第7章化学工艺学
化学工艺学完整版
化学工艺学完整版化学工艺学是研究化学反应过程和工业生产中的化学工艺的学科。
它涉及到化学反应的热力学、动力学、传质、传热、流体力学等基本原理，以及工艺流程设计、设备选择、操作控制、安全与环保等方面的内容。
化学工艺学的完整版可以包括以下几个方面的内容：1. 化学反应热力学：研究化学反应的热力学性质，如反应热、反应平衡等。
通过热力学计算，确定反应的热效应和平衡条件，为工艺设计提供基础数据。
2. 化学反应动力学：研究化学反应速率和反应机理。
通过实验和数学模型，确定反应速率方程和反应机理，为工艺操作和控制提供依据。
3. 传质与传热：研究物质在流体中的传质和传热过程。
通过传质与传热的计算和实验，确定物质在反应器中的分布和温度变化，为工艺设计和操作提供依据。
4. 流体力学：研究流体在管道、反应器等设备中的流动特性。
通过流体力学的计算和实验，确定流体的流速、压降和混合程度，为工艺流程设计和设备选择提供依据。
5. 工艺流程设计：根据反应过程的特点和要求，设计合理的工艺流程。
包括反应器的选择、分离和纯化步骤的设计等。
6. 设备选择与操作控制：根据工艺流程的要求，选择合适的设备，并进行操作控制。
包括反应器、分离设备、传热设备等的选择和操作参数的确定。
7. 安全与环保：考虑工艺过程中的安全性和环境保护。
包括事故预防和应急处理措施，以及废物处理和排放控制等。
综上所述，化学工艺学的完整版包括了热力学、动力学、传质、传热、流体力学等基本原理，以及工艺流程设计、设备选择、操作控制、安全与环保等方面的内容。
这些内容相互关联，共同构成了化学工艺学的完整体系。
《化学过程工艺学》第七章 气液固三相
实现
气相与液固相的分离 固体颗粒的分级 气相和液相中各种组分的分离
三相分离系统 （1）浆态的蒸发浓缩系统
闪蒸室
真空强制循环蒸发器（磷酸浓缩 3%含固量）
热气体与浆料直接接触的蒸发装置
鼓泡浓缩、浸没燃烧、喷雾浓缩
P212
H2SO4
晶浆悬浮床 固相
换热器
图 真空强制循环蒸发器
四川大学本科生课程化学工艺学
（2）过渡流动区：继续提高气体流速，就进入过渡
区，这时床层上部基本上是喷射流，床层下部则出现
脉冲现象。在过渡区流动既不完全是喷射流，又不完
全是脉冲流，两者交替并存。
（3）脉冲流动区：气速进一步增大，脉冲不断出现，
并充满整个床层。液体流速一定时，脉冲的频率和速
度基本不变，脉冲现象具有一定的规律性。当液体流
k AS Se (cAL cAS )
催化剂外表面传质
kwSe swcAS
催化剂内的扩散反应过程速率
气液相界面的相平衡
c AGi KGLc ALi
令
rA
dN A dVR
kT SecAG
1 kT
Se
1 k AG
Se
KGL k AL
K
GL
1 k AS
1
kw sw
（1）温度 （2）催化剂粒度
总体反应速率常数
内扩散有效因子
四川大学本科生课程化学工艺学
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7.1.2 液固三相过程中的流形
为何要研究流形？ 三相中，气液相反应极快；固相参1 悬浮床中的流动形态
悬浮状固体颗粒(小颗粒)的搅拌形式： 机械搅拌悬浮式和气液搅动悬浮式。
气液搅动的悬浮态（三相流态化）：固体粒子在气体和液体 两种流体的作用下呈流化状态。
化学工艺学课后习题及答案
第2章化学工艺基础2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。
教材上有2个例子。
2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。
循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。
循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。
同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。
2-5何谓转化率？何谓选择性？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？答：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。
选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。
在复杂反应体系中，选择性表达了主、副反应进行程度的相对大小，能确切反映原料的利用是否合理。
有副反应的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。
但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。
2-6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？答：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，但不能改变平衡。
③催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。
在化工生产中的作用主要体现在以下几方面：⑴提高反应速率和选择性。
⑵改进操作条件。
⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。
⑷催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。
在生产中必须正确操作和控制反应参数，防止损害催化剂。
催化剂使用时，必须在反应前对其进行活化，使其转化成具有活性的状态，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。
《化学工艺学》教学大纲
《化学工艺学》教学大纲中文名称：化学工艺学授课专业：化学工程与工艺学时：40 学分：2.5相关课程：化工原理化工热力学传递过程反应工程分离工程课程内容：本课程根据化学工业的结构特点，以反应单元为主线组织教学，共介绍了8类主要的反应单元：烃类热裂解、芳烃转化、合成气的生产、加氢过程、脱氢过程、烃类选择性氧化、羰基化过程和氯化过程。
每一个反应单元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（包括反应器选型、组织原则、生产方法比较及最新进展）。
根据新技术、新工艺发展趋势，介绍绿色化学化工概论、绿色化学工艺技术进展专题等内容。
课程教学的基本要求：本课程的教学环节包括课堂讲授，答疑和期末考试。
重点放在分析和讨论典型产品生产工艺的化学反应、分离部分的原理、影响因素、确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织等。
同时，对工艺路线、流程的经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理作一定的评价。
培养学生理论联系实际的能力，为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理打下牢固的化学工艺基础。
课程教学内容和学时分配：第1章绪论（1学时）基本要求：了解化学工艺学的研究内容，化学工业的概况、主要化工原料及产品。
