 可將單可將單元操作劃分為三大類，即：元操作劃分為三大類，即：l 遵循流體動(dòng)力基本規(guī)律的單元操作遵循流體動(dòng)力基本規(guī)律的單元操作 包括包括流體輸送、沉降、過濾、固體流態(tài)化等。流體輸送、沉降、過濾、固體流態(tài)化等。l 遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作 包括加熱、包括加熱、 冷卻、冷凝、蒸發(fā)等。冷卻、冷凝、蒸發(fā)等。l

13、遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作 包括蒸餾、包括蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、干燥、膜分離等。吸收、萃取、結(jié)晶、干燥、膜分離等。l流體輸送操作流體輸送操作必須采用可為流體提高能量的輸送設(shè)備，以必須采用可為流體提高能量的輸送設(shè)備，以便克服輸送沿程的機(jī)械能損失、提高位能、提高流體的壓便克服輸送沿程的機(jī)械能損失、提高位能、提高流體的壓強(qiáng)。強(qiáng)。 輸送液體的設(shè)備輸送液體的設(shè)備 離心泵（化工生產(chǎn)中最常見）離心泵（化工生產(chǎn)中最常見） 正位移泵正位移泵( (往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式) )） 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 輸送氣體的設(shè)備輸送氣體的設(shè)備 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)。則按其所產(chǎn)生的壓強(qiáng)的高低壓縮機(jī)。則按

14、其所產(chǎn)生的壓強(qiáng)的高低工作原理工作原理: : 依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，使流體在離心力的作用依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，使流體在離心力的作用下獲得能量提高壓強(qiáng)，具有較高壓強(qiáng)的流體從流體下獲得能量提高壓強(qiáng)，具有較高壓強(qiáng)的流體從流體 輸送設(shè)備的排出口進(jìn)入排出管道，被輸送到所需場(chǎng)所。輸送設(shè)備的排出口進(jìn)入排出管道，被輸送到所需場(chǎng)所。 計(jì)量泵計(jì)量泵 離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)均相：均相：物系各處均勻且無相界面，如混合氣體和溶液。物系各處均勻且無相界面，如混合氣體和溶液。非均相：非均相：物系內(nèi)部有個(gè)開不同相的界面存在，且界面物系內(nèi)部有個(gè)開不同相的界面存在，且界面 兩側(cè)的物料性質(zhì)有差別兩側(cè)的物料性質(zhì)有差別（如：懸浮液、乳濁液及泡沫液

15、以及含塵氣體、含霧氣體（如：懸浮液、乳濁液及泡沫液以及含塵氣體、含霧氣體等）。等）。分散相分散相：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)（分散于流體中德固體顆粒、：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)（分散于流體中德固體顆粒、液滴或氣泡）液滴或氣泡）連續(xù)相：連續(xù)相：包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體（如：氣態(tài)非均相物系的氣體、液態(tài)非均相物系中的連續(xù)（如：氣態(tài)非均相物系的氣體、液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體）液體）該過程目的該過程目的：收集分散物質(zhì)，凈化分散介質(zhì)，環(huán)境保護(hù)收集分散物質(zhì)，凈化分散介質(zhì)，環(huán)境保護(hù)l在某種力場(chǎng)中利用分散相和連續(xù)相之間的密度在某種力場(chǎng)中利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使之發(fā)生相

16、對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程。其設(shè)備有：程。其設(shè)備有： 降塵室降塵室 含塵氣體進(jìn)入降塵室后，因流道截面積含塵氣體進(jìn)入降塵室后，因流道截面積擴(kuò)大而速度減慢，只要顆粒能夠在氣體通過沉擴(kuò)大而速度減慢，只要顆粒能夠在氣體通過沉降室的時(shí)間內(nèi)降至室底，便可從氣流中分離出降室的時(shí)間內(nèi)降至室底，便可從氣流中分離出來。來。 沉降槽沉降槽 用來提高懸浮液濃度并同時(shí)得到澄清液體用來提高懸浮液濃度并同時(shí)得到澄清液體的重力沉降設(shè)備。需要處理的懸浮料漿在槽內(nèi)的重力沉降設(shè)備。需要處理的懸浮料漿在槽內(nèi)靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，增濃的沉渣由槽底排出，靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，增濃的沉渣由槽底排出，清夜

17、則由槽上部排出管抽出。清夜則由槽上部排出管抽出。l離心沉降離心沉降 依靠慣性離心依靠慣性離心力的作用而實(shí)力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過程現(xiàn)的沉降過程（兩相密度差（兩相密度差較小、顆粒粒較小、顆粒粒度較細(xì)的非均度較細(xì)的非均相物系）相物系） 得得l過濾過濾 以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力作用下，使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離的操作。過濾操作采用的多孔物質(zhì)稱為過濾介質(zhì)，所處理的懸浮液稱為濾漿或料漿，通過多孔通道的液體稱為濾液，被截留的固體物質(zhì)稱為濾餅或?yàn)V渣 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)織物介質(zhì)：即棉、毛、麻或各種合成材料制成的織物，也稱為濾布。粒狀介質(zhì)：細(xì)紗、木炭、碎石等。多

