化工导论

1、化学工业的定义及分类。

（化学加工工业）
广义：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：冶金、石油产品、建筑材料、纸张、皮革、食用化学品等的生产均列为其部门。

按化学工业产品：无机化工、基本有机化工、高分子化工、精细化工。

按原料：石油化工、煤化工、生物化工、农林化工；
按产品吨位：大吨位产品、精细化学品；
按化学特性：无机化工、有机化工。

2、常用的化工原料。

（P2）
矿物原料：金属矿、非金属矿、化石燃料矿
生物原料：动物原料、植物原料
其它原料：空气、水、化学加工产品、垃圾废料
3、化学与化工的区别
化学：新物质合成、新化学反应、物质结构及性质、新机理、规律及理论。

化工：理论的应用、实验室中的物质或化学反应放大为工业装置。

4、化学工程与工艺包括的二级学科：
化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业中有关的化学和物理过程的一般原理和共性规律，解决过程及装置的开发、设计、操作及优化的理论和方法。

研究内容与方向包括化工热力学、传递过程原理、分离工程、化学反应工程、过程系统工程。

化学工艺：研究化学品的合成机理、生产原理、产品开发、工艺实施过程及装置的设计与优化，所涉及的工业领域以石油、煤、天然气和其他矿物为原料，采用化学加工过程，生产石油及石油化工、煤化工、基本有机化工、无机化工、化工冶金和高分子化工产品的工业部门。

生物化工：生物学、化学、工程学等多学科组成的交叉学科，研究有生物体或生物活性物质参与过程的基本理论和工程技术。

以实验研究为基础、理论和工程并重，综合遗传工程、细胞工程、酶工程及工程技术理论，通过工程研究、工程设计操作的优化与控制，实现生物过程的目标产物。

应用化学：研究精细化学品、专用化学品、功能材料及器件等的制备原理和工艺技术，其研究内容包括化工产品制备、分离与精制、产品复配与商品化，以及精细化学品、专用化学品、功能材料与器件研制过程中的合成化学、物理化学、化工单元反应、生物技术的应用等。

工业催化：以近代化学和物理为基础，过程工业及材料、能源、环境、食品、生物等领域密切联系的理工相结合的学科，主要研究方向包括表面催化、分子催化、生物催化、环境催化、化学工业与石油炼制催化。

能源与资源精化过程中的催化、催化剂制造科学与工程、催化反应工程、新催化材料与过程开发等。

5、化工单元操作：流体输送、搅拌、加热、冷却、蒸发、蒸馏、萃取、吸收、吸附、沉降、过滤、干燥、离子交换、膜分离、结晶、粉碎、颗粒分级等。

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动量传递：蒸馏、流体输送、沉降、过滤、
热量传递：蒸馏、换热
质量传递：蒸馏、吸收、萃取、干燥、膜分离、吸附
6、分离工程中物系分离方法的分类：P26
分离组分在原料中浓度不同：富集、浓缩、纯化、除杂。

采用方法不同：物理分离方法、化学分离方法。

相态不同：非均相分离(沉降、离心、过滤等）、
均相分离（平衡分离：蒸馏、吸收、萃取）
（速率分离：膜分离、热扩散、电泳）
7、化学反应工程（化工生产核心部分）研究的主要内容：
a.对化学反应规律的研究,建立反应动力学模型。

b.对反应器中传递规律的研究，建立反应器传递模型。

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8、三酸：硫酸、盐酸、硝酸。

两碱：纯碱、烧碱。

9、生产合成氨的原料：煤、焦炭、焦炉气、天然气、石脑油（石油轻馏分）、重油。

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10、生产硫酸的方法主要有：亚硝酸法（铅室法和塔式法）和接触法。

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11、常见的石油产品：燃料、润滑油、有机化工原料、工艺用油、沥青、蜡、石油焦炭。

