化工工藝學(xué)-第一章-緒論課件

聊城大學(xué)2013級(jí)化工工藝學(xué)講義化工工藝學(xué)Tel：E-mail：課程介紹最終成績(jī)=考勤＋作業(yè)期末考試成績(jī)＋20%80%附：①考勤10分②作業(yè)10分各部分成績(jī)的最終解釋權(quán)歸教師所有?！痘すに噷W(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的專業(yè)必修課重點(diǎn)

第三章→第五章典型化工工藝單元第二章化工原料及其初步加工第一章緒論引導(dǎo)基礎(chǔ)鋪墊

章節(jié)的前后聯(lián)系課程內(nèi)容課程重點(diǎn)內(nèi)容:無(wú)機(jī)化工單元石油化工單元煤化工單元無(wú)機(jī)化工單元以合成氨生產(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)原理及工藝安排。石油化工單元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。煤化工單元主要講授煤的熱分解、干餾、氣化及液化。課程內(nèi)容原全國(guó)化工部九大設(shè)計(jì)院課程重點(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(wèn)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。課程目的：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化工基礎(chǔ)理論解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，了解當(dāng)今化學(xué)工業(yè)的概貌及其發(fā)展方向；掌握化工過(guò)程的基本原理，典型工藝過(guò)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(wèn)題。課程任務(wù)：從化工生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，運(yùn)用化工過(guò)程基本原理，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。課程定位與課程目標(biāo)1由原料到化工產(chǎn)品2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)3化工工藝學(xué)的研究方法第一章緒論不同工藝路線和流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等能量的回收和利用產(chǎn)品規(guī)格和副產(chǎn)物的分離與利用生產(chǎn)方法的選擇及方法原理流程組織和生產(chǎn)控制操作條件的影響和選定其他物料的影響催化劑的選擇和使用設(shè)備的選擇、結(jié)構(gòu)和操作原料的選擇和預(yù)處理原料反應(yīng)產(chǎn)品評(píng)價(jià)化工工藝學(xué)的研究范疇基礎(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(wú)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

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(chóng)劑等。1.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；2.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；化工生產(chǎn)過(guò)程原料預(yù)處理改變狀態(tài)及規(guī)格破碎、過(guò)篩、加熱、汽化脫除雜質(zhì)產(chǎn)品分離及精制反應(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、干燥等化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)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(guò)凈化、提濃、混合、乳化或粉碎等多種不同的預(yù)處理?；瘜W(xué)反應(yīng)：這是生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)程各工序組合由原料到基本化工產(chǎn)品的過(guò)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?；居袡C(jī)化工產(chǎn)品由石油、天然氣、煤加工時(shí)生成的副產(chǎn)物所得的化工產(chǎn)品基本有機(jī)化工原料深加工產(chǎn)品最重要的基本有機(jī)化工原料：三烯三苯一炔一萘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-羥基丁醛丁醇溶劑酯化丁酯溶劑、增塑劑藥物、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(shù)脂、AS樹(shù)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(guò)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(shù)脂苯加乙烯烷基化乙苯脫氫苯乙烯氯化氯苯染料中間體、醫(yī)藥聚氨酯纖維加丙烯烷基化異丙苯苯酚酚醛樹(shù)脂、苯胺、壬基酚等丙酮雙酚A聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)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)藥聚苯乙烯、丁苯乙烯、ABS樹(shù)脂硝化硝基甲苯染料中間體、炸藥歧化苯、二甲苯氧化苯甲酸染料中間體、農(nóng)藥、增塑劑臨氫脫烷基苯硝化、還原、光氣化甲苯二異氰酸酯聚氨酯類泡沫塑料、聚氨酯橡膠甲苯氨氧化間苯二腈農(nóng)藥、聚酰胺纖維鄰二甲苯氧化二甲苯間二甲苯異構(gòu)化對(duì)二甲苯對(duì)二甲苯氧化對(duì)二苯甲酸聚酯樹(shù)脂、滌綸鄰苯二甲酸酐染料、農(nóng)藥、增塑劑萘氧化鄰苯二甲酸酐乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇酸樹(shù)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(shù)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其他重要化工產(chǎn)品高分子化工產(chǎn)品：合成塑料、合成橡膠、合成纖維等及特種高分子精細(xì)化工產(chǎn)品（11類）：農(nóng)藥、染料、涂料、顏料、試劑和高純物、信息用化學(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)生產(chǎn)的藥品(原藥)和日用化學(xué)品、功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。生物化工產(chǎn)品：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由原料到化工產(chǎn)品2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)3化工工藝學(xué)的研究方法第一章緒論化學(xué)工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史十八世紀(jì)以前：作坊式手工（冶煉、陶瓷、釀造）近現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)(無(wú)機(jī)酸、堿、鹽、煤化工純堿工業(yè)以煤焦油為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)由煤焦油中分離出來(lái)的苯、甲苯、二甲苯、苯酚、蒽、萘等有機(jī)物合成有機(jī)化工產(chǎn)品。硫酸工業(yè)路布蘭制堿法索爾維法（氨堿法）鉛室法接觸法氯堿工業(yè)隔膜法電解食鹽水現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)19世紀(jì)末到20世紀(jì)50年代，以煤為原料，經(jīng)煤焦油和電石乙炔，生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品的時(shí)代20世紀(jì)50年代開(kāi)始的以石油和天然氣為原料合成有機(jī)化學(xué)品的新時(shí)期化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)合成染料、醫(yī)藥、涂料工業(yè))純堿工業(yè)路布蘭制堿法（芒硝、石灰石、煤）2NaCl+2H2SO4=Na2SO4+2HClNa2SO4+4C=Na2S+4CONa2S+CaCO3=Na2CO3+CaS索爾維法（氨堿法：食鹽、石灰石、煤）NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4HCO3+NH4ClCaCO3=CaO+CO2NH4Cl+CaO=2NH3+CaCl2+HO22NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2氨堿法的流程圖侯氏制堿法（聯(lián)合制堿法：食鹽、氨、二氧化碳）將氨堿法和合成氨兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法（1943年）。侯氏制堿法的流程圖硫酸工業(yè)鉛室法：利用高級(jí)氮氧化物（主要是三氧化二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：SO2+N2O3+H2O→H2SO4+2NO鉛室法制硫酸流程圖接觸法：4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2（沸騰爐造氣）2SO2+O2

