化工工藝學(xué)第一章緒論

化工工藝學(xué)ChemicalEngineeringTechnology章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配理論教學(xué)考核權(quán)重第一章緒論1.05%第二章化工原料及其初步加工7.015%第三章無機(jī)化工單元工藝825%第四章石油化工單元工藝1035%第五章煤化工單元工藝620%總計(jì)32100%課程內(nèi)容無機(jī)化工單元01石油化工單元02煤化工單元03以合成氨生產(chǎn)工藝為例講授原料氣制取、原料氣凈化和氨合成等工序的生產(chǎn)原理、流程及工藝安排。主要講授烴類蒸氣裂解制烯烴、芳烴轉(zhuǎn)化、催化氧化、催化脫氫與脫氫、羰基化工藝等。主要講授煤的熱分解、干餾、氣化及液化。課

程

內(nèi)

容

課程重點(diǎn)：①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(diǎn)、流程的組織等。②了解工藝路線、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等問題。課程要求：①熟悉熱力學(xué)、反應(yīng)器理論、分離技術(shù)等基礎(chǔ)概念；②了解精餾、吸收、傳熱等單元操作的基本原理及設(shè)備。課程重點(diǎn)與要求應(yīng)用性很強(qiáng)綜合性強(qiáng)

靈活性強(qiáng)內(nèi)容廣而雜課

程

特

點(diǎn)化工生產(chǎn)實(shí)踐化工工藝學(xué)化工理論靜態(tài)封閉理想狀態(tài)動(dòng)態(tài)開放非理想狀態(tài)具體問題具體分析范圍寬，產(chǎn)品繁多，內(nèi)容廣泛化工工藝學(xué)化工工藝學(xué)的定義1.11.21.31.4由原料到化工產(chǎn)品化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)化工工藝學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容第1章緒論1.1化工工藝學(xué)的定義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(jiǎn)稱。在習(xí)慣上，化學(xué)工業(yè)簡(jiǎn)稱為化工。在學(xué)科上，化學(xué)工程簡(jiǎn)稱為化工?！净瘜W(xué)工業(yè)】又稱化學(xué)加工工業(yè)，泛指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造業(yè)。是利用化學(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。【化學(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。例如：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)。動(dòng)物的皮用化學(xué)反應(yīng)使蛋白質(zhì)固定——制革工業(yè)。植物的纖維改變其“形態(tài)”——造紙工業(yè)。釀酒、制藥這些通常又不稱為化學(xué)工業(yè)。把石油這種混合物，利用精餾的方法(這是一個(gè)物理方法或物理化學(xué)方法)把它的各個(gè)組分分離出來，通常是“石油化工”的一個(gè)范疇。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。1.1化工工藝學(xué)的定義化學(xué)工業(yè)分類的方法很多，不同國(guó)家或不同部門，其分類方法不盡相同按學(xué)科分類1按原料性質(zhì)和來源分類：石油化工、煤化工、生物化工、礦產(chǎn)化工、海洋化工2與農(nóng)林牧副漁的關(guān)系與輕工業(yè)的關(guān)系

文化用品、化妝品、日用陶瓷、玻璃搪瓷制品、日用雜貨以及照相器材、電子類輕工產(chǎn)品等高級(jí)商品。

幾乎所有的日常用品都需要油漆涂料作為保護(hù)或裝飾。如果沒有化工產(chǎn)品作為原料和輔助材料，就不可能生產(chǎn)市場(chǎng)上琳瑯滿目的輕工產(chǎn)品?；瘜W(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用與紡織工業(yè)的關(guān)系與建筑工業(yè)的關(guān)系

化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用與交通運(yùn)輸業(yè)的關(guān)系與國(guó)防工業(yè)的關(guān)系

化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用2.什么是工藝學(xué)【工藝】利用生產(chǎn)工具對(duì)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?！竟に噷W(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)。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1.1化工工藝學(xué)的定義例如：豆腐制作工藝？豆腐豆?jié){鹵水

