有机化工生产技术22课件

《有机化工生产技术》物理化学化工原理分离工程反应工程热力学催化原理自动化仪表基础知识先修

课程1.1现代化学工业的地位与作用1.2现代化学工业主要产品分类1.3现代化学工业的发展方向1.4化学工艺学的研究对象与内容1.5化工产品生产的原则工艺流程1.6化工产品生产工艺流程的评价体系模块一绪论化学工业（Chemicalindustry） 生产过程中化学方法占主要地位的制造工业

化工工艺（Chemicaltechnology） 将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程

1.1现代化学工业的地位与作用化学工业的发展史远古时代——

感性认识天然染料的提取、淀粉和糖蜜的发酵、天然药物的加工、陶瓷器皿、冶金、火药制造技术、燃料、造纸、无机盐、炼丹术、造纸、制革有利推动社会生产力的发展和人类文明建设没有理论指导生产，处于感性认识阶段化学工业是一门古老的传统工业十二世纪——萌芽状态中国的造纸和火药技术传入欧洲，作坊式的生产方式逐渐被机械化生产所取代生活水平提高，对纺织、印染、医药、化装品、农药化肥等产品提出了越来越多和高的要求激发人们对化学研究的热情各种化学现象被认识，各种化学定律被发现波义尔气体定律拉瓦锡物质不灭定律道尔顿原子学说由此产生化学工艺冶金和城市煤气工业的发展18世纪末建立了以煤焦油为原料的有机化学工业体系煤焦油苯二甲苯苯酚萘蒽合成一系列有机化工产品化学工业又是一门新兴的工业十八~十九世纪——成长和发展期1788年芒硝+石灰石+煤→烧碱1859年铅室法生产硫酸1892年电解食盐水生产氯气+烧碱建立了无机化学工业工业革命带动了化学工业的发展苯经硝化制硝基苯苯胺和苯胺紫第一个人工合成染料以萘和蒽为原料蒽醌合成蒽醌系列染料由苯酚合成水杨酸阿司匹林由苯酚合成水杨醛香料由甲苯合成TNT炸药理论上建立了反应单元工艺发现了热力学第一第二第三定律确定了化学平衡原理和化学结构概念1869年发表门捷列夫元素周期律十九世纪末~二十世纪50年代——

煤化工蓬勃发展期数以万计有机化学品开发了各种性能优良的高分子化工产品火工产品、人造汽油

——战争需要1888年

焦碳+生石灰

电石乙炔

煤CO+H2建成合成氨生产装置推动了化学工业的发展建立了新反应单元：缩合、聚合、酶反应、羰基合成热力学的发展化学反应动力学高效反应器的开发改进了各种反应单元提高了生产效率改进了产品质量取得明显的经济效益进行定量和半定量描述二十世纪50年代后期——

以石油和天然气合成有机化学品的新时期热裂解大量的低级烯烃、乙炔和芳烃 石油和天然气80~90%有机化工产品石油化工成为现代化工的重要支柱促进了分子设计理论、催化剂研制和开发化工工艺的精细化和个性化发展绿色化工根据客户要求资源、设备、技术、管理开发最经济、最有效的新工艺“零排放”工艺高收率、低废弃物、废物再生利用和循环工艺可再生资源代替不可再生资源进入二十一世纪——

大好的发展机遇化学工业与各行各业的关系

与农林牧副渔的关系施用化肥、农药塑料薄膜育种育秧化学防冻剂，人工降雨海水淡化，水田阻抑蒸发剂聚丙烯抗旱管、聚甲醛喷滴管、拖拉机轮胎排灌橡胶管、低压聚氯乙烯和聚丙烯渔网增产粮食、棉花科学种田与轻工业的关系

几乎所有的日常用品都需要油漆涂料作为保护或装饰。如果没有化工产品作为原料和辅助材料，就不可能生产市场上琳琅满目的轻工产品

文化用品、化妆品、日用陶瓷、玻璃搪瓷制品、日用杂货以及照相器材、电子类轻工产品等高级商品。与纺织工业的关系衣

天然纤维已不可能解决如此巨大的需要量，只有靠化学纤维（合成纤维）才能承担起满足人类穿衣的需求。此外，面临我国人多地少的国情，发展合成纤维不仅可以解决衣着问题，也是解决棉粮争地的有效途径。优质化工原料、染料和印染助剂

与建筑材料工业的关系

住

塑料已经广泛用于绝缘、保温、墙壁、门窗框架、地板、天花板、贴面、型材、上下水道和结构组件等方面。在结构材料中，合成塑料将逐步占据首要位置与交通运输业的关系燃料油

燃料油的炼制离不开抗震剂、润滑油、防冻剂、助燃剂等化学品

运输工具塑料代替钢铁或有色金属制造汽车车身、零部件 粘合剂、密封胶、人造革及帆布防缩、防绉、防水处理用的各种化工原料与国防工业的关系

炸药硝酸铵厂、染料厂平时生产肥料、染料，战时可以转产炸药。氢弹、导弹、人造卫星、舰艇、航天飞机等制造和发射提供重水、高能燃料、基本有机化工原料高级感光材料以及耐高温、耐辐射、耐高磨、耐腐蚀和高级绝缘的化工材料现代纺织工业电子工业电器制造工业汽车制造工业建筑材料工业国防军事工业宇宙航行工业化学工业获得新的发展提供大量廉价和具有特殊性能的原材料丰富和提高人民的生活，满足人们不断增长的衣、食、住、行、用等各个方面的需要这一切展现了化学工业在国民经济建设中所发挥的重要作用和所具有的重要地位。才有可能获得迅速发展

