化工概论1001

化工概论,IntroductiontoChemicalEngineering,参考文献戴猷元主编化工概论，化学工业出版社，2006李键秀等编化工概论，化学工业出版社，2005李淑芬主编现代化工导论，化学工业出版社，2004其它：化工基础、化工工艺学、工业化学等,内容,1.化工分类2.化工原料3.化工基本生产过程4.化工多学科相关5.我国化工发展分析,“化工”的多重含义：化学工业（chemicalindustry），指主要通过化学方法将原料加工成有价值的产品的工业。化学工艺（chemicaltechnology），即化工生产技术，指将原料转变为产品的方法和过程。化学工程（chemicalengineering），是研究化工生产中共性规律的一门工程技术学科。,化工分类,按产品性质、用途、产量、加工方法分：无机化工（如三酸两碱）基本有机化工（如乙烯、丙烯、苯、甲苯、苯酚、乙酸乙酯）高分子化工（塑料、橡胶、合成纤维等）精细化工（涂料、染料、农药、表面活性剂等）日用化工（洗涤与护肤用品等，也可归属精细化工）生物化工（微生物发酵、酶催化反应、生物药物等）按原料分：石油化工煤化工天然气化工生物资源化工（含林产化工、大部分生物化工）环境化工（主要是废气、废液、废固的处理),化工原料,矿物资源：煤、石油、天然气等化石燃料及无机化学矿（各种金属和非金属矿）。属于不可再生资源，目前仍占主导地位。生物资源（植物、动物、微生物）：主要是植物资源如粮食（淀粉等）、油料、木材、农林废弃物（秸秆、木屑等）。属于可再生资源，其重要性在日益增加。空气水生产和生活中的废弃物等,化学生产过程示意图,原料,化学反应,预处理,分离提取,产品,与外界进行物质能量信息的交换,化工生产过程可分为：物理过程和化学过程,物理过程：只有物理变化（不发生化学反应），一般原料预处理和产物分离提纯都是。化工中的物理过程也称为“化工单元操作”，是“化工原理”课程的主要内容，有流体输送、沉降、过滤、传热（加热或冷却)、蒸发、蒸馏、吸收、干燥等内容。化学过程：发生化学反应，是“化学反应工程”课程的主要内容，包括反应平衡（热力学）、反应速率（动力学）、反应器的设计与放大等内容。,化工与很多学科专业密切相关,化工,生物,资能,化学,计算机,物理,数学,环境,化工企业生产过程比较复杂，涉及多种门类的科学技术，以多方面理论为指导。化学工程需要物理、数学、化学、计算机、生物、环境、资能等多种专业的协同工作。因此，充分发挥各专业人员的积极性，进行有效的配合尤为重要。,我国化工发展分析,人类与化工的关系十分密切，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活，到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。有些化工产品在人类发展历史中，起着划时代的重要作用。它们的生产和应用，甚至代表着人类文明的一定历史阶段。目前，化工产品多数是属于人们穿、住、用、行等各方面的材料，还有少数尖端高科技化工产品。化工产品范围太广，分类有：农化学品中间体聚合物有机原料橡胶制品涂料油漆医药生物催化助剂食饲添加香精香料石油化工染料颜料无机化工化工设备塑料制品胶粘剂等。化工向人们提供的产品是丰富多彩的，它除了生产大量材料用于制成各种制品为人所用以外，还有用量很少、但效果十分明显的产品，使人们的生活和生产得到不断改善。我国化工行业总体发展形势良好，但仍然存在问题，其中最突出的来自贸易环境变化、产能过剩、国际油价持续高位运行和全球对环境保护的要求越来越高4个方面。,一、化学合成技术：为使化学合成选择性好、产率高、原子利用率高、反应速度快、反应条件温和，目前已发展了一系列新的合成方法与技术：新合成方法：声化学合成、微波电介质热效应合成、电化学合成、等离子体化学合成、力化学固相合成、冲击波化学合成、手性合成、利用太阳能进行化学合成、超临界状态下化学合成、室温和低热温度下化学合成及光化学合成等。新的催化技术：配位催化、相转移催化、超强酸超强碱催化、杂多酸催化、胶束催化、氟离子催化、钛化合物催化、纳米粒子催化、光催化、晶格氧选择氧化及非晶态合金加氢催化等。,一锅合成法：传统的有机合成是一步一步地进行反应，步骤多、产率低、选择性差，且操作繁杂。一锅合成法可将多步反应或多次操作置于一锅内合成，不再分离许多中间产物，因而具有高效、高选择性、条件温和等特点，是一种清洁的合成技术。生物化工合成法：包括发酵工程、酶工程、基因工程及细胞工程等。绿色化学合成法：绿色化学合成将使化工清洁生产成为主导生产方式，为实现“绿色世纪”作出贡献。,二、高新分离技术采用高新分离技术可以使产品纯度提高，其质量提高体现在使用价值增加和经济效益提高；分离越彻底，向环境排放物越少，副产物处理更方便；高分离技术使产品收率提高，也提高了经济效益；有些分离技术（如膜分离）是在无相变情况下实现的，具有节能、减污特性。新分离技术有：膜分离技术液膜分离、渗透气化膜分离、反渗透膜分离、电渗、超滤、微滤、纳滤、聚滤、气体膜分离等。超临界流体技术SCF萃取、SCF重结晶、SCF干燥、SCF色谱。,新蒸馏技术分离与反应偶合反应蒸馏，分离与分离偶合吸附蒸馏，加盐蒸馏、分子蒸馏、膜蒸馏等。新结晶技术熔融结晶、加压结晶等。其他变压吸附、深冷分离与低温蒸馏、毛细管电泳等。制备、加工及其他技术纳米技术可生产超强纳米碳管纤维，其重量为钢的1/6，而强度比钢大100倍。复合材料技术可制备出智能材料、超导材料、稳身材料和耐高温、高强度、高硬度、抗腐蚀的材料。其他先进技术还有高聚物改性技术、复合材料技术、精细加工技术、材料成型技术、化工模拟技术、复配技术、计算机化工应用技术、超高温低温技术和高真空超高压技术等。,三、新型环保与能源技术燃料电池是21世纪首先的洁净、高效发电技术，将进入家庭、办公楼、交通和大型电站等领域；在纳米材料基础上发展起来的光催化技术和超临界流体技术基础发展的超临界水氧化将是未来环保技术的发展方向。此外，还有贮能技术、热泵技术、热管技术、催化燃烧技术、再生资源利用技术、洁净煤技术、热化学循环由水分解为2和2、固体废物回收技术等。四、多功能化工设备新型化工设备将在一个设备中实现不同功能，达到高选择、高转化率、节能和减少污染的目的。如甲烷部分氧化为CO和2生产中，存在着热力学限制，而增加压力又使甲烷平衡转化率下降。若采用膜反应器，使化学反应与分离在同一设备中完成，可克服热力学限制，在较低温度中获得较高的甲烷转化率,五、绿色化学技术用物理和化学的技术和方法去设计、研制对人类健康、社会安全、生态环境无害的化学品和工艺，其目的是不再使用有毒、有害物质，不再产生废物，从源头阻止化学污染，从而确保化工清洁生产。自有史以来,化学工业一直是同发展生产力,保障人类社会生活必需品和应付战争等过程密不可分的.为了满足这些方面的需要,它最初是对天然物质进行简单加工以生产化学品,后来是进行深度加工和仿制,以至创造出自然界根本没有的产品.它对于历史上的产业革命和当代的新技术革命等起着重要作用,足以显示出其在国民经济中的重要地位.当今化