18、孔固體介質(zhì)（一般要能夠再生的才行）：多孔陶瓷、多孔塑料、多孔玻璃等 。 懸浮液從框右上角的通道懸浮液從框右上角的通道1（位于框內(nèi)）進(jìn)入濾框，固體（位于框內(nèi)）進(jìn)入濾框，固體顆粒被截留在框內(nèi)形成濾餅，顆粒被截留在框內(nèi)形成濾餅，濾液穿過濾餅和濾布到達(dá)兩側(cè)濾液穿過濾餅和濾布到達(dá)兩側(cè)的板，經(jīng)板面從板的左下角旋的板，經(jīng)板面從板的左下角旋塞排出。待框內(nèi)充滿濾餅，即塞排出。待框內(nèi)充滿濾餅，即停止過濾。如果濾餅需要洗滌，停止過濾。如果濾餅需要洗滌， 先關(guān)閉洗滌板下方的旋塞，先關(guān)閉洗滌板下方的旋塞，洗液從洗板左上角的通道洗液從洗板左上角的通道2（位于框內(nèi)）進(jìn)入，依次穿過（位于框內(nèi)）進(jìn)入，依次穿過濾布、濾餅、濾布，

19、到達(dá)非洗濾布、濾餅、濾布，到達(dá)非洗滌板，從其下角的旋塞排出。滌板，從其下角的旋塞排出。 如果將非洗滌板編號(hào)為如果將非洗滌板編號(hào)為1、框?yàn)?、框?yàn)?、洗滌板為、洗滌板為3，則板框的組合，則板框的組合方式服從方式服從1232123之規(guī)律。組裝之后的過濾和之規(guī)律。組裝之后的過濾和洗滌原理如圖所示。洗滌原理如圖所示。l傳熱：傳熱：指由于溫度差引指由于溫度差引 起的能量轉(zhuǎn)移，其方式有起的能量轉(zhuǎn)移，其方式有3 3種：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。種：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。l換熱器：換熱器：（按用途）（按用途）：加熱、冷卻、：加熱、冷卻、蒸蒸 發(fā)、再沸、發(fā)、再沸、 冷凝、分冷凝、分凝凝（按方法）：（按方法）：間壁式（夾套間壁

20、式（夾套式、蛇管式、噴淋式、套式、蛇管式、噴淋式、套管式）、混合式（氣體冷管式）、混合式（氣體冷卻、蒸汽冷凝）及蓄熱式卻、蒸汽冷凝）及蓄熱式（耐熱材料），列管式（耐熱材料），列管式l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：冷熱兩種流體間的熱交換，是依靠熱流體和冷熱兩種流體間的熱交換，是依靠熱流體和冷流體直接接觸和混合過程實(shí)現(xiàn)的。冷流體直接接觸和混合過程實(shí)現(xiàn)的。廢蒸汽廢蒸汽熱水熱水冷水冷水混合式換熱器混合式換熱器 空調(diào)的制冷循環(huán)、太陽(yáng)能供熱設(shè)備、空調(diào)的制冷循環(huán)、太陽(yáng)能供熱設(shè)備、熱管式換熱器等均屬此類。熱管式換熱器等均屬此類。 蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器高溫流體高溫流體蓄熱體蓄熱體低溫流體低溫流體中間載熱體式換熱器中間

21、載熱體式換熱器此類換熱過程廣泛應(yīng)用于核能工業(yè)、冷凍技術(shù)及工廠余熱利用此類換熱過程廣泛應(yīng)用于核能工業(yè)、冷凍技術(shù)及工廠余熱利用蒸發(fā)蒸發(fā) ：使含有不揮發(fā)：使含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰氣化溶質(zhì)的溶液沸騰氣化并移出蒸汽，從而使并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作。其中，的單元操作。其中，加熱蒸汽稱為生蒸汽，加熱蒸汽稱為生蒸汽，蒸出的蒸汽稱為二次蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽。蒸汽。原理：將液體混合物部分氣化，利用混合物中各組分的揮發(fā)度不 同使各組分得以分離。輕組分：沸點(diǎn)低的組分為易揮發(fā)組分重組分：沸點(diǎn)高的組分為難揮發(fā)組分餾出液：蒸出冷凝液釜?dú)堃海赫舫龊笫Ｓ嗟幕旌弦簜髻|(zhì)過程（分離操作）：

22、物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過程。其中，蒸餾是分離液體混合物的典型單元操作。按操作流程：間歇、連續(xù)蒸餾(主要) 按蒸餾方式：簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾（閃蒸）、精餾 （最 廣泛）和特殊精餾。 按操作壓強(qiáng)：常壓、加壓或減壓 1 1、分類：、分類：板式塔：泡罩塔、浮閥塔、篩板塔。板式塔：泡罩塔、浮閥塔、篩板塔。填料塔：塔內(nèi)充填一定高度的填料。填料塔：塔內(nèi)充填一定高度的填料。2 2、塔板的作用：氣液兩相傳質(zhì)，傳、塔板的作用：氣液兩相傳質(zhì)，傳熱的場(chǎng)所。熱的場(chǎng)所。3 3、篩板塔中、篩板塔中n n層板上的操作情況層板上的操作情況 （二）精餾塔二）精餾塔鞍環(huán)填料階梯環(huán)填料鮑爾環(huán)填料C C 簡(jiǎn)化流程簡(jiǎn)化流程由于溫度較高的蒸汽與溫

23、度低的由于溫度較高的蒸汽與溫度低的X3X3確接觸，確接觸，使液體部分氣化，蒸汽自身被冷凝，省去使液體部分氣化，蒸汽自身被冷凝，省去了中間加熱器與冷凝器。了中間加熱器與冷凝器。將每一中間產(chǎn)品返回到下一級(jí)中，不僅可以提將每一中間產(chǎn)品返回到下一級(jí)中，不僅可以提高產(chǎn)品的收率；而且是過程必不可少的條件。高產(chǎn)品的收率；而且是過程必不可少的條件?；亓魇潜ＷC精餾過程能連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可回流是保證精餾過程能連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件。少的條件。再沸器是保證再沸器是保證精餾過程連續(xù)穩(wěn)定精餾過程連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件操作的必不可少的條件。xFx2x1y1x3y2y3 y3(或或xD)y1冷凝冷凝器器分離器

