緒論1、化工是“化學工程〞或是“化學工業〞的簡稱。"辭海"中定義“化學工業〞為：利用化學反響改變物質構造、成分、形態等生產化學產品的工藝部門。習慣上分為“無機化學工業〞和“有機化學工業〞兩類。2、"辭海"上定義的“工藝〞是：利用生產工具對各種原材料、半成品進展加工或處理，使之成為產品的方法。而“工藝學〞定義為：根據技術上先進，經濟上合理的原則，研究各種原材料、半成品、成品的加工方法和過程的學科。3、化工工藝學就是研究運用各種學科的知識，經濟地、先進的將各種原材料生產出化工產品的技術、過程和方法，是化工產品生產的工程技術、訣竅和藝術。4、化工工藝學研究的主要內容包括三個方面，即生產的工藝流程；生產的工藝操作控制條件和技術管理控制；平安和環境保護措施。5、化工工藝學和化學工程學的關系。P2-3〔自己概況下〕6、在研究一個生產過程時，將它分為四個或是五個板塊。如“反響過程〞、“原料〞、“產物的別離〞、“產品后加工〞、“三廢治理〞五個板塊。第一章概論1、〔P7-30任抽一段考填空〕2、古代、近代、現代化工的差異時間差異工藝特點測控手段古代■間歇式人工、感官近代半間歇半連續電子管、模擬量現代連續式計算機、控制數字量3、化學工業的行業特點：〔1〕、開展和更新速度快〔2〕、設備特殊，設備投資高、更新快〔3〕、知識技術密集，投資和資金密集〔4〕、能量消耗密集和物質消耗密集〔5〕、有一定的規模效益〔6〕、要求環境保護和防治，要求自動控制條件比較嚴格〔7〕、化工的市場競爭劇烈，國際競爭也十分劇烈〔8〕、市場經營注意，用戶開發和用戶技術指導3、化學工業分類P32〔自己看看〕4、化工裝置的操作方式：連續操作、間歇操作、半連續操作5、化工新技術開發的目的與任務：P35目的：就是開發出技術先進、數據完整、實用可靠、有效益、有競爭力的單項技術或成套技術的成果，根本目的是創造財富，創造更大的經濟效益，是探索實現工業化或半工業化。任務：化工新技術開發就是把化工研究成果轉化為生產力，生產經濟效益。6、化工新技術開發的主要內容：P35-P36〔1〕、新生產工藝〔過程〕〔包括環保、節能〕的開發，老生產工藝〔過程〕〔包括環保、節能〕的革新。〔2〕、新化學品〔包括催化劑〕的開發，老化學品〔包括催化劑〕的革新。〔3〕、新材料和新大型化工裝置的開發，老材料和老大型化工裝置的革新。〔4〕、新計算機應用軟件和新生產控制系統的開發。〔5〕、引進化工技術的消化吸收、創新和國產化。歸納起來，分為兩類，一類是新產品的開發，一類是老產品的進步。至于上述〔4〕、〔5〕兩條是為上面這兩類開發應用的預開發。工藝的先進性是重要的研究，而工程研究則占主導地位。7、化工技術開發研究的方法：逐級經歷放大法〔工藝小試→中間試驗→工程設計〕8、化工新技術開發環節工作程序P37〔自己看看〕9、市場調查對開發新產品新工藝的影響。P3810、工藝設計的總的原則是：技術先進、設計合理、生產平安、經濟有效、注意環境、為國為民11、反響工藝確定的一般原則P42〔8點〕12、化工工藝管理P57〔自己了解下〕13、在1994年4月1日發布的ISO8402"質量管理和質量保證一一術語"中對全面質量管理給出以下定義：一個組織以質量為中心，以全員參與為根底，目的在于通過讓顧客滿意和本組織所有成員及社會受益而長期成功的管理途徑。