化学工艺学课件ppt课件
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化学工艺学讲义课件
03
农业废弃物资源化利用
通过化学工艺学的方法，实现农业废弃物的资源化利用，减少环境污染。
01
农药制备
农业化工中，化学工艺学用于农药的制备，包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。
02
植物生长调节剂合成
化学工艺学还涉及植物生长调节剂的合成，如赤霉素、细胞分裂素等，以促进农作物的生长和发育。
环境化工中，化学工艺学用于废水的处理，通过各种化学和物理方法去除废水中的有害物质。
化学平衡原理是化学工艺学中的重要概念，它描述了在一定条件下，化学反应的正向和逆向进行达到动态平衡的状态。通过掌握化学平衡原理，可以预测反应结果，优化工艺条件，提高产物的产率。
理解化学反应速率的影响因素以及如何控制反应速率。
总结词
化学动力学原理主要研究反、压力、浓度等，可以控制反应条件，实现高效的化学反应过程。这对于化学工艺的优化和改进具有重要意义。
随着高分子合成技术的发展，新型高分子材料不断涌现，如功能性高分子、生物相容性高分子等，为化学工艺提供了更多的选择。
高分子材料
复合材料由两种或多种材料组成，通过复合效应可实现单一材料无法达到的性能，在化学工艺中可用于制造高效能设备、反应器等。
复合材料
微反应技术是一种新型的反应技术，通过微型化反应设备和精细化的工艺控制，可实现高效、安全和环保的化学反应。
化学工艺学讲义课件
汇报人：
202X-12-30
CATALOGUE
目录
化学工艺学概述化学工艺学的基本原理化学工艺学的应用领域化学工艺学的研究方法化学工艺学的实验技术化学工艺学的未来发展
01
化学工艺学概述
定义
化学工艺学是一门研究将原料通过化学反应转化为产品的过程的学科。它涉及到化学反应原理、化学工程原理、分离技术、过程控制等多个领域。
化学工艺学概论ppt课件
.
(2)原子衡算
在一般化学反中，原子本身不生化，故可用元素的 原子的物的量来做衡算。可以不涉及化学反式中的化 学量关系，故于复反体系的算是很方便的。
Ø 于定流程有
人物料中所有原子的 = 出物料中所有原子的
物的量 (mol)之和
物的量 (mol)之和
.
1.3.1.1 物理化程
化工工学 Chemical Engineering Technics
教材及参考： [1] 刘勤，化学工学，化学工出版社， 2013年 [2] 米涛，化学工学，化学工出版社， 2005年 [3] 五平，无机化工工学，化学工出版社， 2004年 [4] 田春云，有机化工工学，石化出版社， 1998年
气化 合成气 高加液
合成 .
氨、甲醇、低碳混合 醇、汽油、柴油等
汽油、煤油、柴油等
1.2.4 化学及其加工工
n 一、化学的种
我国共有20多个种。硫、自然硫、硫化气藏、磷 、、石、明石、蛇石、化工用石灰岩、硼、 芒硝、天然碱、石膏、硝石、、沸石、重晶石、碘、 溴、砷、硅藻土、天青石等。
石油 天然气 煤 化学 林副物 海洋源
.
Ø 基本有机化学工和部分无机化学工的原料主要是 煤和天然气
Ø 我国的ห้องสมุดไป่ตู้学工原料以煤主 Ø 化学工：
将原料物主要化学反品的方法和 程，其中包括种的全部化学和物理的措 施。
.
特殊反程的物料和量衡算
n 具有旁路的反， 利用点行衡算 n 具有循物流的反程的物料衡算，
金属有机化合物 胶和青
稠 稠芳香
.
4、油品的概念
根据沸程的不同，将石油分
石油（汽油） 50－140℃
汽油
140－200℃
(2)原子衡算
在一般化学反中，原子本身不生化，故可用元素的 原子的物的量来做衡算。可以不涉及化学反式中的化 学量关系，故于复反体系的算是很方便的。
Ø 于定流程有
人物料中所有原子的 = 出物料中所有原子的
物的量 (mol)之和
物的量 (mol)之和
.
1.3.1.1 物理化程
化工工学 Chemical Engineering Technics
教材及参考： [1] 刘勤，化学工学，化学工出版社， 2013年 [2] 米涛，化学工学，化学工出版社， 2005年 [3] 五平，无机化工工学，化学工出版社， 2004年 [4] 田春云，有机化工工学，石化出版社， 1998年
气化 合成气 高加液
合成 .
氨、甲醇、低碳混合 醇、汽油、柴油等
汽油、煤油、柴油等
1.2.4 化学及其加工工
n 一、化学的种
我国共有20多个种。硫、自然硫、硫化气藏、磷 、、石、明石、蛇石、化工用石灰岩、硼、 芒硝、天然碱、石膏、硝石、、沸石、重晶石、碘、 溴、砷、硅藻土、天青石等。
石油 天然气 煤 化学 林副物 海洋源
.
Ø 基本有机化学工和部分无机化学工的原料主要是 煤和天然气
Ø 我国的ห้องสมุดไป่ตู้学工原料以煤主 Ø 化学工：
将原料物主要化学反品的方法和 程，其中包括种的全部化学和物理的措 施。
.
