化学工业与化学工程11

1、Foundations of Chemical Engineering化学工程基础化学工程基础课程简介课程内容：l化学工业与化学工程l流体流动过程l传热l吸收l精馏l新型分离技术l反应器基本原理l干燥化学工程基础课程简介教学时间：72学时(54理论+18实验)考核方式：考试成绩构成：平时10%（作业+考勤+课堂）期中考试10%实验20%（考勤+操作+实验报告）期末考试60%化工基础课程简介教材：李德华编著.化学工程基础(第二版)，北京：化学工业出版社，2007，7推荐参考书：1 谭天恩等编.化工原理(上、下)(第三版).北京：化学工业出版社，2006.82 梁斌，段天平，唐盛伟.化学反应工程，

2、北京：科学出版社，20103 李德华.化学工程基础全程导学与习题详解，北京：化学工业出版社，2010化工基础课程简介学习方法：课前预习30分钟课堂精力，认真听讲，作笔记。课后及时复习(1小时)，独立完成作业。实验课积极调动眼、手、脑，加深理解，及时完成实验报告。第一章教学基本要求 了解化学工业及化学工程基础课程的发展、性质、地位和作用；了解化工生产过程的构成，单元操作的内容、分类以及研究内容；了解实验室研究与化工生产之间的差别，以及化工过程开发的基本步骤；理解化学工程学常用的几个基本概念，掌握化工过程的物料衡算与能量衡算的基本计算步骤；掌握量纲与量纲一致性、单位与单位一致性以及相互换算。1化学

3、工业与化学工程1.1化学工业概述Foundations of Chemical Engineering-Chemical Industry & Chemical Engineering化学工业的重要性及其发展 化学专业学生在学习了无机、有机、物化等课程后，进一步学习生产和加工化学产品的应用技术知识，则必须了解化学工业生产基本知识，以及化学工程学科的基础理论和技术。化学工业是以天然物质或其他物质为原材料，利用这些物质的性质或形态变化(化学或物理变化)，或以这些物质组合，加工成对国计民生有价值的化学产品的一种工业。化学工业的重要性及其发展 化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济中最具活力，有

4、待开发且竞争力极强的一个部门。为农业提供化肥、农药、塑料薄膜等；为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他工业提供各种配套原材料；为微电子、信息、生物工程、航天技术等高技术产业提供新型化工材料和新产品；为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品。化学工业与其他工业有着广泛的联系，它们之间相互依存、相互促进。当前，化学工业在世界范围内正发生日新月异的变化，其发展的速度和规模都相当大，且产品已渗入国民经济的各个领域。我国化学工业已发展成为具有化学肥料、塑料、合成纤维、合成橡胶、酸、碱、染料、油漆、农药和无机盐类等行业比较完整的化学工业体系。许多化工产品增长速度非常迅速，如化肥、农药、塑料、纯碱等。化学工业的

5、分类及其特点 按化学工业使用的原料来划分煤化工；石油化工；天然气化工；海洋化工；矿产化工；生物化工；林产化工；天然药品和天然产物化工；核化工；电化工。按产品用途和产品形态等划分国防化工；环境化工；食品化工；日用化工；农用化工；能源化工；信息化工；材料化工；皮革化工；冶金化工；药物化工；硅酸盐化工；建筑化工。化学工业的分类及其特点 按产品归大类划分无机化工：主要有硫酸、硝酸、盐酸（三酸）、纯碱、烧碱（两碱）、合成氨和化肥。其他还有金属盐，无机盐、无机酸、工业气体等。有机化工：主要有乙烯、丙烯、丁二烯（三烯）、苯、甲苯、二甲苯（三苯）、乙炔、萘、合成气。高分子化工：主要有合成塑料、合成橡胶、合成纤

