第二章 化学工业的资源路线和主要产品
《化工工艺学》课程教学大纲
《化工工艺学》课程教学大纲课程名称：化工工艺学课程编码：18000029学时：48学时学分：3学分开课学期：第6学期课程类别：必修课程性质：专业必修课适应专业：化学工程与工艺先修课程：有机化学、物理化学、化工原理、化工设备机械基础、催化原理、化工热力学、化学反应工程等。
一.课程的性质、目的与任务本课程是化学工程与工艺专业的专业必修课，是在学完化工原理、物理化学、有机化学等基础课和技术基础课以后所开设的，是综合所学过的各门课程的基本原理，结合有机化学工业生产的特点，去组织生产工艺过程的一门课程，是理论密切联系实际的一门课程。
其主要目的和任务是，通过本课程的学习，使学生熟悉化学工业生产所用原料的来源与基本性质；熟悉各类基本反应的原理，熟悉各种化工操作单元，学会组织优化生产工艺流程，并具有一定的安全生产基本知识，在学习过程中，着重培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二.本课程的基本要求第1章绪论了解基本有机化学工业生产的任务及其在国民经济中的重要地位；基本有机化学工业的四种原料；基本有机化学工业的主要产品。
第2章原料资源及其加工了解无机化学矿及其加工、石油及其加工、天然气及其加工、煤及其加工、生物质及其加工、再生资源的开发利用、空气和水第3章烃类热裂解熟练掌握热裂解过程的化学反应与反应机理：烃类热裂解的一次反应；烃类热裂解的二次反应；烃类热裂解反应机理与动力学。
熟练掌握烃类管式炉裂解生产乙烯：原料烃组成对裂解结果的影响；操作条件的影响；管式反应器的改进与急冷器。
掌握裂解气的净化与分离：概述；酸性气体的脱除；脱水与脱炔，；裂解气的压缩。
熟练掌握裂解气的深冷分离：顺式分离流程；优化分离流程的组织原则；乙烯分离的三种流程及其比较；脱甲烷塔及操作条件；能量的综合利用。
第4章芳烃的转化了解芳烃的来源；芳烃的供需和芳烃间的相互转化。
掌握芳烃转化反应的化学过程：主要转化反应及其反应机理；催化剂。
熟练掌握芳烃的歧化和烷基转移：甲苯歧化的化学过程；工业生产方法；掌握C8芳烃的分离和异构化：C8芳烃的分离；C8芳烃的异构化。
化工生产过程原料资源与产品网络介绍课件
04
包装与运输：将产品进行包装和运输
产品网络
化工生产过程涉及多种原料资源，如石油、 天然气、煤炭等 化工生产过程将原料资源转化为各种化学品， 如塑料、橡胶、纤维等
化工生产过程产生的化学品可进一步加工成 各种产品，如药品、化妆品、食品添加剂等
化工生产过程产生的废弃物需要进行处理 和回收，以减少对环境的影响
06
水资源：化工生 产的重要原料， 可作为溶剂和冷
却剂
07
空气：化工生产 的重要原料，可 作为氧化剂和原
料
08
太阳能：化工生 产的重要能源， 可作为清洁能源
和原料
09
风能：化工生产 的重要能源，可 作为清洁能源和
原料
10
地热能：化工生 产的重要能源， 可作为清洁能源
和原料
资源分布
石油资源：主要分布 在中东地区，如沙特
2
原料资源
资源类型
01
石油：化工生产 的主要原料之一， 可提炼出各种化
工产品
02
天然气：化工生 产的重要原料， 可作为燃料和原
料
03
煤炭：化工生产 的重要原料，可 作为燃料和原料
04
矿石：化工生产 的重要原料，可 提炼出各种金属
和非金属元素
05
生物质：化工生 产的重要原料， 可作为生物燃料
和原料
自动化：采用自 动化设备，降低
人工成本
03
节能环保：采用 节能技术和环保 工艺，降低能耗
和污染
04
安全性：注重生 产安全，降低事
故风险
05
灵活性：生产工 艺可根据市场需 求进行调整，提
高产品竞争力
06
创新性：不断研 发新技术和新工 艺，提高生产效
化工生产过程的原料资源与产品网络
2
3
以化工生产的基 本过程为主线， 通过对化工原料 的选择、预处理 、储存运输，经 过化学反应和分 离、精制得到合 格产品
在我校现有 资源情况下 ，适当添加 设备开展实 验
主要内容
按照“掌握基本知识， 注重能力培养”的目的， 讲述化工产品生产的基本 知识、基本原理及应用技 术案例。
2021年4月24日星期六
4.农林副产品的化工利用
❖ 含糖或淀粉物质的化工利用 含糖或淀粉的物质种类很多， 如粮食、甘蔗、甜菜、各种薯类或野生植物的根和果实， 这类物质经水解后得己糖，己糖再经发酵后可以制取酒精、 丁醇和丙酮。
❖ 含纤维素物质的化工利用 自然界中含纤维素的物质很多， 常用来加工成化工原料的是木材加工过程中所得到的下脚 料(如木屑、碎木、枝桠等)及一些农副产品废料和野生植 物(如芦苇、玉米秆、稻秆、棉籽壳、甘蔗渣等)。用它们 可以加工生产得到甲醇、乙醇、乙酸、丙酮、糠醛等化工 产品。
❖ 生产和生活中的一些废弃物，它们可作为再生资源，经过物理和化学的再 加工，成为有价值的产品和能源。未来物质生产的特点之一将是越来越完 善地有效地利用这些“废料”和“垃圾”。
二、主要产品网络
The Main Product Network
1.煤化工产品
煤化工的利用的化工产品的网络见教材图1-1 所示。 根据我国基本国情，以煤为主的能源格局在相当长时期 内难以改变，如何清洁高效利用好煤炭资源，是解决我国 能源问题、减少二氧化碳排放的关键。在煤的清洁高效利 用中，煤制烯烃是公认和可行的发展方向，而甲醇制烯烃 是其中的关键技术。
❖ 水资源(water resources)在化工生产中的应用很普遍：水可溶解固体、 吸收气体，可作为反应物参加水解、水合等反应，可作为加热或冷却的介 质，可吸收反应热并汽化成具有做功本领的高压蒸汽。虽然地球上水的面 积占地球表面的70％以上，但是可供使用的淡水量只占总水量的3％，因 此节约和保护淡水资源、提高水的循环利用率刻不容缓。