全面質量管理的特點：P5914、美國化學會提出的十二項原則P8515、化工可持續開展：化學工業必須滿足國民經濟各部門對它提出的對產品數量和質量的越來越高的要求，同時有三個問題必將制約它的開展。這就是化學工業的物質消耗，能量〔能源〕消耗和環境污染。化工生產要能可持續開展，一方面要提高工藝技術、降低物質和資源的消耗，使“反響原料的原子全部變成目標產物的原子〞。必須開發新技術，提高轉化率，提高目標產品的產率，減少副產品生成，降低物耗。另一方面要開發新的資源，例如：生物、植物，越來越多CO2、開展生物碳化工、CO轉化化工等。能源也是有限的，目前的能源主要靠燃料。一方面化工產業要大力降低能耗；另一方面要開發新能源，水能、風能、太陽能。化工產品節能降耗和走向精細化，走向清潔化，是化工可持續開展的途徑。第二章原料及原料準備1、原料路線選擇以先進、合理、平安、經濟為綜合指標，加以認真評估。2、原料預處理的原則P91-92(1)、必須滿足工藝要求；〔2〕、簡便可靠的預處理工藝；〔3〕、充分利用反響和別離過程的余熱和熱量；〔4〕、盡量不要產生新的污染，不要造成損失；〔5〕、盡量研究和采用先進技術；〔6〕、投資節省，設備維護簡便；〔7〕、盡量分工由生產廠家精制。3、原料預處理方案可能不止一個，它不同于反響產物的別離提純方案，所以，原料的處理方案，要從原料來源、技術成熟和可靠程度、設備投資、運行費用以及可能帶來的風險等方面作技術經濟的綜合評估，再決定采取的方案。4、物料粉碎的根本術語P94〔自己看看〕5、去除液體中的機械雜質或固體懸浮物，簡便的方法是澄清和過濾。第三章反響過程和過程優化1、化學反響過程的分類按照反響機理的不同，可以將化學反響分為簡單反響和復雜反響兩大類；根據反響的可逆與否，化學反響可以分為可逆反響和不可逆反響兩類；從化學動力學的角度，可按反響分子數和反響級數區分化學反響，有單分子反響、雙分子反響和三分子反響，有零級反響、一級反響、二級反響和分數級反響等。根據反響過程的熱效應，化學反響可分為吸熱反響和放熱反響兩大類；按反響物系的相態，可將化學反響分為均相反響和非均相反響；按照過程的溫度條件可將反響過程劃分為等溫過程、絕熱過程和飛絕熱變溫過程；就壓力狀況可將反響分為常壓、負壓和加壓過程；根據操作方式的不同，化學反響過程可分為間歇過程、連續過程和半連續過程。2、氨的氧化：圖〔氨接觸氧化器模型圖解〕溫度：780~840℃ 壓力：0.3~0.5Mpa氨在混合氣中的含量不得超過12.5%~13%和單程轉化￡一意氯期化樹f國獻1氣體支架帝桑■體氮和空氣西銀和氣體尾氣NO*治理：催化復原法、溶液吸收法、固體吸附充3、反響器選型原則P145-175(1、反響類型和特征：不同的響體系一■(2、反響過程的特征和要求：轉■■加孔N_一高iS計插入兒 --枇K蝴?擇性對于催化反響，氨響多孔管過急器尸弋.應判別催化劑的失活速度、選擇性、催化劑時空效率。（3、由反響的濃度效應決定的混合要求：反響器中的物流混合按尺度可分為宏觀混合和微觀混合兩種。（4、由反響的熱負荷和溫度效應所決定的熱量傳遞和溫度控制要求：假設在反響過程中不進展熱量的傳遞，則必然放熱反響溫度逐漸升高，吸熱反響溫度逐漸降低。（5、相際傳質和化學反響的相對速度：對于非均相反響器有相際傳質和化學反響兩個以上串聯的過程，應根據各過程之間相對速度選型。（6、反響器的特征：各類反響器特征已如前述。