化学工艺学(绪论)
基本内容及学时分配
绪论 2学时 +2 +2
化 学 工 艺 学
化工资源及初加工 6学时
无机化工工艺
有机化工工艺 煤化工工艺 精细化工工艺 高分子化工工艺 化工清洁生产 总结复习
6学时
6学时 6学时 10学时 6学时 6学时 4学时 +2
化学工艺学与化学工业
化学工业在国民经济中的地位与作用
化学工业的分类、特点
研究内容
生产的工艺流程（硬件） 生产的工艺操作控制条件和技术
管理（软件） 安全、环保和质量管理的措施
课程地位
化学工艺包括有机化工、无机化工、
能源化工、高分子化工、材料化工、 环境化工等众多领域，覆盖面广，它 不仅涵盖了传统的基础领域，同时与 材料、能源、生物、医药、环境等学 科渗透融合，不断地培植出新的生长 点。它既是一个历史悠久、曾做出重 大贡献的学科，又是一个新世纪不可 缺少的充满了生机与活力的学科。
课程介绍
化学工艺：化工生产技术， 以 化 工生 产 工艺 过 是利用已有的化学、化学 程为系统 ， 重点运 工程等学科成就为化学工 用 物 理化 学 的基 本 业提供技术上先进可靠、 理 论 来分 析 化工 生 经济上合理的生产方法、 产 工 艺过 程 的反 应 原理、设备与流程等成套 原 理 ，结 合 工业 生 技术，将化工原料转变为 产实际论 述 工艺 过 程的一般规律。 化工产品的方法和过程。
结论
化学工业与化学工艺学不仅相互依存， 而且相互促进。今后由于化学工业的发展， 科学技术的进步，化学工业与化学工艺学的 这种共存荣的关系将大大加强。
近期的主攻方向和优选研究领域主要有： 新型绿色化学工艺（高效洁净化工新工艺，生物技术，膜技 术）：设计与环境友好新分子和新材料，使用无公害的原材料路 线，开发洁净、高效的新型反应、分离技术以及反应与分离集成 技术，最终实现零排放的绿色化学工艺，达到用新的反应与分离 技术实现化学工业的低能耗、无污染，同时研究天然产物分离纯 化与合成。 高新技术用功能化学品的合成：研制信息产业微电子用各类 高纯化学品、航空航天用高能量密度燃料，高效、高选择性催化 材料，高性能膜材料，特种材料用单体等，确保高新技术领域的 发展需求。探索新型催化过程及机理，研究界面反应与传递。 过程科学与工程技术：开展分子热力学、过程系统工程、过 程模拟放大等基础研究，解决原型技术的工业放大。
2.十二世纪~十八世纪，逐步实现机械化，化学工业处 于萌芽状态，化学理论得到发展。化学工艺学由感 性认识转向理性认识。
3.十八世纪~二十世纪50年代，化工生产形成工业规模， 化学工艺学由萌芽状态竟如成长阶段。热力学和动 力学理论以及他各种化学理论的提出为建立化学反 应单元工艺奠定了基础，反应单元工艺由实验室进 入中试和生产车间，用以知道和推动化工生产。
化 学 工 艺 学
Chemical Process Technology
主讲：卢琴芳
2010-2011学年第二学期
绪
论
课程介绍
目的和要求
基本内容及学时分配
化学工艺学与化学工业
课程介绍
什么是化学工业 什么是工艺 什么是工艺学 什么是化学工艺学
化学工业定义
从 而制得化工产品的工业部门。 举例 借助化学反应使原来组成或结构发生变化，
中国化学工业的现状 a.发展迅速。 发展速率位居世界前列，已建立比较完整的化学 工业体系。 b.与发达国家之间还存在差距 （1）生产规模比较小。 （2）大型装量或大型工业生产设备自给率低。 （3）产品品种少。差别化和功能化率低。 （4）环境污染较严重。
化学工业与化工工艺学 1.十二世纪前，化工生产以作坊的形式进行。化学工 艺学处于感性认识阶段。
发展
按产品应用 化学肥料工业 染料工业 农药工业 等 按生产规摸或加工深度 大化工 精细化工 等Fra bibliotek按原料
煤化工 天然气化工 石油化工 无机盐化工 生物化工 等
世界各国对化学工业的划分范围不尽相同。
中国化学工业范围的划分
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 按产品划分 化学矿 无机化工原料 有机化工原料 化学肥料 农药 高分子聚合物 涂料和颜料 燃料 信息用化学品 试剂 食品和饲料添加剂 合成产品 日用化学品 粘合剂 橡胶和橡胶制品 催化剂和各种助剂 火工产品 其他化学产品（包括炼焦和林产化学品） 化工机械 —— 按行业划分 化学肥料 化学农药 煤化工 石油化工 化学矿 酸、碱 无机盐 有机化工原料 合成树脂和塑料 合成橡胶 合成纤维单体 感光材料和磁性记录材料 燃料和中间体 涂料和颜料 化工新型材料 橡胶制品 化学医药 化学试剂 催化剂、溶剂和助剂 化工机械
化学工业的发展方向
面向市场竟争激烈形势，积极开发
高新技术，缩短新技术、新工艺工 业化的周期、加快产品更新和升级 的速度。 最充分、最彻底地利用原料。 大力发展绿色化工。 化工过程要高效、节能和智能化。 实施废弃物再生利用工程。
根据21世纪可持续发展战略的需要，化学工 艺的发展有着极其广阔的空间。随着传统能源的 匮乏，高新技术领域对新材料的迫切要求以及生 态环境的日趋恶化，能源、材料和环境都对化学 工艺学科提出了新的要求，变传统的化学工艺过 程为绿色化学工艺过程，从源头实现零排放，最 大限度地节约能源、资源已成为化学工艺学科面 临的主要任务之一，如何将化学工程理论巧妙地 用于具体产品工艺的开发研究正是化学工艺所研 究的关键内容，化学工艺在当前绿色化学与生态 化工潮流中起着支柱与龙头作用。
