化学工艺学1全解优秀PPT.ppt

化工工艺学化工工艺学化工工艺学化工工艺学化学化工系化学化工系化学工程与工艺专业化学工程与工艺专业周文超周文超n化学工程与化学工艺的联系与区分？化学工程与化学工艺的联系与区分？化工工艺化学工程与工艺简称简称研究范畴研究范畴 两者相两者相辅辅相承，密不行分相承，密不行分化学工艺化学工艺化学工程化学工程以生以生产产产产品品为为目的目的以以强强化化过过程程为为目的目的工艺路途、流程工艺路途、流程化学反应、单元操作化学反应、单元操作化工过程化工过程两者密不行分，相互协作，可解决化工过程中的各种问题。两者密不行分，相互协作，可解决化工过程中的各种问题。未反未反应应物料循物料循环环副副产产物物综综合利用合利用n专业专业必修必修课课，探，探讨讨生生产产工工艺艺的学科，学的学科，学问问面面宽宽，是，是化学基化学基础础理理论论学学问问在在实际实际生生产产中的中的应应用。用。n涉及到的学科：无机化学、物理化学、分析化学、涉及到的学科：无机化学、物理化学、分析化学、化工原理、化工化工原理、化工设计设计概概论论、化工、化工设备设备。n涉及到的涉及到的设备设备：换热换热装置、分装置、分别别装置、反装置、反应应装置、装置、流体流体输输送送设备设备。课程性质、学科基础课程性质、学科基础基本内容基本内容第第1章章 概概论论第第2章章 合成气合成气第第3章章 合成气衍生合成气衍生产产品品第第4章章 无机大宗化学品无机大宗化学品第第5章章 石油石油炼炼制制 第第6章章 烃类烃类裂解裂解第第7章章 烯烃为烯烃为原料的化学品原料的化学品第第8章章 芳芳烃为烃为原料的化学品原料的化学品第第9章章 绿绿色化学化工概色化学化工概论论课程任务课程任务1.了解化学工了解化学工业业的特点和的特点和发发展方向；了解化工工展方向；了解化工工艺艺学的探学的探讨讨范畴；范畴；2.驾驭驾驭典型典型产产品的化工生品的化工生产产工工艺艺流程、反流程、反应应原理、原理、影响因素、工影响因素、工艺艺条件确定、主要条件确定、主要设备结设备结构及其构及其发发呈呈现现状；状；3.通通过过学学习习典型典型产产品的工品的工艺艺，强强化化工工程意化化工工程意识识，培育理培育理论联论联系系实际实际的的实实力。力。考核方法考核方法1.平常。包括出勤率、作平常。包括出勤率、作业业等。等。2.期末。期末。闭闭卷。卷。3.成果成果=60%考考试试成果成果+40%平常成果平常成果 化学工化学工艺艺学及其探学及其探讨讨的内容的内容化学工化学工业业的分的分类类及特征及特征化学工化学工业业的的现现状和状和发发展方向展方向化学工化学工艺艺学与化学工学与化学工业业的关系的关系化工原料及其工化工原料及其工艺艺化工工化工工艺计艺计算算第第1 1章章 概论概论1.1 化学工艺学及探讨内容化学工艺学及探讨内容原料原料经过经过化学反化学反应应制取化工制取化工产产品的科学品的科学具体特征：原料必需具体特征：原料必需经过经过化学反化学反应应制取制取产产品，且品，且产产品的性品的性质质、外形、外形、结结构均构均发发生生变变更。更。工工艺艺学：探学：探讨讨由原料制取由原料制取产产品的科学品的科学工工艺艺学分学分类类：化学工化学工艺艺学学 and 机械工机械工艺艺学学主要探主要探讨讨内容：利用各种原料生内容：利用各种原料生产产化工化工产产品的品的方法、原理、操作条件、工方法、原理、操作条件、工艺艺流程和流程和设备设备1.2 化学工业的分类及特征化学工业的分类及特征化工原料的化工原料的类类型：自然型：自然矿矿藏、人工合成藏、人工合成产产品包括品包括化工化工产产品、生物品、生物资资源等源等化工化工产产品的品的类类型：到目前型：到目前为为止，已止，已发觉发觉和人工合成和人工合成的化工的化工产产品有品有2000多万种；商品多万种；商品销销售的有售的有8万多种；万多种；而与工而与工农业农业、国防及人、国防及人类类生活生活亲亲密相关的密相关的4000种左种左右。右。化学工化学工业业：借助于化学反：借助于化学反应应将原料制成化工将原料制成化工产产品品的工的工业业化学工化学工业业的分的分类类（按学科分（按学科分类类）精精细细化工化工：医：医药药、农药农药、染料、表面活性、染料、表面活性剂剂、催、催化化剂剂、化、化妆妆品等特定功能品等特定功能产产品。品。有机化工有机化工：如：如烯烃烯烃、有机酸、醇、有机酸、醇、酯酯，芳，芳烃烃等。等。