化工工艺学第一章 绪论

有机化工工艺学

同学们辛苦!化学工程学院化学工程系重质油国家重点实验室李传副教授第一章绪论我们能学到什么？化学工业的发展、地位与作用现代化学工业的特点和发展方向化学工业的原料资源和主要产品授课内容希望和要求一、从《有机化工工艺学》中能学到什么？学习（或学完）一门新课时，思考一些问题获得什么样的知识？有什么样的收获？对未来有什么影响？什么是化学工业？化学工业又称化学加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。化学工业

化学工艺学以过程为研究目的

化学工程学研究化学过程和物理过程的共同规律(P1)什么是化学工艺？

早期化工生产产品生产规模壮大，经验积累化学规律的发现，科学原理的提出感性认识提升到理性认识认识水平的提高产品分类无机化工产品有机化工产品高分子化工产品精细化工产品生物化工产品定律和原理进行指导化学工艺学的产生什么是化学工艺？在化学、物理和其他学科成就上，研究综合利用各种原料生产化工产品的原理、方法、流程和设备的一门学科。目的：创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。内容：原料的选择和预处理生产方法的选择及方法原理设备的选择、结构和操作催化剂的选择和使用操作条件的影响和选定流程组织生产控制产品规格和副产物的分离与利用能量的回收利用工艺流程和路线的经济评价什么是化学工艺？目标：解决整个生产过程（流程）的组织、优化解决各单元间的匹配、链接实现全系统的能量、物料及安全污染诸因素的最优化什么是化学工程？主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律。重要任务：研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是放大中的效应。化学工艺与化学工程的关系化学工艺化学工程个性研究具体过程从原料到产品共性单元操作工程因素尤其是放大中的效应相互配合解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法等问题两者相辅相成，共同发展二、化学工业的发展、地位与作用化学工业的发展史（P1-2）18世纪以前，均为作坊式手工工艺，如制陶、酿造、冶炼等。18世纪初叶（1746年），第一个典型化工厂，以含硫矿石和硝石为原料的铅室法硫酸厂。1971年，路布兰法制碱工艺。（英）18世纪到20世纪初，接触法制硫酸，索尔维法（氨碱法）制碱—以酸、碱为基础的无机化工初具规模；（比利时）此外，钢铁工业的发展炼焦过程焦炉气、粗苯和煤焦油的应用——化学合成时代有机化工迅速发展化学工业的发展史20世纪初，合成氨技术的发明；1913年，第一个合成氨厂，工业上实现高压催化反应的第一个里程碑。（德）20世纪初以来，石油和天然气得以大量开采和利用，提供了丰富的化工原料。1920年，炼厂气中的丙烯水合制异丙醇工艺，标志石油化工的兴起。（美）20世纪40年代，管式炉裂解烃类和临氢重整开发成功。1931年，氯丁橡胶，1937年，聚己二酰己二胺（尼龙66），高分子化工开始发展。20世纪50年代初，大规模生产三大合成材料，合成材料时代。衡量一门工业发展的尺度评价一个工业前途的标志？在国民经济中的地位作用如何？增长速度和发展趋势怎样？对人类社会的贡献有多大？化学工业的地位与作用

化学工业在国民经济中的地位

化学工业是国民经济的支柱产业之一，在各国经济发展中举足轻重。一般占GDP的5-7%，占工业产值的7-10%甚至更高。

过去十年，世界化学工业以高于世界经济增长率的20%-30％的速度发展。我国化工产业占GDP的12-15%左右。

化学工业的作用农业：化肥、农药——解决粮食问题化学药物：提高人均寿命高新技术：提供能源、材料等国防军事：燃料、材料。交通运输：材料。日常生活：衣食住行。文化娱乐：材料。三、现代化学工业的特点和发展方向现代化学工业的特点（p3-4）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性向大型化、综合化、精细化发展多学科合作、技术密集型生产重视能量合理利用，积极采用节能工艺和方法资金密集，投资回收速度快，利润高安全与环境保护问题日益突出三、现代化学工业的特点和发展方向化学工业发展的方向面向市场竞争激烈的形式，积极开发高新技术、缩短新技术、新工艺工业化周期，加快产品更新和升级的速度最充分、彻底地利用原料大力发展绿色化工化工过程要高效、节能和智能化实施废物再生利用工程四、化学工业的原料资源和主要产品化学工业的原料资源自然资源

矿物原料包括金属矿、非金属矿和化石燃料矿生物资源农、林、牧、副、渔，可再生化学加工产品再生资源

工业废渣、废液、废气人类用过的物质或材料四、化学工业的原料资源和主要产品化学工业的主要产品（p5-10）无机化工产品基本有机化工产品高分子化工产品精细化工产品生物化工产品

无机化工产品大宗产品：酸、碱、纯碱、合成氨、氮、磷、钾小规模无机盐：硝酸盐、硫酸盐等小规模无机酸：磷酸、氢溴酸等元素化合物：氧化物、卤素化合物单质：钾、钠、磷、卤素等工业气体：氧、氮、氢、一氧化碳等