重点：化学工艺与化学工程的关系，主要的化工原料难点：介绍化学工艺与化学工程研究内容的差别和相互关系，使学生认识到化工工艺在化工生产、科研中的主导地位，激发其学习热情。
第2章化学工艺基础（2学时）基本要求：了解主要化工原料及其加工过程；化学工艺学的基本概念。
重点：石油的一次加工和二次加工的工艺和特点；化工过程的主要效率指标；热量衡算和物料衡算难点：掌握化工生产工艺流程的组织的基本方法，学会分析复杂流程的单程转化率、全程转化率、选择性等效率指标，建立初步的工程概念。
第3章烃类热裂解（4学时）基本要求：了解烃类热裂解的化学反应及其热力学和动力学特征；掌握烃类裂解的一次反应和二次反应以及对烯烃收率影响规律；掌握各个工艺参数和原料性质对裂解产物分布的影响；了解管式裂解炉的结构、材料和炉型；掌握裂解气的各种净化方法、原理和工艺条件；熟悉不同分离顺序流程及精馏分离的工艺参数。
化学工艺学知识点总结
化学工艺学第一章绪论1、化学工业：运用化学工艺、化学工程及设备,通过各种化工单元操作,高效、节能、经济、环保和安全地将原料生产成化工产品的特定生产部门.2、化学工艺即化工生产技术,是指将各种原料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.3、化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就,研究综合利用各种原料生产化学产品的方法原理、操作条件、流程和设备,以创立技术先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科.4、21世纪,化学工业的发展趋势答：1产品结构精细化和功能化；2生产装置微型化和柔性化；3生产过程绿色化和高科技化；4市场经营国际化、信息化.5、绿色化工就是用先进的化工技术和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的各种物质的一种技术手段.6、化学工业的基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品的在自然界天然存在的资源.7、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品.8.煤化工：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.9.煤的干馏：是指在隔绝空气条件下将煤加热,使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程.10．一次加工方法主要包括一次加工和二次加工,一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.11.蒸馏是一种利用液体混合物中各组分挥发度的差别沸点不同进行分离的方法,是一种没有化学反应的传质、传热物理过程,主要设备是蒸馏塔.12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解四种.13.催化重整：是在铂催化剂作用下加热汽油馏分石脑油,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程.14.催化重整的原料是石脑油,以生产高辛烷值汽油为目的时一般采用80～180℃馏分.15．催化加氢裂化是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,转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程. 16.化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离与精制三大步骤.17.原料的预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格.18、化学反应是化工生产的核心.实现化学反应过程的设备称为反应器釜或塔.19、产品分离与精制目一是获取符合规格的产品,二是回收、利用副产物.20、组织工艺流程时应遵循的原则有哪些答：1工艺路线技术先进,生产运行安全可靠,经济指标先进合理；2原料和能量利用充分合理；3单元操作适宜,设备选型合理；4工艺流程连续化、自动化；5安全措施得当,“三”治理有效.21、工业催化剂的性能指标是活性、选择性和寿命.22、催化剂的失活原因一般分为中毒、结焦和堵塞、烧结和热失活三大类.22、固体催化剂在使用中应注意事项有哪些答：1要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；2原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；3要严格控制催化剂使用温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂.4要维持正常操作条件如温度、压力、反应物配比、流量等稳定,尽量减少波动.5开车时要保持缓慢的升温、升压速率,温度、压力的突然变化容易造成催化剂的粉粹,要尽量减少开车、停车的次数.第一章化学工艺基础1.化工原料根据物质来源可分为无机原料和有机原料两大类.2.煤化工包括煤的干馏包括炼焦和低温干馏,气化,液化和合成化学品等.3.原油：从油井中开采出来没有经过加工处理的石油叫原油,它是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠液体.4.一次加工：一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.5.二次加工：常用的二次加工方法主要有催化重整,催化裂化,催化加氢裂化和烃类热裂解.6.化工生产过程：一般可概括为原料预处理,化学反应和产品分离与精制三大步骤.7.选择性：是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比,用符号S表示.表达式为：转化为目的产物的某反应物的量该反应物的转化总量8.催化剂失活原因一般分为中毒,结焦和堵塞,烧结和热失活三大类.9.催化剂使用注意事项：（1）要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；（2）原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；（3）要严格控制操作温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂；（4）要维持正常操作条件的稳定,尽量减少波动；（5）开车时要保持缓慢的升温,升压速率,温度,压力的突然变化容易造成催化剂的粉碎,要尽量减少开,停车的次数.第四章烃类热裂解1.烃类热裂解：是指以石油系烃类为原料,利用石油烃在高温下的不稳定、易分解的性质,在隔绝空气和高温条件下使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应,以制取低级烯烃的过程.2.烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要由原料烃的热裂解和裂解产物的分离精制两部分组成.3.一般将复杂的裂解反应归纳为一次反应和二次反应.4.一次反应：是指原料烃主要是烃类和环烷烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应.5. 