24、分離器加熱器加熱器蒸汽蒸汽原料液原料液冷卻水冷卻水冷凝器冷凝器蒸餾釜蒸餾釜收集收集器器 1- 1-萃取精餾塔萃取精餾塔 2-2-萃取劑回收段萃取劑回收段 3-3-苯回收塔苯回收塔 4-4-冷凝器冷凝器1342苯+環(huán)己烷脫溶劑基頂產(chǎn)品循環(huán)糠醛補(bǔ)充糠醛脫溶劑基底部產(chǎn)品原料和苯 酒精和水 1-1-恒沸精餾塔恒沸精餾塔 2-2-苯回收塔苯回收塔 3-3-乙醇回收塔乙醇回收塔 4-4-全凝器全凝器 5-5-分層器分層器123445無水乙醇水l吸收：吸收：使混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸，使混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸，氣體中的一個(gè)或幾個(gè)組分便溶解于該液氣體中的一個(gè)或幾個(gè)組分便溶解于該液體內(nèi)而形成溶液，不能溶解的組

25、分則保體內(nèi)而形成溶液，不能溶解的組分則保留在氣相中留在氣相中, ,即利用各組分溶解度不同而即利用各組分溶解度不同而實(shí)現(xiàn)分離氣體混合物的操作。實(shí)現(xiàn)分離氣體混合物的操作。 溶質(zhì)溶質(zhì)：能夠溶解的組分：能夠溶解的組分 溶劑溶劑：即吸收劑，用來溶解氣體的液體：即吸收劑，用來溶解氣體的液體 溶液溶液：即吸收液，吸收操作所得到的液：即吸收液，吸收操作所得到的液體體 吸收尾氣：排出的氣體吸收尾氣：排出的氣體l吸收操作的意義：吸收操作的意義： （1）原料氣的凈化。）原料氣的凈化。 （2）有用組分回收。）有用組分回收。 （3）制備有用溶液。）制備有用溶液。 （4）廢氣治理。）廢氣治理。2.6 2.6 吸收吸收吸收

26、塔混合氣體溶液尾氣吸收劑l 吸收塔平面圖吸收塔平面圖l萃取操作的原理萃取操作的原理l萃?。悍蛛x液體（或固體）混合物的一種單元操作，即選擇萃?。悍蛛x液體（或固體）混合物的一種單元操作，即選擇一種溶劑使混合物中易分離的組分溶解于其中，其余組分則一種溶劑使混合物中易分離的組分溶解于其中，其余組分則不溶或少溶而獲得分離。亦稱溶劑萃取，簡(jiǎn)稱萃取或抽提。不溶或少溶而獲得分離。亦稱溶劑萃取，簡(jiǎn)稱萃取或抽提。l萃取劑萃取劑: :選用的溶劑，以選用的溶劑，以S S表示；表示；l溶質(zhì)溶質(zhì): :原料液中易溶于原料液中易溶于S S的組分，以的組分，以A A表示；表示；l原溶劑（或稀釋劑）原溶劑（或稀釋劑）: :難溶于

27、難溶于S S的組分的組分, , 以以B B表示。表示。l將一定量萃取劑加入原料液中，然后加以攪拌使原料液與萃將一定量萃取劑加入原料液中，然后加以攪拌使原料液與萃取劑充分混合，溶質(zhì)通過相界面由原料液向萃取劑中擴(kuò)散，取劑充分混合，溶質(zhì)通過相界面由原料液向萃取劑中擴(kuò)散，所以萃取操作與精餾、吸收等過程一樣，也屬于兩相間的傳所以萃取操作與精餾、吸收等過程一樣，也屬于兩相間的傳質(zhì)過程。攪拌停止后，兩液相因密度不同而分層：一層以溶質(zhì)過程。攪拌停止后，兩液相因密度不同而分層：一層以溶劑劑S S為主，并溶有較多的溶質(zhì)，稱為萃取相，以為主，并溶有較多的溶質(zhì)，稱為萃取相，以E E表示；另一表示；另一層以原溶劑（稀釋

28、劑）層以原溶劑（稀釋劑）B B為主，且含有未被萃取完的溶質(zhì)，稱為主，且含有未被萃取完的溶質(zhì)，稱為萃余相，以為萃余相，以R R表示。若溶劑表示。若溶劑S S和和B B為部分互溶，則萃取相中為部分互溶，則萃取相中還含有少量的還含有少量的B B，萃余相中亦含有少量的，萃余相中亦含有少量的S S。 l（1 1） 原料液中各組分間原料液中各組分間的沸點(diǎn)非常接近，也即組的沸點(diǎn)非常接近，也即組分間的相對(duì)揮發(fā)度接近于分間的相對(duì)揮發(fā)度接近于1 1，若采用蒸餾方法很不，若采用蒸餾方法很不經(jīng)濟(jì)；經(jīng)濟(jì)； l（2 2） 料液在蒸餾時(shí)形成料液在蒸餾時(shí)形成恒沸物，用普通蒸餾方法恒沸物，用普通蒸餾方法不能達(dá)到所需的純度；不能

29、達(dá)到所需的純度；萃 取 劑 S原 料 液A +B12萃 取 相 E萃 余 相 R 圖 11 1 萃 取 過 程 示 意 圖1 混 合 器 ； 2 分 層 器（3 3） 原料液中需分離的組分含量很低且為難揮發(fā)組分，若采用原料液中需分離的組分含量很低且為難揮發(fā)組分，若采用蒸餾方法須將大量稀釋劑汽化，能耗較大；蒸餾方法須將大量稀釋劑汽化，能耗較大； （4 4） 原料液中需分離的組分是熱敏性物質(zhì)，蒸餾時(shí)易于分解、原料液中需分離的組分是熱敏性物質(zhì)，蒸餾時(shí)易于分解、聚合或發(fā)生其它變化。聚合或發(fā)生其它變化。 萃取設(shè)備萃取設(shè)備l萃取設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例萃取設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例l萃取設(shè)備的類型很多。按萃取設(shè)備的構(gòu)造

