化工工藝學(xué)第一章緒論_第1頁
化工工藝學(xué)第一章緒論_第2頁
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化工工藝學(xué)第一章緒論一、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。

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)參考書三、參考書四、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:無機化工單元、石油化工單元和煤化工單元。

無機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。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)化實際化工過程進行分析的能力。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)。第一章緒論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。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。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。如果把把化學(xué)學(xué)工業(yè)業(yè)定義義為利利用化化學(xué)反反應(yīng)和和化學(xué)學(xué)工程程的方方法,,改變變物質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)、成成分、、形態(tài)態(tài)而生生產(chǎn)化化學(xué)產(chǎn)產(chǎn)品的的工業(yè)業(yè)部門門,那那范圍圍就更更寬廣廣。因因此,,我們們只能能根據(jù)據(jù)歷史史上形形成化化學(xué)工工業(yè)的的概念念和人人們的的習(xí)慣慣來大大體界界定它它的范范疇。。我們這這里講講的化化工,,是當(dāng)當(dāng)代化化學(xué)工工業(yè)的的說法法。1.1化化工工工藝學(xué)的的定義和和范疇2.什么是工藝藝學(xué)(1)工藝:利用生生產(chǎn)工具具對各種種原材料料、半成成品進行行加工或或處理,,使之成成為產(chǎn)品品的方法法。(2)工藝學(xué):根據(jù)技技術(shù)上先先進,經(jīng)經(jīng)濟上合合理的原原則,研研究各種種原材料料、半成成品、成成品的加加工方法法和過程程的學(xué)科科稱為工工藝學(xué)。。1.1化化工工工藝學(xué)的的定義和和范疇3、什么么是化工工工藝學(xué)學(xué)化工工藝藝學(xué)是研究由由化工原料料加工成化化工產(chǎn)品品的化工工生產(chǎn)過過程的一一門科學(xué)學(xué),內(nèi)容容包括生產(chǎn)方法法、原理理、流程程和設(shè)備備。1.1化化工工工藝學(xué)的的定義和和范疇1.2由由原料料到化工工產(chǎn)品1、化工工原料用做化工工生產(chǎn)的的原料,,稱為化化工原料料,可以以是自然資源源,也可以以是化工生產(chǎn)產(chǎn)的階段段產(chǎn)品。例如:(1)由由食鹽生生產(chǎn)純堿堿、燒堿堿、氯氣氣和鹽酸酸。(2)由由硫鐵礦礦生產(chǎn)硫硫酸。(3)由由煤或焦焦炭生產(chǎn)產(chǎn)合成氨氨、硝酸酸、乙烯烯和芳烴烴。(4)由由石油和和天然氣氣生產(chǎn)低低級烯烴烴、芳烴烴、乙炔炔、甲醇醇和合成成氣。1.2由由原料料到化工工產(chǎn)品1.2由由原料料到化工工產(chǎn)品化工原料料有機原料料:無機原料料:包括石油油、天然然氣、煤煤和生物物質(zhì)。包括空氣氣、水、、鹽、無無機非金金屬礦物物和金屬屬礦物。。