6、维（三大合成材料）、橡胶制品、涂料及胶粘剂等。精细化工:农药、染料、涂料(包括油漆及油 墨)、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品)、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的药品(原药)和日用化学品、功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。生物化工：产品中有的是大宗化工产品，例如乙醇、丙酮、丁醇、甘油、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸等；有的是精细化工产品，例如各种氨基酸、酶制剂、核酸、生物农药、饲料蛋白等:还有许多医药产品是必须用生物化工方法来生产，像各种抗生素、维生素、甾体激素、疫苗等。化学工业的分类及其特点 按产品行业和工业规模划分硫酸

7、；硝盐；无机酸；纯碱；氯碱；无机盐；基本有机原料；化学肥料；农药；医药；染料；颜料；涂料；胶粘剂；合成树脂；化学纤维；合成橡胶；感光材料和磁性材料；日用化学品；表面活性剂；化学试剂；催化剂；助剂；陶瓷和无机非金属材料；水泥；玻璃；生物化工；专用精细化学品以及塑料加工；橡胶加工；化学矿冶炼；化工机械等。化学工业的分类及其特点 按统计归口分为基本化工原料；化肥；农药；医药；有机化学品；日用化学品；合成材料；化纤；橡胶制品；塑料制品；专用化学品。化学工业的分类及其特点 按照美国标准工业分类手册确定的化学及有关产业包括生产基本化工产品的企业和以化学方法为主进行产品加工的企业，以及与石油炼制有关的企业。

8、在我国目前大致分为：基本化学工业、化肥工业、石油化学工业和其他化学工业。即所谓“大化工”。化学工业的分类及其特点 化学工业的分类及其特点 -主要化工行业的相关产品 (1)化学矿：盐矿;硫矿;磷矿；钾盐矿；铝土矿；硼矿；锰矿；钛矿；锌矿；钡矿；天然沸石；硅藻土、膨润土。此外，还有铬铁矿；赤铁矿；黄铜矿；方铅矿；镍黄铁矿；辉钼矿；天青石；铌铁矿等。其中磷矿和硫铁矿是化学矿山产量最大的两个产品。磷矿是生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物和磷酸盐的原料。硫铁矿用于制硫酸，世界上硫酸总产量的一半以上用于生产磷肥和氮肥。(2)酸、碱：三酸（硫酸、盐酸、硝酸）、二碱（烧碱、纯碱）(3)无机盐：磷酸、碳酸钾、小苏打

9、、无水硫酸钠、氰化钠等。(4)化肥：氮肥、磷肥、钾肥。化学工业的分类及其特点 -主要化工行业的相关产品 (5)化学农药：杀虫双、青虫灵等。(6)电石：电石可作为聚氯乙烯等工业的原料。(7)热固性塑料和工程塑料：酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等，聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、尼龙1010、尼龙6、尼龙66等。(8)合成橡胶：顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等。(9)染料：硫化染料、直接染料、酸性染料、碱性染料、活性染料、分散染料、阳离子染料等。(10)涂料：天然树脂漆、酚醛树脂漆、醇酸树脂漆、氨基树脂漆、聚酯漆、聚氨酯漆、有机硅漆等。(11)增塑剂：邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸二

10、辛酯、已二酸二辛酯、烷基磺酸苯酯、氯化石蜡、磷酸酯等。化学工业的分类及其特点 -主要化工行业的相关产品 (12)橡胶加工助剂：防老剂、促进剂。(13)工业表面活性剂：阳离子型、阴离子型、非离子型、两性型等。(14)造纸化学品：脱墨剂、助留剂、助滤剂、表面处理剂、浆内施胶剂、纸张增强剂、涂布胶黏剂、分散剂等。(15)感光材料：电影胶片、照相胶片、特种胶片、彩色相纸等。(16)磁性记录材料：磁带、磁盘等。(17)橡胶加工：轮胎、运输带、胶管、胶鞋、炭黑等。化学工业的分类及其特点 -主要化工行业的相关产品与化工行业相关的部门包括：石油化工、塑料制品、化学纤维、炼焦化学、日用化工、皮革工业及医药等。精