无机化工无机化工：如无机酸、碱、：如无机酸、碱、盐盐及无机化肥及无机化肥高分子化工高分子化工：利用聚合和：利用聚合和缩缩聚反聚反应应，合成橡胶、，合成橡胶、塑料、化塑料、化纤纤生物化工生物化工：依靠微生物：依靠微生物发发酵、酵、酶酶催化制取的催化制取的产产品品如抗生素、有机溶如抗生素、有机溶剂剂、调调味味剂剂、食品添加、食品添加剂剂等。等。按原料性按原料性质质和来源分和来源分类类：石油化工、煤化工、：石油化工、煤化工、生物化工、生物化工、矿产矿产化工、海洋化工化工、海洋化工化化学学工工业业的的特特征征技技术术密集型工密集型工业业能源密集型工能源密集型工业业连续连续性和自性和自动动化程度高化程度高大型化、大型化、综综合化、精合化、精细细化化治理三治理三废废、节节能能1.3 化学工业的现状和发展方向化学工业的现状和发展方向（一）化学工（一）化学工业现业现状状我国支柱型的我国支柱型的产业产业；但生但生产规产规模小、生模小、生产产成本高、大型装置成本高、大型装置设备设备自自给给率低，率低，产产品品种少、功能化和差品品种少、功能化和差别别率低，率低，环环境境污污染染严严重，能量消耗高。重，能量消耗高。（二）化学工（二）化学工业发业发展方向展方向1、化工生、化工生产产中加快探中加快探讨讨、开、开发发、利用高新科学技、利用高新科学技术产术产品。品。2、最充分、最最充分、最彻彻底的利用化工生底的利用化工生产产原料原料最大限度地利用原料和最大限度地削减最大限度地利用原料和最大限度地削减废废物排放。物排放。3、化工生、化工生产过产过程程要要实现实现高效、高效、节节能及智能化生能及智能化生产产。4、化工生、化工生产产中大力中大力发发展展绿绿色化工色化工，生，生产过产过程中程中应应做到做到“零排放零排放”原子经济性反应原子经济性反应1991年，美国化学家年，美国化学家 在化学反应中应使原料中的每一个原子在化学反应中应使原料中的每一个原子都结合到目标分子即产物中，不须要利用保都结合到目标分子即产物中，不须要利用保护基团或离子基团，因而不会有副产物或废护基团或离子基团，因而不会有副产物或废物生成。物生成。淘汰淘汰污污染染环环境和破坏生境和破坏生态态平衡的平衡的产产品，开品，开发对发对生生态环态环境友好境友好产产品。品。利用反利用反应选择应选择性高的催化性高的催化剂剂和工和工艺艺流程。流程。接受无毒、无害的原料、溶接受无毒、无害的原料、溶剂剂和催化和催化剂剂。将副将副产产物和物和废废物物转转化化为为有利用价有利用价值值的的产产品。品。实实施施废废弃物再利用工程。弃物再利用工程。1.4 化学工艺学与化学工业的关系化学工艺学与化学工业的关系 紧紧密密联联系，相互依存、相互促系，相互依存、相互促进进，共同，共同发发展；展；化学工化学工艺艺学是化学工学是化学工业业的基的基础础学科，化学工学科，化学工艺艺学的学的发发展展为为化学工化学工业业的的发发展供展供应坚应坚毅的支撑；毅的支撑；化学工化学工业业的的发发展又可以促展又可以促进进化学工化学工艺艺学的提高。学的提高。1.5 化工原料及其工艺化工原料及其工艺Click to add Title1石油及其加工工石油及其加工工艺艺1Click to add Title2天然气及其加工工天然气及其加工工艺艺2Click to add Title1煤及其加工工煤及其加工工艺艺3Click to add Title2化学化学矿矿及其加工工及其加工工艺艺4Click to add Title1生物生物质质加工工加工工艺艺5石油化工自石油化工自20世世纪纪50年年头头起先蓬勃起先蓬勃发发展。展。Click to add Title1石油及其加工工石油及其加工工艺艺1三三烯烯乙乙烯烯、丙、丙烯烯、丁二、丁二烯烯 石油制取石油制取三苯三苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯 石油、自然气和煤制取石油、自然气和煤制取基本有机化工、高分子化工、精基本有机化工、高分子化工、精细细化工及氮肥化工及氮肥工工业业等的等的产产品大品大约约有有90来源于石油和自然气。来源于石油和自然气。石油的组成n由分子量不同、由分子量不同、组组成和成和结结构不同、数量众多的化合物构不同、数量众多的化合物构成的构成的混合物混合物，其中化合物的沸点：常温，其中化合物的沸点：常温500。