(6)第二章 化学工业的资源路线和主要产品
第三节 资源的综合利用化学工业的资源是多种多样的，实际生产中究竟采用哪一种资源路线和生产技术，必须遵循经济而又可行的原则。
当资源路线确定后，资源的综合利用就成为一项重要的任务，它不仅与经济效益、社会效益和环境效益有着直接的关系，而且对国民经济的可持续发展产生深远的影响。
因此，资源的综合利用水平已经成为衡量一个国家化学工业发展水平高低的一个重要标志。
化工资源②稀缺而宝贵的：资源需要综合利用经济效益社会效益环境效益学工业发展水平高低的一个重要标志。
①多种多样的：实际生产中究竟采用哪一种资源路线和生产技术，我们可以 遵循经济而又可行的原则进行选择；一、煤炭资源综合利用煤炭资源综合利用存在问题综合利用率低污染环境提高煤炭资源利用率的途径①加强洁净煤技术的研究，最大程度地降低煤炭使用中产生的污染； ②努力开发煤炭的气化、加氢液化等新技术，进一步提高煤炭的利用率。
③合理使用余热，生产廉价的合成气，降低下游有机化工产品的生产成本④大力发展煤电转化，电厂建在煤炭生产基地附近，直接在当地把煤炭资 源转化成电力资源进行输送；⑤努力提高煤炭使用过程中产生的废弃物的综合利用水平，如粉煤灰用于 改良土壤，或生产建筑材料，以解决由于燃煤造成的环境污染问题。
1、煤的种类与组成(1)煤的种类煤的种类煤的种类烟煤褐煤泥煤含C 的质量分数95％ 70～80％ 50～70％ 50～60％煤的结构模型无烟煤泥煤褐煤(2)煤的元素组成：C 、H 、N 、S 等(3)煤的成分：多种有机物和无机物所组成的复杂混合物 2．煤的综合利用煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化和煤的气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。
（1）煤的干馏--------将煤隔绝空气加强热。
产物：焦炉煤气、煤焦油、焦炭、粗苯等；冶金、合成氨造气、电石、染料、医药、农药、炸药、染料、医药、农药、气体燃料、化工原料氢气、甲烷、乙烯、焦炉出燃料炭焦炭筑路材料、制碳素电极沥青合成材料酚类、萘类苯、甲苯、二甲苯煤焦油合成材料苯、甲苯、二甲苯粗苯氮肥氨、铵盐粗氨水一氧化碳气炉煤气主要用途主要成分干馏产品CH 3甲苯CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3邻二甲苯间二甲苯对二甲苯二甲苯有三种:(2)煤的气化煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高 。
2 化工资源及其初
2-4 天然气
一、天然气的分类和组成 从组成来看，可将天然气划分为： (1)干气 主要成分是CH4，其次是C2H6，C3H8和C4H10，并含 有少量的C5以上重组分，CO2、N2、H2S和NH3等。它稍 加压缩不会有液体产生，故被称作干气。属于这一类的有 天然气井和煤田伴生气。 (2)湿气 除CH4和C2H6等低碳烷烃外，还含有少量轻汽油， 对它稍加压缩就有汽油析出来，故称湿气。属于这一类的 天然气有油田伴生气。
二、原油的预处理和常减压蒸馏 1 原油的预处理 在油田脱过水后的原油，仍然含有一定量的盐和 水，所含盐类除有一小部分以结晶状态悬浮于油 中外，绝大部分溶于水中，并以微粒状态分散在 油中，形成较稳定的油包水型乳化液。 原油含盐和水对后续的加工工序带来不利影响。 在进入炼油装置前，要将原油中的盐含量脱除至 小于3 mg/L，水含量小于0.2%。
二、天然气的初步加工 由天然气井、油田、煤层中产生的天然气，不宜直接用作 化工原料，还需脱除有害组分，并将各组分分离，然后才 能将所得各种组分合理利用。
天然气经加工处理后，可得到硫磺、纯天然气和低级烷烃。 硫磺目前主要用来制造硫酸，纯天然气大量用作燃料，少 部分用作化工原料，低级烷烃主要用作化工原料。
由于原油形成的是一种比较稳定的乳化液， 炼油厂广泛采用的是加破乳剂和高压电场联合作 用的方法，即所谓电脱盐脱水。
2 原油的常减压蒸馏 直接从原油中提取石脑油、汽油、煤油、轻柴 油及燃料油。
三、催化裂化和加氢裂化 1 热裂化 在加热和加压下进行。根据所用压力的高低，分高压热 裂化(2.0～7.0MPa，450～550℃)和低压热裂化(0.1～ 0.5MPa，550～770℃)。热裂化反应主要是把含碳原子数 多的高分子量烃类裂化为碳原子数少的低分子量烃类，同时 伴有脱氢、环化、聚合和缩合等反应。产品有热裂化气、裂 化汽油、煤油、残油和石油焦炭。热裂化汽油辛烷值仍较低， 只有50左右，安定性不好，有恶臭，装置开工周期短，在 炼油厂中已被催化裂化所取代。
化学工艺学复习思考题
化学工艺学复习思考题第一章1。
何谓化学工艺？H22。
化学工业的特点是什么? H63. 化学工业的原料资源是从何而来？H8—94。
化学工业的主要产品有哪几类? H10-14第二章1．名词解释：石油（H3）、天然气、干气、湿气（H7) 、煤、煤干馏、煤气化、煤液化（H8）、化工生产工艺流程、工艺流程图（H12-13)、生产能力、生产强度、时空收率、转化率、选择性、收率（H14-16）、单程转化率、全程转化率、一次转化率、总转化率、平衡转化率、一次收率、平衡产率、总收率(H17—22）、催化剂（H32）、2．石油组成?石油中的化合物可以分为哪三类？H33．熟悉原油常、减压蒸馏工艺流程？H4-54．试比较馏分油的化学加工（二次加工）中催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解所采用原料、生成的产物、催化剂及流程特点区别？H6+书P15—195．煤的加工路线有哪三种？6．化工生产过程有哪三步？原理预处理、化学反应、产品分离及精制H117．何谓对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？（H14-22）8．物料衡算及热量衡算。