4.二十世纪50年代至今。开始了以石油和天然气为原 料的生产有机化学的新时期。由于计算机技术的发 展，缩短了实验研究时间，而且也提高了研发质量。 于此同时，催化剂研制也进入“催化剂分子设计” 的新时代。化学工业的发展推动了化学工艺学的发 展。而化学工艺学的发展进一步推动了化学工业的 发展。这种相互促进，相互依存的关系为化学工艺 学的发展，话的了强大的生命力。 三.未来发展 进入21世纪.化工原料将转向天然气和煤炭。现 代科技的发展，为化学分子工艺学的发展提供了坚 实的技术支撑。
反应 分离
工艺参数 工艺参数
副产品
无害化物质
本学科5个稳定的研究方向为：重质油化学与加工工艺、清洁燃 料化学与生产工艺、绿色催化新材料、裂解工艺与高级润滑油开 发研究、化工分离新技术的研究与开发
化工工艺学研究的方法和思路
工艺参数 工艺参数 工艺参数 工艺参数
原料准备
三废
反应
三废
分离
三废
产品商业化
三废
三废治理 的“原料” 原料预处理
工艺参数 工艺参数
化学工业的发展概况、发展方向
化学工艺学与化学工业的关系 相互依存、相互促进
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 生产过程综合化、装置规摸大型化、 化工产品精细化 技术和资金密集，经济效益好 注重能量利用，积极采用节能技术 安全生产、环保要求严格
原料组成变化
C2H4
C 2H 5
1/2O2
Ag
O
CH3
原料结构变化
Pt-Al2O 3/丝光沸石 CH3
常用的化学反应：无机化学反应 ，有机化学反应 和生化反应。
化工原料：基础化工原料，一般化工原料，其他 通过生化反应制得的一般化工产品和大分子化 工产品。
化学工业的分类
历史上，化学工业
无机化工 有机化工 无机化工 有机化工 高分子化工 精细化工 生物化工
目的和要求
目的：使学生在对化 要求：学生能了解这些 有代表性的化工过程的 学工业的发展史有初 化学原理、过程热力学 步认识的基础上，了 特征、动力学特征、催 解化工原料生产的资 化剂应用、工艺设计要 源变迁和发展历程， 求与工程考虑。使学生 掌握化学工业的发展 对基本化学工业典型过 趋势并清楚化工清洁 程的共性和特性有深入 生产工艺的基本内容。 的了解。并具有综合应 用大学所学知识对工业 化实际过程进行分析的 能力。
化学工艺学知识点总结
化学工艺学第一章绪论1、化学工业：运用化学工艺、化学工程及设备,通过各种化工单元操作,高效、节能、经济、环保和安全地将原料生产成化工产品的特定生产部门.2、化学工艺即化工生产技术,是指将各种原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施.3、化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就,研究综合利用各种原料生产化学产品的方法原理、操作条件、流程和设备,以创立技术先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科.4、21世纪,化学工业的发展趋势答：1产品结构精细化和功能化；2生产装置微型化和柔性化；3生产过程绿色化和高科技化；4市场经营国际化、信息化.5、绿色化工就是用先进的化工技术和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的各种物质的一种技术手段.6、化学工业的基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品的在自然界天然存在的资源.7、化工产品一般是指由原料经化学反应、化工单元操作等加工方法生产出来的新物料品.8.煤化工：以煤为原料,经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的工业.9.煤的干馏：是指在隔绝空气条件下将煤加热,使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程.10．一次加工方法主要包括一次加工和二次加工,一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.11.蒸馏是一种利用液体混合物中各组分挥发度的差别沸点不同进行分离的方法,是一种没有化学反应的传质、传热物理过程,主要设备是蒸馏塔.12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解四种.13.催化重整：是在铂催化剂作用下加热汽油馏分石脑油,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程.14.催化重整的原料是石脑油,以生产高辛烷值汽油为目的时一般采用80～180℃馏分.15．催化加氢裂化是在催化剂及高氢压下加热重质油,使其发生一系列加氢和裂化反应,转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程. 16.化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离与精制三大步骤.17.