特殊反程的物料和量衡算
n 具有旁路的反， 利用点行衡算 n 具有循物流的反程的物料衡算，
金属有机化合物 胶和青
稠 稠芳香
.
4、油品的概念
根据沸程的不同，将石油分
石油（汽油） 50－140℃
汽油
140－200℃
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
化学工艺学ppt课件
1.1.3 化学与化工
• 化学与化工的区别：
• 化学：侧重于“理”，主要对合成新物质，发现新的
化学反应，测定物质的化学结构和性质，以及新的机 理、规律、理论感兴趣。
• 化工：侧重于“工”，着眼于将在实验室合成的化学
物质或化学反应放大到在工业上的运用和实现。
1.1.4 化学工程与工艺
• 化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业
(6)实验与计算并重 100年前化学、化工都是经验性学科，随 着化学、化工各种规律被掌握，微观的 定量关系已深入到原子和分子级别，分 子设计概念已被提出；宏观定量关系就 用得更多了。化工计算愈来愈广泛和深 入，许多情况已和实验一样，是不可缺 少的。
1.1.6 化工的特点
(7)使用外语多 由于品种多，涉及化合物多，涉及化合 物物理化学性质、制备方法的论文多， 为进行科学研究或开展技术革新，查阅 国内外文献是必不可少的。
1.1.5 化工原料
•
① ②
③ ④
化学工业起始原料是空气、水、矿物和生物。
对无机化学工业而言，矿物常常是最重要的原料； 而对氨的合成而言，关键的原料是氮和氢，因而常 用煤、油、天然气等有机原料。. 化学工业的基本原料，即大部分产品的原料中，起 主要作用的原料是石油(或加工后的各种馏分)、天然 气、煤。 利用生物质资源(如含纤维素、半纤维素、淀粉、糖 类和油脂等的农林副产物和农业废物)获取有机原料 或产品已有悠久历史。与石油、天然气、煤等化石 燃料不同，生物质资源是可再生资源。 空气和水是化工生产必不可少的原料。
便于利用的能量形式，除火电外，主要 是指化学加工得到的汽油、柴油、煤油、 重油、渣油和人造汽油等液体燃料；煤 气、液化石油气等气体燃料。
1.2.3.2 化工与能源的关系
化学工艺学(2版)课件通用反应单元工艺
通用反应单元工艺 ——氧化
按照Fieser的分类方法，氧化剂可以分为八种
(1)氧或空气 (2)氧化物
(3)过氧化物 (4)过氧酸
(5)含氧盐
(6)含氮化合物
(7)卤化物
(8)其他氧化剂 有臭氧、发烟硫酸、熔融碱和叔丁醇铝 [AlOC(CH3)3]。
通用反应单元工艺 ——氧化
4.作用物的分子结构与氧化难易的关系 (1)碳氢化合物中的C-H键的氧化活性顺序为：
② 炉气精制
通用反应单元工艺 ——氧化
炉气中杂质有三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢、矿尘、
水蒸气和酸雾等，除去的方法过去采用水洗法，产生 的废水量达[5～15t(废水)/t(成品酸)]，现在多采用酸洗 流程。稀酸可循环使用，多余者可外送制造化肥。
③ 转化
在钒催化剂作用下，SO2与氧作用生成SO3 ④ 吸收
通用反应单元工艺 ——氧化
(2)热管技术
通用反应单元工艺 ——氧化
用于“3+1”式流程转化器的热管技术
(3)利用HRS技术回收低温热
通用反应单元工艺 ——氧化
HRS技术由美国孟山都环境化学公司(简称MEC，现为 孟莫克有限公司)开发成功。
(4)阳极保护管壳式浓硫酸冷却器
通用反应单元工艺 ——氧化
温度、压力和气体的起始浓度，
当a=7.5%,b=10.5%, ψ(N2)=82%时，用(3-1-06) 式可计算出不同压力、、温度下的平衡转化率xe
通用反应单元工艺 ——氧化
利用式(3-1-06) ，设定p=0.1MPa，不同a、b下的 xe示于下表。
通用反应单元工艺 ——氧化
(2)反应速率 在钒催化剂上，SO2催化氧化的动力学方程为
应有利。
化学工艺学课件第一、二章
汇报人：PPT
PPT,a click to unlimited possibilities
01
02
03
04
化学工艺学：研究化学工业生产过程中化学反应、物质分离、产品合成等过程的科学
研究对象：化学工业生产过程中的化学反应、物质分离、产品合成等过程
研究内容：化学反应原理、物质分离方法、产品合成技术等
实验前准备：熟悉实验流程，了解实验危险性
实验中操作：遵守实验操作规程，注意安全防护
实验后处理：妥善处理实验废弃物，确保实验室安全
实验事故处理：熟悉实验事故处理流程，及时报告和处理事故
实验步骤：原料准备、反应器设置、温度控制、压力控制等
实验目的：了解合成氨工艺的基本原理和操作流程
实验材料：氨气、氢气、氮气、催化剂等
化学反应动力学：研究化学反应速率和反应机理
热力学函数：如内能、焓、熵、吉布斯自由能等，描述系统状态和变化
热力学平衡：系统达到平衡状态，各物理量保持恒定
化学反应热力学：研究化学反应的热力学性质，如反应焓变、熵变等
热力学第一定律：能量守恒定律，描述能量转换和守恒关系
热力学第二定律：熵增原理，描述系统自发过程和热力学平衡
热力学第三定律：绝对零度，描述系统在绝对零度下的性质
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
传递方式：扩散、对流、传导、辐射等
传递过程：物质、能量、信息的传递过程
传递速率：与温度、浓度、压力等因素有关
传递效率：影响因素包括传递方式、传递介质等
Байду номын сангаас
流体力学基本概念：流体、流速、压力、流量等
流体力学基本定律：伯努利方程、连续性方程等
