01第一章-绪论《化工工艺概论》

1、化工工艺概论,课程内容,化工生产工艺流程,典型化工生产过程选介,化工生产工艺条件分析,化工生产过程基本知识,化学工业的资源路线和主要产品,化工安全及“三废”处理,绪论,第一章 绪论,本 章 重 点,交通运输,化学工业与人类生活息息相关,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,化学工业,化学工业的地位和作用,化学工业在国民经济中占有重要的地位，它与许多部门有密切的关系。化学工业既为农业、轻工业、重工业和国防工业等提供生产资料，也为人民生活提供化工产品。化学工业的发展在一定程度上可以反映出一个国家的工业水平和科学技术水平。（师昌绪）,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,化学工业,化学工业又

2、称化学加工工业。有以下几种分类方法 （1）按原料分：石油化学工业、煤化学工业、 生物化学工业、农林化学工业 （2）按产品吨位分：大吨位产品和精细化学品 （3）按化学特性分：无机化学工业、有机化学工业 （4）我国统计的方法分类：合成氨及肥料工业、硫酸工业、制碱工业、无机物工业等。 广义定义：泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业，即经过反应过程实现原料向产品的转换的生产部门。 狭义定义：把冶金、石油产品、建筑材料、纸张、皮革、食糖和食用化学品等的生产均列为其他工业部门。,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,化学工业 定义:化学加工工业的简称，是运用化学工艺生产化学品 的工厂企业形成的产

3、业部类。 化学工业基本分类 无机化学工业 （包括化学肥料，“三酸”，“二碱”，无机盐，稀有元素，电化学等） 基本有机化工 （以天然资源：煤、石油、天然气、生物质为原料经过化学加工得到“三烯” ，“三苯”，“一炔”及“萘”等八大基础原料，然后再进一步为基本有机原料的工业。乙烯,丙烯,丁烯,苯,甲苯,二甲苯,乙炔，萘） 高分子化学工业 （包括合成塑料、合成橡胶、合成纤维等） 精细化学品加工工业,机械工业 电子工业 国防工业 农业 日用品,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,机械工业,切割用的电石、成型剂、粘合剂、表面处理、化学镀、防锈涂料、合成纤维、合成树脂、橡胶、涂料、石棉、玻璃、建材等。

4、,电子工业,超高材料、超导材料；如气体、试剂、半导体、荧光屏及其他溶剂。,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,国防工业,炸药、助推剂、复合材料、陶瓷、核燃料等。,农业,合成纤维代替棉花、合成橡胶代替天然橡胶；如，生产1万t合成纤维相当于200 km2棉田所产棉花，制造1万t合成橡胶相当于166.5 km2橡胶园所产的天然橡胶。农药、化肥、农用地膜、人工降雨等。（郑州 面积187.69 km2）,日用品,衣、食、住、行、医疗及文体用品等。,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,化肥,沥青,橡胶轮胎,农药杀虫剂,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,乳化炸药生产设备,第一节 化学工业

5、在国民经济中的地位与作用,以三大合成材料为例，说明化工在国民经济中的地位和作用。 合成树脂 合成纤维 合成橡胶,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,合成树脂 合成树脂的分类 通用塑料（聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等等） 工程塑料（聚酰胺、聚碳酸酯、ABS树脂等） 功能塑料（聚苯硫醚、聚噻吩、聚乙烯醇月桂酸酯等等） 合成树脂的用途 聚乙烯制管材具有高耐腐蚀性、生理学无害的特点，多用于输送水、盐溶液、糖汁、葡萄酒、啤酒的管材料。 聚乙烯薄膜广泛用于农业以及日常生活的包装以及乳制品包装等。聚乙烯还可制成软质和硬质泡沫塑料，作为高频绝缘材料用于雷达、无线电和电视机的部件上。

6、 ABS塑料广泛家用电器、汽车、仪表、计算机壳件和部件；功能塑料的医用高分子材料可用于制造人体器官和体外装置。,合成纤维 涤纶,化纤,腈纶等。 合成纤维用途 广泛用于日常生活、工业、农业与国防。 涤纶用于生产滤布、绳索、软管、轮胎帘线、工业帆布、布带、纺织品，聚酰胺纤维用于制造纺织品，毛皮、地毯、帘子线等。 腈纶广泛作为羊毛代用品，生产针织外衣与纺织品。 据推算，一个年产一万吨的合成纤维厂，相当于25万亩棉田的产量（按亩产棉花40公斤计）。这对于人口多、耕地少的中国来说，具有特殊意义。,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,合成橡胶 合成橡胶的分类 按性能和应用领域可分为通用橡胶和特种橡胶