黃豆案例過濾分離煮漿鹵水

黃豆精選浸泡磨漿豆渣清洗傳統(tǒng)工藝：過濾豆?jié){點(diǎn)漿

豆腐

熟漿I原料選擇及預(yù)處理II制漿過程III制得成品水設(shè)備選擇及操作：石磨、電磨豆?jié){機(jī)、電石磨？濾紙？產(chǎn)量口感作用？能量？水質(zhì)的影響IV廢棄物處理案例第1章緒論化工工藝學(xué)的定義1.11.21.31.4由原料到化工產(chǎn)品化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)化工工藝學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容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:自然資源或化工生產(chǎn)的階段產(chǎn)品。（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。（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(jí)烯烴、芳烴、乙炔、甲醇和合成氣。1.2由原料到化工產(chǎn)品包括石油、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。基本有機(jī)化工產(chǎn)品基本無機(jī)化工產(chǎn)品用途：①直接作為商品出售。

②作為原料繼參與化學(xué)反應(yīng)?；ぴ匣A(chǔ)化工原料一般化工原料硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿、純堿、合成氨等無機(jī)物，合成氣、乙炔、乙烯、丙烯、丁烯（丁二烯）、苯、甲苯、二甲苯、萘、苯酚和醋酸等有機(jī)物。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、酮、醛、酯等化工原料有機(jī)原料無機(jī)原料生化制品通過生化反應(yīng)來生產(chǎn)化工所得的產(chǎn)品。例如：利用微生物發(fā)酵和生物酶催化（又稱酶促），可以制得乙醇、丙酮、丁醇、檸檬酸、谷氨酸、丙烯酸胺、各類抗生素藥物、人造蛋白質(zhì)、油脂、調(diào)味劑（如味精等）、食品添加劑和加酶洗滌劑等。1.2由原料到化工產(chǎn)品由原料到基本化工產(chǎn)品的過程構(gòu)成了化學(xué)工業(yè)鏈的基礎(chǔ)，其產(chǎn)值在整個(gè)化學(xué)工業(yè)中的比重在一定時(shí)期內(nèi)不一定是最高的，但其重要性卻是不容置疑的。基礎(chǔ)化工原料:硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿、純堿、合成氨、工業(yè)氣體(如氧、氮、氫、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等)等無機(jī)物，乙烯、丙烯、丁烯(丁二烯)、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、苯酚和醋酸等有機(jī)物。三酸兩堿三烯三苯一炔一萘1.2由原料到化工產(chǎn)品

萘：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,熔點(diǎn)80.3℃。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。由石油烴制得：催化重質(zhì)重整油，催化裂化輕循環(huán)油，裂解制乙烯的副產(chǎn)焦油等；由煤焦油分離，高溫煤焦油中萘約占8-12%，將煤焦油蒸餾，切取煤油，經(jīng)脫酚，脫喹啉，蒸餾得成品萘。每t萘消耗10t煤焦油；原料預(yù)處理改變狀態(tài)及規(guī)格破碎、過篩、加熱、汽化脫除雜質(zhì)產(chǎn)品分離及精制化學(xué)反應(yīng)溫度、濃度、壓力、催化劑、設(shè)備反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)特性相態(tài)催化結(jié)構(gòu)操作換熱精餾、吸收、萃取、吸附、干燥等2.化工生產(chǎn)過程1.2由原料到化工產(chǎn)品化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程三個(gè)環(huán)節(jié)原料處理：為了使原料符合進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所要求的狀態(tài)和規(guī)格，根據(jù)具體情況，不同的原料需要經(jīng)過凈化、提濃、混合、乳化或粉碎等多種不同的預(yù)處理。化學(xué)反應(yīng)：生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。經(jīng)過預(yù)處理的原料，在一定的溫度、壓力等條件下進(jìn)行反應(yīng)，以達(dá)到所要求的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率。反應(yīng)類型是多樣的，可以是氧化、還原、復(fù)分解、磺化、異構(gòu)化、聚合、焙燒等。通過化學(xué)反應(yīng)，獲得目的產(chǎn)物或其混合物。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。產(chǎn)品精制：將由化學(xué)反應(yīng)得到的混合物進(jìn)行分離，除去副產(chǎn)物或雜質(zhì)，以獲得符合組成規(guī)格的產(chǎn)品。催化劑制備三廢處理反應(yīng)工序分離工序后處理工序產(chǎn)品回收工序副產(chǎn)品原料工序原料化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程各工序組合由原料到基本化工產(chǎn)品的過程構(gòu)成了化學(xué)工業(yè)鏈的基礎(chǔ)，其產(chǎn)值在整個(gè)化學(xué)工業(yè)中的比重在一定時(shí)期內(nèi)不一定是最高的，但其重要性卻是不容置疑的。3.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)品鹽湖里的結(jié)晶鹽花保護(hù)環(huán)境與人類健康

