1、 化學工藝學發展和原理 前 言化學是研究物質變化和化學反應的科學，是與材料、生命、信息、環境、能源、地球、空間和核科學等有密切交叉和滲透的中心科學。化工是利用基礎學科的原理，實現物質和能量的傳遞和轉化，解決規模生產的方式和途徑等過程問題的科學。“化工”？ 怕 怕？空氣、水、土壤、食品等領域面臨挑戰人的衣食住行離不開化學化工化學化工是人類進步的“工具”，如何用好化學化工產業：附加值高，永久產業；實例：德國是全球化工生產大國，營業額位居歐洲首位、全球第四；二戰前期：德國化工產業污染大，產能高；如今：藍天白云、花草樹木與廠房林立、管道縱橫的設備和諧共存；阿司匹林和香奈兒5號香水發現并發展了綠色熒光蛋

2、白（green fluorescent protein, GFP） 美國伍茲霍爾海洋研究所的科學家下村修（Osamu Shimomura） 哥倫比亞大學的馬丁沙爾菲（Martin Chalfie） 加利福尼亞大學圣迭戈分校的錢永健（Roger Y. Tsien） 2008年諾貝爾化學獎PE的化學合成反應n CH2=CH2催化劑P、TCH2=CH2nPE化學工藝思考問題1.乙烯單體的純度、輸送2.反應過程所需溫度、壓力如何保持3.催化劑的選擇以及添加量4.產品的分離提純，溶劑、催化劑的回收 PE生產工藝條件聚合溫度：合適的溫度范圍為60-70 。聚合壓力：。催化劑：Al(C2H5)3-TiCl4

3、；生產聚乙烯的乙烯的工藝過程包括： 引發劑的配制、聚合、分離、凈化與干燥、溶劑回收等。重組分三乙基鋁四氯化鈦乙烯引發劑配制精制處理水處理水聚乙烯成品造粒過濾干燥干燥干燥精制循環稀釋劑閃蒸閃蒸去分餾輕組分濕聚合物稀釋劑反應器精餾塔分餾塔回餾罐PE生產工藝流程 化學工藝學 在化學、物理和其它科學成就基礎上，研究綜合利用各種原料生產化工產品的原理、方法、流程和設備； 目的：經濟性、創新性、安全性該課程學習方法及要求 1、目標產品 2、工藝路線 3、反應熱力學 4、反應動力學 5、特點（吸熱、放熱；各步收率等） 6、實現過程反應設備、適宜的傳熱傳質方式、分離手段等 7、典型工藝要求： 1、“廣”可利用

4、任何相關學科的手段、方法解決問題； 2、“約”特別強調必須以實驗數據為根據。總學時：64學時總評成績平時成績（包括作業、討論、平時聯系） 期中考試成績 期末考試成績平時成績占20期中考試成績 20期末考試成績占60化工熱力學 傳遞過程原理分離工程反應工程化學工藝學 化工專業實驗化學工程與工藝核心課程群的基本框架1.1 化學工藝學的研究范疇1.2 化學工業的發展、地位與作用1.3 現代化學工業的特點和發展方向1.4 化學工業的原料資源和主要產品 第1章 緒論 化學工業 (chemical industry) 化學工藝 化學工程 chemical technology chemical engin

5、eering 1.1 化學工藝學的研究范疇 化學工藝個性研究具體過程從原料到產品 化學工程共性單元操作工程因素尤其是放大效應 兩者相輔相承，密不可分 過程最優化 共同規律 化學工藝 (chemical technology or chemical processing) 將原料物質主要經過化學反應轉變為產品的方法和過程 技術先進 經濟合理 生產安全 環境無害化 工 生 產 過 程1.2 化學工業的發展、地位和作用制陶、釀造、冶煉制堿、制酸、煤化學、合成氨石油化工高分子化工：合成材料新興的化學工業18世紀以前作坊式手工工藝18世紀初葉建成了第一個典型的化工廠 ,鉛室法硫酸廠 18世紀末期, 路布