30、特點(diǎn)大體上可以分為三類：一是單萃取設(shè)備的類型很多。按萃取設(shè)備的構(gòu)造特點(diǎn)大體上可以分為三類：一是單件組合式；二是塔式；三式離心式。件組合式；二是塔式；三式離心式。 萃取設(shè)備 生產(chǎn)能力/m3/(m2h)理論級(jí)數(shù)或級(jí)效率或理論級(jí)當(dāng)量高度典型應(yīng)用混合澄清器噴淋塔填料塔篩板塔轉(zhuǎn)盤塔離心萃取器變動(dòng)范圍大1575645363604957595he=36mhe=1.56m對(duì)HT100300mm時(shí)微30 3.412.5級(jí)潤(rùn)滑油工藝，核燃料加工用氨水從NaOH中萃取NaC1回收苯酚糠醛處理潤(rùn)滑油工藝廢水中脫酚l一、混合清澄器一、混合清澄器 混合清澄器是一種組合式萃取設(shè)混合清澄器是一種組合式萃取設(shè)備，每一級(jí)均由一混

31、合器與一澄備，每一級(jí)均由一混合器與一澄清器組成清器組成l二、塔式萃取設(shè)備二、塔式萃取設(shè)備234重相1輕相重相輕相5圖1116 混合澄清器1混合器；2攪拌器；3澄清器；4輕相溢出口；5重相液出口輕液出口液液相界面重液入口填料輕液入口重液出口圖1115 填料萃取塔三、離心式萃取設(shè)備三、離心式萃取設(shè)備l物料的去濕方法物料的去濕方法（1 1）機(jī)械去濕）機(jī)械去濕 物料帶水較多時(shí)，可先用離心過濾等機(jī)械分離方法以除去物料帶水較多時(shí)，可先用離心過濾等機(jī)械分離方法以除去大量的水；大量的水； （2 2）吸附去濕）吸附去濕 用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑（如用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑（如CaClCaCl2 2、

32、硅膠等）、硅膠等）與濕物料并存，使物料種的水分相繼經(jīng)氣相而轉(zhuǎn)入干燥劑與濕物料并存，使物料種的水分相繼經(jīng)氣相而轉(zhuǎn)入干燥劑內(nèi)；內(nèi)； （3 3）供熱干燥）供熱干燥 工業(yè)干燥操作多是用熱空氣或其它高溫氣體為介質(zhì)，使之工業(yè)干燥操作多是用熱空氣或其它高溫氣體為介質(zhì)，使之掠過物料表面，介質(zhì)向物料供熱并帶走汽化的濕分，此種掠過物料表面，介質(zhì)向物料供熱并帶走汽化的濕分，此種干燥常稱為對(duì)流干燥，是本章討論的主要內(nèi)容；干燥常稱為對(duì)流干燥，是本章討論的主要內(nèi)容； (1) (1) 干燥過程的傳熱、傳質(zhì)干燥過程的傳熱、傳質(zhì)傳熱傳質(zhì)方向從氣相到固體從固體到氣相推動(dòng)力溫度差水汽分壓差(2) (2) 干燥過程進(jìn)行的必要條件干燥

33、過程進(jìn)行的必要條件濕物料表面水汽壓力大于干燥介質(zhì)水汽分壓；濕物料表面水汽壓力大于干燥介質(zhì)水汽分壓； 干燥介質(zhì)將汽化的水汽及時(shí)帶走。干燥介質(zhì)將汽化的水汽及時(shí)帶走。 干燥設(shè)備干燥設(shè)備1 干燥器的分類干燥器的分類按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；按操作壓強(qiáng)分：常壓干燥器、真空干燥器；一、箱式干燥器一、箱式干燥器l優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造容優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造容易、適應(yīng)性強(qiáng)。易

34、、適應(yīng)性強(qiáng)。l缺點(diǎn)：干燥不均勻，干燥缺點(diǎn)：干燥不均勻，干燥時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作條件差。作條件差。適用于干燥粒狀、片狀和適用于干燥粒狀、片狀和膏狀物料，批量小、干燥膏狀物料，批量小、干燥程度要求高、不允許粉碎程度要求高、不允許粉碎的脆性物料，以及隨時(shí)需的脆性物料，以及隨時(shí)需要改變風(fēng)量、溫度和濕度要改變風(fēng)量、溫度和濕度等干燥條件的情況。等干燥條件的情況。帶式干燥器帶式干燥器l帶式干燥器是使用環(huán)帶作為輸送物料的干燥器。運(yùn)輸帶通常用帆布、橡膠、金屬絲網(wǎng)制成，以金屬絲網(wǎng)居多。濕物料進(jìn)口濕物料進(jìn)口干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品熱空氣熱空氣廢氣廢氣濕物料濕物料氣流式干燥系統(tǒng)氣流式干燥系統(tǒng)干燥管干

35、燥管干物料干物料旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器蒸汽蒸汽冷凝水冷凝水冷空氣冷空氣熱空氣熱空氣板式換熱器板式換熱器廢氣廢氣風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)沸騰床干燥器（沸騰床干燥器（流化床干燥流化床干燥）la.單室流化床單室流化床 b.多室流化床多室流化床 噴動(dòng)床干燥器噴動(dòng)床干燥器干物料干物料廢氣廢氣風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器噴動(dòng)床干燥器噴動(dòng)床干燥器噴霧干燥器（噴霧干燥器（spray dryerspray dryer）廢廢氣氣干物料干物料旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器蒸汽蒸汽冷凝水冷凝水冷空氣冷空氣熱空氣熱空氣板式換熱器板式換熱器離心式噴霧器離心式噴霧器壓力式噴霧器壓力式噴霧器氣流式噴霧器氣流式噴霧器l1 1，硫酸的工業(yè)制法，硫酸的工業(yè)制