实验准备：了解实验目的、原理、步骤和注意事项
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01
02
03
04
化学工艺学：研究化学工业生产过程中化学反应、物质分离、产品合成等过程的科学
研究对象：化学工业生产过程中的化学反应、物质分离、产品合成等过程
研究内容：化学反应原理、物质分离方法、产品合成技术等
实验前准备：熟悉实验流程，了解实验危险性
实验中操作：遵守实验操作规程，注意安全防护
实验后处理：妥善处理实验废弃物，确保实验室安全
实验事故处理：熟悉实验事故处理流程，及时报告和处理事故
实验步骤：原料准备、反应器设置、温度控制、压力控制等
实验目的：了解合成氨工艺的基本原理和操作流程
实验材料：氨气、氢气、氮气、催化剂等
化学反应动力学：研究化学反应速率和反应机理
热力学函数：如内能、焓、熵、吉布斯自由能等，描述系统状态和变化
热力学平衡：系统达到平衡状态，各物理量保持恒定
化学反应热力学：研究化学反应的热力学性质，如反应焓变、熵变等
热力学第一定律：能量守恒定律，描述能量转换和守恒关系
热力学第二定律：熵增原理，描述系统自发过程和热力学平衡
热力学第三定律：绝对零度，描述系统在绝对零度下的性质
添加标题
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传递方式：扩散、对流、传导、辐射等
传递过程：物质、能量、信息的传递过程
传递速率：与温度、浓度、压力等因素有关
传递效率：影响因素包括传递方式、传递介质等
Байду номын сангаас
流体力学基本概念：流体、流速、压力、流量等
流体力学基本定律：伯努利方程、连续性方程等
实验准备：了解实验目的、原理、步骤和注意事项
《化学工艺学》化工生产过程及流程 ppt课件
（2）改进操作条件;
（3）催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术; （4）催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。
ppt课件
25
2.4.1 催化剂的基本特征
催化剂有以下三个基本特征:
（1）催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本 身未发生化学性质和数量的变化; （2）催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速用）， 但不能改变平衡; （3）催化剂具有明显的选择性
乙烯的收率=50%*85.7%*100%=42.9%
例2 丙烷脱氢生产丙烯时，原料丙烷处理量为3000kg/h， 丙烷单程转化率为70%，丙烯选择性为96%，求丙烯产量。 解：丙烯产量=3000*70%*96%*42/44=1924.4(kg/h) ppt课件
11
2.2.3 平衡转化率和平衡产率的计算
ppt课件 32
2.5 反应过程的物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算是化学工艺的基础之一，通过物 料、热量衡算，计算生产过程的原料消耗指标、热负荷和
产品产率等，为设计和选择反应器和其他设备的尺寸、类
型及台数提供定量依据；可以核查生产过程中各物料量及 有关数据是否正常，有否泄漏，热量回收、利用水平和热 损失的大小，从而查出生产上的薄弱环节和限制部位，为 改善操作和进行系统的最优化提供依据。
低，也愈有利于产物的后处理，故工业催化剂的选择性应较 高。
ppt课件 28
③寿命 系指其使用期限的长短，寿命的表征是生产单 位量产品所消耗的催化剂量，或在满足生产要求的技术水平
上催化剂能使用的时间长短，有的催化剂使用寿命可达数年
有的则只能使用数月。 催化剂的寿命影响因素：化学稳定性、热稳定性、 机械 稳定性、耐毒性。 ④其他 如廉价、易得、无毒、易分离等。
化学工艺学教学概论ppt课件
第1章 概论
.;;
学时安排
54学时 周三 1-2节 （9710） 周四 1-2节 (9501)（单周）
教材：刘晓勤，化学工艺学，化学工业出版社， 2010.
2021/5/7
.;;
2
教学组织
课程根据化学工业的结构特点，以典型化工产 品为主线组织教学，共介绍6类：合成气及衍生 品、硫酸；石油炼制、烃类热裂解及分离；烯烃 为原料的化学品；芳烃为原料的化学品。每一个 均介绍典型产品的生产原理（包括主副反应、反 应机理、催化剂组成等），工艺条件（包括从热 力学和动力学上分析影响因素和寻找最佳工艺条 件）和工艺流程与设备（包括反应器选型、组织 原则、生产方法比较及最新进展）。
2021/5/7
3.;1;
1.3 化工原料、产品及其工艺
1.3.3 天然气及其加工工艺
主要成分：气态烃类（烷烃 CH4, C2H6） ，还含有少量的二 氧化碳、氮气和硫化物等杂质。
来源：伴生气和非伴生气。伴生气是伴随石油共生，通称为 油田气；非伴生气为单独的气田资源，纯气田的天然 气主要成分是甲烷。
硝酸制造
橡胶工业
玻璃陶瓷工业
水泥工业
石油工业
电镀工业
染料工业
燃料化学工业
放射化工
数十种化学工
艺
学
Ⅰ阶段
流体输送
沉
降
过
滤
离心分离
搅
拌
固体流态化
加
热
冷
却
蒸
发
蒸馏 吸收 吸附 萃取 干燥 结晶 膜分离
Ⅱ阶段 1918 年
动量传递
热量传递
质量传递 Ⅲ阶段 1960 年
化工传递过程
反应工程学 Ⅳ阶段 1970 年
.;;
学时安排
54学时 周三 1-2节 （9710） 周四 1-2节 (9501)（单周）
教材：刘晓勤，化学工艺学，化学工业出版社， 2010.
