化工导论复习

第一章化工的概述与发展史

化工的含义：在现代汉语中，化学工业、化学工程和化学工艺的总称或其单一部分都可简称为化工。

化学工业又称化学加工业，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。

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。按产品吨位分：可分为大吨位产品和精细化学品。

按化学特性分：可分为无机化学工业和有机化学工业。

化工工业起始原料：是空气、水、矿物（不可再生）和生物（可再生）。

化学工业的基本原料起主要作用的原料：是石油、天然气、煤。

化工的特点：品种多；原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；化学工业是耗能大户；化工生产过程条件变化大；知识密集、技术密集、资金密集；实验与计算并重；使用外语多

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。

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。对单元操作的进一步研究，都要用到动量、热量及质量传递的原理，而研究反应器还需要应用化学动力学和热力学的原理。

化学工艺：即化工技术或化学生产技术，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，包括实现这一转变的全部措施。化学工艺是以产品为目标，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、流程。

通常可概括为三个主要步骤：（1）原料处理，是原料符合进行化学反应所要求的状态和规格。（2）化学反应，是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。

化工与农业：农药（杀虫剂、除草剂和杀菌剂）、化肥、植物激素及生长调节剂

制药工业包括生物制药、化学合成制药和中药制药

化工与能源（一次能源与二次能源）

一次能源：是指自然界获得并且可直接加以利用的热源和动力源，包括煤、石油、天然气、油田气等，还有风能、水能、地热能、海洋能和太阳能（属新能源）等。

二次能源：是指从一次能源加工得到的便于利用的能量形式，除火电外，主要是化学加工得到的汽油、柴油、煤油、重油、油渣和人造汽油等液体燃料；煤气、液化石油气等气体燃料。

解决能源问题还需依靠开源节流。

开源：就是合理利用不可再生资源及寻找开发可再生能源

节流：是指开发节能和综合利用新技术，使资源得到充分利用

第二章无机化工

无机化工：以天然资源和工业副产物为原料，生产无机酸、碱、盐、合成氨和化学肥料的行业。

无机化工的特点：1、历史上发展最早的化工部门2、产品都是用途广泛的基本化工原料3、品种少4、逐渐形成新的无机化工材料产业。

无机化工产品：硫酸、硝酸、盐酸（三酸）、纯碱、烧碱（两碱）、合成氨，以及有氮、磷、钾等合成的化学肥料。在化工产品中化肥产量居首位，其中以氮肥产量最高。

硫酸工业：主要产品有浓硫酸（H2SO4含量93%----98%）、稀硫酸（75%-----78%）、发烟硫酸（含游离SO320%----65%）及液体二氧化硫、液体三氧化硫和亚硫酸铵

硫酸的最大用途生产化学肥料，主要是用于生产磷铵、重过磷酸钙、硫铵纯碱：学名碳酸钠，是一种重要的化工基本原料;主要生产方法，氨碱法68%、侯氏制碱法5%和天然碱加工法25%

烧碱：学名氢氧化钠，电解食盐水溶液时，可同时制取氯和烧碱故称氯碱工业

工业气体包括氮、氧、氢、氯、一氧化碳、二氧化硫

二氧化硫的制备：以硫磺或硫铁矿为初始原料，制成含二氧化硫的原料气。

S+O2 SO2 FeS2+10O2 2Fe2O3+8SO3+Q 反应的催化剂为五氧化二钒（V2O5）

三氧化硫的吸收SO3+H2O H2SO4+Q 生产中常用浓度为98.5%----99%的硫酸来吸收三氧化硫生产示意图：沸腾炉、接触室、吸收塔

纯碱的生产（侯氏制碱法与氨碱法的区别：主要在于处理含氢氧化钠和氯化铵母液的结晶方法的不通，目前两种都在工业中应用。）

氨碱法：五个步骤1、石灰窑煅烧生产生石灰和二氧化碳2、消化反应生成石灰乳3、石灰乳分解母液中NH4Cl生成NH34盐水碳酸化反应生成NaHCO3 5、NaHCO3煅烧分解而得到纯碱

反应方程：1、CaCO3 CaO+CO2 (1000---1200摄氏度)