石油化工产品：基本有机化工产品（三苯、三烯）、
有机化工产品（醇、醛、酮、酸等）
高分子化工产品（合成树脂、合成橡胶、合成纤维）。

12、三烯：乙烯、丙烯、丁二烯。

三苯：苯、甲苯、二甲苯。

13、原油一次加工过程：原油的常减压蒸馏。

原油二次加工过程：催化裂化（FCC)、催化重整、催化加氢、延迟焦化。

14、常减压蒸馏
常压部分
主要产品：直馏汽油、航空煤油、轻柴油、重柴油；
主要设备：常压炉、常压塔、汽提塔。

减压部分
主要产品：减压蜡油、减压渣油。

主要目的：降低物料沸点，避免在高温下蒸馏发生分解。

汽油标号表明汽油的辛烷值。

辛烷值越高，抗爆震性能越好。

异辛烷（2,2,4-三甲基戊烷）辛烷值为100。

正庚烷辛烷值为0。

15、催化裂化原料：减压蜡油、常压渣油、减压渣油。

催化剂：分子筛。

主要产品：催化柴油、稳定汽油、液化气。

催化裂化装置主要由三部分构成：
a.反应-再生部分(提升管反应器、沉降器、再生器（烧焦罐））
b.分馏部分(催化分馏塔、汽提塔）
c.吸收-稳定部分(吸收塔、再吸收塔、解吸塔和稳定塔）
16、催化重整：在有催化剂作用的条件下,对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构，转变为富含芳烃的高辛烷值汽油并副产液化石油气和氢气的过程。

原料：C6-C11，直馏汽油（石脑油）。

催化剂：铂催化剂、双金属催化剂、多金属催化剂。

主要产品：高辛烷值汽油、轻芳烃(BTX)、副产氢气、液化气。

17、烃类裂解炉种类：管式裂解炉、蓄热炉、砂子炉、原油高温水蒸气裂解炉、原油部分燃烧裂解炉。

裂解能力的大小以乙烯的产量来衡量。

18、裂解气急冷的目的：将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应，同时回收废热。

当裂解气温度降至650℃以下时裂解反应基本终止。

裂解气在分离前需要脱出的杂质：酸性气体（H2S,CO2等）、CO 、炔烃（乙炔、丙炔等）、H2O。

裂解气的分离和提纯工艺：
以精馏分离的方法完成的。

油吸收法，用吸收剂吸收除甲烷和氢气以外的其它组分，然后精馏，把各组分从吸收剂中逐一分离；
深冷分离，在-100℃左右的低温下，将裂解气中除了氢和甲烷以外的其它烃类全部冷凝下来。

然后精馏，将各组分分离开来。

19、三大合成材料：合成橡胶、合成纤维、合成树脂。

20、天然气的蕴藏形式：a、气田---单独蕴藏
b.油田气或油田伴生气
c.煤层气、瓦斯气或煤层甲烷
d.天然气水合物-可燃冰。

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21、合成气的主要成分：不同比例的CO+H2。

天然气合成甲醇的方法：高压法（19.6-29.4MPa）、低压法（5.0-8.0MPa）、中压法（9.8-12.0MPa）。

主要是中压法和低压法两种工艺，以低压法为主。

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22、根据成煤原始物质和生成环境的不同，可将煤划分为：
腐殖煤：由高级植物形成的复杂的高分子混合物质工业价值最大
腐泥煤：由低级植物和浮游动物缺氧环境中形成储量不多
腐殖腐泥煤：由高等植物和低等植物为原始质料而形成的煤过渡类型
其中腐殖煤类型：泥炭、烟煤、无烟煤、褐煤。

23、煤的化工应用的主要工艺：
煤干馏—焦炭、煤焦油、焦炉气、氨水；
煤电石——制乙炔、制氰胺化钙、生铁水与钢水的脱硫；
煤气化——水煤气、合成气、煤间接液化；
煤直接液化——液化气、油、沥青烯、残渣等。

24、煤干馏：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。

高温干馏：900~1100℃，焦炭、焦炉煤气、粗苯、煤焦油。

中温干馏：700~ 900℃，低温干馏：500~700℃，结构疏松的半焦、低温焦油、煤气。

P112 25、煤炭气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。

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煤气化与煤干馏相比特点：煤的干馏制取化工原料只能利用煤中一部分有机物质，而煤的气化则可利用煤中几乎全部含碳、氢的物质。