基本有机化工产品

从石油、天然气和煤等天然资源出发，经化学加工得到乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、合成气等有机化工的基础原料。（33111）有机化工基础原料及其产品的主要用途有三方面：

作为单体生产三大合成材料和其他高分子化合物作为精细化工的原料和中间体直接作为消费品乙烯与丙烯共聚乙丙橡胶电缆、电线材料氧化乙醛缩合醋酸辛醇、季戊四醇2-羟基丁醛丁醇酯化丁酯溶剂、增塑剂溶剂药物、酯类、醋酸乙烯纤维（维尼龙）增塑剂齐聚、水合高碳直链醇（C11～C18）合成洗涤剂水合乙醇酯化乙酸乙酯、其它酯类溶剂及合成原料

加氢脱水丁二烯合成橡胶氢甲酰化丙醛丙酸还原正丙醇溶剂

由乙烯为原料生产的主要化工产品

由丙烯为原料生产的主要化工产品丙烯聚合聚丙烯合成纤维、塑料氨氧化合成纤维、ABS树脂、AS树脂、丁腈橡胶丙烯酰胺絮凝剂、水增稠剂、纸张处理剂丙烯腈与乙烯共聚乙丙橡胶次氯酸化氯丙醇环氧丙烷丙二醇聚酯塑料聚氨酯塑料、表面活性剂过氧化物环氧化环氧丙烷、苯乙烯或异丁烯高温氯化氯丙烯丙烯醇1，4-丁二醇聚酯甘油医药、炸药环氧氯丙烷水解环氧树脂

由C4烃类为原料生产的主要化工产品丁二烯与苯乙烯共聚丁苯橡胶与丙烯腈共聚丁腈橡胶聚合顺丁橡胶与苯乙烯、丙烯腈共聚ABS塑料氯化2-氯丁二烯氯丁橡胶与顺酐反应四氢邻苯二甲酸酐与HCN反应己二腈己二胺尼龙66三聚环化1，5，9-环十二碳三烯十二碳内酰胺（尼龙12的单体）香料、增塑剂、阻燃剂、聚酯原料乙酰氧基化、加氢、水解1，4-丁二醇聚酯树脂农、医药中间体，醇酸树脂改性剂

由C4烃类为原料生产的主要化工产品异丁烯与异戊二烯共聚丁基橡胶氧化甲基丙烯酸甲基丙烯酸酯有机玻璃与甲醛反应异戊二烯异戊橡胶水合叔丁醇香料原料、溶剂、医药中间体与甲醇反应甲基叔丁基醚（MTBE）（汽油添加剂）聚合聚异丁烯粘合剂、密封胶正丁烯聚合聚丁烯合成塑料氧化顺丁烯二酸酐1，4-丁二醇、增强塑料、农药氧化甲乙酮溶剂水合仲丁醇脱氢或氧化脱氢丁二烯

由C4烃类为原料生产的主要化工产品正丁烷脱氢正丁烯深加工产品见上图异构化异丁烷氧化顺酐、醋酸、乙醛、甲乙酮蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等烷基化烷基化汽油脱氢异丁烯深加工产品见上图蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等异丁烷

由C4烃类为原料生产的主要化工产品

由芳烃为原料生产的主要化工产品苯加乙烯烷基化乙苯脱氢苯乙烯聚苯乙烯、丁苯橡胶、ABS树脂加丙烯烷基化异丙苯苯酚酚醛树脂、苯胺、壬基酚等丙酮双酚A聚碳酸酯、环氧树脂加十二烯十二烷基苯合成洗涤剂加氢环己烷己内酰胺聚酰胺纤维氯化氯苯染料中间体、医药氧化顺丁烯二酸酐四氢呋喃、1，4-丁二醇医药、聚氨酯硝化硝基苯苯胺二苯基甲烷二异氰酸酯、橡胶助剂、染料、医药、农药聚氨酯纤维甲苯硝化硝基甲苯染料中间体、炸药歧化苯、二甲苯氧化苯甲酸染料中间体、医药、增塑剂临氢脱烷基苯硝化、还原、光气化甲苯二异氰酸酯聚氨酯类泡沫塑料、聚氨酯橡胶

由芳烃为原料生产的主要化工产品二甲苯对二甲苯氧化对苯二甲酸聚酯树脂、涤纶间二甲苯异构化对二甲苯氨氧化间苯二腈农药、聚酰胺纤维邻二甲苯氧化邻苯二甲酸酐医药、染料、增塑剂萘氧化烷基萘脱烷基萘氧化

由芳烃为原料生产的主要化工产品

由乙炔为原料生产的主要化工产品乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇酸树脂巴豆醛山梨酸加醋酸醋酸乙烯合成纤维、涂料、粘合剂加甲醛1，4-丁炔二醇1，4-丁二醇四氢呋喃、γ-丁内酯、聚酯树脂二聚乙烯基乙炔粘合剂加氢丁二烯加HCl2-氯丁二烯氯丁橡胶氯化三氯乙烯、四氯乙烯溶剂加HF氟乙烯聚合聚氟乙烯

由合成气为