二次反应：是指一次反应的产物乙烯、丙烯等低级分子烯烃进一步发生反应生成多种产物,直至最后生焦或炭.6.乙烷裂解的自由基反应包括链引发、链增长反应和链终止反应3个阶段.7.各类烃热裂解的难易顺序可归纳为：异构烷烃>正构烷烃>环烷烃C 6>C 5>芳烃8.从热力学角度分析,裂解是吸热反应,理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度一般在750～900℃.裂解的深度取决于裂解温度和停留时间.管式炉裂解技术的反应设备是裂解炉,它既是乙烯装置的核心,又是挖掘节能潜力的关键设备.9.石油烃类裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压,产生的裂解气要迅速离开反应区.10.烃类的热裂解过程的特点：1烃类热裂解是吸热反应；2烃类热解需在高温下进行,反应温度一般在750℃以上；3为了避免烃类热裂解过程中二次反应,反应停留时间很短,一般在～1s ； 4热裂解反应是分子数增加的反应,烃分压低有利于原料分子向反应产物分子的反应平衡方向移动；5裂解反应产物是复杂的混合物,除了裂解气和液体烃之外,尚有固体产物焦生成.11.裂解气中含有少量的Ｈ2S 、CO 2、H 2O 、C 2H 2、CO 等气体杂质.分析其来源主要有三个方面：一是由原料带入；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入.12.热泵：是通过做功将低温热源的热量传送给高温热源的供热系统. 2．烃类热裂解的主要目的是生产乙烯,同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等产品.3.乙烯装置生产能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平.4.烃类热裂解过程非常复杂,具体体现在一下几个方面：1原料复杂2反应复杂3产物复杂7．同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断键反应比脱氢反应容易发生.8.带支链烃的C-C键或C-H键的键能较直链烷烃的C-C键或C-H键的键能小,易断裂,所以,带支链的烃容易裂解或脱氢.9.带侧链的环烷烃首先经行脱烷基反应,脱烷基反应一般在长侧链的中部开始断裂,一直进行到侧链为甲基或乙基,然后再一步发生环烷烃脱氢生成芳烃的反应,环烷烃脱氢比开环生成烯烃容易.10.在较高的温度下,低分子的烷烃、烯烃有可能分解为碳和氢.11.正构烷烃在各族烃中最有利于生成乙烯、丙烯.12.异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃.13.烃类热裂解过程的特点：1吸热反应高温2体积增大低压3易发生二次反应14.裂解深度：指裂解反应进行的程度.15.裂解炉设计开发的根本思路是提高裂解过程的选择性和设备的生产能力.16.提高裂解过程选择性的主要途径：1提高反应温度2缩短停留时间3降低烃分压17.工业上一般采用蒸汽作为稀释剂,其优点有如下几点：1裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离,不会增加裂解气的分离负荷和困难.2水蒸汽热容量大,使系统有较大的热惯性,当操作供热不平稳时可以起到稳定温度的作用,保护炉管防止过热.3抑制裂解原料所含硫对镍络合金炉管的腐蚀.4脱除结碳.18.裂解供热方式有直接供热和间接供热.19.急冷的方法有两种：一种是直接急冷,一种是间接急冷.20.裂解气的净化与分离目的是除去裂解气中的有害杂质.21.工业生产上采用的裂解气分离方法主要有：油吸收精馏分离法、深冷分离法、吸附分离法、络合物分离法.22.工业上脱水的方法有多种,如冷冻法、吸收法、吸附法.补充：第5章芳烃转化过程石油芳烃主要来源于石脑油重整生成的油及烃裂解生成乙烯副产的裂解汽油.工业上广泛应用的芳烃转化反应主要有：C8芳烃的异构化、甲苯的歧化和C9芳烃烷基的转移、芳烃的烷基化、烷基芳烃的脱烷基化等.芳烃歧化：是指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂作用下一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上的反应.烷基转移是指两个不同的芳烃分子之间发生烷基转移的反应.芳烃的烷基化是芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基芳烃的反应.第6章催化加氢与脱氢1、催化加氢：是指有机化合物中一个或几个不饱和官能团在催化剂作用下与氢气的加成反应.2.催化加氢反应在化学工业中一是用于合成有机产品,二是用于许多化工产品的加氢精制.3.骨架催化剂：将具有催化活性的金属和载体铝或硅制成合金,再用氢氧化钠溶液浸渍合金,溶解其中的铝或硅,得到活性金属构成的骨架状物质4.加氢催化剂按其形态主要可分为金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属络合物催化剂五大类.5.下列芳烃加氢的顺序正确的是CA C 6H 5CH 3>C 6H 6>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33B C 6H 4CH 32>C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33C C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33D C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33 >C 6H 4CH 326炔烃、二烯烃、单烯烃、芳烃混合在一起加氢时,其反应速率顺序为DA. 二烯烃>炔烃>单烯烃>芳烃B. 炔烃>单烯烃>二烯烃>芳烃C. 二烯烃>单烯烃>芳烃>炔烃D. 炔烃>二烯烃>单烯烃>芳烃7.绝热式反应器乙苯脱氢工艺中,水蒸气和乙苯的摩尔比为AA. 14：1B. 13：1C. 12：1D. 10：18.金属催化剂：就是把活性组分如Ni 、Pd 、Pt 等金属分散于载体上,以提高催化剂活性组分的分散性和均匀性,增强催化剂的强度和耐热性.9.目前工业生产上采用的催化剂大致可分为锌铬系和铜锌或铝系即铜基催化剂两大类.10.低压法合成甲醇工艺流程主要由造气、压缩、合成和精制四大部分组成.第7章烃类选择性氧化1.烃类选择性氧化过程的特点答：1反应放热量大；2反应不可逆；3反应过程易燃易爆；4反应途径复杂多样.2．如何提高烃类选择性氧化安全性答：1原料配比一定要控制在爆炸极限之外；2在设计氧化反应器时,除考虑设计足够的传热面积及时移走热量外,还要在氧化设备上设上加设防爆口,装上安全阀或防爆膜；3反应温度最好采用自动控制,至少要有自动报警系统.4还可以采用惰性气体的办法稀释作用物,以减少反应的激烈程度,防止发生爆炸.3.非均相催化氧化主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下以气态氧作为氧化剂氧化为有机产品的过程.4.气固相催化氧化反应都是强放热反应,工业上常用的反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.5.