原料的预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格.18、化学反应是化工生产的核心.实现化学反应过程的设备称为反应器釜或塔.19、产品分离与精制目一是获取符合规格的产品,二是回收、利用副产物.20、组织工艺流程时应遵循的原则有哪些答：1工艺路线技术先进,生产运行安全可靠,经济指标先进合理；2原料和能量利用充分合理；3单元操作适宜,设备选型合理；4工艺流程连续化、自动化；5安全措施得当,“三”治理有效.21、工业催化剂的性能指标是活性、选择性和寿命.22、催化剂的失活原因一般分为中毒、结焦和堵塞、烧结和热失活三大类.22、固体催化剂在使用中应注意事项有哪些答：1要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；2原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；3要严格控制催化剂使用温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂.4要维持正常操作条件如温度、压力、反应物配比、流量等稳定,尽量减少波动.5开车时要保持缓慢的升温、升压速率,温度、压力的突然变化容易造成催化剂的粉粹,要尽量减少开车、停车的次数.第一章化学工艺基础1.化工原料根据物质来源可分为无机原料和有机原料两大类.2.煤化工包括煤的干馏包括炼焦和低温干馏,气化,液化和合成化学品等.3.原油：从油井中开采出来没有经过加工处理的石油叫原油,它是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠液体.4.一次加工：一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.5.二次加工：常用的二次加工方法主要有催化重整,催化裂化,催化加氢裂化和烃类热裂解.6.化工生产过程：一般可概括为原料预处理,化学反应和产品分离与精制三大步骤.7.选择性：是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比,用符号S表示.表达式为：转化为目的产物的某反应物的量该反应物的转化总量8.催化剂失活原因一般分为中毒,结焦和堵塞,烧结和热失活三大类.9.催化剂使用注意事项：（1）要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；（2）原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；（3）要严格控制操作温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂；（4）要维持正常操作条件的稳定,尽量减少波动；（5）开车时要保持缓慢的升温,升压速率,温度,压力的突然变化容易造成催化剂的粉碎,要尽量减少开,停车的次数.第四章烃类热裂解1.烃类热裂解：是指以石油系烃类为原料,利用石油烃在高温下的不稳定、易分解的性质,在隔绝空气和高温条件下使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应,以制取低级烯烃的过程.2.烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要由原料烃的热裂解和裂解产物的分离精制两部分组成.3.一般将复杂的裂解反应归纳为一次反应和二次反应.4.一次反应：是指原料烃主要是烃类和环烷烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应.5. 二次反应：是指一次反应的产物乙烯、丙烯等低级分子烯烃进一步发生反应生成多种产物,直至最后生焦或炭.6.乙烷裂解的自由基反应包括链引发、链增长反应和链终止反应3个阶段.7.各类烃热裂解的难易顺序可归纳为：异构烷烃>正构烷烃>环烷烃C 6>C 5>芳烃8.从热力学角度分析,裂解是吸热反应,理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度一般在750～900℃.裂解的深度取决于裂解温度和停留时间.管式炉裂解技术的反应设备是裂解炉,它既是乙烯装置的核心,又是挖掘节能潜力的关键设备.9.石油烃类裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压,产生的裂解气要迅速离开反应区.10.烃类的热裂解过程的特点：1烃类热裂解是吸热反应；2烃类热解需在高温下进行,反应温度一般在750℃以上；3为了避免烃类热裂解过程中二次反应,反应停留时间很短,一般在～1s ； 4热裂解反应是分子数增加的反应,烃分压低有利于原料分子向反应产物分子的反应平衡方向移动；5裂解反应产物是复杂的混合物,除了裂解气和液体烃之外,尚有固体产物焦生成.11.裂解气中含有少量的Ｈ2S 、CO 2、H 2O 、C 2H 2、CO 等气体杂质.分析其来源主要有三个方面：一是由原料带入；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入.12.热泵：是通过做功将低温热源的热量传送给高温热源的供热系统. 2．