第一章 绪论

做工艺一般都是实际生产经验比较丰富的人。
生产工艺： 是生产某样物质产品所具备的方法、技艺，也就
是生产的工序和艺术（通俗说来就是生产方法，但要
比方法高一层次？）。简单的说，生产工艺就是工业
批量生产产品的标准化生产过程，制定和执行生产工
艺的目的就是为了规范生产过程中的各个环节，避免 因为人员、工具、环境、材料等的不同造成批量产品 的不同。 工艺学：研究由原料制取产品的科学 。
化学工艺学： 化学工艺（chemical technology）即化工生产技术， 是指将原料物质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。
化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就，来 研究综合利用各种原料生产化工产品的方法原理、操作条 件、流程和设备，以创立技术上先进、经济上合理、生产 上安全的化工生产工艺的学科，内容包括生产方法、原理、 流程和设备。
化学工艺学的发展比化学学科的发展早许多 火的使用使人类第一次制得了地球上没有的东西，在中 国主要制取 “灵丹妙药”，而 西欧则进行“点石成金术” 的试验，虽然都失败。但为化学工艺学提供了许多经验操 作技术和设备的制作及操作方法。
十七世纪时波义尔提出化学作为一门独立学科之前化
学工艺学的发展已比较完善。
表格： （1）物料平衡表：包括物流组成、温度、压力、状态、流量、 密度、焓值、粘度等理化常数（热负荷表示在此表中或PFD图 上）。 （2）工艺设备数据表：根据设备形式不同、作用不同以及介 质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器的 等。工艺设备数据表需表示出设备位号、介质名称、操作压力、 设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、 特征尺寸及特殊要求。 （3）工艺设备表 （4）取样点汇总表 （5）装置界区条件表：通常由工艺系统专业来完善并最终发 表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件 等）。
气的综合利用阶段。
煤炭气化可以制取合成气。 1880 年开始的煤炭气化最初
只是作为城市煤气， 1913 年德国开始合成氨， 20 ～ 30 年代开
始合成甲醇，之后各国开发出了大量有机化学品。合成气是 不同比例的一氧化碳和氢气的混合气。与以合成气为原料有 关的化学合成称为“一碳化学”。石油危机以来，“一碳化 学”研究领域异常活跃。
化学工艺
• 个性 • 研究具体过程 • 从原料到产品
化学工程 共性 单元操作 工程因素尤其是 放大
两者相辅相承，密不可分
化学工程：
研究化学工业和其他过程工业 (process industry) 生产中所
进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。 化学工程的一个主要任务是研究有关工程因素对过程和装 置的效应，特别是在放大中的效应，以解决关于过程开发、装 置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学、化学和数学
基础有机原料：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、
（乙炔、萘）、合成气（CO + H2）等。
基本有机化学品（有机中间体）：醇、醛、酮、酸、胺类、酚
类、卤代物、硝基化合物等。“它是由初始原料或基础原料经 初级加工得到的大吨位产品”。 三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 。
注意：原料与产品的划分不是绝对的。有的化学品从上游看
按材料和产品的用途分：
塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料、胶粘剂等。
按功能分：
通用高分子：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚 苯乙烯、涤纶、锦纶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、 异戊橡胶等。 特种高分子：工程塑料，高分子分离膜等。
精细化工产品：
农药、医药、染料、表面活性剂、油漆、清洁剂、食品
添加剂等。
生物化工主要产品： （1）大宗化工产品：乙醇、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸等。 （2）精细化工产品：各种氨基酸、酶制剂、核酸、生物农 药、饲料蛋白等。
图纸： （1）PFD（工艺流程图）：是PID（管道仪表流程图）的 设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）。 包括全部工艺设备、主要物料管道（表示出流向、物 料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及 工艺空气进出位置。 （2）建议设备布置图：是总图布置、装置布置的依据，供 基础设计使用（通常为平面布置图）。根据工艺流程的特 点和要求进行布置。 （3）PCD（工艺控制流程图 ）：通常是设计院内部设计 过程文件、最终体现在终版PFD中（通常由自控专业完 成）。
一整套工艺文件应当包括：工艺目录、工艺文件变更记录
表、工艺流程图、工位/工序工艺卡片。
化工工艺设计的文件包括三大内容：
文字说明（工艺说明）
图纸 表格