流化床反应器是一种利用气体或液体通过固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器.6.流化床反应器从其结构来看自下而上大致分为锥形体、反应段和扩大段三部分.7.简述液相均相催化氧化技术优缺点.主要优点：（1）反应物与催化剂同相,不存在固体表面上活性中心性质及分布不均匀的问题,作为活性中心的过渡金属活性高,选择性好；（2）反应条件不太苛刻,反应比较平稳,易于控制；（3）反应设备简单,容积小,生产能力高；不足之处：（1）反应温度通常不太高,因此反应热利用率较低；（2）在腐蚀性较强的体系中要采用特殊材质；（3）配位催化氧化反应体系需用贵金属盐作为催化剂,因此必须分离回收.8.工业上常用的非均相反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.9.热点：列管式反应器轴向的温度分布主要取决于沿轴向各点的放热速率和管外载热体的除热速率,一般反应器内沿轴向温度分布都有一个最高温度.10.简述丙烯腈生产过程中加入水蒸汽的作用答：1水蒸汽可促使产物从催化剂表面解析出来,从而避免丙烯腈深度氧化；2加入水蒸气后可起到降低反应物浓度作用,从而对保证安全生产防范爆炸深度氧化；3水蒸汽的比热容较大,加入水蒸气可以带走大量的反应生成热,使反应温度易于控制；4加入水蒸气对催化剂表面的积炭有清楚作用.第8章羰基合成1.羰基化反应：在过渡金属配位化合物催化剂存在下一氧化碳参与有机合成、分子中引入羰基的反应.2.甲醇低压羰基化反应主反应方程式：COOH CH CO OH CH 33→+,使用催化剂：铑—碘催化体系,反应温度：130～180℃.第9章 氯化1.氯化是指在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程.氯化过程的主要产物是氯代烃,氯代烃的主要应用领域有两个：一是作溶剂,二是用作合成大量有机产品及精细化工产品的中间体和聚合物的单体.2、取代氯化、加成氯化和氧氯化是氯代烃的主要生产方法.3.目前, 与其他方法相比,原料来源广且价格较低,生产工艺合理,生产成本较低,产量约占吕乙烯总产量的90%以上.Ａ.平衡氧氯化法 B.乙炔法 C.乙烯法 D.烯炔法。
《化学工艺学》课程内容简介 - 厦门大学化学化工学院
化学工艺学（化学工程与工艺专业）（Chemical Process Technology）目的和要求化学工艺学介绍以天然资源为原料生产基本化工原料的过程的基本原理、工艺过程与工艺条件和过程涉及的设备等。
具体包括基本无机化工、基本有机化工、生物化工等方面内容。
目的是使学生在对化学工业的发展史有初步认识的基础上，了解化工原料生产的资源变迁和发展历程，掌握化学工业的发展趋势并清楚化工清洁生产工艺的基本内容。
无机化工部分以合成氨生产工艺为例讲授从原料气制取、一氧化碳变换、原料气交换和氨合成等工序的生产原理及工艺安排。
有机化工部分主要讲授烃类蒸气裂解制烯烃的工艺、石油化工中的催化氧化工艺、催化加氢工艺、催化脱氢与氧化脱氢工艺。
生物化工则主要介绍部分成熟的生物工艺过程。
要求学生能了解这些有代表性的化工过程的化学原理、过程热力学特征、动力学特征、催化剂应用、工艺设计要求与工程考虑。
使学生对基本化学工业典型过程的共性和特性有深入的了解。
并具有综合应用大学三年所学知识对工业化实际过程进行分析的能力。
基本内容及学时分配主体内容（60学时）第一章绪论（5学时）1.1课程介绍及参考书1.2化学工业的分类1.3化学工业的特点1.4化学工业的发展史1.5合成氨工业发展1.6基本有机化学工业第二章合成氨工艺学（13学时）2.1合成氨的生产方法2.2烃类蒸汽转化]2.3重油部分氧化2.4煤气化2.5一氧化碳变换2.6原料气净化2.7氨的合成第三章烃类热裂解（12学时）3.1概述3.2热裂解过程的化学反应与机理3.3裂解反应的化学热力学与动力学3.4烃裂解工艺3.5裂解气的净化与分离3.6乙烯生产的三废问题3.7石油化工的作用及乙烯生产无机化工工业部分小结（看录相）第四章催化加氢（4学时）4.1概述4.2催化加氢的一般规律4.3一氧化碳加氢合成甲醇第五节催化脱氢与氧化脱氢（6学时）5.1烃类脱氢反应的“化学”5.2乙苯催化脱氢合成苯乙烯5.3烃类的氧化脱氢第六章催化氧化（10学时）6.1概述6.2均相催化氧化6.3非均相催化氧化第七章生化工艺（4学时）7.1氨基酸生产工艺7.2抗生素生产工艺第八章化工清洁生产8.1清洁生产的必要性8.2清洁生产的内涵8.3清洁生产的审计主要参考书[1]陈五平主编，无机化工工艺学，化学工业出版社，北京，1979[2]吴指南主编，基本有机化工工艺学（修订版），化学工业出版社，北京，1990[3]俞俊堂等主编，生物工艺学，华东理工大学出版社，上海，1991[4]梁仁杰等编，化工工艺学，重庆大学出版社，重庆，1998[5]贡长生主编，现代工业化学，湖北科学技术出版社，武汉，1999[6]吴志泉等编，工业化学，华东化工学院出版社，上海，1991[7]P hilip J. Chenier, Survey of Industrial Chemistry,2nd Revised Edition,VCH Publishers, Inc. 1992[8]C. A. Heaton, An Introduction to Industrial Chemistry, 2nd Edition,Blackie and Son Ltd. 1991。
化学工艺学
化学工艺学第一章1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？答:化学工艺学就是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中,以化工产品为目标的过程技术。
化学工程学主要研究化学工业与其她过程工业生产中所进行的化学过程与物理过程的共同规律,她的一个重要任务就就是研究有关工程因素对过程与装置的效应,特别释放大中的效应。
化学工艺学与化学工程学都就是化学工业的基础科学。
化学工艺与化学工程相配合,可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题;此外,解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。
2现代化学工业的特点？答:特点就是:(1)原料、生产方法与产品的多样性与复杂性;(2)向大型化、综合化,精细化发展;(3)多学科合作、技术密集型生产;(4)重视能量的合理利用,积极采用节能工艺与方法;(5)资金密集,投资回收速度快,利润高;(6)安全与环境保护问题日益突出。
1、生产磷肥的方法就是哪两类？答:生产磷肥的两种方法就是:(1)酸法它就是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石,最常用的就是硫酸。
硫酸与磷矿反应生成磷酸与硫酸钙结晶,(2)热法利用高温分解磷矿石,并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。
2、石油的主要组成就是什么？答:石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质与沥青三大类。
烃类即碳氢化合物,在石油中占绝大部分。
非烃类指含有碳、氢及其她杂原子的有机化合物。
第二章1、化工生产过程包括哪些？答:化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应与产品分离及精制。