11、细化工大致分类：医药和兽药；农药；粘合剂；染料和颜料；表面活性剂和合成洗涤剂；塑料、合成纤维和橡胶用助剂；香料；感光材料；试剂和高纯物；食品和饲料添加剂；石油用化学品；造纸用化学品；功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)；化妆品；催化剂；生化酶；无机精细化学品。茂名化工厂武汉石油化工厂化学工业的分类及其特点 -化学工业的特点（1）增长速度快；（2）化工科研和新产品开发费用高；（3）化工产品、工艺路线、技术创造性上竞争激烈；（4）大规模连续化生产和技术的复杂性促使化学工业投资加大；（5）新工艺的投入、生产规模的扩大以及设备的腐蚀，致使化学工业的工厂寿命缩短、报废快；（6）在资金足够的条件下，化

12、工产品进入市场的自由度大；（7）市场需求在产品过剩与短缺之间循环变化；（8）运输便利、均相及价值高的化工产品贸易具有国际性；（9）化学工业与整个工业相辅相成，在经济发展中起着支柱作用。化工产品的市场及其前景 对化工产品的需求依赖于产品用途的开拓和市场消费的程度。某些产品已在数量和质量方面达到饱和。预计近年精细化工产品将会高速增长。精细化工已经列为十一五期间优先发展的六大领域之一，并将功能涂料及水性涂料，染料新品种及其产业化技术，重要化工中间体绿色合成技术及新品种，电子化学品，高性能水处理化学品，造纸化学品，油田化学品，功能型食品添加剂，高性能环保型阻燃剂，表面活性剂，高性能橡塑助剂等列为十一五

13、期间精细化工技术开发和产业化的重点。表1-2 2001年我国精细化工各门类状况门类企业数/个生产能力/(万吨/年)产品品种数/个产值/(亿元/年)饲料添加剂100010017752食品添加剂5001801500126表面活性剂600851857121水处理化学品20022014010造纸化学品100204004皮革化学品210152207油田化学品150120105022胶黏剂7504703000110生物化工300290532220电子化学品130212006纤维素衍生物707.5605丙烯酸及其酯327.2232聚丙烯酰胺608.2607.6气雾剂4001.941000250我国化工行业概

14、貌1997年，化工企业有5501个，大型企业536个，生产各种规格产品达37000种， 我国化工行业概貌2000-2007年，每年化工系统投资增长20%，收入增长30%。目前，我国化肥、合成氨、纯碱、硫酸、染料、合成纤维世界第一；农药、烧碱、轮胎世界第二；原油加工、乙烯、涂料世界第三；原油、合纤单体、合成橡胶、合成树脂世界前列。聚丙烯膜产量世界第一；再生胶世界第一；表1-32005年世界最大的10座乙烯联合装置 万吨/年 排名公司名称装置地点生产能力1诺瓦化学公司加拿大艾伯塔省若夫尔281.22阿拉伯石化公司沙特朱拜勒225.03埃克森美孚化学公司美国得克萨斯州贝敦219.74雪佛龙菲利普斯化

15、学公司美国得克萨斯州斯威尼186.85陶氏化学公司荷兰泰尔讷曾180.06英力士(Ineos)烯烃和聚合物公司美国得克萨斯州巧克力拜尤175.27等星化学公司美国得克萨斯州Channelview175.08延布石化公司沙特延布170.59陶氏化学公司美国得克萨斯州弗里波特164.010壳牌化学公司美国路易斯安那州诺科155.6我国化工行业概貌2005、3（世界上）单线生产能力最大的乙烯联合装置上海赛科900kta乙烯装置开车成功。总投资27.48亿美元。中海壳牌800kta乙烯装置于2006年1月投产。 表1-42006年世界合成氨产量分布美国1000加拿大520墨西哥291南美856（其中特立尼达453）西欧1218东欧3333.4非洲1560.2亚太地区8720（中国4938）世界17600吨我国化工行业概貌合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等，我国生产合成氨的主要原材料有煤、天然气和重油。目前我国不同造气工艺使用原料所占的比例分别是：原煤占66%左右；天然气占22%左右；重油占12%左右。目前世界最大单系列合成氨装置是委内瑞拉 FertiNitro公司的130万t/a装置。俄罗斯约有35套合成氨