化工工艺学第一章-绪论

1、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

2、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

3、,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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、链醇（C11C18）,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

10、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

11、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,由芳烃为原料生产的主要化工产品,由芳烃为原

12、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,由合成气为原料生产的主要化工产品,合成气 (CO+H2),补N2和变换,N2-H2,合成,氨、尿素等,改良的F-T合成,汽油、煤油、柴油等液体燃料,合成,甲醇,羰基合成,醋酸,氧化,甲醛,酚醛树脂、合成原料,与异丁烯合成,甲基叔丁基醚（MTBE）,与CO合成,甲酸甲酯,甲酸,加CO、O2,草酸二甲酯,乙二醇,草酸,同系化,乙醇,脱水,乙烯,合成,二甲醚,转化,转化,C2-C4烯烃,汽油,柴油机燃料,醋酸乙烯酯，乙酸酯类，醋酐,高分子化工产品,高分子化工产品指的是高分子化合物及以其为基础的复合或共混材料制品，分子量大，104106,按功能分类

13、：（p7）,通用高分子 特种高分子,按材料和产品用途分类：聚乙烯、聚丙烯；涤纶、腈纶；丁苯橡胶、顺丁橡胶等,此外，近年来对高分子共混物、高分子复合材料日益重视,精细化工产品,精细化工产品多为各工业部门广泛应用的辅助材料、农林业用品和人民生活的直接消费品。,特点：品种多、产量小，多数产品纯度高、附加值高、价格贵,欧美国家的精细化工品分类：,精细化学品：燃料、农药、涂料、表面活性剂、医药等 特种高分子：农用化学品、油田化学品、信息用化学品、催化剂等,生物化工产品,生物化工产品是通过生物催化剂、酶反应过程或动植物细胞大量培养过程获得化工产品。,分类：,大宗化工产品：乙醇、丙酮、甘油、葡萄酸糖等 精细

14、化工产品：氨基酸、酶制剂、核酸、生物农药等 特殊的医药产品：抗生素、维生素、甾体激素、疫苗等,化学工艺基础 第二章 烃类热裂解、芳烃转化过程 第三、四章 合成气的生产过程 第五章 加氢与脱氢过程、烃类选择性氧化 第六、七章 羰基化过程、氯化过程 第八、九章 绿色化学化工概论 第十二章,五、 授课内容,教材： 米镇涛 主编化学工艺学第二版，化学工业出版社 楼艰炯 主编有机化工工艺学习题集，中国石油大学出版社 参考教材：基本有机原料生产工艺学杨劲，石油大学出版社 有机合成工艺学，有机化工教研室，自编教材 基本有机化工工艺学，吴指南（修订版），化学工业出版社 基本有机化工工艺学，田春云主编，中国石化出版社 化学工艺学，黄仲九、房鼎业主编，高等教育出版社 有机化工原料大全（1-3卷），巍文德著，化学工业出版社 化工生产流程图解，上、下册（增订二版），化学工业出版社,五、 授课内容,六、 希望和要求,听课 作业,公共邮箱： 密码：huagong123456,