烃类热裂解的主要目的是生产乙烯,同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等产品.3.乙烯装置生产能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平.4.烃类热裂解过程非常复杂,具体体现在一下几个方面：1原料复杂2反应复杂3产物复杂7．同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断键反应比脱氢反应容易发生.8.带支链烃的C-C键或C-H键的键能较直链烷烃的C-C键或C-H键的键能小,易断裂,所以,带支链的烃容易裂解或脱氢.9.带侧链的环烷烃首先经行脱烷基反应,脱烷基反应一般在长侧链的中部开始断裂,一直进行到侧链为甲基或乙基,然后再一步发生环烷烃脱氢生成芳烃的反应,环烷烃脱氢比开环生成烯烃容易.10.在较高的温度下,低分子的烷烃、烯烃有可能分解为碳和氢.11.正构烷烃在各族烃中最有利于生成乙烯、丙烯.12.异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃.13.烃类热裂解过程的特点：1吸热反应高温2体积增大低压3易发生二次反应14.裂解深度：指裂解反应进行的程度.15.裂解炉设计开发的根本思路是提高裂解过程的选择性和设备的生产能力.16.提高裂解过程选择性的主要途径：1提高反应温度2缩短停留时间3降低烃分压17.工业上一般采用蒸汽作为稀释剂,其优点有如下几点：1裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离,不会增加裂解气的分离负荷和困难.2水蒸汽热容量大,使系统有较大的热惯性,当操作供热不平稳时可以起到稳定温度的作用,保护炉管防止过热.3抑制裂解原料所含硫对镍络合金炉管的腐蚀.4脱除结碳.18.裂解供热方式有直接供热和间接供热.19.急冷的方法有两种：一种是直接急冷,一种是间接急冷.20.裂解气的净化与分离目的是除去裂解气中的有害杂质.21.工业生产上采用的裂解气分离方法主要有：油吸收精馏分离法、深冷分离法、吸附分离法、络合物分离法.22.工业上脱水的方法有多种,如冷冻法、吸收法、吸附法.补充：第5章芳烃转化过程石油芳烃主要来源于石脑油重整生成的油及烃裂解生成乙烯副产的裂解汽油.工业上广泛应用的芳烃转化反应主要有：C8芳烃的异构化、甲苯的歧化和C9芳烃烷基的转移、芳烃的烷基化、烷基芳烃的脱烷基化等.芳烃歧化：是指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂作用下一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上的反应.烷基转移是指两个不同的芳烃分子之间发生烷基转移的反应.芳烃的烷基化是芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基芳烃的反应.第6章催化加氢与脱氢1、催化加氢：是指有机化合物中一个或几个不饱和官能团在催化剂作用下与氢气的加成反应.2.催化加氢反应在化学工业中一是用于合成有机产品,二是用于许多化工产品的加氢精制.3.骨架催化剂：将具有催化活性的金属和载体铝或硅制成合金,再用氢氧化钠溶液浸渍合金,溶解其中的铝或硅,得到活性金属构成的骨架状物质4.加氢催化剂按其形态主要可分为金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属络合物催化剂五大类.5.下列芳烃加氢的顺序正确的是CA C 6H 5CH 3>C 6H 6>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33B C 6H 4CH 32>C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33C C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33D C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33 >C 6H 4CH 326炔烃、二烯烃、单烯烃、芳烃混合在一起加氢时,其反应速率顺序为DA. 二烯烃>炔烃>单烯烃>芳烃B. 炔烃>单烯烃>二烯烃>芳烃C. 二烯烃>单烯烃>芳烃>炔烃D. 炔烃>二烯烃>单烯烃>芳烃7.绝热式反应器乙苯脱氢工艺中,水蒸气和乙苯的摩尔比为AA. 14：1B. 13：1C. 12：1D. 10：18.金属催化剂：就是把活性组分如Ni 、Pd 、Pt 等金属分散于载体上,以提高催化剂活性组分的分散性和均匀性,增强催化剂的强度和耐热性.9.目前工业生产上采用的催化剂大致可分为锌铬系和铜锌或铝系即铜基催化剂两大类.10.低压法合成甲醇工艺流程主要由造气、压缩、合成和精制四大部分组成.第7章烃类选择性氧化1.烃类选择性氧化过程的特点答：1反应放热量大；2反应不可逆；3反应过程易燃易爆；4反应途径复杂多样.2．如何提高烃类选择性氧化安全性答：1原料配比一定要控制在爆炸极限之外；2在设计氧化反应器时,除考虑设计足够的传热面积及时移走热量外,还要在氧化设备上设上加设防爆口,装上安全阀或防爆膜；3反应温度最好采用自动控制,至少要有自动报警系统.4还可以采用惰性气体的办法稀释作用物,以减少反应的激烈程度,防止发生爆炸.3.