基本有機機化工產(chǎn)產(chǎn)品基本無機機化工產(chǎn)產(chǎn)品1、化工工原料基礎(chǔ)化工工原料::如硫酸、、鹽酸、、硝酸、、燒堿、、純堿、、合成氨氨、工業(yè)業(yè)氣體等等無機物物,乙烯烯、丙烯烯、苯、、二甲苯苯等有機機物,經(jīng)經(jīng)各種反反應(yīng)途徑徑可衍生生出成千千上萬種種無機或或有機化化工產(chǎn)品品、高分分子化工工產(chǎn)品和和精細(xì)化化工產(chǎn)品品。一般化工工原料::由基礎(chǔ)化化工原料料制得的的結(jié)構(gòu)簡簡單的小小分子化化工產(chǎn)品品稱為一一般化工工原料。。如各種種無機鹽鹽和無機機化學(xué)肥肥料,各各種有機機酸及其其鹽類、、醇、醛醛、酮和和酯等。。用途:①①直接作作為商品品出售。。②作為原原料繼續(xù)續(xù)參與化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)2、化工工產(chǎn)品(1)基基本無機機化工產(chǎn)產(chǎn)品最重要的的基本無無機化工工產(chǎn)品可可用空氣氣、焦炭炭(或者者其他的的含碳產(chǎn)產(chǎn)品)、、水、石石灰、巖巖鹽、磷磷石灰、、硫和黃黃鐵礦等等原料制制取。無機原料料與基本本無機化化工產(chǎn)品品之間的的關(guān)系如圖1-1所示。1.2由由原料料到化工工產(chǎn)品空氣空分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無機化工工的重要要原料(2)基基本有機機化工產(chǎn)產(chǎn)品①由石油、、天然氣氣、煤加加工時生生成的副副產(chǎn)物所所得的化化工產(chǎn)品品。②基本有機機化工原原料深加加工產(chǎn)品品。1.2由由原料料到化工工產(chǎn)品由石油、、天然氣氣、煤加加工副產(chǎn)產(chǎn)物所得得化工產(chǎn)產(chǎn)品乙烯與丙烯共共聚乙丙橡膠膠電纜、電電線材料料氧化乙醛縮合醋酸辛醇、季季戊四醇醇2-羥基基丁醛丁醇酯化丁酯溶劑、增塑劑溶劑藥物、酯酯類、醋醋酸乙烯烯纖維((維尼龍龍)增塑劑齊聚、水水合高碳直鏈鏈醇(C11~~C18)合成洗滌滌劑水合乙醇酯化乙酸乙酯酯、其它它酯類溶劑及合合成原料料加氫脫水水丁二烯合成橡膠膠氫甲?;┍徇€原正丙醇溶劑丙烯聚合聚丙烯合成纖維維、塑料料氨氧化合成纖維維、ABS樹脂脂、AS樹脂、、丁腈橡橡膠丙烯酰胺胺絮凝劑、、水增稠稠劑、紙紙張?zhí)幚砝韯┍╇媾c乙烯共共聚乙丙橡膠膠次氯酸化化氯丙醇環(huán)氧丙烷烷丙二醇聚酯塑料料聚氨酯塑塑料、表表面活性性劑過氧化物物環(huán)氧化化環(huán)氧丙烷烷、苯乙乙烯或異異丁烯高溫氯化化氯丙烯丙烯醇1,4-丁二醇醇聚酯甘油醫(yī)藥、炸炸藥環(huán)氧氯丙丙烷水解環(huán)氧樹脂脂丁二烯與苯乙烯烯共聚丁苯橡膠膠與丙烯腈腈共聚丁腈橡膠膠聚合順丁橡膠膠與苯乙烯烯、丙烯烯腈共聚聚ABS塑塑料氯化2-氯丁丁二烯氯丁橡膠膠與順酐反反應(yīng)四氫鄰苯苯二甲酸酸酐與HCN反應(yīng)己二腈己二胺尼龍66三聚環(huán)化化1,5,,9-環(huán)環(huán)十二碳碳三烯十二碳內(nèi)內(nèi)酰胺((尼龍12的單單體)香料、增增塑劑、、阻燃劑劑、聚酯酯原料乙酰氧基基化、加加氫、水水解1,4-丁二醇醇聚酯樹脂脂異丁烯與異戊二二烯共聚聚丁基橡膠膠氧化甲基丙烯烯酸甲基丙烯烯酸酯有機玻璃璃與甲醛反反應(yīng)異戊二烯烯異戊橡膠膠水合叔丁醇香料原料料、溶劑劑、醫(yī)藥藥中間體體、與甲醇反反應(yīng)甲基叔丁丁基醚((MTBE)((汽油添添加劑))聚合聚異丁烯烯粘合劑、、密封膠膠苯加乙烯烷烷基化乙苯脫氫苯乙烯加丙烯烷烷基化異丙苯苯酚酚醛樹脂脂、苯胺胺、壬基基酚等丙酮雙酚A聚碳酸酯酯、環(huán)氧氧樹脂加十二烯烯十二烷基基苯合成洗滌滌劑加氫環(huán)己烷己內(nèi)酰胺胺聚酰胺纖纖維氯化氯苯染料中間間體、醫(yī)醫(yī)藥氧化順丁烯二二酸酐四氫呋喃喃、1,,4-丁丁二醇醫(yī)藥、聚聚氨酯硝化硝基苯苯胺二苯