7、两种。 合成橡胶的用途 通用橡胶用于生产轮胎、运输带、消震器、设备橡胶衬里、电缆、胶鞋、医用品等。 特种橡胶主要用于生产具有特殊性能的制品，例如耐油脂和耐汽油性、耐磨性、耐热性、耐寒性、化学稳定性、不透气性、介电性、高机械性能等制品。,第一节 化学工业在国民经济中的地位与作用,第二节 化学工业的发展概况,化学工业发展简史 远在几千年前，手工作业的陶瓷、冶炼、酿造、染色等古老的化学工业过程已被人们掌握。 19世纪中叶，在德国首创了肥料工业和煤化学工业，人类进入了化学合成的时代 。 1942年我国制碱专家侯德榜先生成功发明了制碱并联产氯化铵的新工艺侯氏制碱法，不仅提高了食盐的利用率，又减少了环境污

8、染 。 石油化学工业的发展,化学工业的发展与现状,化学工业历史悠久，最初的化工可追溯到公元前2000多年前的制陶、冶炼、酿造、漂染、揉革等行业。自18世纪中期工业革命兴起，机器的出现使棉纺织业实现机械化，硫酸的铅室法出现，路布兰制碱法出现。19世纪中叶，出现了氨碱法制碱的索尔维法。随后，电解法制碱技术问世，为造纸、染料、炸药等行业提供了比纯碱更强的苛性碱。,(1)化学工业发展的历史,第二节 化学工业的发展,19世纪，钢铁工业的发展促进了炼焦工业，从炼焦副产品煤焦油中提取多种有机芳香族化合物，并以其为原料制染料、医药、香料、炸药等产品，形成了以煤焦油为基础的有机合成工业。,20世纪初，美国标准石

9、油公司采用裂化方法将重质油加热转化为相当汽油馏分的轻质油。促进了石油化工的发展。,20世纪中叶，有机化工产品80%-90%是以石油或天然气为原料生产的，三大合成材料的原料几乎全部来自石油化工。由于化工原料的变化，引发了化学工业产业结构的变革，带动精细化工的发展。,第二节 化学工业的发展,自20世纪40年代以来，化工已经成为世界各国工业发展的重点。80年代以来，随社会的发展、生产工艺技术的改进，提高人民生活水平，化工产品出现多样化、功能化、精细化的特点。成为化学工业的起点，化学工业由发展基础化工转向重点发展精细化学工业，使化学工业发展达到了一个新的历史时期。,第二节 化学工业的发展,我国的化学工

10、业,旧中国的化学工业基础十分薄弱，仅有沿海、沿江的几个小化工企业。新中国成立后，先后吉化、太化和兰化三大化工基地；相继又建成了北京燕山、山东齐鲁、上海金山、南京扬子等一大批石油化工联合企业。,第二节 化学工业的发展,第二节 化学工业的发展,美国是当今世界上最发达的国家,也是世界上最大的化学品生产国，1997年化工总产值3917亿美元， 居世界第一位.表1一4列举了1997年我国与世界几个化学工业发达国家的劳动生产率比较情况.,世界化学工业,表1一4化学工业劳动生产率万元人年 美国 日本 德 国 英国 法国 意大利 中国 38.14 52.72 21.70 24.08 32.68 26.98 0

11、.26,第二节 化学工业的发展,1999年我国化学工业（包括石油加工及炼焦业、化学原料及化学品制造业、医药品制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业和塑料制品业，下同）总产值达到12506.57亿元（约合1510亿美元），占全国工业总产值的17.2。我国化学工业产值占世界化学工业产值10.0，仅次于美国和日本，居世界第三位。化学工业由于其自身固有的特点与国民经济可持续发展有着密切的关系。支柱产业的环境问题在众多化工产品中，有很大一部分是易燃、易爆、腐蚀和有毒有害的危险化学品。在化学品的整个生命周期，从原料的开采、加工、生产、储存、运输、销售直至化学品的使用和处置过程中都可能向环境释放有害物质，对人类

12、健康和环境带来不利影响。化学工业使用石油、煤、天然气、水、空气以及矿石、燃料油、液化石油气和电力等作为能源和原材料，是原材料和能源消耗大户，因此，对不可再生资源的供应有重要影响。,第二节 化学工业的发展,1997年我国化工能源消耗总量为2.7亿吨标准煤，占工业能源消费总量的27.1，其中煤炭占工业总消费量的17.1，天然气占59.7，原油占87.5，电力占21.8。化学工业还是水资源消耗大户。据统计，1999年我国化学工业新鲜水取水量为98.22亿吨，占全国工业取水量的15.3。,第二节 化学工业的发展,化学工业还是环境污染大户之一。据国家环保总局对全国10778个化工企业“三废”排放情况统计