4、反響器最優的根本概念：P234反響器的最優問題可概括地表達為就是要找尋既能滿足反響器約束條件、又能使反響過程的*些目標〔如質量、產量或技術經濟指標等〕到達最正確結果〔如優質、高產、低消耗〕。且影響反響的諸因素〔如操作條件、設備條件等〕的數值為最優點，從而使反響器穩定在該組數值下進展最優化操作，以到達最優反響效果。它通常分為最優化計算和最優化控制兩個相互聯系的兩個獨立局部，也就是說，首先通過最優化計算決定最優化操作條件，然后進展最優化控制，是操作盡可能快地轉移到計算出來的新的最優點，并且是過程在任何干擾下仍穩定在此條件下操作。在化工中最常用的最優化方法有：微分法、變分法、拉格朗日因子法、線性規劃法、動態規劃法、最大值原理法和梯度法等。5、反響器的最優化模型：P235-2361）、要有一個能正確描述反響器特征的數學模型；2）必須給出數學模型的初始狀態數值；3）必須給出規定的終止狀態；4）必須規定一個性能指標，既確定切實可行的比較準或稱之為目標函數，并且要建立目標函數與操作參數之間的函數關系；5）狀態變量和控制變量要加上約束條件。6、實際生產時按以下6個步驟的順序完成工作循環：.固定床間歇法〔蓄熱法〕操作方式：間歇法和連續法吹風階段：吹入空氣，提高燃料層溫度，吹風氣放空，1200℃完畢。蒸汽吹凈：置換爐內和出口管中的吹風氣，以保證水煤氣質量。一次上吹制氣：燃料層下部溫度下降，上部升高。下吹制氣：使燃料層溫度均衡二次上吹制氣：將爐底部下吹煤氣排凈，為吸入空氣做準備。空氣吹凈：此局部吹風氣可以回收。第四章、產物的別離和提純1、產物別離的原則在化工生產中，產物的別離方法可以分為機械別離和傳質別離兩大類。一般來說，飛均相混合物的別離主要采用機械別離法；均相混合物的別離采用傳質別離法。2、設計別離流程的經歷規則和本卷須知（1）、反響產物有固體物的，不管它們是有目的產物還是廢棄物，一般要率先別離出來，免使管道設備堵塞，流程不順；（2）反響產物中對有目的產物尤其有害的物質必須首先除去，甚至不惜能量的利用合理與否，這是工藝的要求。通常產品的收費率在經濟上是最重要的砝碼，因為最終的產品利潤最大。不能因為考慮能力的“合理〞，而犧牲了產品的收率。（3）、反響產物中后工藝有害的物質，首先別離。比方精餾過程，從能量上考慮應當由揮發度從低到高逐級取出，但有時高沸點物質會聚合，會凝絮甚或較黑較臟，也要先把它分出。然后再降溫從低沸物到高沸物地別離。這第一步似乎浪費能量，但對流程和工藝有利。（4）、產物中，盡量優先把未反響原料分出來，循環使用，如果原料珍貴更應如此。（5）、把最難別離的組分或要求特高的產物應從別離系統中先取出粗產物，再設計靜制別離方案。不要希望過早地拿出來，更不主*一次別離就得到高純產物。（6）、盡量選用簡單的別離方法，能用機械別離的先用機械法。一般機械法--物理法--物理化學法--化學法的順序，無論從操作和能量上都有可能。（7）、一般情況下或者先取出最少的組分，或者先取出最多的組分。（8）、一般情況下別離的流程先易后難，容易除去的先除去，容易拿到的先拿到。（9）、盡量把多種雜質一次性除去，再研究從雜質中回收有用副產物。（10）、能用精餾的地方盡量采用簡單精餾，除非有充分的理由，不主*率先考慮萃取精餾、反響精餾、共沸精餾等。精餾過程仍是先易后難，最難別離的組分最后精餾。（11）、盡量利用熱源，節省能量。（12）、盡量采用先進技術和先進設備。第五章、產品后加工原料經預處理合成和產物別離之后，已經獲得根本純潔的產品，雜質的含量其來源有二，一是原料帶入的，二是反響和別離過程的沾染。