煤气化的分类：
按压力不同：高压煤气化、常压煤气化；
按气化过程：自热式气化、外热式气化；
气化炉内煤料与气化剂的接触方式不同：固定床气化、流化床气化、气流床气化。

26、精细化工产品：指那些具有特定的应用功能，技术密集，商品性强，产品附加值高的化工产品。

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精细化工的特点：
①高技术密集度：技术含量高、开发投入多；生产过程长、影响因素多；技术保密性强、更新换代快；
②小批量、多品种、复配型多；
③特定功能和专一性；
④经济效益高：投资效率高，附加价值高，利润率高。

精细化工的原料：煤、石油、天然气、农副产品。

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主要的精细化工产品：
表面活性剂、染料、涂料、香料和香精、胶黏剂。

27、表面活性剂主要作用：界面活性、乳化和破乳、起泡和消泡、润湿和渗透、分散和凝聚、去污作用、柔软平滑性和抗静电性、杀菌性。

离子性分类：阴、阳离子型，两性离子型，非离子型，正-负离子型，杂交型表面活性剂。

疏水基结构分类：直链、支链、芳香链、含氟长链
亲水基进行分类：羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、内酯等。

28、原生环境问题：由自然演变和自然灾害引起的环境问题叫做原生环境问题，也叫第一环境问题。

原生环境问题是自然环境本身发展演变而引起的。

次生环境问题：由人类活动引起的环境问题叫做次生环境问题，也叫第二环境问题。

次生环境问题一般又分为环境污染和生态破坏两大类。

环境污染是由于人为因素使环境的构成或状态发生了变化，与原来的情况相比，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统和人们正常的生产和生活环境。

生态破坏是人类活动直接作用于自然环境引起的。

例如乱砍滥伐引起的森林植被的破坏；过度放牧引起的草原退化；滥采滥捕使珍稀物种灭绝；植被破坏引起的水土流失等。

29、大气污染物的类型：
形态分类
气状污染物：包括硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、氟化物、氯化烃等。

粒状污染物：包括悬浮微粒、黑烟、酸雾、落尘等。

二次污染物：指污染物在空气中再经光化学反应而产生之污染，包括光化学雾、光化学性高氧化物等
恶臭物质：包括氯气、硫化氢、硫化甲基、硫醇类、甲基胺类等
②还原型（煤烟型）污染：常发生在以使用煤炭和石油为主的地区，主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和颗粒物。

在低温、高湿、风速很小，并伴有逆温存在的阴天，污染物易在低空生成还原性烟雾。

氧化型污染（汽车尾气型）：汽车排气、燃油锅炉及石油化工企业产生的主要的一次污染物一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等，在太阳的照射下能引起光化学反应，生成二次污染物。

石油型污染：主要来自汽车排放、石油冶炼及石油化工厂的排放，包括二氧化氮、烯烃、链烷、醇、羰基等等。

混合型污染：以煤炭为燃料的污染源排放的污染物，及从各类工业企业排出各种化学物质等。

特殊型污染：由工厂排出的特有污染物而造成的大气污染。

处理污水的主要方法：化学、物理、生物。

30、新能源：新能源又称非常规能源。

是指传统能源之外的各种能源形式。

指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。

31、生物质的利用方式
将生物质直接燃烧:获取能量以供生活应用或者用来发电，但一般利用效率不高。

将生物质转化：利用物理、化学及生物技术加工成液体、气体或固体形式的各种燃料供生活、车辆或发电应用。

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主要的制氢技术：①化石燃料制氢：天然气制氢、煤气化制氢；
②电解水制氢；
③生物制氢；
④其他：太阳能光解水制氢、硫化氢分解制氢。

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储氢技术：压缩储氢技术、金属氢化物储氢、吸附储氢、有机液体储氢。

燃料电池的特点：高效、环境友好、低噪音、可靠性高。

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32、现代化工的发展趋势：资源利用综合化和能源利用多元化、产品结构精细化、经营管理全球化、发展方向绿色化。

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