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.;;
2
教学组织
课程根据化学工业的结构特点，以典型化工产 品为主线组织教学，共介绍6类：合成气及衍生 品、硫酸；石油炼制、烃类热裂解及分离；烯烃 为原料的化学品；芳烃为原料的化学品。每一个 均介绍典型产品的生产原理（包括主副反应、反 应机理、催化剂组成等），工艺条件（包括从热 力学和动力学上分析影响因素和寻找最佳工艺条 件）和工艺流程与设备（包括反应器选型、组织 原则、生产方法比较及最新进展）。
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3.;1;
1.3 化工原料、产品及其工艺
1.3.3 天然气及其加工工艺
主要成分：气态烃类（烷烃 CH4, C2H6） ，还含有少量的二 氧化碳、氮气和硫化物等杂质。
来源：伴生气和非伴生气。伴生气是伴随石油共生，通称为 油田气；非伴生气为单独的气田资源，纯气田的天然 气主要成分是甲烷。
硝酸制造
橡胶工业
玻璃陶瓷工业
水泥工业
石油工业
电镀工业
染料工业
燃料化学工业
放射化工
数十种化学工
艺
学
Ⅰ阶段
流体输送
沉
降
过
滤
离心分离
搅
拌
固体流态化
加
热
冷
却
蒸
发
蒸馏 吸收 吸附 萃取 干燥 结晶 膜分离
Ⅱ阶段 1918 年
动量传递
热量传递
质量传递 Ⅲ阶段 1960 年
化工传递过程
反应工程学 Ⅳ阶段 1970 年
《化学工艺学》绪论 ppt课件
原子经济性和环境因子从本质上反映了其合成工艺是否最大限度地利 用了资源，是否可以有效避免废物的产生和由此带来的环境污染。
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。
ppt课件 14 14
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。
ppt课件
19 19
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。
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。
ppt课件 14 14
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。
ppt课件
19 19
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。
化学工艺学(第2章)幻灯片(1)
C 2 C H C 3 H 3 N H 3 3 O 2 H 3 C 6 H 2 H O 9 . 4 k 4 / N m
........
工艺条件的选择
原料纯度和配比 反应温度 反应压力 催化剂 接触时间和空速
⒈原料配比
⑴丙烯与氨配比 一般控制氨比为1：1.05~1.1(氨略为过量)
工业用途：合成的中间体。 生产乙二醇、非离子型表面活性剂、缩乙二
醇类、药物中间体、乙醇胺、合成洗涤剂、农 药等系列精细化工产品。
产量大、产能低
在乙烯系产品中仅次于聚乙烯而居第二位
供不应求
生产原理
⒈化学反应——直接氧化
副反应：深度氧化 Kp大
强烈的放热反应
抑制 优良催化剂 严格控制操作条件
⒉ 催化剂
反应列管
管外： 冷却剂
煤油或沸水
防爆膜
环氧乙烷生产工艺条件
⒈温度
用空气作氧化剂时，反应温度为240290℃； 用氧气为氧化剂时，反应温度以230270℃为宜。
2.反应压力
加压可以提高反应器的生产能力，且有利于从反应气体产 物中回收环氧乙烷，（对反应的选择性无任何影响） 故加压氧化。通常P(反应器入口压力)一般为2.02.3MPa。
生产能力
自动化控制T、P、V
操作方式的选择
间歇
a.简单、灵活
b.小批量、多种（医药、染料、精细化学品） c.试制阶段
连续
a.稳态 b.生产能力大，自动化 c.工艺稳定、质量保证 d.投资大、技术高 e.适于技术成熟的大规模生产（基础有机、无机）
半间歇
通用反应单元工艺
氧化 氢化和脱氢 电解
主反应
3 C 2 C H C H 3 N H 3 2 O H 2 C 2 C H C H 3 H N 2 5 . 8 k 1 / m J 8
........