→2SO3（接觸室氧化）SO3+H2O→H2SO4（吸收塔淋洗）接觸法制硫酸流程圖沸騰爐接觸室吸收塔氯堿工業(yè)隔膜燒堿法2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑離子膜燒堿法離子膜燒堿法示意圖以煤焦油為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)苯硝基苯苯胺和苯胺紫甲苯TNT炸藥苯酚水楊醛煤焦油香料水楊酸阿司匹林萘、蒽蒽醌蒽醌系列染料電石法制乙炔CaCO3→CaO+CO2CaO+2C→CaC2+COCaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2煤制合成氣20世紀(jì)初，F(xiàn).哈伯發(fā)明合成氨技術(shù)，1913年在C.博施的主持下建成第一個(gè)合成氨廠，合成氨的氫源來(lái)自水煤氣。1920年，C.埃利斯發(fā)明的丙烯水合制異丙醇工藝，標(biāo)志著石油化工的興起。20世紀(jì)40年代，管式裂解烴類工藝和臨氫重整工藝開(kāi)發(fā)成功，使乙烯等低碳烯烴和苯等芳烴來(lái)源變得豐富廉價(jià)。1931年氯丁橡膠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，1937年尼龍66合成，至20世紀(jì)50年代，進(jìn)入合成材料的時(shí)代。20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，精細(xì)化工、生物化工、復(fù)合結(jié)構(gòu)材料、納米材料等蓬勃發(fā)展。現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展大事記總趨勢(shì)制陶、釀造、冶煉制堿、制酸、煤化學(xué)、合成氨石油化工、天然氣化工高分子化工：合成材料新興的化學(xué)工業(yè)改變天然產(chǎn)物合成產(chǎn)品新興化學(xué)工業(yè)特點(diǎn)及發(fā)展方向原料路線轉(zhuǎn)變以及發(fā)展綠色化工工藝以儲(chǔ)量豐富的煤炭和可再生的生物質(zhì)取代石油和天然氣。產(chǎn)品的精細(xì)化和個(gè)性化批量小、品種多、功能優(yōu)良、附加值高。交叉學(xué)科的發(fā)展生物化工、復(fù)合結(jié)構(gòu)材料、信息材料、納米材料、高溫超導(dǎo)材料。特點(diǎn)高新技術(shù)，縮短開(kāi)發(fā)周期最充分、最徹底地利用原料大力發(fā)展綠色化工化工過(guò)程要高效、節(jié)能和智能化實(shí)施廢棄物再生利用工程發(fā)展方向1由原料到化工產(chǎn)品2化工原料的變遷與化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)3化工工藝學(xué)的