非均相催化氧化主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下以气态氧作为氧化剂氧化为有机产品的过程.4.气固相催化氧化反应都是强放热反应,工业上常用的反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.5.流化床反应器是一种利用气体或液体通过固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器.6.流化床反应器从其结构来看自下而上大致分为锥形体、反应段和扩大段三部分.7.简述液相均相催化氧化技术优缺点.主要优点：（1）反应物与催化剂同相,不存在固体表面上活性中心性质及分布不均匀的问题,作为活性中心的过渡金属活性高,选择性好；（2）反应条件不太苛刻,反应比较平稳,易于控制；（3）反应设备简单,容积小,生产能力高；不足之处：（1）反应温度通常不太高,因此反应热利用率较低；（2）在腐蚀性较强的体系中要采用特殊材质；（3）配位催化氧化反应体系需用贵金属盐作为催化剂,因此必须分离回收.8.工业上常用的非均相反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.9.热点：列管式反应器轴向的温度分布主要取决于沿轴向各点的放热速率和管外载热体的除热速率,一般反应器内沿轴向温度分布都有一个最高温度.10.简述丙烯腈生产过程中加入水蒸汽的作用答：1水蒸汽可促使产物从催化剂表面解析出来,从而避免丙烯腈深度氧化；2加入水蒸气后可起到降低反应物浓度作用,从而对保证安全生产防范爆炸深度氧化；3水蒸汽的比热容较大,加入水蒸气可以带走大量的反应生成热,使反应温度易于控制；4加入水蒸气对催化剂表面的积炭有清楚作用.第8章羰基合成1.羰基化反应：在过渡金属配位化合物催化剂存在下一氧化碳参与有机合成、分子中引入羰基的反应.2.甲醇低压羰基化反应主反应方程式：COOH CH CO OH CH 33→+,使用催化剂：铑—碘催化体系,反应温度：130～180℃.第9章 氯化1.氯化是指在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程.氯化过程的主要产物是氯代烃,氯代烃的主要应用领域有两个：一是作溶剂,二是用作合成大量有机产品及精细化工产品的中间体和聚合物的单体.2、取代氯化、加成氯化和氧氯化是氯代烃的主要生产方法.3.目前, 与其他方法相比,原料来源广且价格较低,生产工艺合理,生产成本较低,产量约占吕乙烯总产量的90%以上.Ａ.平衡氧氯化法 B.乙炔法 C.乙烯法 D.烯炔法。
第1章绪论(化学工艺学)资料.
芳烃中以笨、甲苯、二甲苯和奈最为重要。苯、甲苯和 二甲苯既可直接作溶剂使用，也可进一步加工成各种基本有 机化工产品。 基本有机化工产品的用途可概括为
（1）聚合反应的单体；（2）作为其他有机化学工业包 括精细化工产品的原料；（3）按产品所具有的性质用于某 些直接消费品，如用作溶剂、冷冻剂、防冻剂。
碳三系统的产品主要包括从丙烯出发生产的产品，在基 本有机化学工业中的重要性仅次于乙烯系统的产品。 （4）碳四系统的主要产品：
碳四烃可以从油田气、炼厂气及烃类裂解制乙烯副产的 碳四馏分中获得，在基本有机化学工业的重要原料，其中正 丁烯、已丁烯和丁二烯最重要，其次是正丁烷。
1．2 化学工业的原料资源和主要产品
发展方向
精细化：
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。
现代精细化发展趋势： 在环境友好、生态相容的前提下追求技术的高效、专一， 同时对产品的要求是对环境、生态、使用对象作用上的高 度和谐统一。即经历着由“人和技术”概念向“人与技术 及生态环境”概念转变的过程。
专业人员任务： 1.化学工程与工艺专业及从业人员任务 2.化工机械专业及从业人员任务 3.化工自动化专业及从业人员任务
思考题 1. 化学工业的特点是什么？ 2. 化学工业的原料资源是从何而来？ 3. 化学工业的主要产品有哪几类？
1．2 化学工业的原料资源和主要产品
高分子化工产品 高分子化学工业简称高分子化工，为高分子化合物（简
称高分子）及以其为基础的复合或共混材料的制备和成品制 造工业，包括塑料工业、合成橡胶工业、化学纤维工业、涂 料工业和胶黏剂工业。
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第一章绪论什么叫化学工艺，它是怎样的一门学科？学习这门课的必要性和具体要求。
化工技术与化工过程1.化工技术的发展2. 化工过程的层次3. 过程开发需要考虑的问题§1. 化学工艺学及其研究范畴化学工艺不仅包括将原料转化为产品的理论方法，而且还包括实现这一过程所需的全部化学的和物理的措施。
所以说，化学工艺与过程是密不可分的。
*化学工艺学是怎样的一门学科？随着化学原理、定律的不断完善和相关学科的发展，以及人类在化工生产过程中经验的日积月累，化工过程技术已越来越成熟，并逐步形成一门独立的学科*具体的定义：化学工艺学是根据化学、物理和其它学科的成就，来研究综合利用各种原料生产化工产品的原理、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技术和理论的学科。