工艺条件的选择
原料纯度和配比 反应温度 反应压力 催化剂 接触时间和空速
⒈原料配比
⑴丙烯与氨配比 一般控制氨比为1：1.05~1.1(氨略为过量)
工业用途：合成的中间体。 生产乙二醇、非离子型表面活性剂、缩乙二
醇类、药物中间体、乙醇胺、合成洗涤剂、农 药等系列精细化工产品。
产量大、产能低
在乙烯系产品中仅次于聚乙烯而居第二位
供不应求
生产原理
⒈化学反应——直接氧化
副反应：深度氧化 Kp大
强烈的放热反应
抑制 优良催化剂 严格控制操作条件
⒉ 催化剂
反应列管
管外： 冷却剂
煤油或沸水
防爆膜
环氧乙烷生产工艺条件
⒈温度
用空气作氧化剂时，反应温度为240290℃； 用氧气为氧化剂时，反应温度以230270℃为宜。
2.反应压力
加压可以提高反应器的生产能力，且有利于从反应气体产 物中回收环氧乙烷，（对反应的选择性无任何影响） 故加压氧化。通常P(反应器入口压力)一般为2.02.3MPa。
生产能力
自动化控制T、P、V
操作方式的选择
间歇
a.简单、灵活
b.小批量、多种（医药、染料、精细化学品） c.试制阶段
连续
a.稳态 b.生产能力大，自动化 c.工艺稳定、质量保证 d.投资大、技术高 e.适于技术成熟的大规模生产（基础有机、无机）
半间歇
通用反应单元工艺
氧化 氢化和脱氢 电解
主反应
3 C 2 C H C H 3 N H 3 2 O H 2 C 2 C H C H 3 H N 2 5 . 8 k 1 / m J 8
化学工艺学课件(东大)1 绪论
阿司匹林和香奈儿5号香水
化学工艺学
2008年诺贝尔化学奖
发现并发展了绿色荧光蛋白 （green fluorescent protein, GFP）
加利福尼亚大学 圣迭戈分校的钱永 健（Roger Y. Tsien）
哥伦比亚大学 的马丁· 沙尔菲 （Martin Chalfie）
美国伍兹霍尔海洋 研究所的科学家下 村修（Osamu Shimomura）
邻苯二甲酸酐
医药、染料、增塑剂
萘
氧化
烷基萘
脱烷基
萘
氧化
化学工艺学
加HCl 水合
氯乙烯 乙醛 季戊四醇 巴豆醛
聚氯乙烯 乙酸 醇酸树脂 山梨酸 合成纤维、涂料、粘合剂 1，4-丁二醇 四氢呋喃、γ-丁内酯、聚酯树脂
加醋酸 加甲醛
醋酸乙烯 1，4-丁炔二醇
乙 炔
二聚
乙烯基乙炔 加氢 加HCl
粘合剂 丁二烯 2-氯丁二烯 溶剂 聚氟乙烯 氯丁橡胶
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
化学工艺学
与丙烯共聚
乙丙橡胶 缩合
电缆、电线材料 酯化 丁酯 溶剂、 增塑剂 2-羟基丁醛 丁醇 溶剂 药物、酯类、醋酸乙烯纤维（维尼龙）
氧化
乙醛
醋酸
辛醇、季戊四醇
齐聚、水合 高碳直链醇（C11～C18） 酯化
增塑剂
合成洗涤剂
乙 烯
乙醇 水合 加氢脱水
Chemical Technology
化学工艺学
东Hale Waihona Puke 大学成贤学院化工与制药工程系化学工艺学
前
言
化学是研究物质变化和化学反应的科学， 是与材料、生命、信息、环境、能源、地 球、空间和核科学等有密切交叉和渗透的 中心科学。 化工是利用基础学科的原理，实现物质和 能量的传递和转化，解决规模生产的方式 和途径等过程问题的科学。
化学工艺学PPT课件
下午8时20分
化学工艺学
3
氢化示例
(1). H2、N2合成NH3 (2). CO、H2合成CH3OH (CO 2H 2 CH 3OH ) (3). 苯（苯酚）加氢生成环己烷（环己醇）
+ 3 H2
(4).硝基苯加氢生成苯胺
NO2 NH2
+ 3 H2
下午8时20分 化学工艺学
+
2 H2O
4
氢解示例
3.2氢化和脱氢
一、基本概念 二、氢气来源 三、NH3合成 四、苯加H制环己烷
下午8时20分
化学工艺学
1
一、基本概念
氢化和脱氢的概念 氢化 脱氢
下午8时20分
化学工艺学
2
1.氢化和脱氢的概念
氢化：氢气和化合物间进行的化学反应。 加氢：氢气进入化合物使之还原或提高不饱和有 机物的饱和度。 氢解：在加氢的同时有机物分解，氢分子一部分 进入生成物大分子中，另一部分进入裂解所得小 分子中。 （氢解：破坏加氢，含N、S、O的有机化合物经 氢解变为烃、S化物，H2O、NH3等） 脱氢：从化合物除去氢原子的过程。
粉煤和重油氢解制轻质油
C6H5-CH3+H2→C6H6+CH4 C2H5SH（硫醇）+H2→C2H6+H2S C5H5N(吡啶)+5H2→C5H12（戊烷）+NH3
下午8时20分
化学工艺学
5
脱氢示例
① 乙烷脱氢制乙烯
C2H6
C4H10 or C4H8
C2H4
+
H2
② 丁烷或丁烯脱氢制丁二烯
H2C C H C H CH2
7
+
《化学工程与工艺系》课件
科研管理人员
负责科研项目的策划、组织和实施，为科研机构 提供管理和技术支持。
教育领域
化学教师
在中小学和高等院校从事化学教学工作，培养学生对 化学的兴趣和热爱。
教育研究员
开展化学教育领域的研究，探索更有效的教学方法和 技术。
教育管理人员
负责教育机构的管理、课程规划和教学资源开发等工 作。
05
化学工程与工艺系的未来 发展趋势
能力和综合素质。
04