在消除公害、确保粮食、新能源问题、生命科学等方面对于人类的生存将发挥巨大的作用。化学工业未来的发展意味着化学工业在未来国民经济中的地位将越来越重要。解决上述任何一个问题都离不开化学工业的发展

必须为不断增长的人口提供更多的粮食和服装

必须为日益增长的能源需求开发新能源

必须为人类自身的健康提供大量新的药物和解决环境的污染1.2现代化学工业主要产品分类

化学工业的范围很广，在不同时代和不同国家不尽相同，其分类也比较复杂按生产规模或加工深度

大化工、精细化工等无机化学工业有机化学工业习惯化学肥料工业染料工业农药工业等产品应用天然气化学工业石油化学工业煤化学工业无机盐化工生物化工等原料低分子单体高分子聚合物化学组成加工过程食盐电解工业农产品发酵工业按照国家统计局的广义划分方法⑴化学矿⑵无机化工原料⑶有机化工原料⑷化学⑸肥料⑹农药⑺高分子聚合物⑻涂料和颜料⑼染料⑽信息用化学品⑾试剂⑿食品和饲料添加剂⒀合成药品⒁日用化学品⒂胶粘剂⒃橡胶和橡胶制品⒄催化剂和各种助剂⒅火工产品这种广义的划分方法，超脱于现行管理体制范围比较广泛，与国外化学工业的可比性较大炼焦化学产品林产化学品化工机械⒆其它化学产品1.3现代化学工业的发展方向

化学工业不但要继续满足人类社会在衣、食、住、行等方面的需要，而且在环保、医疗、保健、文体等领域对化学工业提出了更高的要求。生命科学材料科学环境能源信息科学对化学及化学工业提出了新的挑战要求化学工业适应新的发展技术创新未来化学工业国际竞争力的一个重要的决定性因素计算机技术现代通信技术生物技术纳米技术催化技术能源技术新材料技术代表性的新技术

将为世界化学工业的升级换代提供巨大的动力和强有力的技术支持，促进世界化工技术产生重大突破使世界化学工业有更广阔的发展空间将使化工产品从反应设计、实验优化放大乃至生产控制管理的全过程更为科学、可靠、可行给传统化工的研发、生产、管理方式带来巨大的变革原料结构不断多样化煤化工、生物资源、海洋资源、太阳能等多种资源随着石油和天然气能源的逐渐耗竭开发纳米技术生产更多的新材料功能化、智能化、可再生化方向发展信息技术的应用进行化工开发、设计计算机在化学工艺研究中的应用过程模型化模拟操作最佳化控制

选择反应条件确定控制因素设计反应器化工产品的设计和合成计算分子科学计算流体力学组合化学辅助分子设计生物化工未来化学工业发展的新方向再生资源为起始原料基因重组、细胞融合、酶的固定化技术反应温和、能耗低、效率高、污染少、催化剂选择性高现代生物技术出现一批生物技术工业化成果不久将会有更多的生物化工产品实现工业化。催化技术化工生产中起关键作用新产品新工艺催化剂催化反应设备节约资源和能源、降低生产成本、提高经济效益开发

降低 提高反应温度选择性反应压力转化率 反应速度合成新的性能优异化合物新的化工分离技术分离技术快速发展蒸馏萃取结晶吸收传统化工分离技术设备庞大、能耗高有时还达不到高纯度要求膜分离超临界流体分离分子蒸馏减少设备投资、降低能耗具有高纯度分离效果我国国民经济的发展石油化工是优先发展的支柱产业之一精细化工和农用化学品是化工发展重点石油化工、新型合成材料、精细化工、橡胶产品加工业、化工环保业1.4化工工艺学的研究对象与内容一门学科—

根据化学、物理和其它科学成就，研究综合利用各种原料生产化工产品的方法原理、操作条件、流程和设备，以创立技术上先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺特点：不同产品采用不同生产工艺； 原料不同生产相同产品采用不同生产工艺原料的选择和预处理生产方法的选择和原理设备（反应器及其它）的作用、结构和操作催化剂的选择和使用其它物料的影响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和利用不同工艺路线和流程的技术经济评比化工工艺范畴1.5化工产品生产的原则工艺流程化工产品的生产工艺过程有上万个污染问题、高温高压、低温、易燃易爆、有毒等化工产品生产过程的特点对工艺技术、机械设备、仪表控制等都有严格要求，并且需要考虑资源的合理利用、综合利用及环境保护、污染治理的问题。基础：化学和物理等科学成就工艺流程的组织

化工工艺流程中的主要单元组合形式

主要设备的选择精馏设备反应动力学要求热量传递的要求质量传递过程与流体动力学过程的要求工程控制的要求机械工程的要求技术经济管理的要求反应器能力大、效率高、结构简单可靠性好满足工艺要求塔板压力降要小1.6化工产品生产工艺流程的评价体系

化工生产的工艺流程反映了由若干个单元过程（反应过程和分离过程、动量和热量的传递过程等）按一定顺序组合起来，完成从原料变成为目的产品的全过程。 化工工艺流程的组织是确定各单元过程的具体内容、顺序和组合方式化工工艺流程图图解的形式工艺流程的组织原则与评价方法

物料及能量的充分利用工艺流程的连续化自动化易燃易爆的安全措施适宜的单元操作及设备形式根据上述工艺流程的