化工工艺学绪论课件.ppt

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1、化工工艺学 第一章 绪论,一、化工工艺学的特点,化工工艺学相对于其他专业课程来说，有其特殊性：（1）应用性很强（2）综合性强（3）灵活性强（4）内容广而杂,二、课程定位与课程目标,化工工艺学是化学工程与工艺专业本科生的专业必修课。课程的目的是通过学习，培养学生应用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。,课程的任务是使学生从化工生产工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明化工工艺的基本概念和基本理论，介绍典型工艺的生产方法与工艺原理、典型流

2、程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。为今后的工作打下坚实的基础。课程的重点放在分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、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论述。,二、课程定位与课程目标,参考书,三、参考书,四、课程主要内容,化工工艺学课程内容主要由三大单元板块构成：无机化工单元、石油化工单元和煤化工单元。无机化工单元以合成氨生产工艺为例讲授从原料气制取、一氧化碳变换、原料气净化和氨合成等工序的生产原理及工艺安排。石油化工单元主要讲授烃类蒸气裂解制烯烃的工艺、石油化工中的催化

3、氧化工艺、催化加氢工艺、催化脱氢与氧化脱氢工艺。煤化工单元主要讲授煤的热分解、干馏、气化及液化。,四、课程主要内容,通过该课程的学习要求学生能掌握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前二年所学知识对工业化实际化工过程进行分析的能力。,五、课程学习的特点及要求,1、快，不可能在课堂上掌握所有知识。2、注重自学。3、注重获取知识的能力培养，掌握获取知识的方法比获取知识更重要，但必要的知识积累也是比不可少的。4、特别注意综合运用所学知识，分析、解决实际问题的能力的培养

4、。,第一章 绪论,1.1 化工工艺学的定义和范畴1、什么是化工 一般地说，化工是“化学工程”或“化学工业”的简称。在学科上，化学工程简称为化工；在习惯上，化学工业简称为化工。化学工程：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过程共同规律的一门学科。化学工业：利用化学反应改变物质结构、成分、形态等生产化学产品的工业部门。,1.1 化工工艺学的定义和范畴,例如：（1）矿石冶炼成金属(如铜、铁、锌、铝等)或非金属(如硅等)冶金工业。（2）动物的皮用化学反应使蛋白质固定制革工业。（3）植物的纤维改变其“形态”造纸工业。（4）酿酒、制药这些通常又不称为化学工业。（5）把石油这种混合物，利用

5、精馏的方法(这是一个物理方法或物理化学方法)把它的各个组分分离出来，通常是“石油化工”的一个范畴。（6）将煤炭经化学方法转换为气体、液体和固体燃料和化学品煤化工。,如果把化学工业定义为利用化学反应和化学工程的方法，改变物质结构、成分、形态而生产化学产品的工业部门，那范围就更宽广。因此，我们只能根据历史上形成化学工业的概念和人们的习惯来大体界定它的范畴。我们这里讲的化工，是当代化学工业的说法。,1.1 化工工艺学的定义和范畴,2什么是工艺学（1）工艺：利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之成为产品的方法。（2）工艺学：根据技术上先进，经济上合理的原则，研究各种原材料、半成品、成品的

6、加工方法和过程的学科称为工艺学。,1.1 化工工艺学的定义和范畴,3、什么是化工工艺学 化工工艺学是研究由化工原料加工成化工产品的化工生产过程的一门科学，内容包括生产方法、原理、流程和设备。,1.1 化工工艺学的定义和范畴,1.2 由原料到化工产品,1、化工原料 用做化工生产的原料，称为化工原料，可以是自然资源，也可以是化工生产的阶段产品。例如：（1）由食盐生产纯碱、烧碱、氯气和盐酸。（2）由硫铁矿生产硫酸。,（3）由煤或焦炭生产合成氨、硝酸、乙烯和芳烃。（4）由石油和天然气生产低级烯烃、芳烃、乙炔、甲醇和合成气。,1.2 由原料到化工产品,1.2 由原料到化工产品,化工原料,有机原料：,无机