36、法l2 2，合成氨工業(yè)，合成氨工業(yè)l3, 3, 石油和煤石油和煤 l4 4， 其他其他 硬水的軟化硬水的軟化 漂白粉漂白粉一、原理與裝置一、原理與裝置 原理原理 裝置裝置4FeS4FeS2 2 + 11O + 11O2 2 = 2Fe2Fe2 2OO3 3 + 8SO+ 8SO2 2 2SO2SO2 2 + O + O2 2 = 2SO2SO3 3SOSO3 3 + H + H2 2O = HO = H2 2SOSO4 4沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔二、二、 硫酸的工業(yè)生產(chǎn)硫酸的工業(yè)生產(chǎn)沸 騰 爐接 觸 室吸 收 塔凈化冷 卻接接 觸觸 室室沉沉 降降 室室合成氨工業(yè)合成氨工業(yè)l原理原

37、理：N N2 2 + 3H + 3H2 2 2NH 2NH3 3 + 92.4KJ + 92.4KJl原料原料：N2 N2 的制法的制法 分離液態(tài)空氣。分離液態(tài)空氣。 HH2 2 的制法的制法 水煤氣法。水煤氣法。 C + HC + H2 2O (g) = CO + HO (g) = CO + H2 2 CO + H CO + H2 2O(g) = COO(g) = CO2 2 + H + H2 2l合成裝置：氨合成塔和水冷分離器。合成裝置：氨合成塔和水冷分離器。l氨的分離原理：高壓下氨的沸點(diǎn)較高，在水冷氨的分離原理：高壓下氨的沸點(diǎn)較高，在水冷的條件下氨就轉(zhuǎn)化為液態(tài)氨而與氮?dú)夂蜌錃夥值臈l件下氨

38、就轉(zhuǎn)化為液態(tài)氨而與氮?dú)夂蜌錃夥蛛x。離。 催化劑催化劑l條件選擇：條件選擇：從反應(yīng)速率、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、設(shè)從反應(yīng)速率、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、設(shè)備的制造和動(dòng)力的提供幾個(gè)角度考慮備的制造和動(dòng)力的提供幾個(gè)角度考慮 壓強(qiáng)壓強(qiáng) 相對(duì)大，約相對(duì)大，約200 500 200 500 大氣壓大氣壓 溫度溫度 較高，較高，500500度度 催化劑催化劑 鐵觸媒。鐵觸媒。 在實(shí)際生產(chǎn)過程中需將氨及時(shí)分離和不斷在實(shí)際生產(chǎn)過程中需將氨及時(shí)分離和不斷向混合氣體中補(bǔ)充氮?dú)狻錃?。向混合氣體中補(bǔ)充氮?dú)狻錃狻?2332HNNHQ高溫、高壓、催化劑石油和煤的綜合利用石油和煤的綜合利用3.3.1 3.3.1 石油的定義石油的定義l天然

39、石油：天然石油：（從地下開采出來未加工時(shí)稱原油）（從地下開采出來未加工時(shí)稱原油）是一種可燃性粘稠液體，多為黑褐色或暗綠色。是一種可燃性粘稠液體，多為黑褐色或暗綠色。石油是由各種烴（碳?xì)浠衔铮╊悾ㄍ闊N、環(huán)烷石油是由各種烴（碳?xì)浠衔铮╊悾ㄍ闊N、環(huán)烷烴、芳香烴等）組成的復(fù)雜混和物，含有少量硫、烴、芳香烴等）組成的復(fù)雜混和物，含有少量硫、氮 、 氧 等 有 機(jī) 化 合 物 和 微 量 金 屬 。氮 、 氧 等 有 機(jī) 化 合 物 和 微 量 金 屬 。 原油的理化性質(zhì)因產(chǎn)地而異。如按密度分為輕原油的理化性質(zhì)因產(chǎn)地而異。如按密度分為輕質(zhì)原油（質(zhì)原油（0.860.86和重質(zhì)原油；按化學(xué)組成分為和重質(zhì)原

40、油；按化學(xué)組成分為石蠟基、環(huán)烷基和中間基；按含硫量分為低硫石蠟基、環(huán)烷基和中間基；按含硫量分為低硫（0.5%0.5%、含硫和高硫（、含硫和高硫（2.0%2.0%）。）。l石油產(chǎn)品可分為：石油產(chǎn)品可分為： 石油燃料、石油燃料、 石油溶劑與石油溶劑與化工原料、化工原料、 潤(rùn)滑劑、石蠟、石油瀝青、石潤(rùn)滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等油焦等6 6類。類。 其中，其中， 各種燃料產(chǎn)量最大，各種燃料產(chǎn)量最大， 約占總產(chǎn)量的約占總產(chǎn)量的90%90%； 各種潤(rùn)滑劑品種最多，各種潤(rùn)滑劑品種最多， 產(chǎn)量約占產(chǎn)量約占5%5%。 各國(guó)都制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)都制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)， 以適應(yīng)生產(chǎn)和使用的需要。以適應(yīng)生產(chǎn)和使用的需