*化学工艺学的研究范畴化学工艺的个性：生产不同的化学产品，需要采用不同的化学工艺，即使生产相同的产品，原料和路线的不同，也要采用不同的化学工艺。
化学工艺的共性：无论什么样的化工过程，它所涉及的研究内容是基本相同的，这就是共性。
*化学工艺学具体的研究范畴有哪些呢？原料的选择和预处理；生产原理和具体方法的选择；生产设备的选择，以及设备的结构、功能与操作等；催化剂的选择和使用；其它物料的影响；操作条件的影响；流程与生产控制；产品规格，及其与副产品的分离与应用；能量和物料的回收和再利用；工艺路线和流程的技术经济性。
从研究范畴来看，化学工艺学并不涉及工程因素，因为工程因素是另一学科的研究范畴，即化学工程(Chemical Engineering),它的一个重要任务就是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。
“化学工艺学”和“化学工程学”是支撑化学工业最重要的两门基础学科，两者的配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理和方法等方面的问题，化学工业的发展反过来又促进这两门学科的不断完善和发展。
§2. 必要性和具体要求学习化学工艺学的必要性：*化工类学生更多的是要直接面向工业生产,因此,对化工过程技术（即化学工艺）相关知识的掌握是非常必要的。
化学工艺学PPT教学课件-第一章 绪论
存在问题
3）环保 总体上，化工“三废”治理率较低，污染仍然十
分严重。
4）机制转换速度慢
化工行业进行股份制改造的企业只占企业总数的 30%。机制转换速度慢。多数化工企业人员多，负担重， 缺乏活力，生产效率低，没有建立起对市场快速反应 的运行机制，竞争能力差。
与丙烯共聚
乙丙橡胶
电缆、电线材料
酯化 丁酯
发展方向
• 高新技术，缩短开发周期
最充分、最彻底地利用原料 • 大力发展绿色化工 • 化工过程要高效、节能和智能化 • 实施废弃物再生利用工程
1.4 原料资源及产品
矿物原料
金属矿、非金属矿 化石燃料矿
生物资源
动、植物体
非自然资源 “废料” “垃圾”
1.4 原料资源及产品
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
1.2 化学工业的发展、作用和地位 有机化学工业
1） 石油炼制工业：汽油、煤油、柴油、润滑油； 2） 石油化学工业：有机原料（有机酸、酯、醚、酮、醛等）
合成塑料及树脂、合成纤维、合成橡胶； 3) 煤炭化学工业：煤气、焦炭及煤化学产品； 4） 有机精细化工：染料、农药、医药、涂料、颜料、香料、
试剂、表面活性剂、化学助剂、感光材料、催化剂等； 5） 食品工业：饮料、生物化学制品； 6） 油脂工业：油脂、肥皂、硬化油。
基本情况
一批大型有机原料和精细化工装置也达到或接近国 际先进水平。全行业特大型、大型企业540多家。
建立起了门类比较完整的科研开发和工程设计队伍 化学工业共有独立的科研院所245家，从事研究的 科技人员达5万多人，建立了一批部级和国家级工程 中心。 主要化工产品产量表
产品名称
主要化工产品产量表 单位：万吨
化工工艺学_郭建平_绪论
第一章绪论一、化学工业的范围和分类1、化工原料：基础化工原料：硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱、合成氨等无机物，合成气、乙炔、乙烯、丙烯、丁烯（丁二烯）、苯、甲苯、二甲苯、萘、苯酚和醋酸等有机物。
一般化工原料：——由基础化工原料制得的结构简单的小分子化工产品。
如各种无机盐和无机化学肥料、各种有机酸及其盐类、醇、酮、醛、酯等。
2、化学工业的范围和分类化学工业——借助化学反应使原料的组成或结构发生变化，从而制得化工产品的工业部门。
化学工业范围的划分：按学科（化学反应类型）分类，按广义划分法；按狭义划分法。
二、化学工业的现状和发展方向世界化学工业的现状：1、从世界各国来看，化学工业总产值占国民生产总产值（GDP）较其它部门要高，约5~7%，占工业总产值7%~10%。
2、通过资产重组，调整产品结构，优化生产要素，形成核心产品，扩大市场占有率。
3、20世纪90年代以来，化工产品的生产能力和化工技术研究开发取得了长足的进步。
4、化工企业重视规模经营、集约化和综合利用以期取得最大利润。
5、化工产品讲究多品种、高质量、功能化和差别化。
6、化工新材料也不断研制出来。
7、超细微技术在工业上得到广泛应用。
8、利用生物技术生产肥料、医药、农药、化工产品已实现工业化，生物酶催化聚合可生物降解塑料已进入试生产阶段。
9、无铅汽油已在全世界等到广泛应用。
10、洁净煤技术已进入工业实施阶段。
11、高温超导材料已趋实用化。
12、纳米材料不断发展。
13、无机膜有望用于天然气分离。
中国化学工业的现状：1、进入90年代后中国化学工业近五年的增长速度年平均约为9%。
上海、南京、青岛、北京、天津、大连、沈阳、吉林、兰州，化学工业产值约占全国化学工业总产值的30%以上。
2、中国大型石油化工企业有：北京燕山石油化工公司、扬子石油化工公司、大庆石油化工总厂、齐鲁石油化工公司、上海石油化工股份有限公司、茂名石油化工公司、吉化集团公司、镇海炼油化工股份有限公司、新疆独山子石油化工总厂，年产值可达2000多亿元。