7、原料：,包括石油、天然气、煤和生物质。,包括空气、水、盐、无机非金属矿物和金属矿物。,基本有机化工产品,基本无机化工产品,1、化工原料,基础化工原料：,如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱、合成氨、工业气体等无机物，乙烯、丙烯、苯、二甲苯等有机物，经各种反应途径可衍生出成千上万种无机或有机化工产品、高分子化工产品和精细化工产品。,一般化工原料：,由基础化工原料制得的结构简单的小分子化工产品称为一般化工原料。如各种无机盐和无机化学肥料，各种有机酸及其盐类、醇、醛、酮和酯等。,用途：直接作为商品出售。作为原料继续参与化学反应,2、化工产品（1）基本无机化工产品 最重要的基本无机化工产品可用空气、焦炭（或

8、者其他的含碳产品）、水、石灰、岩盐、磷石灰、硫和黄铁矿等原料制取。无机原料与基本无机化工产品之间的关系如图1-1所示。,1.2 由原料到化工产品,空气,空分,O2,N2,HNO3,NH3,H2,气化,焦炭等,水,石灰石,煅烧,CO2,CaO,Na2CO3,NaCl,电解,NaOH,Cl2,磷石灰,分解,磷酸盐,Fe2O3,SO2,硫,黄铁矿,钢,煅烧,H2SO4,无机化工的重要原料,（2）基本有机化工产品由石油、天然气、煤加工时生成的副产物所得的化工产品。基本有机化工原料深加工产品。,1.2 由原料到化工产品,由石油、天然气、煤加工副产物所得化工产品,乙烯,与丙烯共聚,乙丙橡胶,电缆、电线材料

9、,氧化,乙醛,缩合,醋酸,辛醇、季戊四醇,2-羟基丁醛,丁醇,酯化,丁酯,溶剂、增塑剂,溶剂,药物、酯类、醋酸乙烯纤维（维尼龙）,增塑剂,齐聚、水合,高碳直链醇（C11C18）,合成洗涤剂,水合,乙醇,酯化,乙酸乙酯、其它酯类,溶剂及合成原料,加氢脱水,丁二烯,合成橡胶,氢甲酰化,丙醛,丙酸,还原,正丙醇,溶剂,丙烯,聚合,聚丙烯,合成纤维、塑料,氨氧化,合成纤维、ABS树脂、AS树脂、丁腈橡胶,丙烯酰胺,絮凝剂、水增稠剂、纸张处理剂,丙烯腈,与乙烯共聚,乙丙橡胶,次氯酸化,氯丙醇,环氧丙烷,丙二醇,聚酯塑料,聚氨酯塑料、表面活性剂,过氧化物环氧化,环氧丙烷、苯乙烯或异丁烯,高温氯化,氯丙烯,

10、丙烯醇,1，4-丁二醇,聚酯,甘油,医药、炸药,环氧氯丙烷,水解,环氧树脂,丁二烯,与苯乙烯共聚,丁苯橡胶,与丙烯腈共聚,丁腈橡胶,聚合,顺丁橡胶,与苯乙烯、丙烯腈共聚,ABS塑料,氯化,2-氯丁二烯,氯丁橡胶,与顺酐反应,四氢邻苯二甲酸酐,与HCN反应,己二腈,己二胺,尼龙66,三聚环化,1，5，9-环十二碳三烯,十二碳内酰胺（尼龙12的单体）,香料、增塑剂、阻燃剂、聚酯原料,乙酰氧基化、加氢、水解,1，4-丁二醇,聚酯树脂,异丁烯,与异戊二烯共聚,丁基橡胶,氧化,甲基丙烯酸,甲基丙烯酸酯,有机玻璃,与甲醛反应,异戊二烯,异戊橡胶,水合,叔丁醇,香料原料、溶剂、医药中间体、,与甲醇反应,甲基

