化學(xué)工藝學(xué)

前言

　　本書以典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝為主線，介紹了每個典型產(chǎn)品所涉及的化工過程。雖然化工產(chǎn)品的種類繁多，生產(chǎn)方法各異，但就其生產(chǎn)過程中的每個單元而論，又有許多共性。通過學(xué)習(xí)典型產(chǎn)品，可強(qiáng)化學(xué)生的化工工程意識，運用所學(xué)基礎(chǔ)理論與知識分析產(chǎn)品生產(chǎn)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?！　”緯髡码m然是相互獨立的，但在每一章均根據(jù)其特點側(cè)重介紹了有關(guān)基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)方法，如分析和討論生產(chǎn)工藝中工藝路線、反應(yīng)原理、影響因素、工藝條件的確定、流程的組織、主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點等內(nèi)容。同時，對技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及廢物處理，近年來的新工藝、新技術(shù)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(chǔ)理論的重復(fù)。　　本書由南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)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(dān)任本書主編?！　¤b于本門課程的教學(xué)時數(shù)有限，任課教師可有針對性地選擇書中部分內(nèi)容講授，其余內(nèi)容可供學(xué)生自學(xué)?！　≡诒緯珜戇^程中，南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝國家特色專業(yè)和化學(xué)工程與工藝專業(yè)國家優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)經(jīng)費資助了本書的撰寫，在此表示感謝。　　限于編者水平及資料掌握的局限性，書中不當(dāng)之處敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

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

書籍目錄

第1章 概論1.1 化學(xué)工業(yè)的分類及特征11.1.1 化學(xué)工業(yè)的分類11.1.2 化學(xué)工業(yè)的特征21.2 化工原料、產(chǎn)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(xué)礦及其加工工藝81.2.5 生物質(zhì)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(zhuǎn)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(chǎn)品3.1 氨453.1.1 概述453.1.2 氨合成反應(yīng)的化學(xué)平衡463.1.3 氨合成反應(yīng)動力學(xué)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(chǎn)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(yīng)的動力學(xué)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(yīng)原理643.3.3 化學(xué)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(yīng)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(yīng)器類型803.4.4 費托合成工業(yè)生產(chǎn)82第4章 無機(jī)大宗化學(xué)品4.1 硫酸944.1.1 概述944.1.2 硫酸生產(chǎn)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(shè)備1245.3 催化裂化1255.3.1 催化裂化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(chǔ)1376.1.1 烴類裂解反應(yīng)1376.1.2 裂解過程的熱力學(xué)分析1396.1.3 裂解過程的動力學(xué)分析1406.2 原料性質(zhì)指標(biāo)及工藝參數(shù)1426.2.1 原料性質(zhì)指標(biāo)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(shè)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(jìn)展1636.5.1 國內(nèi)重質(zhì)原料生產(chǎn)低碳烯烴工藝技術(shù)進(jìn)展1636.5.2 國外重質(zhì)原料生產(chǎn)低碳烯烴工藝技術(shù)進(jìn)展163第7章 烯烴為原料的化學(xué)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(yīng)及工藝參數(shù)1977.3.3 工藝流程2017.3.4 丙烯氨氧化反應(yīng)的安全生產(chǎn)和廢物處理2037.3.5 丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)203第8章 芳烴為原料的化學(xué)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(yīng)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(shù)進(jìn)展230第9章 綠色化學(xué)化工概論9.1 綠色化學(xué)化工和基本概念2319.1.1 綠色化學(xué)化工的定義及特點2319.1.2 綠色化工過程2329.1.3 綠色化學(xué)原則2349.2 綠色化學(xué)工藝的途徑及實例2359.2.1 綠色化學(xué)工藝的途徑2359.2.2 綠色化工過程實例236參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1．1．2 化學(xué)工業(yè)的特征　　現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)一般表現(xiàn)出如下的特征：　?、倩瘜W(xué)工藝方法和設(shè)備更新快，產(chǎn)品日新月異，是一個技術(shù)密集型的工業(yè)；　?、诙鄶?shù)化學(xué)工業(yè)，特別是工業(yè)化學(xué)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(chǎn)條件控制嚴(yán)格，是一個連續(xù)性和自動化程度較高的工業(yè)；　　④為提高經(jīng)濟(jì)效益，綜合利用資源和能源，基本化學(xué)工業(yè)均向大型化方向發(fā)展；　　⑤化工生產(chǎn)是易產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品；　?、藁どa(chǎn)是有利于能量綜合利用的過程，以節(jié)能為主要內(nèi)容的技術(shù)改造，是降低生產(chǎn)能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑?！　?．2化工原料、產(chǎn)品及其工藝　　化學(xué)工業(yè)最基本的原料是煤、石油、天然氣、化學(xué)礦以及農(nóng)林副產(chǎn)物和海洋資源，其中絕大部分基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)和部分的基本無機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料主要是煤和天然氣。目前，世界化學(xué)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(xué)工業(yè)原料則以煤為主?！　∮捎诨どa(chǎn)有不同的加工深度以及化學(xué)反應(yīng)的可逆性，除最基本的原料（或稱起始原料）外，化工原料與產(chǎn)品往往是相對的，有些原料與產(chǎn)品也是可以互換的?！　』どa(chǎn)完成由原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化要通過化工工藝來實現(xiàn)?；すに嚰椿どa(chǎn)技術(shù)，指將原料物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，其中包括實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)和物理的措施?！　すに嚨难芯?、開發(fā)和工業(yè)化措施，需要應(yīng)用化學(xué)和物理等基礎(chǔ)科學(xué)理論、化學(xué)工程原理和方法、相關(guān)工程學(xué)的知識和技術(shù)，通過分析和綜合，進(jìn)行實踐才能獲得成功。下面對煤、石油、天然氣等原料進(jìn)行簡單的化工工藝過程介紹?！　?．2．1石油及其加工工藝　　石油是重要的化工原料，石油化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)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(xué)工業(yè)的發(fā)展，使我國化學(xué)工業(yè)的原料路線和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了極大的變化，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?！　挠吞镩_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(xué)組成非常復(fù)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(zhì)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(zhì)較多，瀝青亦較多。中間基原油的性質(zhì)介于前兩類之間。表1-1列出了我國主要原油的一般性質(zhì)。

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