衡算的一般步骤H429．催化剂有哪些基本特征?它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？(H32）10．哪些反应条件对化学平衡和反应速率有较大影响？H27-30第三章1．名词解释：热泵绝热精馏2．根据热力学反应标准自由焓和化学键如何判断不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物;解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律，造成裂解过程结焦生炭的主要反应是哪些？书54-613．在原料确定的情况下,从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获得最佳裂解效果，应选择什么样的工艺参数(停留时间、温度、压力……）,为什么？书66—704．提高反应温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？书72—73 5．为了降低分压，通常加入稀释剂,试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？H14，H186．试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？裂解原料,裂解温度和停留时间、烃分压、裂解深度书71—787．裂解气出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有几种，你认为哪种好.为什么？H23—24 8．了解裂解炉的清焦原理，什么情况下需清焦？可采取的方法有几种? H269．裂解气进行预分离的目的和任务是什么?裂解气要严格控制的杂质有哪些?这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质,这些处理方法的原理是什么？H28—3210。
化学工业中的原料与产品的生产
化学工业中的原料与产品的生产化学工业是现代工业的重要组成部分，涉及的领域广泛，从石油化工到医药制造，从塑料制品到肥料生产，都离不开化学反应过程。
原料和产品是化学工业的两个核心要素，它们的生产对于实现工业化和提高生活质量具有重要意义。
一、化学工业中的原料生产化学工业的原料主要来自于天然资源和合成材料。
天然资源包括矿石、石油、天然气、植物和动物等，而合成材料则是通过化学反应合成的原料。
以下将介绍几种常见的化学工业原料的生产过程。
1. 石油和石油化工产品石油是化学工业中最重要的原料之一，它被广泛用于燃料、塑料、合成纤维、润滑剂等领域。
石油的生产来自于油田开采，经过一系列的物理和化学处理后，得到不同的石油化工产品。
例如，石油可以通过裂化反应得到乙烯和丙烯等烯烃，进一步合成聚乙烯和聚丙烯塑料。
2. 化学肥料化学肥料的生产离不开氮、磷、钾等元素的提取和合成。
例如，氨是制造尿素和其他氮肥的主要原料，常用的制备方法有合成氨、铵盐法和硝石法。
磷肥的主要原料是磷矿石，经过酸处理和磷酸化反应，得到各种磷肥产品。
钾肥则主要来自于钾长石和钾盐矿石的提取和加工。
3. 塑料制品塑料制品是化学工业的重要产品之一，它们的生产基于化学反应和高分子聚合。
常见的塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，它们的原料主要是石化产品。
例如，聚乙烯的生产是通过乙烯的聚合反应得到的，而乙烯可以从石油提炼或通过裂解石油得到。
二、化学工业中的产品生产化学工业生产的产品涵盖了食品、药品、塑料、化妆品、涂料和颜料等。
以下将介绍几种常见化学工业产品的生产过程。
1. 药品药品的生产包括原料药和制剂的制备。
原料药的生产通常涉及提取、合成、纯化和结晶等步骤。
例如，青霉素的生产是通过青霉素菌发酵得到，然后经过分离纯化得到纯净的原料药。
制剂的制备则是将原料药和辅料按一定配方比例混合制成制剂，例如片剂、胶囊、注射剂等。
2. 塑料制品塑料制品的生产包括塑料的加工和成型。
塑料的加工包括熔融加工和热固化加工两种方式。
第二章 生产单体的原料路线
第二章 生产单体的原料路线工业生产的高聚物按其化学组成可按如下分类：(1)加聚型高聚物：α-烯烃聚台物；乙烯基聚合物，二烯烃类聚台物等。
(2)逐步聚合型高聚物：聚酯，聚酰胺；聚醚；聚氨酯类、有机硅聚合物、酚醛树脂、环氧树脂等。
单体的来源：高分子合成材料广泛应用于各工业部门或作为日常生活用品。
要求原料来源丰富、成本较低。
而原料单体的成本却占很大的比重，所以要求单体的生产路线要简单，而且经济合理。
当前最重要的原料来源路线有：1.石油化工路线2.煤炭路线3.其他路线2.1 石油化工路线原油：从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油。
分为石蜡基石油，环烷基石油，芳香基石油以及混合基石油。
石油分馏产品：石油裂解：在一定条件下，把分子量大, 沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。