對于前者，當然最好從原料的精制上加以控制；對于后者，也以控制副反響，別離過程盡量簡化高效為主要思路。但不一概而論，要加以技術經濟指標的比較，如果從產物中去除微量雜質要比控制原料和反響過程容易，且經濟上合理的話，則不必徒費精力去精制原料。第六章、三廢治理1、三廢治理原則對于三廢治理的防治，在進展工藝設計和工程設計時，要把三廢治理作為重要環節，做到“三同時〞，即同時設計、同時施工、同時投產。對于已經投產的企業，如果三廢不加治理時，可以指令期限治理，不然可以令其停產。治理三廢的積極的思路就是改造工藝，使其不產生無法治理或難以治理的三廢；其次是三廢資源化，回收利用或生產出新的產品〔過去稱綜合利用產品〕，萬不得已則使之無害化。這是總的原則。2、目前我國對固體廢棄物的處理原則，根本上是：（1）、改革生產工藝，減少原材料的流失量和固體廢物的排放量；（2）、回收固體廢物中的有用物質，并利用廢物來制造副產品；（3）、對回收利用的廢渣，進展就近處理，是指無害化后，選擇山坡荒地堆積或填充礦井，覆土造田。第七章、檢測和操作控制1、主要操作參數：溫度、壓力、原料配比、反響時間和操作周期、反響轉化率和選擇性、收率、消耗定額、進料、出料和循環2、平安措施〔應急措施〕（1）、除了嚴格科學的工藝操作規程外，還應有平安規程及教育；（2）、配備必須的防護用品，例如，粉塵可配防塵面罩，有毒氣體崗位配防毒面罩或面具；（3）、易燃車間配套相關滅火器械，設備有防爆膜孔；（4）、電氣設備有嚴格接地設備；（5）、廠房及高大設備必要時有防雷設施；（6）、廠房有完備的通風設施；（7）、易爆車間配防爆電氣，照明開關；（8）、危險崗位盡可能加強自動控制，減少人員接觸；（9）、車間危險區域設備護欄及警示標志；（10）、去除靜電的設施，包括人體防靜電措施。第八章、合成氨1、天然氣蒸汽轉化工藝工業上采用了分段轉化的流程。首先，在較低溫度下，在外熱式一段轉化爐風進展烴類蒸汽轉化反響，而后在叫高溫度下，在二段轉化爐中參加空氣，利用反響熱將甲烷轉化反響進展到底。2、二段轉化的化學反響：2H2+O2=2H2O（g）,△H0298=-482.99kJ/mol2CO+O2=CO2,△H0298=-565.95kJ/molCH4+O2=CO+3H2工藝條件選擇G、壓力：實際生產的操作壓力為3.5~5.0Mpa,原因動耗I熱回收價值↑；設備容積匕投資費用I。G、溫度：理論上，溫度↑反響越有利。但一段轉化爐的受熱程度受到管材耐溫性肥的限制，其是決定轉化出口氣組成的主要因素。二段轉化爐的出口溫度，按要求以15?30℃的平衡溫距來選定。G、水碳比：水碳比增大，對轉化有利，但又受經濟的限制，工業上一般為3.5?4。Q、空間速度：常用下面幾種方法表示：〔1〕原料氣空速；〔2〕碳空速；〔3〕理論氫空速；〔4〕液空速；現行大型氨最重要的特點是充分回收生產余熱，產生高壓蒸氣作為動力。3、制取半水煤氣的工業方法：〔1〕間歇式制半水煤氣的工作循環間歇式氣化過程在固定床煤氣發生爐中進展的。五個階段：氣體流向Q、吹風階段：吹入空氣，提高燃料層溫度，吹風氣放空。Q、一次上吹制氣階段：自下而上送入水蒸汽進展氣化反響，燃料層下部溫度下降，上部升高。Q、下吹制氣階段：水蒸汽自上而下進展反響，使燃料層溫度趨下均衡。Q、二次上吹制氣階段：使底部下吹煤氣排凈，為吹入空氣做準備。