《化学工艺学》第一章-绪论

1、化工工艺学,化学工程与化学工艺的联系与区别？,化工工艺,化学工程与工艺,研究范畴,两者相辅相承，密不可分,以生产产品为目的,以强化过程为目的,工艺路线、流程,化学反应、单元操作,化工过程,两者密不可分，相互配合，可解决化工过程中的各种问题。,未反应物料循环,副产物综 合利用,专业必修课，研究生产工艺的学科，知识面宽，是化学基础理论知识在实际生产中的应用。 涉及到的学科：无机化学、物理化学、分析化学、化工原理、化工设计概论、化工设备。 涉及到的设备：换热装置、分离装置、反应装置、流体输送设备。,课程性质、学科基础,基本内容,第1章 概论 第2章 合成气 第3章 合成气衍生产品 第4章 无机大宗化

2、学品 第5章 石油炼制,第6章 烃类裂解 第7章 烯烃为原料的化学品 第8章 芳烃为原料的化学品 第9章 绿色化学化工概论,课程任务,1.了解化学工业的特点和发展方向；了解化工工艺学的研究范畴； 2. 掌握典型产品的化工生产工艺流程、反应原理、影响因素、工艺条件确定、主要设备结构及其发展现状； 3. 通过学习典型产品的工艺，强化化工工程意识，培养理论联系实际的能力。,考核方法,1. 平时。包括出勤率、作业等。 2.期末。闭卷。 3. 成绩=70%考试成绩+30%平时成绩,化学工艺学及其研究的内容 化学工业的分类及特征 化学工业的现状和发展方向 化学工艺学与化学工业的关系 化工原料及其工艺 化工

3、工艺计算,第1章 概论,1.1 化学工艺学及研究内容,原料经过化学反应制取化工产品的科学,具体特征：原料必须经过化学反应制取产 品，且产品的性质、外形、结构均发生变化。,工艺学：研究由原料制取产品的科学,工艺学分类：化学工艺学 and 机械工艺学,主要研究内容：利用各种原料生产化工产品的方法、原理、操作条件、工艺流程和设备,1.2 化学工业的分类及特征,化工原料的类型：自然矿藏、人工合成产品包括化工产品、生物资源等,化工产品的类型：到目前为止，已发现和人工合成的化工产品有2000多万种；商品销售的有8万多种；而与工农业、国防及人类生活密切相关的4000种左右。,化学工业：借助于化学反应将原料制

4、成化工产品的工业,化学工业的分类（按学科分类）,精细化工：医药、农药、染料、表面活性剂、催化剂、化妆品等特定功能产品。,有机化工：如烯烃、有机酸、醇、酯，芳烃等。,无机化工：如无机酸、碱、盐及无机化肥,高分子化工：利用聚合和缩聚反应，合成橡胶、塑料、化纤,生物化工：依靠微生物发酵、酶催化制取的产品如抗生素、有机溶剂、调味剂、食品添加剂等。,按原料性质和来源分类：石油化工、煤化工、生物化工、矿产化工、海洋化工,1.3 化学工业的现状和发展方向,（一）化学工业现状,（二）化学工业发展方向,1、化工生产中加快研究、开发、利用高新科学技术产品。,2、最充分、最彻底的利用化工生产原料,最大限度地利用原料

5、和最大限度地减少废物排放。,3、化工生产过程要实现高效、节能及智能化生产。,4、化工生产中大力发展绿色化工，生产过程中应做到“零排放”,原子经济性反应 1991年，B.M.Trost，美国化学家,在化学反应中应使原料中的每一个原子 都结合到目标分子即产物中，不需要利用保 护基团或离子基团，因而不会有副产物或废 物生成。,淘汰污染环境和破坏生态平衡的产品，开发对生态环境友好产品。,利用反应选择性高的催化剂和工艺流程。,采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂。,将副产物和废物转化为有利用价值的产品。,实施废弃物再利用工程。,1.4 化学工艺学与化学工业的关系,紧密联系，相互依存、相互促进，共同发展；

6、化学工艺学是化学工业的基础学科，化学工艺学的发展为化学工业的发展提供坚强的支撑； 化学工业的发展又可以促进化学工艺学的提高。,1.5 化工原料及其工艺,石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展。,三烯乙烯、丙烯、丁二烯 石油制取,三苯苯、甲苯、二甲苯 石油、天然气和煤制取,基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥 工业等的产品大约有90来源于石油和天然气。,石油的组成,由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的混合物，其中化合物的沸点：常温500。,链式饱和烃 环烷烃 芳香烃,硫化物 氮化物 含氧化合物,稠环烃类等,烃类化合物,非烃化合物,胶质和沥青质,石油的加工,一次加工油品的加工,

7、二次加工馏分油的化学加工,调整烃类的组成,按组成分：干气（甲烷体积含量在90%以上） 湿气（甲烷体积含量在90%以下）,天然气：主要成分是CH4,分类：,按来源分：伴生气天然气于石油伴生 非伴生气单独的气田资源,煤层气（瓦斯气）: 吸附在煤上的甲烷 天然气水合物: 冻土带和海底甲烷与水组成 的笼形化合物,H% O%含量顺序：泥煤褐煤 烟煤无烟煤,分类 成煤过程的程度不同：泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤,煤(coal) 由含碳、氢的多种结构的大分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质组成。,1、煤的干馏 (coal carbonization),煤的加工,高温干馏（炼焦） 低温干馏,煤干馏过程分

8、类,在隔绝空气条件下加热煤，使其分解生成焦 炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程。,2、煤的气化 (coal gasification),生成的气体组成随固体燃料性质、气化剂种类、 气化方法、气化条件的不同而有差别。气化剂主要 是水蒸气、空气或氧气。,在高温(9001300)下使煤、焦炭或半焦 等固体燃料与气化剂反应，转化成主要含有H2、 CO等气体的过程。,3、煤的液化 (coal liquefaction),4、生成电石CaC2,将煤与CaO在20002200及电弧炉作用下反 应生成 CaC2的过程。电石水解可生成乙炔（此法占 乙炔来源的一半以上），由乙炔出发可生成一系列 化工产品。,煤经化学加工转化为液体燃料的过程。煤 液化可分为直接液化和间接液化两大类过程。,1.6 化工工艺计算,衡算系统的物料衡算通式,输入物料的总质量 = 输出物料的总质量 + 系统内积累的物料质量,稳态流动反应过程的热量衡算,输入该系统的能量= 输入物料的内能U in + 环境传入的热量QP,输出该系统的能量= 输出物料的内能U out + 系统对外做的功W,转化率,产率(收率),选择性,三者关系,Y=XAS,