2、CaO+H2O Ca(OH)2

3、Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3 + 2H2O

4、NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl

5、2NaHCO3 Na2CO3 +H2O+CO2

侯氏制碱法：将纯碱与合成氨的生产联合起来，利用氨和副产物的二氧化碳与氯化钠结合，制成碳酸钠和氯化铵

第三章石油炼制与石油化工

石油的分类与利用

一、石油燃料：（1）、点燃式发动机燃料：航空汽油、车用汽油（2）、喷气式发动机燃料：航空煤油（3）、压燃式发动机燃料：高速、中速、低速柴油（4）、液化石油气燃料：液态烃，作为工业或家庭用燃料（5）、锅炉燃料：炉用燃料油、船舶用燃料油。

二、润滑油和润滑脂（齿轮油、机械油、压制机油，减少机件之间的摩擦，保护机件，延长使用寿命并节省动力的作用）

三、蜡、沥青和石焦油（应用于建筑、精油化工）

四、石油化工品：包括基本有机化工（以石油天然气为原料炼制得乙烯、丙烯、苯、乙炔、萘等基本有机原料）、有机化工（将上述基本有机原料加工合成制得醇、醛、酮、酸、酯、醚等有机原料）、高分子化工（将有机原料的聚合、缩合制得合成纤维、合成塑料、合成橡胶等）

原油：黄绿色或黑褐色粘稠液体（三大成分：烷烃、环烷烃、芳香烃）

原油的分类：轻质原油、中质原油、重质原油、特重原油

原油的一次加工：常减压蒸馏（工艺流程见P29）是石油炼制的最基本过程，包括三个过程1、原油预处理2、原油的常压蒸馏3、原油的减压蒸馏原油二次加工：将一次加工得到的馏分再加工成商品油叫二次加工，主要是指将重质馏分油和渣油经过各种裂化生产轻质油的过程。包括催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烷基化、油品加氢精制、电化学精致及润滑加工装置等，其目的在于提高轻质油收率，提高油品质量，增加油品品种以及提高炼油厂的经济效益。

原油的三次加工主要是将炼厂气进一步加工生产高辛烷值汽油好玩各种化学品的过程。

三大剂：催化剂、助剂、添加剂

烷烃的裂解反应主要有两种：断链反应、脱氢反应

催化重整是通过化学反应将C6---C8正构烷烃及环烷烃转化变成含相同碳原子的芳烃，催化重整生产芳烃的主要反应时环烷烃脱氢生产甲苯和氢气。

石油化工产品

乙烯系列：乙醇（溶剂、合成材料）、氯乙烯（塑料制品、氯纶）、高压聚乙烯（塑料膜、成型制品）、乙丙橡胶（电线、电缆）、丙醛（丙醇）丙烯系列：环氧丙烷（聚氨酯塑料、表面活性剂）甘油（炸药、医药、化妆品）、丙烯酸（水质稳定剂、添加剂、塑料）、苯酚（锦纶、酚醛塑料、医药）碳四烃系列：聚1-丁烯（管材、薄膜）、叔丁基（溶剂、汽油添加剂）、聚异丁烯（胶黏剂、密封剂）

石油化工发展展望：①大型化、综合化；②原料的重质化、石油的深加工；

③采用节约原料、能源的生产工艺；④采用对环境友好的石油化工技术。

第四章高分子合成材料

高分子合成材料：是分子量大的高分子化合物。

A：塑料

塑料是由树脂粒子添加诸如填料（提高原料力学和电学性能及降低成本）、增塑剂（提高塑料的可塑性和柔软性）、稳定剂（提高塑料对光、热和氧等的稳定性，延长使用寿命）和颜料（赋予塑料各种色彩）等辅助材料，均与混合和压模而成。

按塑料热性质可分为：①热塑性（线性）：受热是软化或熔融，冷却后硬化，韧性好，可反复塑制。（聚乙烯PE,聚丙烯PP，聚苯乙烯PS，聚四氟乙烯等）；

②热固性（体型）：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品。具有更好的耐热性和抗蠕变能力。（酚醛塑料、脲醛塑料）

B：合成橡胶

橡胶可分为天然橡胶（主要成分：聚异戊二烯）和合成橡胶两大类

合成橡胶：合成橡胶采用的单体，大多为烯烃，经聚合后，多为支链或含支链的聚合物。