实训则通常包括计算机模拟、虚拟仿真等现代技术手 段的应用，学生可以在计算机上模拟实际生产过程， 进行工艺流程优化、设备操作等方面的训练。
04
化学工程与工艺系的就业 前景
化工企业
01
02
03
化工工艺工程师
负责化工生产工艺的设计 、优化和改进，确保生产 过程的稳定、高效和安全 。
03
化学工程与工艺系的实践 环节
实验课程
实验课程是化学工程与工艺系实践环节的重要组成部分，旨在培养学生 的实验技能和实践能力。
实验课程通常包括化学实验、化工原理实验、化工机械实验等，通过实 验操作、数据分析和实验报告的撰写，加深学生对理论知识的理解和掌
握。
实验课程中，学生需要遵守实验室安全规定，掌握实验仪器的使用方法 ，独立完成实验操作，并积极参与实验讨论和总结。
化工研发工程师
开展新产品的研发、实验 和测试，为化工企业提供 技术支持和创新动力。
化工生产工程师
负责化工生产线的运营、 管理和维护，确保生产过 程的高效、安全和环保。
科研机构
化学研究员
开展化学领域的基础和应用研究，探索新的化学 反应、材料和器件。
实验室助理
协助研究员进行实验操作、数据分析和文献整理 等工作。
负责科研项目的策划、组织和实施，为科研机构 提供管理和技术支持。
教育领域
化学教师
在中小学和高等院校从事化学教学工作，培养学生对 化学的兴趣和热爱。
教育研究员
开展化学教育领域的研究，探索更有效的教学方法和 技术。
教育管理人员
负责教育机构的管理、课程规划和教学资源开发等工 作。
05
化学工程与工艺系的未来 发展趋势
能力和综合素质。
04
实训则通常包括计算机模拟、虚拟仿真等现代技术手 段的应用，学生可以在计算机上模拟实际生产过程， 进行工艺流程优化、设备操作等方面的训练。
04
化学工程与工艺系的就业 前景
化工企业
01
02
03
化工工艺工程师
负责化工生产工艺的设计 、优化和改进，确保生产 过程的稳定、高效和安全 。
03
化学工程与工艺系的实践 环节
实验课程
实验课程是化学工程与工艺系实践环节的重要组成部分，旨在培养学生 的实验技能和实践能力。
实验课程通常包括化学实验、化工原理实验、化工机械实验等，通过实 验操作、数据分析和实验报告的撰写，加深学生对理论知识的理解和掌
握。
实验课程中，学生需要遵守实验室安全规定，掌握实验仪器的使用方法 ，独立完成实验操作，并积极参与实验讨论和总结。
化工研发工程师
开展新产品的研发、实验 和测试，为化工企业提供 技术支持和创新动力。
化工生产工程师
负责化工生产线的运营、 管理和维护，确保生产过 程的高效、安全和环保。
科研机构
化学研究员
开展化学领域的基础和应用研究，探索新的化学 反应、材料和器件。
实验室助理
协助研究员进行实验操作、数据分析和文献整理 等工作。
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要求的状态和规格； ②化学反应，使其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。
.
1.1.5 化工原料
• 化学工业起始原料是空气、水、矿物和生物。
① 对无机化学工业而言，矿物常常是最重要的原料； ② 而对氨的合成而言，关键的原料是氮和氢，因而常
11.合成纤维工业 12.合成橡胶工业 13.橡胶制品工业 14.涂料及颜料工业 15.信息记录材料工业 16.化学试剂工业 17.军用化学品工业 18.以及化学矿开采业 19.化工机械制造业
.
1.1.3 化学与化工
• 化学与化工的区别： • 化学：侧重于“理”，主要对合成新物质，发现新的
化学反应，测定物质的化学结构和性质，以及新的机 理、规律、理论感兴趣。 • 化工：侧重于“工”，着眼于将在实验室合成的化学 物质或化学反应放大到在工业上的运用和实现。
用煤、油、天然气等有机原料。. ③ 化学工业的基本原料，即大部分产品的原料中，起
主要作用的原料是石油(或加工后的各种馏分)、天然 气、煤。 ④ 利用生物质资源(如含纤维素、半纤维素、淀粉、糖 类和油脂等的农林副产物和农业废物)获取有机原料 或产品已有悠久历史。与石油、天然气、煤等化石 燃料不同，生物质资源是可再生资源。 ⑤ 空气和水是化工生产必不可少的原料。
.
1.1.6 化工的特点
(2)原料、生产方法和产品的多样性和复杂性 可以从不同原料出发制造同一产品，也可从同一原 料出发制造许多不同产品，同一原料制造同一产品 还可采用许多不同生产路线。一个产品一般有不同 用途，不同产品有时却可有同一用途。一种产品往 往又是生产别种产品的原料、辅助材料或中间体。 这种关系错综复杂，因而原料来源、技术、设备有 很大选择余地，又在经常变化之中，化学工业是少 有的灵活性最大的工业之一。
• 化学工艺即化工技术或化学生产技术。 它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，包括实现这一 转变的全部措施。
• 化学工艺学是以产品为目标，研究化工 生产过程的学科，目的是为化学工业提 供技术上最先进、经济上最合理的方法、 原理、设备和流程。
.
化学工艺
化学工艺一般可概括为三个主要步骤： ①原料处理，使原料符合进行化学反应所
.