热裂解 目的:提高汽油的产量缺点：温度过高，发生结焦现象催化裂解目的:提高汽油的质量和产量催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）石油的催化重整支链化:提高汽油质量环化:生产芳烃催化剂：Pt Re石油经裂解、重整分离可以得到烯烃、丁二烯和芳烃、苯、甲苯、二甲苯等。
它们是重要的 基本有机原料，而烯烃中的乙烯、丙烯和丁二烯，则又是重要的单体。
从这些基本有机原料 可以合成各种单体。
从而得到各种合成树脂与合成橡胶。
2.2煤炭原料路线煤炭是我国能源的主要提供者危害：水---浪费燃料 盐----腐蚀设备 处理：脱水 脱盐 杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类 油田 原油2.3其他原料路线主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学加工为单体。
优点：充分利用自然资源、变废为宝缺点：只能小量生产某些单体；原料不充足、成本较高。
1. 糠醛糠醛是从农副产品中提炼的最重要的单体，由稻草、米糠和棉籽壳等农副产品制得。
稻草、米糠和棉籽壳中所含的五碳多糖经酸性水解生成五碳糖．再经脱水反应生成糠醛。
糠醛和丙酮缩聚可得糠醛-丙酮树脂，糠醛和苯酚缩聚可得糠醛-苯酚树脂，糠醛和糠醇缩聚可得糠醛-糠醇树脂，糠醛加氢得糠醇，后者和甲醛缩聚可得糠醇-甲醛树脂。
化工工艺学课件第二章化学工业原料及其加工[可修改版ppt]
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①链式饱和烃 烃类化合物（碳氢化合物） ②环烷烃
③芳香烃
表2-1 大庆原油的主要理化性质
①硫化物
非烃化合物 ②氮化物
③含氧化合物 ④金属有机化合物
胶质和沥青质
为了充分利用宝贵的石油资源。要对石油进行一次加工和二次加工，在生产 出汽油、航空煤油、柴油、锅炉燃油和液化气的同时，制取各类化工原料。
（2）燃料—润滑油型炼油厂 在生产各种燃料油的同时，还生产各种润滑油原料。通过各 种润滑油生产工艺制得润滑油组分，经调配方法制得各种润 滑油。 （3）燃料—化工型炼油厂 在生产各种燃料油的同时生产炼油气、液化石油气和芳烃等 石油化工原料。除此之外，随着对石油化工产品需求的不断 增长，一类以此生产化工产品为目的的化工型炼油厂也迅速 发展起来。 （4）燃料—润滑油—化工型炼油厂 此类炼油厂既生产燃料、润滑油类石油产品，又生产石油化 工原料。
（1）待处理原油的性质、组成； （2）对石油产品的要求，包括产品种类、质量和数量； （3）资源综合利用； （4）工艺装置对原料变更的适应性； （5）技术先进、能耗低、经济合理。
根据主要产品的类型，炼油厂可分为如下四种类型。
（1）燃料型炼油厂 以生产汽油、喷气燃料、柴油和燃料油，同时副产燃料气、芳烃和石油焦 等。主要加工装置为常、减压蒸馏、催化重整、催化裂化、延迟焦化等。其 特点是通过一次加工尽可能将石油中轻质油品抽出，得到汽油、煤油、柴油 直溜产品，并利用二次加工工艺将原油中的重质油和石油气转化为轻质燃料 油。由于国内燃料产品占石油产品总量的一半以上，故此类型炼厂的数量最 多。
❖ 原油按组，凝
固点高，含硫及胶质较少，大庆原油属于此类。 • 环烷基原油含有较多的环烷烃和芳香烃，密度较大，凝固点
(1)第二章 化学工业的资源路线和主要产品
第二章 化学工业的资源路线和主要产品第一节 化工资源概况一、化工原料：指工化工产中能全部或部分转化为化工产品的物质。
如：ArH + H 2SO 43H + H 2O R -C 6H 5 + 2SO 3 R-C 6H 4-SO 2-O-SO 3HR-C 6H 4-SO 2-O-SO 3H + R-C 6H 5 2R-C 6H 4SO 3H ①②原料只有部分转化为产物（苯磺酸）原料全部转化为产物（取代苯磺酸） 二、起始原料：是人类通过开采、种植、收集等方法得到的，主要有空气、水、矿物资源、生物原料等。
粮食、农产肥料及农业中木材加工副产物等，可用于生产有机产品，如粮食发酵生产乙醇、丙酮等。
三、化工基本原料：通常指需要经一定加工得到的原料，如低碳原子的烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和合成气。
如乙烯原料：1.乙烯的来源：①乙醇脱水制乙烯；②甲醇制乙烯；③将C4~C5低碳烯烃经催化裂解制得乙烯；④乙烷脱氢制乙烯；⑤石脑油裂解制乙烯等。
2.乙烯的用途：①制备聚乙烯；②制备二氯乙烷；③制备环氧乙烷；④制备乙苯；⑤制备乙酸乙酯；⑥合成纤维⑦合成橡胶⑧合成塑料等。
四、化工产品：化工企业使用化工原料经过单元反应过程和单元操作过程而制得的可作为生产资料和生活资料的成品，都是化工产品（但习惯上往往把不再供生产其他化学品的成品，如化学肥料、农药、塑料、合成纤维等称为化工产品）。
化工产品应符合产品要求的各项指标，如外观、颜色、粒度、晶形、黏度、杂质含量等，产品质量通常以纯度或浓度来表示。
根据产品质量的好坏可分为不同等级，各有一定的规格和指标。
化工主要化工产品有化学肥料、农药、合成树脂、塑料、合成橡胶、化学纤维、染料、颜料、涂料、药物等。
第一节化工资源概况一、世界资源结构及利用现状自然界蕴藏着丰富的可供化学加工的化学起始原料，包括矿物资源、生物资源、水、空气以及我们生产和生活中的一些废弃物等。
矿物资源：金属矿多以金属氧化物、硫化物、无机盐类形态存在；非金属矿以化合物形态存在，其中含硫、磷、硼的矿物储量比较丰富；化石燃料包括煤、石油、天然气等。
化工资源及初步加工
b.按含硫量分类
表2-3-03
原油类别 低硫原油 含硫原油
化工资源及初步加工 ——石油
表2-3-03原油按含硫量分类标准