2、化工生产过程的定义及工艺流程图就是什么？答:将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
工艺流程多采用图示方法来表达,称为工艺流程图。
5、进行工艺流程设计常用的三种方法就是什么？答:三种方法就是:推论分析法、功能分析法、形态分析法。
第三章1、结焦、生碳反应的途径如何？答; 1、烯烃经过炔烃中间阶段而生碳2、经过芳烃中间阶段而结焦。
《化学工艺学》课程教学大纲
《化学工艺学》课程教学大纲《化学工艺学》课程教学大纲课程编号：总学时：48H学分：3基本面向：化学工程与工艺类本科生所属单位（教研室、实验室）：一、本课程的目的、性质及任务本课程的主要任务是研究化工单元操作及反应过程的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算，以及一些典型的化学生产工艺。
现在的时代是一个化学与物理、生物等基础学科相互交叉的时代，同时也是化学工程学科与其它应用学科相互渗透获得共同发展的时代。
通过本门课程学习，培养学生应用已学过的基础理论解决工程实际问题的能力，要求了解当今化学工业概貌及其发展方向；掌握化工过程的基本原理，典型工艺过程的方法、原理、流程、及工艺条件；了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。
以便在生产与开发研究工作中开拓思路，触类旁通，灵活运用，不断开发应用新技术、新工艺、新产品和新设备，降低生产过程中的原料与能源消耗，提高经济效益，更好地满足社会需要。
学生在具有化学反应，化工热力学，化工原理，结构化学，计算机算法等基础上，综合运用所学到的知识，掌握化工产品分析的逆向思维，即掌握对于分子结构和功能内在关系，更多地采用计算化学、颗粒学，流变学，表面科学、传递学来进行分子设计的一般规律，提出未来产品的新性质和新工艺参数，以较优较快较省地开发出新产品。
同时能够了解学科发展趋势，增强科学研究与技术开发的能力。
二、本课程的基本要求教材以化工流程中物相的转化与分离特点为主线,实际上是以物料的加工特点为主线，并考虑了用化学工程学的观点对特点的概括，总体上将涵盖无机化工、有机化工、精细化工、生物化工等专业方向上的内容，同时重视基础理论和新技术的发展。
因此在教学安排上，除了绪论和第一章外，每一章首先介绍这一类处理过程的一般规律和基本特点；其次介绍核心过程的热力学和动力学方面的关键问题，以确定主要的工艺条件以及关键设备；然后讨论围绕这一核心过程所必需的其它反应和分离过程；最后对全过程进行分析、比较和评估。
化学工艺学复习资料
第6章加氢脱氢1．催化加氢反应的特征分别有放热反应；不可逆反应；体积缩小反应。
2．物质结构对加氢反应产生较大的影响：如下结构的烯烃进行加氢反应的反应速率顺序是R-CH=CH2大于R（R）-C=CH2大于R（R）-C=CH-R大于R（R）-C=C-R （R）。
3．制氨（放热）影响因素：T、P、氢氮比、惰性气体1/2N2+3/2H2→NH3循环压缩：①由于受平衡条件限制，合成率不高，有大量的N2、H2气体未反应，需循环使用。
故氨合成本身是带循环的系统。
②反应后气体中所含的氨必须进行冷凝分离，是循环回合成塔入口的混合气体中的按含量尽量少，以提高氨净增值。
③由于循环，新鲜气体中带入的惰性气体在系统中不断累积，当其浓度达到一定值时，会影响反应的正常进行，降低合成率和平衡氨含量。
因此必须定期或连续地放空一些循环气体，称为驰放气。
④整个合成氨系统是在高压下进行，必须用压缩机加压。
循环气与合成塔进口气有压力差，需采用循环压缩机弥补压力降的损失。
方框图：(1)为什么要冷冻分离氨？合成气且在进入压缩机后分离氨？氨气被冷凝成液氨，气液混合物进入高压分离，即可将液氨分离。
整个合成氨系统是在高压下进行，必须用压缩机加压。
(2)为什么要引出驰放气？且在进入压缩机前排放驰放气？避免系统中惰性气体积累，影响反应正常进行，降低合成率和平衡氨含量。
4.甲醇的合成（放热）甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料：利用甲醇合成化工产品主要包含哪些？塑料；橡胶；合成纤维；医药和甲醚等。
影响因素：T、P、空速、原料气配比反应器：固定床、管式（单管、列管）(1)为何未反应的气体在返回循环压缩机前须放空部分气体？为了使惰性气体含量保持在一定范围。
(2)原料气中含有一定量的二氧化碳对甲醇合成有何影响？可以减少反应热量的放出，利于床测温度控制，同时还能抑制二甲醚的生成。
(3)为何在高温条件下可以在高压下合成，而在低温条件下只能在低压下合成？甲醇合成反应的反应热是随温度和压力而变化，当温度越低，压力越高时，反应热越大。
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
化工工艺学-PPT课件
尿素平衡转化率
Ｘ尿=(转化成尿素的CO2的物质的量/原料CO2的物质的量) ×100%
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《化工工艺学》 第七章 尿素
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（三）动力学
从反应机理知，甲铵脱水(Ⅱ)是合成尿素
总过程的控制步骤。
通过控制反应温度和水碳比，可以减少
甲铵脱水时间，从而使总反应速度提高。
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《化工工艺学》 第七章 尿素
适当Ｈ，可保持X平一定。
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《化工工艺学》 第七章 尿素
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6﹒反应时间τ 、生产强度Ｑ
★ τ ↑ ，使ｘ转↑，Ｑ↓; ★ τ ↑， 而ｘ转↓，Ｑ↑。 工业上取
Ｑ：10-12t/dm3
t：0.6-0.8h即可。
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《化工工艺学》 第七章 尿素
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二﹒合成反应液的分解与 分解气的冷凝回收
一段吸收塔气体（ＮＨ３、惰气)经氨冷器冷却，冷 下液氨送氨贮槽，不凝气(少量ＮＨ３、惰气）进惰气洗塔， 洗下的氨液返回一吸收塔。
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《化工工艺学》 第七章 尿素
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2）尿素蒸发造粒系统 流程示意(图)
一段蒸发器在250mmHg(绝) 、
130℃下，尿液浓度达95-96%；
二段蒸发器在25mmHg、137--140℃
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（四）尿素合成工艺条件选择
1、温度
2、氨碳比
3、水碳比
4、压力 5、惰气含量、填充度 6、反应时间、生产强度
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《化工工艺学》 第七章 尿素 2019/2/15