基本要求
• (1)正确理解化学工艺学的有关基本概念 和理论；
• (2)理解各个概念之间的联系和应用； • (3)掌握化学工艺学的基本思路和方法； • (4)能理论联系实际，灵活分析和解决实
际化工生产和设计中的有关问题。 • (5)能为后续课程提供专业知识的基础。
.
第一章 化工的地位与发展史
.
1.1 化工概述
② 后者包括石油炼制、石油化学工业、基 本有机化学工业、高分子化学工业、有 机精细化学品工业、生物化学制品工业、 油脂工业等。
.
化学工业分类方法
(4)我国统计的方法化学工业划分为下列各种工业 ：
1. 合成氨及肥料工业 2. 硫酸工业 3. 制碱工业 4. 无机物工业 5. 基本有机原料工业 6. 染料及中间体工业 7. 产业用炸药工业 8. 化学农药工业 9. 医药药品工业 10.合成树脂与塑料工业
化工的含义： 化学工业、化学工程和化学工艺的总称或其 单一部分都可称为化工。
化工的范畴： 随着科学和国民经济的发展，“化工”的范 围也在不断扩大，例如自动化技术、过程控 制及优化、环境问题、经济问题、生产安全， 只要涉及上述化学工业、化学工程和化学工 艺的，也可列入“化工”的范畴中
.
1.品和精细化学品 两类 ：
① 前者指产量大、对国民经济影响大的一些产 品，如氨、乙烯、甲醇；
② 后者指产量小、品种多，但价值高的产品， 如药品、染料等。
.
化学工业分类方法
(3)按化学特性分粗略地可分为无机化学工 业和有机化学工业。
① 前者又可分为基本无机工业、硅酸盐工 业、无机精细化学品等；
.
学习化工概论的目的和意义
• 《化学工艺学》是化学工程学的一个重要分支， 与各主要课程课程关系密切。
• 主要讲述在不同分类的化工工业中化工过程分 析，化学反应器、分离装置和过程控制的基本 方法和技术等，它是化工过程研究、开发与设 计的理论总结，是一门理论性与应用性均较强 的课程。
• 对于非化工专业，可将化学工艺学的原理和方 法与本专业知识相结合，应用于与其专业相关 的经济核算、工程分析等实践问题中。
化学工业的含义： 化学工业又称化学加工工业。 1. 广义地说，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， 2. 而通常采用狭义的定义，把冶金、石油产品、 建筑材料、纸张、皮革、食糖和食用化学品 等的生产均列为其他工业部门。
.
化学工业分类方法
(1)按原料分可分为石油化学工业、煤化学工业、 生物化学工业和农林化学工业。
主讲教师:范天博 联系方式:eftb@. 课程考核方法：作业+课堂出席情况+期末考试
.
化工概论的内容
• 第一章 化工的地位与发展史 • 第二章 无机化工 • 第三章 石油炼制与石油化工 • 第四章 高分子合成材料 • 第五章 天然气化工与煤化工 • 第六章 精细化工 • 第七章 生物化工
.
1.1.4 化学工程与工艺
• 化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业 中有关化学过程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 优化的理论和方法问题。
• 其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 程及其他学科分支。
.
化学工程发展过程
• 早期：只限于研究物料的物理加工过程，基本 上只是数学、物理、化学和机电诸基础学科的 综合应用。
• 20世纪初：引入各种单元操作， “单元操作” 被看作是传热、传质和动量传递的特殊情况或 特定的组合。
• 20世纪中叶以来，进入了以“传递工程”和 “反应工程”为中心的所谓“三传一反”阶段。
.
化学工艺
.
1.1.6 化工的特点
(1)品种多 (2)原料、生产方法和产品的多样性和复杂性 (3)化学工业是耗能大户 (4)化工生产过程条件变化大 (5)知识密集、技术密集和资金密集 (6)实验与计算并重 (7)使用外语多
.
1.1.6 化工的特点
(1)品种多 这是最大特点，与其他行业只涉及几十 个品种不同，化学工业所涉及的品种远 远超过万种。不同化合物各有特点，有 不同的物理和化学性质、不同的制备方 法和用途，所以必须进行更多的实验及 更多的计算。
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。
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1.1.5 化工原料
• 化学工业起始原料是空气、水、矿物和生物。
① 对无机化学工业而言，矿物常常是最重要的原料； ② 而对氨的合成而言，关键的原料是氮和氢，因而常
11.合成纤维工业 12.合成橡胶工业 13.橡胶制品工业 14.涂料及颜料工业 15.信息记录材料工业 16.化学试剂工业 17.军用化学品工业 18.以及化学矿开采业 19.化工机械制造业
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1.1.3 化学与化工
• 化学与化工的区别： • 化学：侧重于“理”，主要对合成新物质，发现新的
化学反应，测定物质的化学结构和性质，以及新的机 理、规律、理论感兴趣。 • 化工：侧重于“工”，着眼于将在实验室合成的化学 物质或化学反应放大到在工业上的运用和实现。
用煤、油、天然气等有机原料。. ③ 化学工业的基本原料，即大部分产品的原料中，起
主要作用的原料是石油(或加工后的各种馏分)、天然 气、煤。 ④ 利用生物质资源(如含纤维素、半纤维素、淀粉、糖 类和油脂等的农林副产物和农业废物)获取有机原料 或产品已有悠久历史。与石油、天然气、煤等化石 燃料不同，生物质资源是可再生资源。 ⑤ 空气和水是化工生产必不可少的原料。
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1.1.6 化工的特点
(2)原料、生产方法和产品的多样性和复杂性 可以从不同原料出发制造同一产品，也可从同一原 料出发制造许多不同产品，同一原料制造同一产品 还可采用许多不同生产路线。一个产品一般有不同 用途，不同产品有时却可有同一用途。一种产品往 往又是生产别种产品的原料、辅助材料或中间体。 这种关系错综复杂，因而原料来源、技术、设备有 很大选择余地，又在经常变化之中，化学工业是少 有的灵活性最大的工业之一。
• 化学工艺即化工技术或化学生产技术。 它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，包括实现这一 转变的全部措施。
• 化学工艺学是以产品为目标，研究化工 生产过程的学科，目的是为化学工业提 供技术上最先进、经济上最合理的方法、 原理、设备和流程。
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化学工艺
化学工艺一般可概括为三个主要步骤： ①原料处理，使原料符合进行化学反应所
.