OH
高 挥 发 烟 煤
O
CH COOH CH3 OH
2
O CC H
2
OH
CH2 HO OH
次 烟 煤
无 烟 煤
O
三.腐植煤的生成过程及岩相组成腐植煤的 生成过程
1.腐植煤的生成过程 A.聚煤期
化工资源及初步加工 ——煤炭
a.古生代的石炭纪和三叠纪，造煤植物主要是孢子植 物
b.中生代的侏罗纪和白垩纪，造煤植物主要是裸子植 物 c.新生代的第三纪，造煤植物主要是被子植物
有机化学工业主要由石油和 天然气为原料制得。但随着石 油资源的日益枯竭，煤化工和 天然气化工将会取代石油化工， 或为获取有机化学品的主要来 源，有机化学工业也会发生质 的飞跃。
一.煤的种类和特征 1.煤的种类 a.腐植煤 由高等植物形成的煤，在自然界中分布最 广。又可细分为泥炭，褐煤，烟煤和无烟煤。
244. 42 1.25 0
185. 87 1.92 5
156. 86 0.95 8
135. 04 1.10 0
133. 40 1.29 5
81.8 4 4.73 8
56.5 6 0.85 0
29.6 8 2.56 8
21.8 2 1.85
一.石油的性质，组成和分类 1.性质和组成
化工资源及初步加工 ——石油
二.煤的化学组成或分子结构
化工资源及初步加工 ——煤炭
1.煤的化学组成 煤中有机物主要有C,H,O及少量的N,S和P构成。
煤的元素组成
种类 组成 w（C）/ % w（H）/ % w（O）/ % 泥炭 60~70 5~6 25~35 褐煤 70~80 5~6 15~25 烟煤 80~90 4~5 5~15 无烟煤 90~98 1~3 1~3
第二章_无机化工
LR6 ----- 碱性锌-锰电池（5号）
无汞 ----- 不含HgCl2缓蚀剂 Li-MnO2-----锂（一次）电池 Ni-Cd ----- 镍-镉（二次）电池 Ni-MH ----- 镍-氢（二次）电池
Li-ion ----- 锂离子（二次）电池
15
2.3.4 无机盐工业
2.水处理剂
杀菌剂（抑制水中菌藻和微生物的滋长） ----次氯酸钠、漂白粉等； 絮凝剂（加快水中悬浮物和污泥的沉降） ----硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁等。
化学工程导论
第二章 无机化工
1
第二章
无机化工
无机化学工业是相对于有机化学工业而言的庞大工 业部门，它是发展最早的化工部门，在推动化工技 术的发展上作出过重要的贡献。例如在过去，曾以 硫酸产量的多少为标志，来衡量一个国家化学工业 的发达程度，而后则首先要比较乙烯的生产能力， 当前则要看化工产品的精细化率如何。 无机化工是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。
稀硫酸洗涤, 除去氧化砷等
SO2 + 0.5O2 SO3 + H2O
SO3 + Q H2SO4 + Q
36
硫酸生产流程示意
37 1-转化器；2-蒸汽过热器；3-蒸发器；4-锅炉给水预热器；5,6-换热器； 7-中间吸收塔；8-最终吸收塔 ；9,10-泵；11,12-冷却器
2.4.2 纯碱生产工艺
12
2.3.4 无机盐工业
1. 电池工业原料
锌 - 锰电池 ----- 用氯化锌和氯化铵作电解质，氯 化汞作缓蚀剂； 锂离子二次电池-----用钴酸锂、锰酸锂作正极材 料；六氟磷酸锂、高氯酸锂作电解质。
13
第二章 化工主要产品
1
各种有关产品的基本概念
产品 通过生产过程加工出来的物品即为产品。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。产品出厂前都要经过一 定的质量检查，化工产品的质量除通常要用纯度或浓 度来衡量外，还应采用其他各项指标（如外观、颜色、 粒度、晶度、黏度、杂质含量等）来区分，根据产品 质量的好坏可分为不同的等级。 成品 加工完毕，经检验达到质量要求，可以向外 供应的产品即为成品。一个化工厂至少有一种产品是 成品，而更多的情况是一个化工厂同时有两种以上的 多种成品。
5
第一节 基本有机化学工业的主要产品
一、碳一系列主要化学产品 碳一系列的化学产品包括从甲烷和合成气 出发生产的两大类产品。甲烷系列主要产 品见表2-1。
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合成气系列产品是指以一氧化碳、甲醇为 原料生产的产品，见表2-2。
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二、碳二系列主要化学产品
碳二系列化学产品包括从乙烯和乙炔出发的两 大类产品。乙烯是基本有机化学工业中最重要、 产量最大的一种基本原料，从乙烯出发可以合 成许多重要的有机化工产品。乙烯用途中，目 前用量最大的产品是聚乙烯（高密度聚乙烯、 低密度聚乙烯等）、环氧乙烷、二氯乙烷等。 乙烯系列的主要产品见表2-3。
碳三系列化学产品即以丙烯出发生产的产品，其 在基本有机化学工业中的重要性仅次于乙烯系列产品。 丙烯系列主要产品见表2-5。
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四、碳四系列主要化学产品
碳四烃来源丰富，可以从油田气、炼厂气、烃 类裂解制乙烯副产的碳四馏分中得到，是基本有机 化学工业的重要原料。尤其是正丁烯、异丁烯和丁 二烯最重要，其次是正丁烷。碳四烃系列的主要产 品见表2-6。
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二、合成纤维
第二章合成聚合物的原料路线