1﹒温度
由左图可知: 当Ｔ↑，X平↑ .在 １９０－２００℃时， 又Ｔ每升１０℃,Ｖ反 增加一倍.
《化学工艺学》(第2版) 浙江大学 第七章 精细化工反应单元工艺
时产生的二氧化硫又可用于碱熔物的酸化：
2ArSO3H+Na2SO3 2ArSO3Na + 4NaOH 2ArONa + SO2 + H2O
2ArSO3Na+H2O+SO2 2ArONa + 2Na2SO3 + 2H2O 2ArOH+Na2SO3
精细化工反应单元工艺
❖脱硫酸钙法
——磺化
为了减少磺酸盐中的无机盐，不能用盐析法将它们
在有水的硫酸中，磺酸的异构化是一个水解再磺化 的过程，而在无水溶液中则是分子内的重排过程。 ❖ 副反应
用SO3磺化时，极易形成砜，可以用卤代烷烃为溶 剂，也可以用三氧化硫和二氧六环、吡啶等的复合物来 调节SO3的活性。
精细化工反应单元工艺
磺化反应的影响因素
——磺化
❖ 被磺化物的结构
磺化反应是典型的亲电取代反应，当芳环上 有给电子基团时，磺化反应较易进行，如— C位H。3,芳—环O上H,有—吸N电H子2,磺基酸团基时进，入对该磺类化取反代应基不的利对， 如硝基、羧基的存在，使其磺化的速率较苯环降 低。
细胞大量培养、改良的发酵技术和生物反应器等为 基础技术的新生物技术，对于开发精细化工新产品， 改造传统化工生产工艺，节省能源，治理污染等均 有重大作用。目前实现商品化生产的药品有胰岛素、 干扰素和人生长激素等。
在其他高附加值的精细化工产品中，也已运用 生物技术，如各种氨基酸、酶制剂、维生素、单细 胞蛋白和染料等产品的新工艺。
精细化工反应单元工艺 ——磺化
❖ 糖精的制备
CH3 ClSO3H
CH3 SO2Cl +
CH3
氨化
SO2Cl
SO2NH2
CH3
化学工艺学绪论
精馏 膜分离
反应精馏
(3) 安全和环境保护
产品和过程的绿色化 循环经济
(4) 资金密集、技术密集
资金密集、投资回收速度快、利润高 技术密集、多学科合作
1.4 原料资源
化石资源
煤、石油、天然气 化学矿
可再生资源
生物质、其他废物
其它
空气、水
1.5 主要产品
香料、 增塑 剂阻 燃剂、 聚酯 原料
聚 酯 树 脂
己二胺
尼龙66
十二 碳内 酰胺 （尼 龙12 的单 体）
异丁烯的转化
丁基橡胶
甲基丙 烯酸酯
甲基丙 烯酸
有机玻璃
叔丁醇
香料原料、溶剂、 医药中间体
氧 化
异丁烯
与 甲 醇 反 应
与甲醛反应
异戊 二烯
聚异丁烯
甲基叔 丁基醚 （MTBE）
异戊 橡胶
粘合剂、 密封剂
加氢脱水
丙酸
溶剂 丁二烯
乙醇
酯 化
乙酸 乙酯、 其他 酯类
溶剂及合 成材料
合成橡胶
丙烯的转化
乙丙橡胶
氯丙醇
丙烯腈
环氧丙烷
聚酰 胺塑 料、 表面 活性
剂
丙二醇
聚 酯 塑 料
丙烯酰胺
絮凝 剂、 水增 稠剂、 纸张 处理
剂
丙烯
聚 合
聚丙烯
合成纤 维、塑
料
合成纤 维、
ABS树 脂、AS 树脂、 丁腈橡
胶
正丁烯的转化
丁二烯
脱氢或氧化脱氢
甲乙酮
正丁烯
聚 合
聚丁烯
溶剂
合成塑料
顺丁烯二酸酐
1,4-丁二醇、增强塑料、 农药
化学工艺学
化学工艺学：即化学生产技术，系指将原料物质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的化学的和的措施。
化学工艺学范畴：原料的选择和预处理；生产方法的选择和方法原理；设备的选择、结构和操作；催化剂的选择和使用；操作条件的影响和选定；流程组织；生产控制；产品规格和副产物的分离与利用；能量的回收和使用；对不同工艺路线和流程的技术经济评价。
化学工程学：研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理的共同规律。
现代化学工业的特点：（1）原料，生产方法和产品多样性与复杂性。
(2)向大型化、综合化、精细化发展（3）多学科合作，技术密集型生产（4）重视能量合理利用，积极采取节能工艺和方法（5）资金密集，投资回收速度快，利润高（6）安全与环保问题日益突出生产磷肥的方法？（1）酸法（又称湿法）它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。
硫酸与磷矿石反应生成磷酸和磷酸钙结晶，主反应为：CaF(PO4)3+5H2SO4+5nH2O→3H3PO4+5CaSO4▪nH2O+HF（2）热法：利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。
石油常减压蒸馏流程有哪三类？（1）燃料型以生产汽油，煤油，柴油等为主，没有充分利用石油资源（2）燃料－润滑油型除生产重质和轻质燃料油以外，还生产各种润滑油和石蜡（3）燃料－化工型除生产汽油，煤油，柴油等燃料油外还从石脑油馏分抽或提芳烃，利用石脑油或柴油热裂解制取烯烃和芳烃等重要有机化工基本原料，炼油副产物的气体也是化工原料什么是石油的一次加工，二次加工？（1）一次加工：指常压或常减压蒸馏，利用液体混合物各组分沸点不同进行分离。
（2）二次加工：对一次产物的各种馏分油进行加工，生产更多的原料油及化工产品。
包括烃类热裂解、催化裂化、催化加氢裂化、催化重整。
烃类热裂解：原料：乙烷、丙烷和石脑油，产品，裂解气和裂解汽油。
催化裂化：原料：直馏柴油、重柴油、减压柴油、馏分油等，产品：高质量的汽油，副产柴油、液化气。
化学工艺学 复习资料剖析
《化学工艺学》复习资料第一章绪论1.我国化学工业发展水平与发达国家相比的差距。
①生产规模小；②大型装置和生产设备主要依靠进口，自给率低；③产品品种少、功能化和差别化率低；④环境污染严重和能耗较高等。
2.化学工艺学：研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程。
（生产方法的评估、过程原理的阐述、工艺流程的组织、设备的选用和设计、节能环保安全问题）第二章化工资源及其初步加工1.矿产资源包括：化学矿、煤炭、石油和天然气等。
2.煤一般包括：腐泥煤、残值煤和腐殖煤（泥炭、褐煤、烟煤及无烟煤）。
3.从植物死亡到堆积转变成煤，分为泥炭化阶段和煤化阶段两个阶段。
4.煤岩学的研究分宏观研究法和微观研究法，煤岩分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。
5.腐殖煤的显微组分分为：凝胶化组分、丝炭化组分和稳定组分。
6.选煤加工主要工艺环节：原煤准备作业、选煤和脱水作业、煤泥精选回收和洗水澄清作业、生产技术检查、产品运销作业。
7.风化:煤在空气中储存时，受空气中的氧、水分和气温变化等影响，其物理性质、化学性质以及工艺性质会发生一系列变化，这种变化成为风化。
8.石油中的含硫化物有硫化氢、硫醇、二硫化物及杂环化合物。
9.原油的分类:石蜡基原油、中间基原油及环烷基原油。
10.汽油的指标:馏分组成、辛烷值及安定性。
辛烷值愈大，抗爆震性能愈高，汽油的质量也愈高，市售汽油号数即为辛烷值数值。
11.热裂化：把含碳原子数多的高分子质量的烃类裂化为碳原子数少的低分子质量的烃类，同时伴有脱氢、环化、聚合和缩合等反应。
12.催化裂化装置建立的主要目的是增加汽油的质量。
13.加氢裂化的工艺特点：生产灵活性大；产品收率高，质量好；没有焦炭沉积。
14.加氢裂化的缺点是所得汽油的辛烷值比催化裂化低，须再经重整将它的辛烷值提高，需高压和消耗大量的氢，操作费用比催化裂化高。
15.重整：是将轻质原料油经过热或催化剂的作用，使油料中的烃类重新调整结构，生成大量芳烃的工艺过程。
