化學工藝學

前言

　　本書以典型化工產品生產工藝為主線，介紹了每個典型產品所涉及的化工過程。雖然化工產品的種類繁多，生產方法各異，但就其生產過程中的每個單元而論，又有許多共性。通過學習典型產品，可強化學生的化工工程意識，運用所學基礎理論與知識分析產品生產過程，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力。由于這些工藝過程具有典型性，掌握基本化工工藝過程，就可以較容易地熟悉其他化工工藝過程。　　本書各章雖然是相互獨立的，但在每一章均根據其特點側重介紹了有關基礎理論和生產方法，如分析和討論生產工藝中工藝路線、反應原理、影響因素、工藝條件的確定、流程的組織、主要設備的結構特點等內容。同時，對技術經濟指標、能量回收利用、副產物的回收利用及廢物處理，近年來的新工藝、新技術和新方法等也做了一定的介紹和論述。這對其他各章亦有參考作用，且避免了某些基礎理論的重復?！　”緯赡暇┕I(yè)大學化學化工學院的教師參加編寫。其中，第1、9章由劉曉勤編寫；第2章由范益群編寫；第3章由李衛(wèi)星編寫；第4章由陳日志編寫；第5、6章由呂效平編寫；第7、8章由林陵編寫。劉曉勤教授擔任本書主編?！　¤b于本門課程的教學時數(shù)有限，任課教師可有針對性地選擇書中部分內容講授，其余內容可供學生自學。　　在本書撰寫過程中，南京工業(yè)大學化學工程與工藝國家特色專業(yè)和化學工程與工藝專業(yè)國家優(yōu)秀教學團隊建設經費資助了本書的撰寫，在此表示感謝?！　∠抻诰幷咚郊百Y料掌握的局限性，書中不當之處敬請讀者批評指正。

內容概要

　　《化學工藝學》以典型化工產品生產工藝為主線，介紹每個典型產品所涉及的化工過程?！痘瘜W工藝學》共9章，包括概論、合成氣、合成氣衍生產品、無機大宗化學品、石油煉制、烴類裂解及裂解氣分離、烯烴為原料的化學品、芳烴為原料的化學品、綠色化學化工概論。每一章均根據其特點側重介紹了有關基礎理論和生產方法，如分析和討論生產工藝中工藝路線、反應原理、影響因素、工藝條件的確定、流程的組織、主要設備的結構特點等內容。同時，對技術經濟指標、能量回收利用、副產物的回收利用及廢物處理，近年來的新工藝、新技術和新方法等也做了一定的介紹和論述?！　　痘瘜W工藝學》可作為普通高等學校化工類專業(yè)的教材，也可供相關的科技人員參考。