人人有責(zé)1.2由原料到化工產(chǎn)品課程思政空氣空分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)化工的重要原料最重要的基本無機(jī)化工產(chǎn)品；氧和氨次之（2）基本有機(jī)化工產(chǎn)品①由石油、天然氣、煤加工時(shí)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)品由石油、天然氣、煤加工副產(chǎn)物所得化工產(chǎn)品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?；┍徇€原正丙醇溶劑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合成氣(CO+H2)補(bǔ)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)的定義1.11.21.31.4由原料到化工產(chǎn)品化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)化工工藝學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容第1章緒論1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1.化學(xué)工業(yè)的發(fā)展簡(jiǎn)史化學(xué)工業(yè)是一門古老的傳統(tǒng)工業(yè)。遠(yuǎn)古時(shí)代——感性認(rèn)識(shí)天然染料的提取、淀粉和糖蜜的發(fā)酵、天然藥物的加工、陶瓷器皿、冶金、火藥制造技術(shù)、燃料、造紙、無機(jī)鹽、煉丹術(shù)、造紙、制革有利推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和人類文明建設(shè)沒有理論指導(dǎo)生產(chǎn),處于感性認(rèn)識(shí)階段1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1.化學(xué)工業(yè)的發(fā)展簡(jiǎn)史化學(xué)工業(yè)是一門古老的傳統(tǒng)工業(yè)。遠(yuǎn)古時(shí)代——感性認(rèn)識(shí)天然染料的提取、淀粉和糖蜜的發(fā)酵、天然藥物的加工、陶瓷器皿、冶金、火藥制造技術(shù)、燃料、造紙、無機(jī)鹽、煉丹術(shù)、制革有利推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和人類文明建設(shè)沒有理論指導(dǎo)生產(chǎn),處于感性認(rèn)識(shí)階段課程思政1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)十二世紀(jì)——萌芽狀態(tài)中國(guó)的造紙和火藥技術(shù)傳入歐洲，作坊式的生產(chǎn)方式逐漸被機(jī)械化生產(chǎn)所取代生活水平提高，對(duì)紡織、印染、醫(yī)藥、化裝品、農(nóng)藥化肥等產(chǎn)品提出了越來越多和高的要求激發(fā)人們對(duì)化學(xué)研究的熱情各種化學(xué)現(xiàn)象被認(rèn)識(shí)，各種化學(xué)定律被發(fā)現(xiàn)1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)化學(xué)工業(yè)又是一門新興的工業(yè)工業(yè)革命帶動(dòng)了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展1788年

芒硝+石灰石+煤→燒堿1859年

鉛室法生產(chǎn)硫酸1892年電解食鹽水生產(chǎn)氯氣+燒堿冶金和城市煤氣工業(yè)的發(fā)展18世紀(jì)末建立了以煤焦油為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)體系

十八~十九世紀(jì)————成長(zhǎng)和發(fā)展期建立了無機(jī)化學(xué)工業(yè)1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1.3化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)十九世紀(jì)末~二十世紀(jì)50年代——煤化工蓬勃發(fā)展期開發(fā)了各種性能優(yōu)良的高分子化工產(chǎn)品建成合成氨生產(chǎn)裝置

火工產(chǎn)品、人造汽油——

戰(zhàn)爭(zhēng)需要