基本要求
• (1)正确理解化学工艺学的有关基本概念 和理论；
• (2)理解各个概念之间的联系和应用； • (3)掌握化学工艺学的基本思路和方法； • (4)能理论联系实际，灵活分析和解决实
际化工生产和设计中的有关问题。 • (5)能为后续课程提供专业知识的基础。
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第一章 化工的地位与发展史
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1.1 化工概述
② 后者包括石油炼制、石油化学工业、基 本有机化学工业、高分子化学工业、有 机精细化学品工业、生物化学制品工业、 油脂工业等。
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化学工业分类方法
(4)我国统计的方法化学工业划分为下列各种工业 ：
1. 合成氨及肥料工业 2. 硫酸工业 3. 制碱工业 4. 无机物工业 5. 基本有机原料工业 6. 染料及中间体工业 7. 产业用炸药工业 8. 化学农药工业 9. 医药药品工业 10.合成树脂与塑料工业
化工的含义： 化学工业、化学工程和化学工艺的总称或其 单一部分都可称为化工。
化工的范畴： 随着科学和国民经济的发展，“化工”的范 围也在不断扩大，例如自动化技术、过程控 制及优化、环境问题、经济问题、生产安全， 只要涉及上述化学工业、化学工程和化学工 艺的，也可列入“化工”的范畴中
.
1.品和精细化学品 两类 ：
① 前者指产量大、对国民经济影响大的一些产 品，如氨、乙烯、甲醇；
② 后者指产量小、品种多，但价值高的产品， 如药品、染料等。
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化学工业分类方法
(3)按化学特性分粗略地可分为无机化学工 业和有机化学工业。
① 前者又可分为基本无机工业、硅酸盐工 业、无机精细化学品等；
.
学习化工概论的目的和意义
• 《化学工艺学》是化学工程学的一个重要分支， 与各主要课程课程关系密切。
• 主要讲述在不同分类的化工工业中化工过程分 析，化学反应器、分离装置和过程控制的基本 方法和技术等，它是化工过程研究、开发与设 计的理论总结，是一门理论性与应用性均较强 的课程。
• 对于非化工专业，可将化学工艺学的原理和方 法与本专业知识相结合，应用于与其专业相关 的经济核算、工程分析等实践问题中。
化学工业的含义： 化学工业又称化学加工工业。 1. 广义地说，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， 2. 而通常采用狭义的定义，把冶金、石油产品、 建筑材料、纸张、皮革、食糖和食用化学品 等的生产均列为其他工业部门。
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化学工业分类方法
(1)按原料分可分为石油化学工业、煤化学工业、 生物化学工业和农林化学工业。
主讲教师:范天博 联系方式:eftb@. 课程考核方法：作业+课堂出席情况+期末考试
.
化工概论的内容
• 第一章 化工的地位与发展史 • 第二章 无机化工 • 第三章 石油炼制与石油化工 • 第四章 高分子合成材料 • 第五章 天然气化工与煤化工 • 第六章 精细化工 • 第七章 生物化工
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1.1.4 化学工程与工艺
• 化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业 中有关化学过程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 优化的理论和方法问题。
• 其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 程及其他学科分支。
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化学工程发展过程
• 早期：只限于研究物料的物理加工过程，基本 上只是数学、物理、化学和机电诸基础学科的 综合应用。
• 20世纪初：引入各种单元操作， “单元操作” 被看作是传热、传质和动量传递的特殊情况或 特定的组合。
• 20世纪中叶以来，进入了以“传递工程”和 “反应工程”为中心的所谓“三传一反”阶段。
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化学工艺
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1.1.6 化工的特点
(1)品种多 (2)原料、生产方法和产品的多样性和复杂性 (3)化学工业是耗能大户 (4)化工生产过程条件变化大 (5)知识密集、技术密集和资金密集 (6)实验与计算并重 (7)使用外语多
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1.1.6 化工的特点
(1)品种多 这是最大特点，与其他行业只涉及几十 个品种不同，化学工业所涉及的品种远 远超过万种。不同化合物各有特点，有 不同的物理和化学性质、不同的制备方 法和用途，所以必须进行更多的实验及 更多的计算。