化学工艺学绪论

化学工艺学与化学工程学
化学工程学
研究化学工业中的共性问题，提供过程的技术基础 传递现象 反应工程 放大效应
化学工艺学
以产品为目标的过程技术 根据产品需求将单项化工技术组织集成优化构成过程 系统，实现系统优化
1.2 化学工业的地位和作用
1、历史贡献
创造了现代物质文明的核心科学 渗透到人类生活衣食住行的各个方面
学习方法和要求
抓住两个“典型”
—— 典型产品和典型反应单元
化学原理、热力学和动力学特征 催化剂应用
掌握一个“重点”
——如何组织、设计、分析工艺流程
工艺设计要求 工程考虑 典型过程的共性和特性
第一章 绪论
1.1 化学工艺学的研究范畴 1.2 化学工业的发展、地位与作用 1.3 现代化学工业的特点和发展方向 1.4 化学工业的原料资源和主要产品
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
仲丁醇
正、异丁烷的转化
异
正丁烯
丁
烷
正丁烷
乙烯、丙 烯、丁二
烯等
异丁烷
脱 氢
异丁烯
深加工产品见上
深加工产品见上 顺酐、醋酸、乙醛、
甲乙酮
乙烯、丙烯、 丁二烯
烷基化汽油
苯的转化
乙 苯
脱氢
苯
苯乙烯
聚丁 苯苯 乙橡 烯胶
二苯基甲烷二 异氰酸酯、橡 胶助剂、染料、
医药、农药
加
硝
氢
AB S 树 脂
基 苯
顺 丁 烯
环己烷
二
酸
苯
酐
胺
己内酰胺
四氢呋喃、1,4-丁二醇
聚氨酯纤维
医药、聚氨酯
氯苯
燃料中 间体
医 药
十二烷基苯
苯酚
异丙苯
丙酮
洗涤剂
酚醛树脂、 苯胺、壬 基酚等
双酚A
聚酰胺纤维
聚碳酸酯、 环氧树脂
方法、流程和设备 目标：建立技术先进、经济合理、生产安全、
环境无害的生产过程
化学工艺学的研究内容
➢ 生产方法的选择和方法原理 ➢ 原料的选择和预处理 ➢ 反应过程研究（催化剂、工艺参数） ➢ 流程的组织（过程集成） ➢ 设备的选择、结构和操作 ➢ 生产控制要求 ➢ 产品规格、副产品的分离利用 ➢ 能量回收和利用 ➢ 不同工艺的技术经济评价
1.1 化学工艺学的研究范畴
化学工业 chemical industry
化学工艺
化学工程
chemical technology chemical engineering
化学工业: 生产过程中化学方法占主要地位的过程工业
化学工艺的内涵：
源头：基础科学的最新成就 内容：综合利用各种原料生产化工产品原理、
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
化学工艺学
Chemical Technology
化学工程与工艺核心课程群的基本框架
化学工艺学
分
反
离
应
工
工
程
程
化工热力学
传递过程原理
化工专业实验
主要内容
第1章 绪论 第2章 化学工艺的共性知识 第3章 烃类热裂解过程（三烯） 第4章 芳烃转化过程 （三苯） 第5章 合成气的生产过程 第6章 加氢与脱氢过程 第7章 烃类选择性氧化过程 第8章 羰基化过程 第9章 氯化过程 第10章 绿色化学化工概论 第11章 绿色化学工艺技术进展专题
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
乙烯的转化
乙丙橡胶
电缆、电线材料 乙醛
2-羟基丁醛 丁醇
丁酯
溶
剂
溶剂、 增塑剂
醋酸
辛醇、季 戊四醇
药物、酯 类、醋酸 乙烯纤维 （维尼龙）
增 塑 剂
乙烯
齐聚、 水合
高碳直链醇 （C11 ～
C18）
合 成 洗 涤 剂
丙醛
还 原
正丙醇
（1）大型化、综合化、规模化发展
乙烯产量 80年代 300kt 2000年 900kt
裂解炉 90年代 80~90kt 目前 200~280kt
炼油-化工一体化 优化原料、降低成本 BASF FINA 乙烯与炼油联合，利润增加33%
(2) 节能工业过程
天然气制合成氨 节能型催化剂 能耗降低
环氧丙烷、苯乙 烯或异丁烯
氯丙烯
丙烯醇
环氧氯 水解 丙烷
甘油
1,4-丁 二醇
医
聚酯
环
药
氧
炸
树
药
脂
丁二烯的转化
丁 苯 橡 胶
丁腈橡胶
顺 丁 橡 胶
2氯丁 二烯
氯 丁 橡 胶
丁二烯
与
苯
乙
烯
、
丙
烯
腈
四氢
共
邻苯
聚
二甲
酸酐
A
农药和
B
医药中
S 塑
间体、 醇酸树 脂改性
料
剂
己 二 腈
1,5,9环十二 碳三烯
1， 4-丁 二醇
聚氟乙烯
三氯乙烯、 四氯乙烯
氟乙烯
溶 剂
乙烯基乙炔
加
HC
丁
l
二
2-氯丁二烯
烯
粘
合
氯丁橡胶
剂
氯乙烯
聚氯乙烯
乙炔
加甲醛
甲苯的转化
苯 甲苯二异氰酸酯
甲苯
氧化
苯甲酸
硝基 甲苯
染料中间体、 炸药
苯、甲苯
聚氨酯类泡沫塑料、 聚氨酯橡胶
合染料中间体、医药、 增塑剂
二甲苯的转化
农药、聚酰胺纤维
间苯二腈
氨氧化
聚酯树脂、涤纶
对苯二甲酸
氧化
间二甲苯
异构化
对二甲苯
二甲苯
医药、染料、增塑剂
邻苯二甲酸酐
氧化
邻二甲苯
氧化
萘
烷基萘
乙炔的转化
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
氯碱工业 石棉隔膜法 由离子膜法取代
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
Байду номын сангаас
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
2、新技术革命中的化学工业 国民经济发展的支柱产业
化学工业的增长速度高于整个工业的平均增长速度
高新技术产业的支撑与保障
生物 航天 信息 材料
3、可持续发展中的化学工业
负面效应——两个截然相反的印象
代价：环境恶化 生态破坏 十大污染行业，化工居前位
1.3 现代化学工业的特点
（1）大型化、综合化、规模化发展 （2）节能工业过程 （3）安全和环境保护 （4）资金密集、技术密集