1，2-丁二烯、2-丁烯、 乙基乙炔、C5馏分等
2.1.5 石油化工路线合成单体及聚合物的路线
由乙烯获得的化工产品
由丙烯获得的化工产品
由丁二烯获得的化工产品
P 34
由甲苯、二甲苯烯获得的化工产品
2.2 煤炭路线及所获得的化工产品 2.2.1 煤的干馏 将煤隔绝空气加热，随着温度升高，煤中有机物逐渐开 始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥发产物就 是焦炭。 按加热的温度不同可分为三种： 900℃ - 1100℃ 700℃ - 900℃ 500℃ - 600 ℃ 高温干馏 中温干馏 低温干馏
脱氧 高温下与氧 气、水反应 羰基化 合成气 甲醇 脱水 氧化 煤 汽、柴、煤油 炭 直接液化 加氢 液态烃 汽、柴、煤油 二甲醚 甲醛 烯烃 醋酸
气化炉
间接液化
现将煤气 化制备合 成气
通过催化将合成 气转化为烃类和 含氧化合物
低碳混合醇、 二甲醚等
2.3 从动、植物获得的原料路线 从自然界动植物获得的原料，能与从石油、煤炭获得的原 料互为补充。 例1 ，天然橡胶，天然纤维，天然蛋白，多糖等直接可 以利用和进一步加工利用的高分子原料； 例 2 ，从动植物得到小分子单体原料，由稻草、米糠等 制得的糠醛。 从天然产物得到的原料是可再生的，绿色环保，还可制备 仿生结构的高分子材料。
由碳、氢两种元素所组成的各种烃类混合物，并含有少量的含氮、
2.1.2 石油裂解生产烯烃 裂解： 将沸点 350℃ 以下的液态烃（< C18），在稀释剂水蒸汽存 在下，于 750 - 800℃ 高温热裂解为低级烯烃、二烯烃的过程。 裂解原料： 沸点 350℃ 以下的液态油品（轻柴油）、裂解副产物乙 烷，C4 馏分、天然气。 裂解产物： 裂解气（包括氢、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、 C4 馏分)；裂解轻油（裂解汽油、燃料油和柴油）。 高温裂解生成的产品成分非常复杂！
化学工艺基础课件
直接液化是采用加氢方法使煤转化为液态烃，产物为人造石油。间接液化指预先制成合成气，然后通过催化剂转化为燃料。
含氢、甲烷、乙烯等
煤
低温干馏
焦炉煤气
低温煤焦油
酚类、烷烃、环烷烃等
半焦
气化
合成气
高温干馏
焦炉煤气
粗苯
02
01
02
根据沸程的不同，将石油分类
来源： 常减压蒸馏（一次加工）得到直馏汽油 催化/裂化重整（二次加工）得到催化汽油
柴油标号的依据是柴油的凝固点划分的
柴油的标号
一次加工和二次加工。一次加工方法为常压蒸馏和减压蒸馏。
加工
一次加工仅将 原油切割成几个馏分，生产的燃料量有限，不能满足化工原料的要求。二次加工是对馏分油的化学加工，目的在于调整烃类的组成。
催化重整：在含铂催化剂作用下加热石脑油，使其中的烃类分子重整排列形成新分子的工艺过程。可提供三苯、高新烷值汽油等。主要发生的反应为环烷烃脱氢、烷烃脱氢环化等。
1. 生产过程
产品分离与精制
化学反应
原料预处理
达到所需状态和规格
反应类型、反应器
得到符合规格的产品 回收利用副产物
2. 工艺流程
将原料转变成化工产品。流程的组织需要用到推论分析、功能分析、形态分析等。
推论分析是从目标出发，寻找实现此目标的前提。以合成氨为例，由N2与H2合成氨这一目标，需要确定加热加压措施，选择或设计相应设备和反应器结构，寻求能达到任务纯度要求的原料气。再下一步寻求制造粗原料的工艺，最终找到以煤或天然气或渣油作为初始原料及其相应的制气工艺。
分离
二章化工产品来源131共52页
我国原油分布状况
我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多 斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资 源量172亿吨，占全国的81.13％；除陆地石油资本外，我国的 海洋油气资本也十分丰盛。中国近海海域发育了一系列沉积盆 地，总面积达近百万平方公里，具有丰盛的含油气前景。
聚合
裂解产生的低分子烯烃可以聚合得一系列重要的化工产品。如聚 乙烯，丁苯橡胶等。
烷化
一分子烯烃与一分子烷烃或芳烃在催化剂作用下烷基化反应。
• 沸石催化下丙烯与苯反应得异丙苯； • 三氟化硼催化，对甲酚与异丁烯得2.6-二叔丁基对甲酚等。
催化重整
铂-铼-氧化铝催化剂上，使直链烃与脂环烃脱氢得芳烃，主 要是苯、甲苯和二甲苯。在获得不含铅的高锌值汽油方面起重要 作用。
麻风树是制造植物柴油的 原料之一
脂肪燃料快艇
气化燃烧锅炉
生物质能木质压缩颗粒
中国的生物质能资源结构
淀粉资源 ➢来源
果实、块茎。
➢应用
（1）淀粉分子化学结构改性 （2）淀粉对其他精细化学品的改性。
➢ 淀粉改性PVC,PVA,EAA及LDPE，生产出可生物降解 农用薄膜，防止“白色污染”;
小论文： 对石油、煤炭、天然气和生物质为来源的化工生 产状况和发展形势进行调研。（其中一种） (2000字)
从煤炭得到化工产品的途径 煤的高温干馏 （绝氧、高温）
在隔绝空气的条件下加热煤到1000℃，即得到焦炭、许多液体 及气态分解产物。焦炭用于炼钢，其他则可以得到多种化工原料。
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化工工艺概论 第二版
第二节
化学工业主要产品网络
（3）催化重整(catalyticreforming) 定义：是将适当的石油馏分在贵金属催化剂Pt(或Rh,Re，Ir等） 作用下，进行碳架结构的重新调整，使环烷烃和烷烃发生脱 氢芳构化反应形成芳烃的方法。 优点：不仅能提供高辛烷值的汽油，而且能提供苯、甲苯、 二甲苯等芳烃原料及液化和溶剂油，并副产氢气。现在已成 为将石油馏分经过化学加工转变成芳烃的重要方法之一。 产物分布：经重整后得到的重整油含有30％～60％的芳烃， 还含有烷烃和少量环烷烃。将重整油中芳烃经抽提分离后， 余下部分称为抽余油，它既可作商品油，也可作为裂解乙烯 的原料。