41、要。 l 石油的分餾：石油的分餾：根據(jù)石油各成分沸點(diǎn)的不同把石根據(jù)石油各成分沸點(diǎn)的不同把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物（餾分）。每一油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物（餾分）。每一種餾分仍然是多種烴的混合物。石油分餾為常、種餾分仍然是多種烴的混合物。石油分餾為常、減壓聯(lián)合分餾裝置。產(chǎn)品如直餾汽油等。減壓聯(lián)合分餾裝置。產(chǎn)品如直餾汽油等。l 裂化：裂化：是在一定條件下，把分子量大、沸點(diǎn)高是在一定條件下，把分子量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為分子量小，沸點(diǎn)低的烴的過程。目的的烴斷裂為分子量小，沸點(diǎn)低的烴的過程。目的是把重油制取類似汽油的飽和烴和不飽和烴的混是把重油制取類似汽油的飽和烴和不飽和烴的混合物。裂化有熱裂化

42、和催化裂化。合物。裂化有熱裂化和催化裂化。l 裂解：裂解：采用比裂化更高的溫度，使具有長(zhǎng)鏈分采用比裂化更高的溫度，使具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂成各種短鏈氣態(tài)烴和少量氣態(tài)烴的操子的烴斷裂成各種短鏈氣態(tài)烴和少量氣態(tài)烴的操作。裂解氣的主要成分有乙烯、丙烯、丁二烯等。作。裂解氣的主要成分有乙烯、丙烯、丁二烯等。 煤：煤：主要含主要含C，還含有少量的，還含有少量的H、N、S、O 等元素。煤主要等元素。煤主要由有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物。由有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物。l 煤化工：煤化工：以煤及其有效成份為原料的深加工工業(yè)。煤變油是以煤及其有效成份為原料的深加工工業(yè)。煤變油是以煤炭為原料，通過化學(xué)加工過程

43、，生產(chǎn)油品和石油化工產(chǎn)品。以煤炭為原料，通過化學(xué)加工過程，生產(chǎn)油品和石油化工產(chǎn)品。根據(jù)化學(xué)加工過程的不同路線，煤制油可分為間接液化和直接根據(jù)化學(xué)加工過程的不同路線，煤制油可分為間接液化和直接液化兩大類。間接液化是先把煤炭在高溫下氣化成合成氣，然液化兩大類。間接液化是先把煤炭在高溫下氣化成合成氣，然后再在催化劑的作用下合成為液體油品或石化產(chǎn)品；直接液化后再在催化劑的作用下合成為液體油品或石化產(chǎn)品；直接液化是把煤炭先磨成煤粉與溶劑配成油煤漿，然后在高溫、高壓和是把煤炭先磨成煤粉與溶劑配成油煤漿，然后在高溫、高壓和催化劑的作用下直接轉(zhuǎn)化成液體油品。催化劑的作用下直接轉(zhuǎn)化成液體油品。 l 煤的干餾：煤

44、的干餾：是把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程，其產(chǎn)品是把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程，其產(chǎn)品有焦碳、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣等。煤焦油經(jīng)分餾后可得苯、有焦碳、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣等。煤焦油經(jīng)分餾后可得苯、甲苯等方香族化合物。焦?fàn)t氣的成分主要是甲苯等方香族化合物。焦?fàn)t氣的成分主要是H2、CH4，還含，還含有有CO、CO2、CH2=CH2等。以它們?yōu)樵希挚煞謩e衍生等。以它們?yōu)樵?，又可分別衍生出若干化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、冶金出若干化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、冶金輔料、化工原料等。輔料、化工原料等。l硬水：硬水：含含CaCa2+2+、MgMg2+2+較多的水

45、，即較多的水，即CaCa2+2+、 MgMg2+2+的濃度達(dá)的濃度達(dá) 一定的數(shù)值。一定的數(shù)值。l分類分類 暫時(shí)硬度：陰離子為暫時(shí)硬度：陰離子為HCOHCO3 3- - 永久硬度：陰離子為永久硬度：陰離子為SOSO4 4- -、ClCl- -、NONO3 3- -l硬水的軟化：藥劑法，離子交換法。硬水的軟化：藥劑法，離子交換法。l離子交換法：離子交換劑為磺化煤離子交換法：離子交換劑為磺化煤CaCa2 +2 + (Mg (Mg2+2+)+ 2NaR = 2Na)+ 2NaR = 2Na+ + + Ca + Ca2+2+(Mg(Mg2+2+)R)R2 2l磺化煤再生：磺化煤再生：Ca RCa R2

46、2 + 2Na + 2Na+ + = Ca = Ca2+2+ + 2NaR + 2NaR l水垢的成分：水垢的成分：Ca(OH)Ca(OH)2 2、Mg(OH)Mg(OH)2 2漂白粉漂白粉l制取：制?。?Ca(OH)2Ca(OH)2 2 + 2Cl + 2Cl2 2 =Ca(ClO) =Ca(ClO)2 2 + CaCl + CaCl2 2 + + 2H2H2 2OOl原料：消石灰和氯氣。原料：消石灰和氯氣。l成分：成分：CaClCaCl2 2、Ca(ClO)Ca(ClO)2 2l有效成分：有效成分：Ca(ClO)Ca(ClO)2 2l使用：使用：Ca(ClO)Ca(ClO)2 2 + CO

47、 + CO2 2 + H + H2 2O = CaCOO = CaCO3 3 + + 2HClO2HClOl 2HClO = 2HCl + O 2HClO = 2HCl + O2 2 進(jìn)入進(jìn)入2020世紀(jì)后，化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展，環(huán)境污染和重大世紀(jì)后，化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展，環(huán)境污染和重大工業(yè)事故相繼發(fā)生。工業(yè)事故相繼發(fā)生。 （1 1）19301930年年1212月比利時(shí)月比利時(shí) “ “馬斯河谷事件馬斯河谷事件”。 （2 2）19481948年年1010月美國(guó)賓夕法尼亞州的月美國(guó)賓夕法尼亞州的多諾拉煙霧事件多諾拉煙霧事件。 （3 3）19521952年年1111月月 “ “倫敦?zé)熿F事件倫敦?zé)熿F事件”。