化学工艺学第一章绪论
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1.4 化工生产基本原料
量的控制及副产物的利用
⑼.生产过程中能量的回收及利用
⑽.对生产同种产品不同工艺路线和工艺流 程的技术经济的评价与对比
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化学工艺与化学工程
化学工艺：研究化工产品的原料特点、物理化 学性质、生产原理，最适宜的工艺路线、最适 宜工作条件、工艺流程，生产设备的构造和材 料，工艺计算，技术经济评价，市场动态等的 一门科学。
乙烯裂解
裂解碳四 裂解碳五
二甲苯
裂解汽油
汽油加氢 苯
芳烃抽提
丁基橡胶
异丁烯 MTBE 异戊橡胶 间戊二烯 双环戊二烯
1-丁烯
邻二甲苯 苯酐
间二甲苯 PIA
对二甲苯 PTA 聚酯
甲苯 涤纶
聚乙烯 环氧乙烷 乙醇
苯乙烯
氯乙烯 醋酸 烯烃 乙丙胶
乙二醇 丁苯橡胶 聚苯乙烯 ABS SAN PVC
涤纶
硝基苯
一、化学工艺学的特点
化学工艺学相对于其他专业课程来说， 有其特殊性：
（1）应用性很强 （2）综合性强 （3）灵活性强 （4）内容广而杂
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二、课程定位与课程目标
《化学工艺学》是一门涉及无机化学、有机化学、
物理化学、化工热力学、化学反应工程学及化工机械等 多门学科的专业性较强的课程，化学工程与工艺专业本 科生的专业必修课。
化学工艺学知识点总结
化学工艺学第一章绪论１、化学工业:运用化学工艺、化学工程及设备，通过各种化工单元操作,高效、节能、经济、环保与安全地将原料生产成化工产品得特定生产部门。
2、化学工艺即化工生产技术，就是指将各种原料主要经过化学反应转变为产品得方法与过程，包括实现这种转变得全部化学得与物理得措施。
３、化学工艺学就是根据化学、物理与其她科学得成就，研究综合利用各种原料生产化学产品得方法原理、操作条件、流程与设备，以创立技术先进、经济上合理、生产上安全得化工生产工艺得学科。
4、21世纪,化学工业得发展趋势?答:(1）产品结构精细化与功能化;(２）生产装置微型化与柔性化;（3）生产过程绿色化与高科技化；(４)市场经营国际化、信息化.5、绿色化工就就是用先进得化工技术与方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害得各种物质得一种技术手段。
6、化学工业得基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品得在自然界天然存在得资源。
７、化工产品一般就是指由原料经化学反应、化工单元操作等加工方法生产出来得新物料（品）.８、煤化工：以煤为原料,经过化学加工转化为气体、液体与固体燃料及化学品得工业。
9、煤得干馏：就是指在隔绝空气条件下将煤加热，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯与焦炉气得过程。
10．一次加工方法主要包括一次加工与二次加工，一次加工方法主要包括常压蒸馏与减压蒸馏.11、蒸馏就是一种利用液体混合物中各组分挥发度得差别(沸点不同)进行分离得方法,就是一种没有化学反应得传质、传热物理过程，主要设备就是蒸馏塔。
12、常用得二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化与烃类热裂解四种.１3、催化重整：就是在铂催化剂作用下加热汽油馏分(石脑油），使其中得烃类分子重新排列形成新分子得工艺过程。
14、催化重整得原料就是石脑油，以生产高辛烷值汽油为目得时一般采用8０~１80℃馏分。
１5。
催化加氢裂化就是在催化剂及高氢压下加热重质油,使其发生一系列加氢与裂化反应,转变成航空煤油、柴油、汽油与气体等产品得加工过程.１6、化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应与产品分离与精制三大步骤。
化学工艺学(绪论)
结论
化学工业与化学工艺学不仅相互依存， 而且相互促进。今后由于化学工业的发展， 科学技术的进步，化学工业与化学工艺学的 这种共存荣的关系将大大加强。
近期的主攻方向和优选研究领域主要有： 新型绿色化学工艺（高效洁净化工新工艺，生物技术，膜技 术）：设计与环境友好新分子和新材料，使用无公害的原材料路 线，开发洁净、高效的新型反应、分离技术以及反应与分离集成 技术，最终实现零排放的绿色化学工艺，达到用新的反应与分离 技术实现化学工业的低能耗、无污染，同时研究天然产物分离纯 化与合成。 高新技术用功能化学品的合成：研制信息产业微电子用各类 高纯化学品、航空航天用高能量密度燃料，高效、高选择性催化 材料，高性能膜材料，特种材料用单体等，确保高新技术领域的 发展需求。探索新型催化过程及机理，研究界面反应与传递。 过程科学与工程技术：开展分子热力学、过程系统工程、过 程模拟放大等基础研究，解决原型技术的工业放大。
2.十二世纪~十八世纪，逐步实现机械化，化学工业处 于萌芽状态，化学理论得到发展。化学工艺学由感 性认识转向理性认识。