文字说明（工艺说明）： （1）工艺设计的范围。 （2）设计基础：生产规模、产品方案、原料，催化剂，化学品， 公用工程燃料规格、产品及副产品规格。 （3）工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺流程叙述。 （4）原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消耗量。 （5）公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺空气、仪 表空气、氮气）消耗定额及消耗量。 （6）三废排放：包括排放点、排放量、排放组成及建议处理方法。 （7）装置定员。 （8）安全备忘录（另行成册）。 （9）技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）。 （10）操作指南（通常为对内使用，另行成册，供工艺系统、配 管等专业使用）。
（3）医药产品：抗生素、维生素 、疫苗等。
有机化工原料发展的三个阶段
1、农林化工阶段 这一阶段主要是以农林副产品（如动物、植物、粮食及
其副产物）为原料生产有机化工产品。如木材干馏制甲醇
（木精）、粮食发酵制酒精、油脂制肥皂与甘油等。但此种 来源的有机化工产品品种有限。此外由于农林副产品特别是
粮食、油脂等主要供人们食用，作为有机化工的原料其数量
是产品从下游看则是原料。划分的界限也有所不同。
产品生产过程的顺序：
化工产品
起始原料
基础有机原料
基本有机化学品
三大合成材料
起始原料：石油、天然气、煤、农林产品（副产品）。
无机化工主要产品： 酸类：硫酸、硝酸、盐酸等三大酸类 碱类：纯碱、烧碱、氯碱、金属的氢氧化物等 盐类：
高分子化工主要产品：
化学工艺学是研究综合利用各种原料生产出化工产 品的方法原理、操作条件、流程和设备，通常是对一定 的产品或原料提出的，具有个别生产的特殊性。
化学工艺学的研究范畴：
原料的选择和预处理。 生产方法的选择及方法原理。 设备（反应器和其他）的作用、结构和操作。 催化剂的选择和使用。 其他物料的影响。 操作条件的影响和选定。 流程组织。 生产控制。 产品规格和副产品的分离与利用。 能量的回收和利用。 对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题。
中试放大研究（中试）： 把实验室研究中所确定的工艺路线和工艺条件，进行工
业化生产的考察、优化，为生产车间的设计、施工安装，
“三废”处理，中间体质量控制，制定中间体和产物的质量 要求和工艺操作规程等提供数据和资料，并在车间试生产若 干批号后，制定出生产工艺规程，是确定化工生产工艺的重 要环节。 工业生产工艺研究： 对已投产的化工产品特别是产量大、应用面广的品种， 进行工艺路线和工艺条件的改进，研究和应用更先进的新技 术路线和生产工艺。
化学生产过程一般地可概括为三个主要步骤： ①原料处理 为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格，根 据具体情况，不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化 或粉碎（对固体原料）等多种不同的预处理。 ②化学反应 经过预处理的原料，在一定的温度、压力等条件下进行 反应，以达到所要求的反应转化率和收率。反应类型是多样 的，可以是氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙 烧等。通过化学反应，获得目的产物或其混合物。 ③产品精制 将由化学反应得到的混合物进行分离，除去副产物或杂 质，以获得符合组成规格的产品。
3、石油化工的诞生与发展阶段
石油化工的发展经历了两个阶段，即炼厂气的综合利用阶
段和石油化工独立发展阶段。 20世纪二十年代，美国的炼油工业发展迅速。以炼油副产 炼厂气中的丙烯为原料，成功地合成出了异丙醇（1920年）， 这是第一个石油化学品，标志着石油化工的诞生。异丙醇主要 用于脱氢制丙酮，丙酮是飞机喷漆使用的重要溶剂，这是炼厂
工艺设计 指某个工业项目的生产工艺设计。工艺设计的主要内容包
括产品方案，原料、燃料、动力的用量与来源，工艺流程，主
要设备的选型与配置，对建筑物、构筑物的要求，外部各项协 作条件，生产组织与劳动定员，主要技术经济指标等。 工艺文件 工艺文件是主要是把如何在过程中实现成最终的产品的操 作文件，应用于生产的叫生产工艺文件（ 有的称为标准作业流 程 Standard Operation Procedure，也有称为作业指导书Work Instruction） 。
二、学工业及其分类
化学工业(chemical industry)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制造工业。 由原料到化学产品的转化要通过化学工艺来实现。 化学工业的分类： 无机化工
基本有机化工
高分子化工 精细化工 生物化工
初始原料：煤、石油、天然气、生物有机质（农林副产）。
化学工艺学
CHEMICAL TECHNOLOGY
绪论
一、化学工艺学基本概念及研究范畴 二、化学工业及其分类
三、化学工业的特点
四、化学工业的发展方向
一、化学工艺学基本概念及研究范畴 Chemical technology 工艺的概念 工艺是将设计转化成产品的方法和过程。 工艺工作，需要做工艺布局，编制工艺规程，选用设备、 工装工具，对员工进行技术培训等等。 做工艺工作，需要多方面的知识，有一定的挑战性，
有限，发展规模受到限制。因此大部分产品已由煤和石油原 料所取代。但也有一些品种延续至今，这多是由于这类品种 或被食用，或有综合利用价值。如食用酒精、甘油、糠醛、 柠檬酸等。
2、煤化工的兴起与发展阶段 煤化工主要包括三个方面：煤焦油、乙炔及合成气化工。