13、表明，1999年全国化工废水排放量占全国工业废水排放总量的32.3，居第一位。化工废水中列入国家总量控制的8种水污染物中石油类、氰化物、挥发酚、硫化物和砷的排放量也居第一位。其次，化工废气排放量和固体废物产生量在全国工业行业中分别居第五和第四位，国家实行污染物总量控制的SO2排放量居第三位。化工危险废物产生量占全国工业行业总产生量的63.4，居第一位。,第二节 化学工业的发展,第二节 化学工业的发展,现代化学工业的分类 按产品应用可分为：化学肥料工业、染料工业、农药工业等； 按原料可分为：煤化工、天然气化工、石油化工、无机盐化工、生物化工等； 按生产规模或加工深度又可分为：大化工、精细化工等。

14、 在我国，按照国家统计局对工业部门的分类，将化学工业分为：基本化学原料、化学肥料、化学农药、有机化工、日用化学品、合成化学材料、医药工业、化学纤维、橡胶制品、塑料制品、化学试剂等。,现代化学工业的特点 原料路线、生产方法和产品品种的多方案性与复杂性 用同一种原料可以制造多种不同的化工产品； 同一种产品可采用不同原料、不同方法和工艺路线来生产； 同一种原料可以通过不同生产方法和技术路线生产同一种产品； 一种产品可以有不同的用途，而不同的产品又可能有相同用途。,第二节 化学工业的发展概况,第二节 化学工业的发展,现代化学工业的特点 生产过程综合化、装置规模大型化、化工产品精细化 生产过程的综合化既

15、可以使资源和能源得到充分合理的利用，就地将副产物和“废料”转化成有用产品，做到没有废物排放或排放最少；又可以表现为不同化工厂的联合及其与其他产业部门的有机联合。 装置规模增大，其单位容积、单位时间的产出率随之显著增大，有利于降低产品成本和能量综合利用。 精细化不仅指生产小批量的化工产品，更主要的是指生产技术含量高、附加产值高的具有优异性能或功能并能适应快速变化的市场需求的产品,第二节 化学工业的发展,现代化学工业的特点 技术和资金密集，经济效益好 高度自动化和机械化的现代化学工业，正朝着智能化方向发展 。 化学工业是技术和资金密集型行业，它需要高水平、有创造性和开拓能力的多种学科不同专业的技术

16、专家，以及受过良好教育及训练、懂得生产技术的操作和管理人员。化学工业的产值是国民经济总产值指标的重要组成部分。,第二节 化学工业的发展,现代化学工业的特点 注重能量合理利用，积极采用节能技术 化工生产是由原料主要经化学反应转化为产品的过程，同时伴随有能量的传递和转换，必须消耗能量。化工生产部门是耗能大户，许多生产过程的先进性体现在采用了低能耗工艺或节能工艺。 安全生产要求严格 化工生产具有易燃、易爆、有毒、高温、高压、腐蚀性强等特点，工艺过程多变，不安全因素很多，不严格按工艺规程生产，就容易发生事故。,第二节 化学工业的发展,第二节 化学工业的发展,第三节 本课程的性质、任务、主要内容和学习方

17、法,课程性质 化工工艺概论课程是化工工艺类专业的一门必修课，是后续专业课的先行课 。 课程的主要任务 以化工工艺类专业的共性为基点，介绍必需的基础知识，以工艺过程原理、工艺条件和工艺流程的分析与组织为重点，培养学生的知识应用能力，使学生掌握工艺条件分析与确定的方法、具备流程配置和评价的基本能力，为学习后续专业课和将来从事相关工程技术工作打好基础。,第三节 本课程的性质、任务、主要内容和学习方法,课程内容 主要内容包括化工工艺的基本概念与基础知识；化工资源路线及其产品网络；化工生产工艺条件的选择和工艺流程的配置与评价；典型化工生产过程的原理与工艺；化学工业前沿与展望；化工过程的物料衡算和热量衡算基础等 。 课程学习方法 注意应用基础科学理论、化学工程原理和方法及相关工程学知识，分析、组织和评价典型化工产品生产工艺，通过作业、实习、课堂讨论、参加实际生产装置的核算和技术改造等多种方式，培养分析和解决工程实际问题的能力及创造能力。,化工生产过程的流程图,为描述化工生产过程，工程上通常用形象的图形、符号和代号表示设备，用箭头表示物料流动方向，将化工过程从原料到最终产品经过的所有设备和相互关系以及物料流动顺序，以图示的方式表达出来，这种表示整个化工生产过程全貌的图形称为工艺流程图。,