11、叔丁基醚（MTBE）（汽油添加剂）,聚合,聚异丁烯,粘合剂、密封胶,苯,加乙烯烷基化,乙苯,脱氢,苯乙烯,加丙烯烷基化,异丙苯,苯酚,酚醛树脂、苯胺、壬基酚等,丙酮,双酚A,聚碳酸酯、环氧树脂,加十二烯,十二烷基苯,合成洗涤剂,加氢,环己烷,己内酰胺,聚酰胺纤维,氯化,氯苯,染料中间体、医药,氧化,顺丁烯二酸酐,四氢呋喃、1，4-丁二醇,医药、聚氨酯,硝化,硝基苯,苯胺,二苯基甲烷二异氰酸酯、橡胶助剂、染料、医药、农药,聚氨酯纤维,乙炔,加HCl,氯乙烯,聚氯乙烯,水合,乙醛,乙酸,季戊四醇,醇酸树脂,巴豆醛,山梨酸,加醋酸,醋酸乙烯,合成纤维、涂料、粘合剂,加甲醛,1，4-丁炔二醇,1，4-

12、丁二醇,四氢呋喃、-丁内酯、聚酯树脂,二聚,乙烯基乙炔,粘合剂,加氢,丁二烯,加HCl,2-氯丁二烯,氯丁橡胶,氯化,三氯乙烯、四氯乙烯,溶剂,加HF,氟乙烯,聚合,聚氟乙烯,合成气(CO+H2),补N2和变换,N2-H2,合成,氨、尿素等,改良的F-T合成,汽油、煤油、柴油等液体燃料,合成,甲醇,羰基合成,醋酸,氧化,甲醛,酚醛树脂、合成原料,与异丁烯合成,甲基叔丁基醚（MTBE）,与CO合成,甲酸甲酯,甲酸,加CO、O2,草酸二甲酯,乙二醇,草酸,同系化,乙醇,脱水,乙烯,合成,二甲醚,转化,转化,C2-C4烯烃,汽油,柴油机燃料,1.3 化工原料的变迁与化学工业发展趋势,一、化学工业的发

13、展简史1、古代化学工业 18世纪以前，化工生产均为作坊式手工工艺。例如，早期的制陶、酿造、冶炼等。,2、近代化学工业（1）纯碱工业路布兰制碱法2NaCl+2H2SO4=Na2SO4+2HClNa2SO4+4C=Na2S+4CONa2S+CaCO3=Na2CO3+CaS索尔维制碱法（氨碱法）NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4ClNaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,1.3 化工原料的变迁与化学工业发展趋势,（2）硫酸工业铅室法制硫酸 18世纪中叶，有人用硫磺和硝石燃烧，置于铅制容器中用水吸收生产的气体，就得到硫酸。接触法制硫酸 19世纪中叶

14、，用铂作催化剂，使SO2氧化为SO3。20世纪初，以V2O5为主要成分的混合催化剂，逐步实现了“接触法”制硫酸工业。,1.3 化工原料的变迁与化学工业发展趋势,（3）电解食盐水工业（氯碱工业）19世纪中期，开发了水泥的隔膜式电解槽，产生了Cl2和NaOH。（4）煤化工 1888年，法国的莫桑和美国的威尔逊用焦炭和石灰电炉制取电石，继而得到乙炔。古代和近代化学工业是以改变天然产物为特征，而现代化学工业则以合成产品为标志。,1.3 化工原料的变迁与化学工业发展趋势,3、现代化学工业的发展 根据原料的变迁，现代化学工业可简单地划分为两个阶段：（1）19世纪末到20世纪50年代，经煤焦油和电石乙炔，以

15、煤为原料进一步生产有机化学品的时代。（2）20世纪50年代开始的以石油和天然气为原料合成有机化学品的新时期。,1.3 化工原料的变迁与化学工业发展趋势,1.4 化工工艺学的研究方法,化工工艺学的研究方法有两种，或称两个层次：（1）从个别到一般 也就是说，我们先解剖一个一个的特别的化工产品的生产过程，在研究这些“个别”的现象过程中，用理论即用化学工程学的理论来加以研究，从而归纳出一些规律性的东西再升华为理论。（2）从一般到个别 将经过归纳的初步结论，加以深入分析研究，弄清之后用以解决问题，设计流程指导生产实践，并接受实践检验，加以丰富和修正。,5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能

16、力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果两者你都不占绝对优势，那你

17、就选择善良。13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久

18、。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解

19、脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人

20、生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。10、没人能让我输，除非我不想赢！11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。,