仅次于美国和俄罗斯。 我国是全世界少有的以煤为主的能源大国。
我国的石油资源约占世界总量的2.3％。
天然气资源丰富，陕甘宁、新疆地区、四川东部三个大规模的气区。 水资源丰富，在我国广阔的土地上有许多源远流长的大江、大河，以及数 量众多的中小河流和湖泊。 人均资源占有量相对较少，已探明的煤炭人均占有量却不到世界平均水平 的一半；石油人均占有量仅为世界平均水平的l／10。 我国的可再生资源十分丰富，若能充分开发利用，有可能解决我国所需要 的大部分能源。
利用途径：
1．煤的干馏 (coalcarbonizatin)
将煤隔绝空气加热，使其分解成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程称为煤 的干馏。
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第二节
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(1)高温干馏(炼焦) 定义：煤在炼焦炉中隔绝空气于900～1100℃进行干馏的过程称 为高温干馏。 产品：高温干馏产生焦炭、焦炉气、粗苯和煤焦油。焦炭可用于 冶金工业炼铁或用来生产电石； 焦炉气则是热值很高的气体燃料： 煤焦油是生产有机原料较有价值的高温干馏产品之一。
例如：空气经过深度冷冻分离得到的纯氧和纯氮， 广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品等工 业部门和军事、航天领域。随着近年来膜分离技术的 发展，使从空气中分离更多有用的组分成为可能。
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第一节
化工资源概况
我国自然资源总量排世界第七位，已探明的矿产资源总量居世界第三位，
金属矿多以金属氧化物、硫化物、无机盐类形态存在； 非金属矿以化合物形态存在，其中含硫、磷、硼的矿物储量比较丰富； 化石燃料包括煤、石油、天然气等。最重要的化工原料。目前世界上 85％左右的能源与化学工业均建立在石油、天然气和煤炭的基第一节
生物资源：
水资源： 水可溶解固体、吸收气体；可作为反应物参加水解、水 合等反应，可作为加热或冷却的介质；可吸收反应热并 汽化成具有做功本领的高压蒸汽。
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第一节
空气资源：
化工资源概况
从空气中提取的高纯度的氦、氖、氪、氩等气体，广泛应用 于高精尖科技领域；空气的主要成分氮气和氧气更是重要的 化工原料。
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第二章 化学工业的资源路 线和主要产品 Resources and Prime Products of Chemical Industry
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三大目标：
知 识 目 标
能 力 目 标
素 质 目 标
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
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（2）加氢裂化(hydrocracking) 定义：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，最后转变成航空煤油、柴油、汽油等产品的过程。 催化剂：贵重金属(Pt，Pd)和非贵重金属(Ni，Mo，W)两类，多以 固体酸(如硅酸铝分子筛等)为载体。 优点：减少了产品中的不饱和烃及重芳烃，使硫、氮、氧和重金属 等从烃类化合物中分解脱除，提高了油品的质量；而且大量氢气可 以抑制脱氢缩合反应，产品油中不含焦油，催化剂上也不结焦。 加氢裂化产物分布：正构烷烃和异构烷烃所占比例相当高，重芳烃 减少，是优质的航空煤油和柴油。此外，加氢裂化柴油也可作为裂 解制烯烃的原料。加氢裂化已成为现代炼油厂的主要加工方法之一。
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3．煤的液化(coal liquefaction)
煤的液化是指煤经化学加工转化成为液体燃料的过程。 煤的直接液化也称为煤的加氢液化，是指在高温(420～480℃)、 高压(10～20MPa)下，采用加氢方法使煤转化为液态烃的过程。 特点：加氢液化产物称为人造石油，可进一步加工成各种液体 燃料。 煤的间接液化是指将煤首先制成合成气，然后通过催化剂作用 将合成气转化成烃类燃料、含氧化合物燃料(如低碳混合醇、 二甲醚等)。 特点：由于甲醇、低碳醇的抗爆性能优异，可替代汽油，而二 甲醚的十六烷值很高，是优良的柴油替代品。
(2)低温干馏 定义：煤在较低的温度(500～600℃)下进行干馏的过程。 产品：低温干馏产生半焦、低温焦油和煤气等产物。由于终温较 低，分解产物的二次热解少，故产生的焦油中除含较多的酚类、 烷烃和环烷烃外，芳烃的含量则很少，它是人造石油的重要来源 之一，而半焦经气化可制合成气。
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其他有害物质。