什么是化学工艺学
什么是化学工艺学
化学工艺学是一门研究化学反应过程中，原料转化为目标产品的科学技术。
它涉及化学原理、工程技术和操作方法，旨在实现高效、可控、绿色和可持续的化学转化。
化学工艺学在许多领域具有重要应用价值，如石油化工、冶金、食品工业、医药、农业和环境保护等。
化学工艺学的研究内容包括以下几个方面：
1.反应机理：研究化学反应的起始、中间和最终阶段，以揭示反应的规律性和动力学特性。
2.催化剂和催化反应：研究催化剂的性能、结构与反应的关系，以及催化剂的设计、制备和再生。
3.反应器工程：研究反应器的类型、操作参数、热量和物质传递、反应器优化及放大等。
4.工艺过程控制：研究化学反应过程中的参数监测、自动控制和优化策略。
5.绿色化学与可持续发展：研究环境友好、资源高效的化学工艺和过程，以实现绿色生产和可持续发展。
6.产物分离与纯化：研究分离、提纯和分析化学产物的方法和技术，包括溶剂萃取、离子交换、膜分离等。
7.工艺放大与产业化：研究化学工艺从实验室到工业生产的放大过程，包括工艺路线选择、设备设计、生产控制和安全环保措施等。
在我国，化学工艺学的研究与发展得到了高度重视。
政府制定了
一系列政策支持化工产业技术创新，推动绿色、低碳、循环经济发展。
通过不断优化化学工艺，我国化工产业在提高资源利用效率、减少污染排放、降低生产成本等方面取得了显著成果。
未来，化学工艺学将继续为我国经济社会发展和科技进步贡献力量。
《化学工艺学》教学大纲
《化学工艺学》教学大纲课程编码：一、课程的性质、任务及适用专业（一）课程的性质《化学工艺学》是化工类专业本科生的一门必修的专业课。
它是根据化学、物理和其它科学的成就，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。
（二）教学任务本学科的教学任务是通过本课程的学习，使学生了解化学工艺学所涉及范畴，掌握典型化工产品的生产原理及工艺过程，熟悉化工产品生产工艺设计的基础知识。
（三）适用专业化学工程与工艺专业二、课程教学基本内容、基本要求及学时分配（一）基本内容第一章绪论1.1化学工艺学的研究范畴1.2化学工业的特点及作用1.3化工原料、资源及其初步加工1.4化工过程通用术语1.5反应主要条件对反应平衡和反应结果的影响1.6催化剂的作用和使用重点：化学工艺学的研究范畴。
反应条件对反应平衡和反应结果的影响。
第二章电化学反应过程2.1电化学在无机和有机合成中的应用2.2电解过程的理论基础2.3氯碱工艺重点：电解过程的理论基础；离子膜法制碱。
第三章烃类热裂解3.1热裂解过程的化学反应3.2热裂解过程的工艺参数和操作指标3.3管式裂解炉及裂解工艺过程3.4裂解气的预分馏及净化3.5压缩和制冷系统3.6裂解气的精馏分离系统3.7乙烯工业的发展趋势重点：热裂解过程的化学反应；热裂解过程的工艺参数和操作指标；裂解气的精馏分离系统。
难点：分离流程的组织。
第四章芳烃转化过程4.1芳烃的来源与生产方法4.2芳烃转化反应的特点4.3芳烃的烷基化4.4芳烃生产技术发展方向重点：芳烃转化反应的特点；芳烃的乙基化生产乙苯工艺。
难点：乙苯生产工艺流程组织。
第五章催化加氢5.1加氢反应的类型5.2加氢反应的一般规律5.3 一氧化碳加氢合成甲醇重点：加氢反应的一般规律；一氧化碳加氢合成甲醇。
第六章催化脱氢6.1脱氢反应的类型6.2脱氢反应的一般规律6.3乙苯催化脱氢合成苯乙烯重点：脱氢反应的一般规律；乙苯催化脱氢合成苯乙烯。
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原料气纯度
乙烯含量≥99.5% 氧气纯度≥99.5% 其中乙炔含量<30ppm 硫化氢含量< 3ppm
乙炔和亚铜离子反应生成乙炔铜 乙炔钯盐反应生成钯炔化合物并析出金属钯 在酸性介质下，硫化氢与的PdCl2反应生成硫化钯沉淀从溶
液中析出
改变了催化剂溶液的组成，使催化剂活性下降。
转化率及反应器进气组成
7.2.1 催化自氧化
具有自由基链式反应特征，能自动加速的 氧化反应称为自氧化反应
使用催化剂加速链的引发，称为催化自氧 化
工业上生产有机酸、过氧化物
催化剂多为Co、Mn等过渡金属离子的盐 类，溶解在液态介质中形成均相
助催化剂，又称氧化促进剂，缩短反应诱 导期，加速反应的中间过程 溴化物 有机含氧化合物
(7 36) (7 37)
甲烷氧氯化制氯甲烷 二氯乙烷氧氯化制三氯乙烯、四氯乙烯已工业化
8C 2 H 4 Cl 2 6 Cl 2 7 O 2 CuCl 2 KCl/Carrier 4 C 2 HCl 3 4 C 2 Cl 4 14 H 2 O (7 38)
420 C
流程短，设备少，建厂投资可减少15%～30% 纯氧作氧化剂可提高进料浓度和选择性，生产成本大
约为空气氧化法的90% 反应温度低，有利于延长催化剂的使用寿命 适宜大规模生产，生产成本低，产品纯度可达99.99%
7.4.3 乙烯直接氧化法制环氧乙烷的反应
主反应：
C2H4＋O2C2H4O DH0298K= -103.4KJ/mol 平行副反应:
7.3.3 非均相催化氧化催化剂
(1) 催化剂
活性组分主要有可变价的过渡金属钼、铋、钒、钛 、钴、锑等的氧化物
工业催化剂采用两种或两种以上的金属氧化物构成 处于氧化态和还原态的金属离子须保持一定比例
常用载体：氧化铝、硅胶、刚玉、活性炭
（2）烃类气固相催化氧化反应器
➢ 固定床反应器 ➢ 流化床反应器 ➢ 移动床反应器 ➢ 膜反应器 ➢ 移动床色谱反应器
Cu+的氧化 分别在两台反应器中进行
反应器
确保气液相间具有充分的接触表面和良好的 相间传质条件
催化剂溶液能充分混合 反应释放的热量能及时地移除
带 循 环 管
的 鼓 泡 塔
式 反 应 器
乙烯的氧化
催化剂再生
粗乙醛的精制
一段法乙烯直接氧化生产乙醛的工艺流程
（3） 工艺条件的选择
原料气纯度 转化率及反应器进气组成 反应温度与压力
化剂或部分老化的催化剂 ➢ 分段冷却法
流化床反应器
优点
1. 反应器结构简单， 催化剂装卸容易， 空速大
2.具有良好的传热速 率，反应器内温度 均一，易于控制
3、原料组成可稍高 于爆炸下限
缺点
1.轴向返混现象严重
2.对催化剂强度要求高 3.需配备高效率的旋风
分离器，以回收催化 剂粉末 4、气-固接触不良，反 应转化率下降
C2H4＋3O22CO2＋2H2O(g)
DH0298K= -1324.6KJ/mol
深 度
串联副反应:
氧
C2H4O＋2O22CO2＋3H2O(g)
化
DH0298K= -1221.2KJ/mol
7.4.4 乙烯直接环氧化催化剂
7.4.4.1 催化剂 工业上使用银催化剂 由活性组分银、载体和助催化剂组成
7.3 非均相催化氧化
反应温度较高，有利于能量的回收和节能 单位体积反应器的生产能力高，适于大规模
连续生产 反应过程的影响因素较多 反应物料与空气或氧的混合物存在爆炸极限
问题，必须特别关注生产安全
工业上使用的有机原料：
➢ 具有π电子的化合物 烯烃 芳烃 ➢ 不具有π电子的化合物 醇类 烷烃
_ 2700 kJ/mol
(7-31) (7-32)
（5）醇的催化氧化反应 ➢ 甲醇氧化制甲醛 ➢ 乙醇氧化制乙醛 ➢ 异丙醇氧化制丙酮
（6）烯烃氧酰化反应
乙烯和醋酸氧酰化生产 醋酸乙烯
丙烯和醋酸氧酰化生产 醋酸丙烯
丁二烯氧酰化生产
1,4-丁二醇
CH2
CH2
CH3COOH
1 2
O2
PdAuCH3COOK/SiO2 165~180?C,0.8~1.2 MPa
?