基甲甲烷二異異氰酸酯酯、橡膠膠助劑、、染料、、醫(yī)藥、、農(nóng)藥聚氨酯纖纖維乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇醇酸樹脂脂巴豆醛山梨酸加醋酸醋酸乙烯烯合成纖維維、涂料料、粘合合劑加甲醛1,4-丁炔二二醇1,4-丁二醇醇四氫呋喃喃、γ-丁內(nèi)酯酯、聚酯酯樹脂二聚乙烯基乙乙炔粘合劑加氫丁二烯加HCl2-氯丁丁二烯氯丁橡膠膠氯化三氯乙烯烯、四氯氯乙烯溶劑加HF氟乙烯聚合聚氟乙烯烯合成氣(CO+H2)補N2和變換N2-H2合成氨、尿素素等改良的F-T合合成汽油、煤煤油、柴柴油等液液體燃料料合成甲醇羰基合成成醋酸氧化甲醛酚醛樹脂脂、合成成原料與異丁烯烯合成甲基叔丁丁基醚((MTBE)與CO合合成甲酸甲酯酯甲酸加CO、、O2草酸二甲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烯烴汽油柴油機燃燃料1.3化化工原原料的變變遷與化化學(xué)工業(yè)業(yè)發(fā)展趨趨勢一、化學(xué)學(xué)工業(yè)的的發(fā)展簡簡史1、古代代化學(xué)工工業(yè)18世紀(jì)紀(jì)以前,,化工生生產(chǎn)均為為作坊式式手工工工藝。例如,早早期的制制陶、釀釀造、冶冶煉等。。2、近代代化學(xué)工工業(yè)(1)純純堿工業(yè)業(yè)路布蘭制制堿法2NaCl+2H2SO4=Na2SO4+2HClNa2SO4+4C=Na2S+4CONa2S+CaCO3=Na2CO3+CaS索爾維制制堿法((氨堿法法)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4ClNaHCO3=Na2CO3+H2O+CO21.3化化工原料的的變遷與化化學(xué)工業(yè)發(fā)發(fā)展趨勢(2)硫酸酸工業(yè)①鉛室法制制硫酸18世紀(jì)中中葉,有人人用硫磺和和硝石燃燒燒,置于鉛鉛制容器中中用水吸收收生產(chǎn)的氣氣體,就得得到硫酸。。②接觸法制制硫酸19世紀(jì)中中葉,用鉑鉑作催化劑劑,使SO2氧化為SO3。20世紀(jì)初初,以V2O5為主要成分分的混合催催化劑,逐逐步實現(xiàn)了了“接觸法法”制硫酸酸工業(yè)。1.3化化工原料的的變遷與化化學(xué)工業(yè)發(fā)發(fā)展趨勢(3)電解解食鹽水工工業(yè)(氯堿堿工業(yè))19世紀(jì)中中期,開發(fā)發(fā)了水泥的的隔膜式電電解槽,產(chǎn)產(chǎn)生了Cl2和NaOH。(4)煤化化工1888年年,法國的的莫桑和美美國的威爾爾遜用焦炭炭和石灰電電爐制取電電石,繼而而得到乙炔炔。古代和近代代化學(xué)工業(yè)業(yè)是以改變變天然產(chǎn)物物為特征,,而現(xiàn)代化化學(xué)工業(yè)則則以合成產(chǎn)產(chǎn)品為標(biāo)志志。1.3化化工原料的的變遷與化化學(xué)工業(yè)發(fā)發(fā)展趨勢3、現(xiàn)代化化學(xué)工業(yè)的的發(fā)展根據(jù)原料的的變遷,現(xiàn)現(xiàn)代化學(xué)工工業(yè)可簡單單地劃分為為兩個階段段:(1)19世紀(jì)末到到20世紀(jì)紀(jì)50年代代,經(jīng)煤焦焦油和電石石乙炔,以煤為原料料進一步生產(chǎn)產(chǎn)有機化學(xué)學(xué)品的時代代。(2)20世紀(jì)50年代開始始的以石油和天天然氣為原原料合成有機化化學(xué)品的新新時期。1.3化化工原料的的變遷與化化學(xué)工業(yè)發(fā)發(fā)展趨勢1.4化化工工工工藝藝學(xué)學(xué)的的研研究究方方法法化工工工工藝藝學(xué)學(xué)的的研究究方方法法有有兩兩種種,,或或稱稱兩兩個個層層次次:(1))從從個個別別到到一一般般也就就是是說說,,我我們

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