Q、空氣吹凈階段：此局部吹風氣加以回收，作為半水煤氣中氮的主要來源。〔2〕間歇式制半水煤氣的工藝條件：Q、原料：工藝條件隨燃料性能不同有很大差異。其性能包括粒度、灰熔點、機械強度、熱穩定性以及反響活性等。Q、設備然邪氣過于較大r的是風機和煤氣爐的爐篦。。Q、工藝條件：〔3〕11溫度：爐吹風速度溫應較低我0℃Il欠風定放熱。蒸汽用量二是C3善煤氣汽量和提高煤氣產量的重要手段之一。或略3min.間歇式制氣的工藝流程是由煤氣發生爐、余熱回收裝置、煤氣的除塵、溫和貯存等，曲所組成。4、影響氨合成工藝條件主76要有哪汽些,如格魁變換II；循環時1W及其分配^等少于5降注于原氣然氣勺平衡濃度，也有利于總反響速率的增加。 ——.一鍋爐給水壓力高時，氨別離流程還天然氣蒸汽轉化工藝流程1、鍋爐；8、汽包;投資、技術投資在內的綜合費用。能源消耗主要包括原料氣的壓縮功和氨別離的冷動功。提高壓力，原料氣壓縮功增加、循環氣壓縮功和氨別離冷動功卻減少。經技術經濟分析，總能量消耗在15~30Mpa區間相差不大，且數值較小；就綜合費用而言，將壓力從10Mpa提高到30Mpa時其值可下降40%左右。因此，30Mpa左右是氨合成的適宜壓力，為國內外普遍采用〔中壓法〕。但從節省能源的觀點出發，合成氨的壓強有逐漸降低的趨勢，為許多新建的廠采用15~20Mpa的壓力。〔2〕溫度催化劑在一定溫度下才具有較高的活性，但溫度過高，也會是催化劑過早失活，合成塔內的溫度首先應維持在催化劑的活性溫度范圍400~520℃。〔3〕空間速度空間速度指單位時間內通過單位體積催化劑的氣體量〔標準狀態下的體積〕。單位h-i,簡稱空速。在其他條件一定下，空速越大，反響時間越短，轉化率越小，出塔氣中氨含量降低。然而,增大空速,催化劑床層中對應一定位置的平衡氨濃度的差值增大,即推動力增大,反響速率增加；同時,增大空速意味著混合氣體處理量提高、生產能力增大。通過高空速、低轉化率來獲得高產量的措施適宜采用循環流程。采用中壓法合成氨，空速為20000~30000h-1較適宜。〔4〕氫氮比由氨合成熱力學，R=3時，可獲得最大的平衡氨濃度；但動力學指出,氨的活性吸附是控制階段,適當增加原料氣中氨的含量有利于反響速率提高。實驗證明，在32Mpa、450℃、催化劑粒度為1.2~2.5mm、空速為24000h-1的條件下,氫氨比為2.5時,出口氨濃度最大。循環氣體氫氨比略低于3〔取2.8~2.9〕,新鮮原料氣中的氫氨比取3:1。〔5〕惰性氣體含量惰性氣體含量在新鮮原料氣中一般很低,只是在循環過程中逐漸積累增多,從而是平衡氨含量下降、反響速度降低。為使循環氣體含量不致過高,生產中采取放掉一局部循環氣的方法,假設以增產為主要目標,惰性氣體含量可低一些,約為10%~14%,假設以降低原料本錢為主,可控制高些,約為16%~20%。〔6〕、進口氨的含量進合成氨的氣體中的氨有循環氣帶入,其數量決定于氨別離的條件。氨別離的方法是降溫液化法。溫度越低,別離效果越好,循環氣中含氨越低,進口氨濃度越小,從而可以加快反響速度和氨含量,但別離效果冷凍量也勢必增大。在30Mpa左右，進口氨含量控制在3.2%~3.8%；15Mpa時為2.8%~3%。第九章、硝酸1、常壓下氨的催化氧化工藝流程空氣中空氣由凈化器頂部進入，除去空氣中局部機械雜質和一些可溶性氣體。然后進入袋式過濾器，進一步凈化后進氣體混合器。