CH3COOCH CH2 H2O
DH 147kJ/mol
(7-33)
CH3CH CH2 CH3COOH
1 2
O2
?
P?d/A?l2?O3?
CH3COOC3H5 H2O
DH 167kJ/mol
(7-34)
CH2
CH CH CH2 2CH3COOH
1 2 O2
低碳烷烃的选择性氧化： 丁烷代替苯氧化制顺酐 丙烷代替丙烯氨氧化制丙烯腈
7.3.1 重要的非均相氧化反应
（1）烷烃的催化氧化反应 正丁烷气相催化氧化制顺丁烯二酸酐（顺酐）
（2）烯烃的直接环氧化 乙烯环氧化制环氧乙烷
CH 2 CH 2 1 O 2 Ag/ Al2 O 3 C 2 H 4 O 2 220 ~ 260 C
乙烯配位催化氧化制乙醛的总反应：
CH2=CH2 + 0.5O2 →CH3CHO — ∆H0298 ∆H0298 = -243.6 kJ/mol
2-
Cl
ClPdClCl源自+ C2H4-
Cl
CH2 CH2
Pd
+
-
Cl
Cl
Cl
σ-π络合
方式使烯 烃分子活 化 (7-30)
（2）工艺流程
一段法 三个反应在同一反应器进行 二段法 乙烯羰化和钯的氧化
7.1.1.2 氧化剂的选择
空气 纯氧 过氧化氢 其它过氧化物 反应生成的烃类过氧化物或过氧酸
7.1.2 烃类选择性氧化过程的分类
依据反应相态：
催化自氧化
均相催化氧化 配位催化氧化
烯烃的液相环氧化
非均相催化氧化
7.2 均相催化氧化
活性高、选择性好 反应温度通常不太高 反应条件不太苛刻，反应比较平稳 设备简单，容积较小，生产能力较高
缺点
设备腐蚀性大 废水量大
需要充足氯源 污染严重
共氧化法 生产环氧丙烷
空气或氧气氧化 乙苯
联产物量大
过
氧 化
丙烯
氢
乙
苯
苯乙烯
环
甲
氧 丙
+
基 苯
烷
甲 醇
脱水
α-
➢ 过氧化氢异丁烷 联产物 异丁烯
➢ 过氧化氢异丙苯 有工业前景
环氧化选择性高 比过氧化氢乙苯容易生产 且可用一部分来生产苯酚和丙酮 联产物 α-甲基苯乙烯 为抑制副反应并使催化剂保持足够高的活性 必须控制反应的转化率维持在较低水平
(7-30)
__CCHH33
V2O5-TiO2 / Carrier +3O2
400 oC
CH3 CH3
_ _
__CCHH33 +6O2
V -Ti- O / Carrier 440 oC
_ _
CO CO
O +3H2O
DH= _ 1109 kJ/mol
O CCOO__
_ CO
_ CO
O +6H2O DH=
在腐蚀性较强的体系时要采用特殊材质 催化剂多为贵金属，必须分离回收
均相催化氧化过程反应器的类型
搅拌鼓泡釜式反应器 连续鼓泡床塔式反应器
均相反应
内冷却管 外循环冷却器 循环导流筒
移热方式
工业上常用的均相催化氧化反应类型 催化自氧化反应 配位催化氧化反应 烯烃液相环氧化
（3）烯丙基催化氧化反应 生产丙烯醛、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈
CH3CH=CH3
Mo-Bi-Fe-Co-O/SiO2 +O2
CH2=CHCHO +O2 Mo-V-Cu-O/SiO2
Co-Mo-O/SiO2 +O2
ROH
CH2=CHCOOH
CH2=CHCOOR (7-28)
P-Mo-Bi-O/SiO2 +NH3+O2
H2O CH2=CHCN
（4）芳烃催化氧化反应 生成顺酐、苯酐、均苯四酸酐
1
V -M- O / SiO2
+4 2 O2
400 oC
CHCO O+2CO2+2H2O
CHCO
DH= _ 1850 kJ/mol
(7-29)
1
V2O5 -K2SO4 / SiO2
+ 4 2 O2
_ _
CO CO
O +2H2O+2CO2 DH= _ 1792 kJ/mol
?
P?d/C?
CH3COO CH2CH CHCH2 OOCCH3 H2O
(7-35)
（7）氧氯化反应
乙烯氧氯化制二氯乙烷
C 2 H 4 2 HCl 1 O 2 CuCl 2 /Carrier CH 2 Cl CH 2 Cl H 2 O
2
240 C
CH2Cl CH2Cl 裂解 CH2 CHCl HCl
正丁烷氧化制顺酐 芳烃氨氧化制芳腈
7.4 乙烯环氧化制环氧乙烷 7.4.1 环氧乙烷的性质与用途
聚乙二醇
一乙醇胺 二乙醇胺 三乙醇胺
自聚 氨 环氧乙烷
乙
水
二 醇
7.4.2 环氧乙烷的生产方法
氯醇法
空气氧化法
乙烯直接氧化法
氧气氧化法
氧气直接氧化法的优势：
设备体积小，放空量少，氧气氧化法排出的废气量只 相当于空气氧化法的2%