化工工艺培训资料(第一章 绪论)

精细化工，新材料的开发和应用，高性能碳纤维、陶瓷、金属基树脂等复合结构材料，
信息材料，纳米材料和高温超导材料，生物化工具有较强的生命力。
美国 4.3% 德国 6.1% 法国 5.2% 日本 3.2% 中国 10.71%
第三节 现代化工的特点和发展方向
特点：
原料、生产方法和产品的多样性与复杂性；
向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高；
合成氨 合成气 制气、净化、合成（换热、输送、压缩、储存） 功能分析：研究每个单元的基本功能和基本属性，然后组成几个相同整体功能的可比 较方案以供选择。
制 气
天然气
间歇气化
单 元
煤
连续气化：块煤气化(鲁奇法)、粉煤气化(K-T 法)、水煤浆气化(德士古法)
轻油/渣油
形态分析：对每种可供选择的方案进行精确的分析和评价，利用判据进行择优选择。 技术、经济、环保
化工工艺培训资料（第一章 绪论）
第一章 绪论
第一节 化学工艺学研究范畴
化学工业(Chemical Industry)泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业。 化学工艺(Chemical Technology)即化工生产技术，系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，包括实现这种转变的全部化学的和物理措施。
多学科合作，生产技术密集；
自动化、机械化
智能化
重视能量合理利用，积极采用节能工艺和方法；
资金密集，投资回收速度快，利润高；
安全、环保、绿色；
方向；
绿色化工，生物质原料
第四节 化工生产过程及流程
一、 化工生产过程
原料预处理
反应
产品分离及精制
改变状态及规格 温度,浓度,压力,催化剂 精馏、吸收、萃取、吸附、干燥等 设备
基本原料加工
汽化 H2 和 CO
NH3, CH3OH
裂解 烯烃
C2= ,C3=,iC4= 丁二烯
抽提 苯、甲苯、二甲苯等苯的同系物
中间产品加工 氧化,加氢、羧基化
烷基化,酰化
CH3OH,HCHO,C2H5OH,CH3CHO,CH3COOH,CH2-CH2,CH2-CH-CH3
OH
O
O
O
CH3-CH-CH3,CH2-CH-CH2,CH3CCH3,CH3CH2CH2CH2OH,
品
有机化工的原料均为能源物质，因而随着能源结构的转化，经历了三个不同的阶段， 正向第四个阶段发展。
农副产物
煤
石油、天然气
石油化工大体分为原料加工、基础原料加工、中间产品加工、“最终”产品加工四个过程。
原料加工
天然气 原油
脱水、脱酸性气体、烷烃分离
C20 ，C30 ，C40
蒸馏、催化、重整、加氢
石脑油、柴油、加氢尾油、重整油
700~900°C
煤的元素组成
种类
元素分析%
C
H
O
泥煤
60~70
5~6
23~25
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
煤焦油(3%~4.5%)
高温干馏(焦化)
900~1100°C
气体产物+固体产物(70%~78%)
氨(0.25%~0.35%)
干馏
中温干馏
冷却,洗涤
粗苯(0.8%~1.4%)
1920 年
丙烯水合生产异丙醇工业化
石油化工兴起
1940年
管式炉裂解制乙烯，临氢重整生产芳烃 石油化工发展壮大
高分子化工
天然高分子加工、改性 以煤焦油和电石乙炔为原料的合成
以石油、天然气为基础的单体原 料聚合
1931 年 氯丁橡胶
1937 年 聚己二酰己二胺 1950 年 橡胶、纤维、塑料
合成材料时代
破碎、过筛、加热、汽化 脱除杂质
反应
设备
反应特性 相态 催化
结构 操作 换热
二、 化工生产工艺流程 原料
物质和能量转换
化工产品
功能单元 有机组合
工艺流程
推论分析 功能分析 形态分析 其他方法论
推论分析：由“目标”出发，寻找实现此“目标”的前提，将具有不同功能的单元进 行逻辑组合，形成一个具有整体功能的系统。
发展 提高
化学工艺学
化学工业 完善
壮大
化学工程学
化工生产工艺
解决化工过程开发, 装置设计流程组织, 操作原理及方法等
方面的问题
化学工艺及其他过程中进行的化学 过程和物理过程的共同规律
第二节 化学工业的历史和作用
生产、生活
化学工业
社会文明
18 世纪以前 18 世纪初 1791 年
作坊式手工 工业化 工业化
冶炼、陶瓷、酿造 铅室法硫酸厂 路布兰法制碱
产业革命
洗涤、结晶、过滤、干燥、煅烧等单元过程
19 世纪末～20 世纪初
工业化
接触法制硫酸
索尔维法(氨碱法)制碱
无机化工和煤化工初具规模
化学合成时代（染料、农药、医药、香料）
20 世纪初
工业化
合成氨
氮肥、炸药
催化工业
石油和天然气的S + 7/2O2
Fe2O3 + 2SO2
SO2 V2O5 SO3 (98%,99.5~ 99.8%二次)
SO3 + H2O
H2SO4
第五节 有机化工的内涵
有机化工是一门以生产有机化工原料为主要产品的基础化学工业。
有机物
物理 化学
三烯、三苯、乙炔、萘、蒽及其衍生物
产
中
品
间
产
三大合成材料及其它
OH OH OH
聚合
最终产品加工
三大合成材料、合成洗涤剂及其它
石油化工大多数中间产品均以烯烃和芳烃为原料，烯烃和芳烃约占石化原料的 80%
以上。除由重整生产芳烃及从 FCC 家族技术回收 C3=、C4=外，其余主要由烃类热裂解生产， 烃类热裂解在生产乙烯的同时付产大量的丙烯、丁烯和 BTX、以三烯、三苯总量计约 67%
化学、物理和其
研究、综合、利用不同化工
他科学的成就
＋
原料生产产品的方法原理、
操作条件、流程、设备、原
化工生产工艺
技术先进 经济合理 生产安全 绿色环保
化工工艺学研究范畴
原料：选择和预处理；其它物料的影响。 生产方法：生产方法的选择及方法原理；
催化剂的选择和使用。 设备：设备的作用、结构和操作 工程：流程组织 控制：生产控制；操作条件的影响和选定 质量：产品的规格和副产物的分离与利用 能量：能量的回收和利用 效益：对不同工艺路线和流程的技术经济评价
来自烃类热裂解。
C2= C3= 丁二烯
聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯，环氧乙烷、乙酸、乙二醇、苯乙烯 聚丙烯、丙烯腈、苯酚、丙酮、异丙醇、环氧丙烷 、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶
99% 50％～70%
90%
异丁烯 丁基橡胶、甲基丙烯酸甲酯
60%
丁烯
55％
BTX
30%
第六节 有机化工的原料及产品
一、原料
1、煤及其化工利用