48、（4 4）19611961年年9 9月月1414日日“氯氣外泄事件氯氣外泄事件”。 （5 5）日本九州南部）日本九州南部“水俉事件水俉事件” （6 6）日本富山神通川）日本富山神通川“富山事件富山事件” （7 7） 四日事件四日事件 （8 8） 米糠油事件米糠油事件等等4.1 化工與環(huán)境問題化工與環(huán)境問題 1960 1960年到年到19771977年的年的1818年中，美國(guó)和西歐發(fā)生重大火災(zāi)和年中，美國(guó)和西歐發(fā)生重大火災(zāi)和爆炸事故爆炸事故360360余起，死傷余起，死傷19791979人，損失數(shù)十億美元。我國(guó)化人，損失數(shù)十億美元。我國(guó)化學(xué)工業(yè)事故也頻繁發(fā)生，從學(xué)工業(yè)事故也頻繁發(fā)生，從19501

49、950年到年到19991999年的年的5050年中，發(fā)年中，發(fā)生各類傷亡事故生各類傷亡事故2342523425起，死傷起，死傷2571425714人，其中因火災(zāi)和爆人，其中因火災(zāi)和爆炸事故死傷炸事故死傷40434043人。人。 許許多多的環(huán)境問題，危及了人類的生存，破環(huán)這人類賴許許多多的環(huán)境問題，危及了人類的生存，破環(huán)這人類賴以生存的環(huán)境，使人類蒙受了重大損失。以生存的環(huán)境，使人類蒙受了重大損失。 在環(huán)保成為當(dāng)今世界的一大主題的今天，化工生產(chǎn)過程的在環(huán)保成為當(dāng)今世界的一大主題的今天，化工生產(chǎn)過程的環(huán)境問題引起了人們的極大關(guān)注，所以，實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)環(huán)境問題引起了人們的極大關(guān)注，所以，實(shí)行可持續(xù)

50、發(fā)展戰(zhàn)略也就成了世界的一大課題。略也就成了世界的一大課題。 目前，高耗能、高污染仍然是制約我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的目前，高耗能、高污染仍然是制約我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的“瓶瓶頸頸”，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建立節(jié)約型工業(yè)是當(dāng)前我國(guó)化學(xué)工業(yè)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建立節(jié)約型工業(yè)是當(dāng)前我國(guó)化學(xué)工業(yè)的重點(diǎn)任務(wù)之一。的重點(diǎn)任務(wù)之一。 l綠色化工：綠色化工：（1）、工業(yè)排放為零，或者污染極?。?）、反應(yīng)物和生成物對(duì)人類健康和環(huán)境無毒或毒性很?。唬?）、使用可再生資源（4）、可回收利用資源的再生產(chǎn)綠色化工工業(yè)案例：綠色化工工業(yè)案例： （1）、）、Du Pont和 Genecor International等合作建成由玉米生產(chǎn)1，3丙二

51、醇(PDO)裝置，成本比化學(xué)法低15 （2）、生物柴油的制造：植物油與甲醇（乙醇）酯交換制得 棉籽油、棕櫚油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等l 目前，歐共體、德國(guó)、法國(guó)、哥本哈根、里斯本、美國(guó)生產(chǎn)和 使用著生物柴油l5.15.1中國(guó)化學(xué)工業(yè)未來發(fā)展要點(diǎn)中國(guó)化學(xué)工業(yè)未來發(fā)展要點(diǎn) l(1)(1)化肥?；?。發(fā)展高濃度化肥，包括發(fā)展高濃度化肥，包括DAP,NPKDAP,NPK復(fù)合肥等復(fù)合肥等DAPDAP，NPKNPK復(fù)合肥等。改造一批中型化肥企業(yè)向西靠近，復(fù)合肥等。改造一批中型化肥企業(yè)向西靠近， 有天然氣有天然氣或硫、磷資源的地方建設(shè)大型化肥裝置。支持國(guó)外企業(yè)投資中或硫、磷資源的地方建設(shè)大型化

52、肥裝置。支持國(guó)外企業(yè)投資中國(guó)建設(shè)高濃度化肥廠。國(guó)建設(shè)高濃度化肥廠。l(2)(2)乙烯。乙烯。力爭(zhēng)到力爭(zhēng)到20052005年將乙烯產(chǎn)能提高到年將乙烯產(chǎn)能提高到900900104t104t，乙烯，乙烯的自足率由的自足率由43%43%提高到提高到6O%6O%左右，中國(guó)政府鼓勵(lì)中外合資建左右，中國(guó)政府鼓勵(lì)中外合資建設(shè)大型乙烯裝置。對(duì)現(xiàn)有乙烯裝置將通過擴(kuò)產(chǎn)使之優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)設(shè)大型乙烯裝置。對(duì)現(xiàn)有乙烯裝置將通過擴(kuò)產(chǎn)使之優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)乙烯原料也將進(jìn)一步優(yōu)化以提高收率降低成本。構(gòu)，對(duì)乙烯原料也將進(jìn)一步優(yōu)化以提高收率降低成本。l(3)(3)合成材料合成材料。提高高性能樹脂的比例，提高通用樹脂中高附。提高高性能樹脂