3.十八世纪~二十世纪50年代，化工生产形成工业规模， 化学工艺学由萌芽状态竟如成长阶段。热力学和动 力学理论以及他各种化学理论的提出为建立化学反 应单元工艺奠定了基础，反应单元工艺由实验室进 入中试和生产车间，用以知道和推动化工生产。
发展
按产品应用 化学肥料工业 染料工业 农药工业 等 按生产规摸或加工深度 大化工 精细化工 等
按原料
煤化工 天然气化工 石油化工 无机盐化工 生物化工 等
世界各国对化学工业的划分范围不尽相同。
中国化学工业范围的划分
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 按产品划分 化学矿 无机化工原料 有机化工原料 化学肥料 农药 高分子聚合物 涂料和颜料 燃料 信息用化学品 试剂 食品和饲料添加剂 合成产品 日用化学品 粘合剂 橡胶和橡胶制品 催化剂和各种助剂 火工产品 其他化学产品（包括炼焦和林产化学品） 化工机械 —— 按行业划分 化学肥料 化学农药 煤化工 石油化工 化学矿 酸、碱 无机盐 有机化工原料 合成树脂和塑料 合成橡胶 合成纤维单体 感光材料和磁性记录材料 燃料和中间体 涂料和颜料 化工新型材料 橡胶制品 化学医药 化学试剂 催化剂、溶剂和助剂 化工机械
第一章 绪论 《化学工艺学(第二版)》米镇涛 主编
化学工艺学与化学工程学(chemical engineering)都是化学工业的 基础科学。化学工艺是以过程为研究目的，重点解决整个生产 过程(流程)的组织、优化；将各单项化学工程技术在以产品为 目标的前提下集成，解决各单元间的匹配、链接；在确保产品 质量条件下，实现全系统的能量、物料及安全污染诸因素的最 优化。化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体生产 过程中，以化工产品为目标的过程技术。
(2)向大型化、综合化，精细化发展 (3)多学科合作、技术密集型生产 (4)重视能量合理利用，积极采用节能工艺和方法 (5)资金密集，投资回收速度快，利润高 (6)安全与环境保护问题日益突出
1.3.2 化学工业发展的方向 随着人类生活和生产的不断发展，也带来了市场竞争激烈、 自然资源和能源减少、环境污染加剧等问题，化学工业同样 面临着这些问题的挑战，要走可持续发展的道路，必须做好以 下几方面工作。
1.4.2.4 精细化工 精细化工的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。相对于大宗化工原料产品而言，品 种多、产量小，多数产品纯度高、附加产值高、价格贵。精细化 工产品大多数为有机化学品，无机精细化学品相对较少。
表1-3 大宗的无机化工产品有硫酸、硝酸、盐酸、纯碱、烧碱、合成氨 和氮、磷、钾等化学肥料，其中化肥产量在化工产品中位居首位， 又以氮肥产量最高。
1.4.2.2 基本有机化工 从石油、天然气、煤等天然资源出发，经过化学加工可得到乙烯、 丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、合成气等产品，此类产品是有 机化工基础原料，产量很大。这些产品经过各种化学加工，可以制 成品种繁多、用途非常广泛的有机化工产品。有机化工基础原料及 其产品的用途主要有三方面。 ① 作为单体生产的塑料、合成橡胶、合成纤维和其他高分子化合 物； ② 作为精细化工的原料和中间体； ③ 直接作为消费品，例如作溶剂、萃取剂、气体吸收剂、冷冻 剂、防冻剂、载热体、医疗用麻醉剂、消毒剂等。
《化学工艺学》绪论 ppt课件
例题：制取苯乙烯的方法有甲苯为原料和以乙烯和苯为原料两种方法， 试比较两种方法的原子经济性。
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2.3.3 转化率
转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的百分率。 转化率=（已转化的原料的量/原料的总量×100%） 转化率表征原料的转化程度，反应了反应进度。
注意：单一物质的浓度改变只是改变正反应或逆反应中一个反应的反应速率 而导致正逆反应速率不相等，而导致平衡被打破。
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2.4.3 压力的影响
对于气体反应物和气体生成物分子数不等的可逆反应来说， 当其它条件不变时，增大总压强，平衡向气体分子数减少即气体体积缩小的
方向移动；减小总压强，平衡向气体分子数增加即气体体积增大的方向移动。
ppt课件 精馏、结晶、过滤和干燥 11 11
2.2
化工生产的技术指标
2.2.1 生产能力
一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量， 或在单位时间内所处理的原料量。单位为：kg/h、t/d或kt/a。
2.2.2 生产强度
生产强度是指设备在单位特征几何量上生产能力。 即设备单位体积的生产能力，kg/(h· m3) ，或单位面积的生产能力，kg/(h· m2)。 该指标用于比较那些相同反应过程或物理加工过程的设备或装置的优势。
第一章
1.1 1.1.1 石油化工的概念
绪论
化学工艺学（石油化工工艺学）的研究范畴
以石油和天然气为原料，通过一系列物理、化学加工过程最终生产出化工 产品的工业称作石油化学工业，简称石油化工，它属于化学工业的一部分。