氨經氨過濾器除去油類和機械雜質后，在混合器中與空氣混合、預熱到70~90℃，然后進入紙板過濾器進展最后的精細過濾。過濾后的氣體進入氧化爐，通過790~820℃的鉑網，氨氧化為NO氣體。高溫反響后的氣體進入廢熱鍋爐，逐步冷卻到170~190℃，然后進入混合預熱器，繼續降溫到110℃，進入氣體冷卻器，再冷卻到40~55℃后進入透平機。第十一章、乙烯1、管式爐裂解工藝流程圖四大系統：〔1〕原料油供給、預熱系統；(2)裂解、高壓水蒸汽系統；(3)急冷油、燃料油系統；〔4〕急冷水、稀釋水蒸汽系統2、裂解氣的凈化和別離〔1〕、組成：除含有乙烯、丙烯、乙炔、丁二烯等各種烴外，還含有CO2、H2S、乙炔、H20等雜質氣體。〔2〕、凈化與別離的任務：①除去裂解氣中有害雜質②別離出單一烯烴產品和餾分，提供有機化工原料〔3〕、別離方法G、深冷別離法〔冷凝精餾〕工業：≥-50°C冷凍溫度一淺度冷凍-50~-100℃冷凍溫度—中度冷凍≤-100°C冷凍溫度一深度冷凍〔深冷〕原理：利用裂解氣中各種烴的相對揮發度不同，在低溫下除了氫和甲烷以外把其余烴都冷凝下來，在適當溫度、壓中力下以精餾的方法把各組分別離出來。深冷別離包括三大系統：①氣體凈化系統：脫酸氣、脫水、脫炔、脫CO等。②壓縮冷凍系統：把裂解氣加壓、降溫，為別離創造條件。③精餾別離系統：通過一系列精餾分出C2H4、C3H6等。?、油吸收精餾別離法〔吸收精餾〕第十二章、丙烯腈1、工藝流程圖 v=k-CA丙烯氨氧化法生產丙烯腈的流程主要由反響、回收及精制三局部組成：1—流化床反響器；2—急冷塔：3—廢水塔；4—吸收塔；5—回收塔，6—放散塔；7—脫氰塔；8—成品塔2、工藝條件〔1〕、原料配比?1丙烯與氨配比一般控制氨比為1：1.05~1.1，氨略為過量。?2丙烯與空氣配比丙烯氨氧化以空氣作氧化劑，理論用量是丙烯：空氣=1：7.3。因為副反響要消耗氧，尾氣中要有過量氧存在以防止催化劑被復原失去活性。一般控制在丙烯：空氣=1：9.5~12。〔2〕、反響溫度 v=k-CA丙烯在鉬系催化劑上氨氧化溫度對主副反響產物收率的影響。丙烯腈的適宜合成溫度為450℃，一般控制在470℃。〔3〕、接觸時間丙烯腈收率隨接觸時間增長而增加，而主要副產物增加不大。因此，可以適當利用增加接觸時間的方法提高丙烯腈收率。目前，生產裝置控制接觸時間在5~7秒范圍內。（4）、反響壓力丙烯氨氧化的動力學方程為：第十三章、苯酚1、苯酚的物理性質：純潔的苯酚是無色晶體，具有特殊氣味，暴露在空氣中因局部被氧化而顯粉紅色。〔密封保存〕苯酚有毒，它的溶液對皮膚有強腐蝕作用，使用時應注意，如果不慎沾到皮膚上，應立即用酒精洗滌。色態味?點八、、水中的溶解性有機溶劑中的溶解性毒性65℃以下65℃以上無色晶40.9能溶于水與水易溶于乙有毒體有特℃但溶解度任意比醇、苯等有腐蝕皮2、苯酚的化學性質：.彳??OlH苯基、羥基苯酚有弱酸性，因此又被稱為石炭酸⑴弱酸性：酚羥基的性質〔與Na,NaOH,Na2CO3反響，但不放出CO2,也不能使紫色石蕊變色〕。CH3COOH>H2CO3>C6H5OH>HCO3一?乙醇和苯酚都含有羥基，乙醇不顯酸性而苯酚顯酸性，苯環的影響使酚羥基比醇羥基活潑，表現出弱酸性。〔2〕取代反響酚中苯環的性質常用于檢驗〔3〕顯色反響酚的特性 一「苯酚的存在?羥基的影響使苯環上的鄰、對位氫原子比苯中的氫原子活潑，苯環上更易發生取代反響。苯酚與