链式饱和烃链式饱和烃 环烷烃环烷烃 芳香烃芳香烃 硫化物硫化物 氮化物氮化物 含氧化合物含氧化合物 稠环烃类等稠环烃类等n烃类烃类化合物化合物n非非烃烃化合物化合物n胶胶质质和和沥沥青青质质石油的加工石油的加工一次加工一次加工油品的加工油品的加工二次加工二次加工馏馏分油的化学加工分油的化学加工,调调整整烃类烃类的的组组成成Click to add Title2天然气及其加工工天然气及其加工工艺艺2按按组组成分：干气（甲成分：干气（甲烷烷体体积积含量在含量在90%以上）以上）湿气（甲湿气（甲烷烷体体积积含量在含量在90%以下）以下）自然气：主要成分是自然气：主要成分是CH4分分类类：按来源分：伴生气按来源分：伴生气自然气于石油伴生自然气于石油伴生 非伴生气非伴生气单单独的气田独的气田资资源源煤煤层层气（瓦斯气）气（瓦斯气）:吸附在煤上的甲吸附在煤上的甲烷烷自然气水合物自然气水合物:冻冻土土带带和海底甲和海底甲烷烷与水与水组组成成的的笼笼形化合物形化合物天然气的化工利用天然气的化工利用制制氢氢气气合成氨合成氨热热裂解制裂解制化工化工产产品品经经合成气路合成气路线线制制燃料和化工燃料和化工产产品品甲甲烷烷的的氯氯化、硝化、化、硝化、氨氧化和硫化氨氧化和硫化直接催化直接催化转转化成化化成化工工产产品品湿气中湿气中C2C4烷烷烃烃的利用的利用Click to add Title1煤及其加工工煤及其加工工艺艺3lH%O%含量依次：泥煤含量依次：泥煤褐煤褐煤 烟煤烟煤无烟煤无烟煤l分分类类成煤成煤过过程的程度不同：泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤程的程度不同：泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤l煤煤(coal)由含碳、由含碳、氢氢的多种的多种结结构的大分子有机物和少量构的大分子有机物和少量硅、硅、铝铝、铁铁、钙钙、镁镁的无机的无机矿矿物物质组质组成。成。1、煤的干、煤的干馏馏 (coal carbonization)煤的加工煤的加工高温干高温干馏馏（炼炼焦）焦）低温干低温干馏馏煤干煤干馏过馏过程分程分类类 在在隔隔绝绝空气空气条件下加条件下加热热煤，使其分解生成焦煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过过程。程。2、煤的气化、煤的气化 (coal gasification)生成的气体生成的气体组组成随固体燃料性成随固体燃料性质质、气化、气化剂剂种种类类、气化方法、气化条件的不同而有差气化方法、气化条件的不同而有差别别。气化气化剂剂主要主要是是水蒸气、空气或氧气水蒸气、空气或氧气。在高温在高温(9001300)下使煤、焦炭或半焦下使煤、焦炭或半焦等固体燃料与气化等固体燃料与气化剂剂反反应应，转转化成主要含有化成主要含有H2、CO等气体的等气体的过过程。程。3、煤的液化、煤的液化 (coal liquefaction)4、生成、生成电电石石CaC2 将煤与将煤与CaO在在20002200及及电电弧炉作用下反弧炉作用下反应应生成生成 CaC2的的过过程。程。电电石水解可生成乙炔（此法占石水解可生成乙炔（此法占乙炔来源的一半以上），由乙炔乙炔来源的一半以上），由乙炔动动身可生成一系列身可生成一系列化工化工产产品。品。煤煤经经化学加工化学加工转转化化为为液体燃料的液体燃料的过过程。煤程。煤液化可分液化可分为为干脆液化和干脆液化和间间接液化两大接液化两大类过类过程。程。1.6 化工工艺计算化工工艺计算衡算系衡算系统统的的物料衡算通式物料衡算通式输输入物料的入物料的总质总质量量=输输出物料的出物料的总质总质量量 +系系统统内内积积累的物料累的物料质质量量稳态稳态流淌反流淌反应过应过程的程的热热量衡算量衡算输输入入该该系系统统的能量的能量=输输入物料的内能入物料的内能U in +环环境境传传入的入的热热量量QP输输出出该该系系统统的能量的能量=输输出物料的内能出物料的内能U out +系系统对统对外做的功外做的功WU in+QP=U out+W转转化率化率产产率率(收率收率)选择选择性性三者关系三者关系Y=XAS表达主、副反表达主、副反应应进进行程度的大小行程度的大小反映原料的利用反映原料的利用是否合理是否合理1、现现代化学工代化学工业业有什么特点？有什么特点？2、煤的干、煤的干馏馏有哪几种形式？通有哪几种形式？通过过煤干煤干馏馏可得可得到哪些化工基本原料？到哪些化工基本原料？3、石油的二次加工有哪几种、石油的二次加工有哪几种过过程？得到的程？得到的产产品各有什么特点？品各有什么特点？4、转转化率、化率、产产率、率、选择选择性的含性的含义义及三者之及三者之间间的关系的关系？思思 考考 题题