经济实惠。天然气与人工煤气相比，同比热值价格相当，并且天然气 清洁干净，能延长灶具的使用寿命，也有利于用户减少维修费用的支 出。
改善生活。随着家庭使用安全、可靠的天然气，会改善家居环境，提 高生活质量。
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第二节
天然气的用途
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民用市场消费
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
第二节 化学工业主要产品网络 The Product Network of Chemical Industry
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一、煤化工产品 定义：
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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， 称为煤化学工业。
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（4）热裂解（pyrolysis) 定义：是指将烃类加热到750～900℃使其发生裂解 的过程。烃类热裂解的主要目的是为了得到乙烯和 丙烯。 热裂解的原料：乙烷、丙烷、石油以及煤油、柴油 等。 产物分布：裂解气中除大量的乙烯、丙烯和十二烷 基等烯烃外，还有氢气、C1～C4烷烃，对裂解气进 一步分离后还可得到多种重要的有机化工原料。 以石油为原料的主要化工网络如图2-2所示。
0.6% 5.4%
资源状况
1 2 3
煤炭：94%； 石油：5.4%； 天然气：0.6%
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94.0%
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第二节
天然气优点
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安全可靠。天然气无毒、易散发，比重轻于空气，不宜积聚成爆炸性
气体，是较为安全的燃气。 绿色环保。天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和
燃煤是城市污染的罪魁祸首之一，煤炭在能源消费结构
中达占到了70%以上，因此造成各大中城市大气质量普 遍较差。
国家有关部门规划，到2010年全国省会以上大城市的气
化率要达到85%-90%，中等城市要达到80%。要达到 这一目标，就成熟而具有比较优势的替代能源来看，用 天然气代替燃煤，无疑是最佳选择。
初馏塔底油分出轻汽油，煤油、轻柴油、重柴油，它们均可作为生产乙烯 的原料；而轻汽油和重油则分别是催化重整和催化裂化的原料。 常压渣油再进入减压蒸馏塔，得到减压馏分油，可作为催化裂化和加氢裂 化的原料；减压渣油可作为加氢裂化的原料，或用于生产石油或石油沥青。
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第二节
三、天然气化工产品
化学工业主要产品网络
天然气除含有主要成分甲烷外，还有乙烷、丙烷、丁烷等各种烷烃及硫化 氢、氮、二氧化碳等气体。
根据天然气中甲烷和其他烷烃含量的不同，通常将天然气分为干气 和湿气两种。 干气也称为贫气，甲烷含量高于90％，其他烷烃则很少； 湿气又称为富气，除含甲烷外，还有相当数量的其他低级烷烃。
第二节
2.二次加工
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为了提高汽油产量和质量，往往把蒸馏后所得的各级产品再进行二次加工。
（1）催化裂化(catalytic cracking) 定义：以重质馏分油为原料，在催化剂作用下于0.1～0.3MPa 和450～530℃进行裂化的过程。可得到高辛烷值的汽油。 催化剂：硅酸铝 裂化产物分布：汽油产率30％～60％；柴油产率≤40％；气体 产率约10％～20％，烃类中C3、C4烯烃可达一半左右，是宝 贵的化工原料；而C3、C4烷烃则为民用液化气，甲烷和氢是 合成氨、甲醇及碳一化工产品的原料。
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
素质目标： 培养对工作一丝不苟、严谨细致的优 良作风； 培养工程技术观念； 培养安全生产和清洁生产的意识。
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
煤化工产品
石油化工产品
天然气化工 产品
本章 重点
第二节
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2．煤的气化(coal gasification)
煤的气化是指以固体燃料煤或焦炭为原料，在高温(900～ 1300℃)下通入气化剂，使其转化成主要含氢、一氧化碳、二氧 化碳等混合气体的过程。 气化剂：水蒸气、空气或氧气。 煤的气化是获得基本化工原料——合成气(CO+H2)的重要途径。 合成气是合成氨、甲醇以及C1化工产品的基本原料，同时也可 作气体燃料使用。 特点：利用干馏制取化工原料，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和氢的物质。