1、第1章緒論1.1化學(xué)工藝學(xué)的研究范疇1化學(xué)工業(yè)(chemical industry)又稱化學(xué)加工工業(yè)，泛指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的過程工業(yè)。由原料到化學(xué)品的轉(zhuǎn)化要通過化學(xué)工藝來實(shí)現(xiàn)。化學(xué)工藝(chemical technology)即化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，系指將原料物質(zhì)主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)的和物理的措施。化學(xué)工藝具有過程工業(yè)的特點(diǎn)，即生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品要采用不同的化學(xué)工藝，既使生產(chǎn)相同產(chǎn)品但原料路線不相同時(shí)，也要采用不同的化學(xué)工藝。盡管如此，化學(xué)工藝學(xué)所涉及的內(nèi)容是相同的，一般包括原料的選擇和預(yù)處理；生產(chǎn)方法的選擇及方法原理；設(shè)備(反應(yīng)器和其它)的選

2、擇、結(jié)構(gòu)和操作；催化劑的選擇和使用；操作條件的影響和選定；流程組織；生產(chǎn)控制；產(chǎn)品規(guī)格和副產(chǎn)物的分離與利用；能量的回收和利用；對不同工藝路線和流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)等問題。化學(xué)工藝學(xué)與化學(xué)工程學(xué)(chemical engineering)都是化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)科學(xué)。化學(xué)工藝是以過程為研究目的，重點(diǎn)解決整個(gè)生產(chǎn)過程(流程)的組織、優(yōu)化；將各單項(xiàng)化學(xué)工程技術(shù)在以產(chǎn)品為目標(biāo)的前提下集成，解決各單元間的匹配、鏈接；在確保產(chǎn)品質(zhì)量條件下，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的能量、物料及安全污染諸因素的最優(yōu)化。化學(xué)工藝學(xué)是將化學(xué)工程學(xué)的先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用到具體生產(chǎn)過程中，以化工產(chǎn)品為目標(biāo)的過程技術(shù)。1.2化學(xué)工業(yè)的發(fā)展、地位與作用2，31.3

3、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)和發(fā)展方向1.3.1現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)4，5(1)原料、生產(chǎn)方法和產(chǎn)品的多樣性與復(fù)雜性用同一種原料可以制造多種不同的化工產(chǎn)品；同一種產(chǎn)品可采用不同原料、或不同方法和工藝路線來生產(chǎn)；一個(gè)產(chǎn)品可以有不同用途，而不同產(chǎn)品可能會有相同用途。由于這些多樣性，化學(xué)工業(yè)能夠?yàn)轭愄峁┰絹碓蕉嗟男挛镔|(zhì)、新材料和新能源。同時(shí)，多數(shù)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是多步驟的，有的步驟很復(fù)雜，其影響因素也是復(fù)雜的。(2)向大型化、綜合化，精細(xì)化發(fā)展(3)多學(xué)科合作、技術(shù)密集型生產(chǎn)(4)重視能量合理利用，積極采用節(jié)能工藝和方法(5)資金密集，投資回收速度快，利潤高(6)安全與環(huán)境保護(hù)問題日益突出1.3.2化學(xué)工業(yè)發(fā)

4、展的方向隨著人類生活和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，也帶來了市場競爭激烈、自然資源和能源減少、環(huán)境污染加劇等問題，化學(xué)工業(yè)同樣面臨著這些問題的挑戰(zhàn)，要走可持續(xù)發(fā)展的道路，必須做好以下幾方面工作。 面向市場競爭激烈的形勢，積極開發(fā)高新技術(shù)，縮短新技術(shù)、新工藝工業(yè)化的周期，加快產(chǎn)品更新和升級的速度。 最充分、最徹底地利用原料。 大力發(fā)展綠色化工。 化工過程要高效、節(jié)能和智能化。 實(shí)施廢物再生利用工程。1.4化學(xué)工業(yè)的原料資源和主要產(chǎn)品1.4.1化學(xué)工業(yè)的原料資源3，4，61.4.2化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品6141.4.2.1無機(jī)化工大宗的無機(jī)化工產(chǎn)品有硫酸、硝酸、鹽酸、純堿、燒堿、合成氨和氮、磷、鉀等化學(xué)肥料，其中化

5、肥產(chǎn)量在化工產(chǎn)品中位居首位，又以氮肥產(chǎn)量最高。 1.4.2.2基本有機(jī)化工從石油、天然氣、煤等天然資源出發(fā)，經(jīng)過化學(xué)加工可得到乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、合成氣等產(chǎn)品，此類產(chǎn)品是有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，產(chǎn)量很大。這些產(chǎn)品經(jīng)過各種化學(xué)加工，可以制成品種繁多、用途非常廣泛的有機(jī)化工產(chǎn)品。有機(jī)化工基礎(chǔ)原料及其產(chǎn)品的用途主要有三方面。 作為單體生產(chǎn)的塑料、合成橡膠、合成纖維和其他高分子化合物； 作為精細(xì)化工的原料和中間體； 直接作為消費(fèi)品，例如作溶劑、萃取劑、氣體吸收劑、冷凍劑、防凍劑、載熱體、醫(yī)療用麻醉劑、消毒劑等。1.4.2.3高分子化工高分子化工的產(chǎn)品為高分子化合物及以其為基礎(chǔ)的復(fù)合或共混材

6、料制品。(1)通用高分子此類產(chǎn)品產(chǎn)量大，應(yīng)用面廣。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯；滌綸、腈綸、錦綸；丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠等。(2)特種高分子此類產(chǎn)品包括能耐高溫和能在苛刻環(huán)境中作為結(jié)構(gòu)材料使用的工程塑料(聚碳酸酯、聚甲醛、聚芳醚、聚砜、聚芳酰胺、有機(jī)硅樹脂和氟樹脂等)；具有光電、壓電、熱電、磁性等物理性能的功能高分子；高分子分離膜；高分子催化劑；高分子試劑；高分子醫(yī)藥、醫(yī)用高分子等。1.4.2.4精細(xì)化工精細(xì)化工的產(chǎn)品多為各工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的輔助材料、農(nóng)林業(yè)用品和人民生活的直接消費(fèi)品。相對于大宗化工原料產(chǎn)品而言，品種多、產(chǎn)量小，多數(shù)產(chǎn)品純度高、附加產(chǎn)值高、價(jià)格貴。精細(xì)化工產(chǎn)品大多數(shù)為有機(jī)化學(xué)品，無機(jī)精細(xì)化學(xué)品相對較少。表1-3由C4烴類為原料生產(chǎn)的主要化工產(chǎn)品表1-5由乙炔出發(fā)生產(chǎn)的化工產(chǎn)品1.4.2.5生物化工1.5本教材的主要內(nèi)容和特點(diǎn)本教材根據(jù)化學(xué)工業(yè)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、內(nèi)在關(guān)系和發(fā)展趨勢，按化學(xué)反應(yīng)過程分類講述化學(xué)工藝原理和知識。其內(nèi)容主要包括化