書籍目錄

第1章 概論1.1 化學工業(yè)的分類及特征11.1.1 化學工業(yè)的分類11.1.2 化學工業(yè)的特征21.2 化工原料、產品及其工藝21.2.1 石油及其加工工藝21.2.2 天然氣及其加工工藝41.2.3 煤及其加工工藝61.2.4 化學礦及其加工工藝81.2.5 生物質的加工工藝91.3 化工工藝計算101.3.1 物料衡算101.3.2 熱量衡算16第2章 合成氣2.1 合成氣的制取202.1.1 烴類蒸汽轉化202.1.2 重油部分氧化242.1.3 固體燃料氣化262.2 合成氣的凈化312.2.1 脫硫312.2.2 一氧化碳變換332.2.3 二氧化碳的脫除372.2.4 少量碳氧化物的清除402.2.5 熱法與冷法凈化流程的比較43第3章 合成氣衍生產品3.1 氨453.1.1 概述453.1.2 氨合成反應的化學平衡463.1.3 氨合成反應動力學493.1.4 催化劑513.1.5 工藝條件513.1.6 氨合成工藝流程533.1.7 氨合成塔543.2 尿素563.2.1 概述563.2.2 尿素生產的基本原理573.2.3 合成過程的適宜條件593.2.4 尿素合成反應的動力學603.2.5 工藝流程603.3 甲醇623.3.1 概述623.3.2 甲醇合成反應原理643.3.3 化學平衡常數(shù)和平衡組成653.3.4 催化劑683.3.5 甲醇合成工藝條件683.3.6 甲醇合成反應器703.3.7 工藝流程713.4 費托合成733.4.1 概述733.4.2 費托合成原理753.4.3 反應器類型803.4.4 費托合成工業(yè)生產82第4章 無機大宗化學品4.1 硫酸944.1.1 概述944.1.2 硫酸生產工藝944.1.3 二氧化硫爐氣的制備944.1.4 爐氣的凈化964.1.5 二氧化硫的催化氧化984.1.6 三氧化硫的吸收1024.1.7 三廢治理1044.2 純堿1054.2.1 概述1054.2.2 氨堿法制純堿1054.2.3 聯(lián)合法制取純堿和氯化銨115第5章 石油煉制5.1 原油加工方法及煉油廠類型1195.1.1 原油加工方法1195.1.2 煉油廠類型1205.2 常減壓蒸餾1215.2.1 工藝流程1215.2.2 工藝操作條件1235.2.3 常減壓蒸餾設備1245.3 催化裂化1255.3.1 催化裂化反應1265.3.2 催化劑1275.3.3 工藝流程1285.3.4 工藝參數(shù)1285.3.5 裝置型式1305.4 催化重整1315.4.1 催化重整反應1315.4.2 催化劑1325.4.3 工藝流程1335.4.4 工藝參數(shù)1345.4.5 重整反應器135第6章 烴類裂解及裂解氣分離6.1 烴類熱裂解的理論基礎1376.1.1 烴類裂解反應1376.1.2 裂解過程的熱力學分析1396.1.3 裂解過程的動力學分析1406.2 原料性質指標及工藝參數(shù)1426.2.1 原料性質指標及其對裂解過程的影響1426.2.2 工藝參數(shù)1456.3 裂解工藝過程及設備1496.3.1 工藝過程1496.3.2 管式裂解爐1506.4 裂解氣的凈化與分離1546.4.1 裂解氣的壓縮與凈化系統(tǒng)1556.4.2 精餾分離系統(tǒng)1596.5 烴類催化裂解制烯烴進展1636.5.1 國內重質原料生產低碳烯烴工藝技術進展1636.5.2 國外重質原料生產低碳烯烴工藝技術進展163第7章 烯烴為原料的化學品7.1 環(huán)氧乙烷和乙二醇1657.1.1 概述1657.1.2 環(huán)氧乙烷1667.1.3 乙二醇1787.2 1?2?二氯乙烷和氯乙烯1807.2.1 概述1807.2.2 1?2?二氯乙烷1827.2.3 氯乙烯1897.3 丙烯腈1967.3.1 概述1967.3.2 丙烯氨氧化法反應及工藝參數(shù)1977.3.3 工藝流程2017.3.4 丙烯氨氧化反應的安全生產和廢物處理2037.3.5 丙烯腈生產技術改進203第8章 芳烴為原料的化學品8.1 芳烴抽提2058.1.1 芳烴抽提過程2058.1.2 芳烴抽提所用的溶劑2068.1.3 環(huán)丁砜溶劑抽提2068.2 乙苯和苯乙烯2088.2.1 乙苯2088.2.2 苯乙烯2128.3 苯酚和丙酮2208.3.1 異丙苯的合成2218.3.2 異丙苯的氧化反應2238.3.3 過氧化氫異丙苯的分解2258.3.4 異丙苯過氧化及CHP分解工藝流程2288.3.5 技術進展230第9章 綠色化學化工概論9.1 綠色化學化工和基本概念2319.1.1 綠色化學化工的定義及特點2319.1.2 綠色化工過程2329.1.3 綠色化學原則2349.2 綠色化學工藝的途徑及實例2359.2.1 綠色化學工藝的途徑2359.2.2 綠色化工過程實例236參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1．1．2 化學工業(yè)的特征　　現(xiàn)代化學工業(yè)一般表現(xiàn)出如下的特征：　　①化學工藝方法和設備更新快，產品日新月異，是一個技術密集型的工業(yè)；　?、诙鄶?shù)化學工業(yè)，特別是工業(yè)化學工業(yè)，無論原料和動力，都要消耗能量，是一個能源密集型的工業(yè)；　?、刍み^程往往是易燃、易爆、有毒、有腐蝕的過程，生產條件控制嚴格，是一個連續(xù)性和自動化程度較高的工業(yè)；　?、転樘岣呓洕б?，綜合利用資源和能源，基本化學工業(yè)均向大型化方向發(fā)展；　?、莼どa是易產生廢氣、廢水、廢渣的過程，為防止污染環(huán)境，治理三廢是化工生產中的不可忽視的問題，而治理三廢的同時，有時又可得到有價值的副產品；　　⑥化工生產是有利于能量綜合利用的過程，以節(jié)能為主要內容的技術改造，是降低生產能耗，提高經濟效益的重要途徑?！　?．2化工原料、產品及其工藝　　化學工業(yè)最基本的原料是煤、石油、天然氣、化學礦以及農林副產物和海洋資源，其中絕大部分基本有機化學工業(yè)和部分的基本無機化學工業(yè)的原料主要是煤和天然氣。目前，世界化學工業(yè)主要以石油和天然氣為原料，約占90％以上；而我國的化學工業(yè)原料則以煤為主。　　由于化工生產有不同的加工深度以及化學反應的可逆性，除最基本的原料（或稱起始原料）外，化工原料與產品往往是相對的，有些原料與產品也是可以互換的?！　』どa完成由原料到產品的轉化要通過化工工藝來實現(xiàn)?；すに嚰椿どa技術，指將原料物質經過化學反應轉變?yōu)楫a品的方法和過程，其中包括實現(xiàn)這種轉變的全部化學和物理的措施?！　すに嚨难芯?、開發(fā)和工業(yè)化措施，需要應用化學和物理等基礎科學理論、化學工程原理和方法、相關工程學的知識和技術，通過分析和綜合，進行實踐才能獲得成功。下面對煤、石油、天然氣等原料進行簡單的化工工藝過程介紹。　　1．2．1石油及其加工工藝　　石油是重要的化工原料，石油化學工業(yè)在國民經濟中占有重要的地位。在我國，隨著大慶、勝利、遼河、華北和中原等油田的相繼開發(fā)，以及煉油和石油化學工業(yè)的發(fā)展，使我國化學工業(yè)的原料路線和產品結構發(fā)生了極大的變化，促進了國民經濟的發(fā)展。　　從油田開采出來的石油稱為原油，原油是一種褐黃色或黑色的黏稠液體，具有特殊氣味，原油的化學組成非常復雜，主要有碳和氫兩種元素所組成的各種烴類，并含有少量的氮、氧、硫化合物。烴類化合物分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，原油按其組成大體可分為石蠟基、中間基和環(huán)烷基三大類。石蠟基原油含較多的石蠟，烷烴含量超過50％，密度小，凝固點高，含硫及膠質較少，大慶原油屬于此類。環(huán)烷基原油含有較多的環(huán)烷烴和芳香烴，密度較大，凝固點低，含硫及膠質較多，瀝青亦較多。中間基原油的性質介于前兩類之間。表1-1列出了我國主要原油的一般性質。

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