53、的比例，提高通用樹脂中高附加值、高檔次專用樹脂比例，大力發(fā)展環(huán)氧樹脂、不泡和聚酯加值、高檔次專用樹脂比例，大力發(fā)展環(huán)氧樹脂、不泡和聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚甲醛樹脂等短缺產(chǎn)品。樹脂、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚甲醛樹脂等短缺產(chǎn)品。l(4)(4)有機(jī)原料。有機(jī)原料。淘汰陳舊落后的老工藝，促進(jìn)有機(jī)原料淘汰陳舊落后的老工藝，促進(jìn)有機(jī)原料向石油化工技術(shù)路線轉(zhuǎn)移的同時(shí)，也重視現(xiàn)代煤化工向石油化工技術(shù)路線轉(zhuǎn)移的同時(shí)，也重視現(xiàn)代煤化工技術(shù)對(duì)有機(jī)化學(xué)工業(yè)的貢獻(xiàn)，如采用水煤漿氣化制合技術(shù)對(duì)有機(jī)化學(xué)工業(yè)的貢獻(xiàn)，如采用水煤漿氣化制合成氣大規(guī)模生產(chǎn)甲醇、甲醇低壓羰基化生產(chǎn)醋酸。重成氣大規(guī)模生產(chǎn)甲醇、甲醇低壓羰

54、基化生產(chǎn)醋酸。重視生物工程法利用可再生資源大規(guī)模生產(chǎn)酒精，視生物工程法利用可再生資源大規(guī)模生產(chǎn)酒精，l l，3 3一丙二醇等。一丙二醇等。l(5)(5)精細(xì)化工。精細(xì)化工。加快精細(xì)化工產(chǎn)品發(fā)展，提高化工的精加快精細(xì)化工產(chǎn)品發(fā)展，提高化工的精細(xì)化率。涂料工業(yè)在解決高檔涂料所用的關(guān)鍵原料的細(xì)化率。涂料工業(yè)在解決高檔涂料所用的關(guān)鍵原料的同時(shí)，大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保型和耐久性涂料。染料重同時(shí)，大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保型和耐久性涂料。染料重點(diǎn)發(fā)展符合國(guó)際紡織品環(huán)保法規(guī)要求的分散、活性、點(diǎn)發(fā)展符合國(guó)際紡織品環(huán)保法規(guī)要求的分散、活性、酸性、直接等染料及有害顏料代用品。酸性、直接等染料及有害顏料代用品。 l1新催化技術(shù)

55、。新催化技術(shù)。重點(diǎn)發(fā)展煉油催化技術(shù)、精細(xì)化工催化技術(shù)、重點(diǎn)發(fā)展煉油催化技術(shù)、精細(xì)化工催化技術(shù)、合成氨工業(yè)催化技術(shù)、碳合成氨工業(yè)催化技術(shù)、碳-化工催化技術(shù)、高分子聚合物催化化工催化技術(shù)、高分子聚合物催化技術(shù)、納米催化技術(shù)、生物催化技術(shù)、光催化技術(shù)以及催化新技術(shù)、納米催化技術(shù)、生物催化技術(shù)、光催化技術(shù)以及催化新材料等。材料等。l2新分離技術(shù)。新分離技術(shù)。 重點(diǎn)是開發(fā)石油煉制、石油化工、大宗有機(jī)重點(diǎn)是開發(fā)石油煉制、石油化工、大宗有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的精餾技術(shù)；酯化、酯交換、皂化、胺化、化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的精餾技術(shù)；酯化、酯交換、皂化、胺化、水解、異構(gòu)化、烴化、鹵化、乙?；拖趸冗^程的催化精餾水解、異

56、構(gòu)化、烴化、鹵化、乙酰化和硝化等過程的催化精餾技術(shù)；工業(yè)氣體凈化分離、化工廢水處理的膜分離技術(shù)；熱敏技術(shù)；工業(yè)氣體凈化分離、化工廢水處理的膜分離技術(shù)；熱敏性化工產(chǎn)品分離的分子蒸餾技術(shù)；精細(xì)化工生產(chǎn)過程的超重力性化工產(chǎn)品分離的分子蒸餾技術(shù)；精細(xì)化工生產(chǎn)過程的超重力技術(shù)；無機(jī)鹽、化肥、純堿生產(chǎn)的高效結(jié)晶技術(shù)等。技術(shù)；無機(jī)鹽、化肥、純堿生產(chǎn)的高效結(jié)晶技術(shù)等。l3生物化工技術(shù)。生物化工技術(shù)。重點(diǎn)是研究生物反應(yīng)器、高效生物分離技重點(diǎn)是研究生物反應(yīng)器、高效生物分離技術(shù)與設(shè)備、生物反應(yīng)與分離耦聯(lián)技術(shù)，擴(kuò)大生物催化劑的來源，術(shù)與設(shè)備、生物反應(yīng)與分離耦聯(lián)技術(shù)，擴(kuò)大生物催化劑的來源，擴(kuò)大酶原等。重點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品有：生物能源、生物材料、有機(jī)擴(kuò)大酶原等。重點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品有：生物能源、生物材料、有機(jī)酸、氨基酸、功能食品添加劑等。酸、氨基酸、功能食品添加劑等。l4自動(dòng)控制與信息技術(shù)。自動(dòng)控制與信息技術(shù)。具體內(nèi)容為：計(jì)算機(jī)控制、具體內(nèi)容為：計(jì)算機(jī)控制、故障診斷、仿真技術(shù)；計(jì)算機(jī)分子設(shè)計(jì)技術(shù)；計(jì)算故障診斷、仿真技術(shù)；計(jì)算機(jī)分子設(shè)計(jì)技術(shù)；計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)；發(fā)展化工行業(yè)的電子商務(wù)，開展機(jī)人工智能技術(shù)；發(fā)展化工行業(yè)的電子商務(wù)，開展國(guó)內(nèi)外電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)等。國(guó)內(nèi)外電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)等。l5納米技術(shù)。納