6、蘭法制堿工藝出現 從18世紀到20世紀初期，以酸、堿為基礎的無機化工初具規模；同期，在德國首創了肥料工業和煤化學工業，人類進入了化學合成的時代 20世紀初，合成氨工藝有力地促進了無機和有機化工的發展 自20世紀初期以來，石油化工的興起,高分子化工蓬勃發展起來 ,進入合成材料的時代 近年來，世界各國都高度視發展高新技術，復合結構材料 、信息材料、納米材料 等，生物化工產業 原料、方法和產品的多樣性與復雜性 大型化、綜合化、精細化率提高 多學科、生產技術密集型 能量合理利用，節能工藝和方法 資金密集，投資回收速度快，利潤高 安全和環境保護1.3 現代化學工業的特點和發展方向特點原料、方法和產品的多

7、樣性與復雜性 例：異丙醇胺的生產聯堿法：（侯氏制堿法）原料：產品：主要反應方程式： 大型化、綜合化、精細化率提高例：純堿的生產。 純堿的用途：主要用于玻璃、肥皂、工業用水凈化、造紙、紡織、印染、制革、鋼鐵、有色金屬冶煉等聯堿法生產工藝流程：一次吸氨加鹽冷卻結晶過濾分離加熱二次吸氨碳化塔碳酸化冷卻結晶結晶煅燒冷卻包裝結晶干燥過濾分離NaCl母液氣體CO2母液NH4Cl產品返堿純堿產品析出重堿母液NH3CO2 高新技術，縮短開發周期 最充分、最徹底地利用原料 大力發展綠色化工 化工過程要高效、節能和智能化 實施廢棄物再生利用工程1.3 現代化學工業的特點和發展方向發展方向.化工生產中加快研究、開發

8、、利用高新科學技術產品。.化工生產原料應充分利用在化工生產中提倡設計和開發“原子經濟性反應”，該概念是美國化學家于1991年提出的，“在化學反應中應使原料中的每一個原子都結合到目標分子即產物中，不需要利用保護基團或離子基團，因而不會有副產物或廢物生成”。即最大限度地利用原料和最大限度地減少廢物排放。.化工生產中大力發展綠色化工，生產過程中應做到“零排放”采用無毒、無害的原料、溶劑和催化劑。利用反應選擇性高的催化劑和工藝流程。將副產物和廢物轉化為有利用價值的產品。淘汰污染環境和破壞生態平衡的產品，開發對生態環境友好產品。實施廢棄物再利用工程。.化工生產過程要實現高效、節能及智能化生產(例如生產中

9、的DCS控制系統)。(5).實施廢棄物再生利用工程例如廢舊輪胎、廢棄農作物、廢塑料、廢水、廢渣、廢氣等；非自然資源 生物資源 礦物原料 1.4 原料資源金屬礦、非金屬礦化石燃料礦動、植物體“廢料” “垃圾”生物質資源高分子化工產品有機化工產品無機化工產品1.4 主要產品精細化工產品生物化工產品乙烯與丙烯共聚乙丙橡膠電纜、電線材料氧化乙醛縮合醋酸辛醇、季戊四醇2-羥基丁醛丁醇酯化丁酯溶劑、增塑劑溶劑藥物、酯類、醋酸乙烯纖維（維尼龍）增塑劑齊聚、水合高碳直鏈醇（C11C18）合成洗滌劑水合乙醇酯化乙酸乙酯、其它酯類溶劑及合成原 加氫脫水丁二烯合成橡膠氫甲酰化丙醛丙酸還原正丙醇溶劑丙烯聚合聚丙烯合成

10、纖維、塑料氨氧化合成纖維、ABS樹脂、AS樹脂、丁腈橡膠丙烯酰胺絮凝劑、水增稠劑、紙張處理劑丙烯腈與乙烯共聚乙丙橡膠次氯酸化氯丙醇環氧丙烷丙二醇聚酯塑料聚氨酯塑料、表面活性劑過氧化物環氧化環氧丙烷、苯乙烯或異丁烯高溫氯化氯丙烯丙烯醇1，4-丁二醇聚酯甘油醫藥、炸藥環氧氯丙烷水解環氧樹脂丁二烯與苯乙烯共聚丁苯橡膠與丙烯腈共聚丁腈橡膠聚合順丁橡膠與苯乙烯、丙烯腈共聚ABS塑料氯化2-氯丁二烯 氯丁橡膠與順酐反應四氫鄰苯二甲酸酐與HCN反應己二腈己二胺尼龍66三聚環化1，5，9-環十二碳三烯十二碳內酰胺（尼龍12的單體）香料、增塑劑、阻燃劑、聚酯原料乙酰氧基化、加氫、水解1，4-丁二醇聚酯樹脂尼龍6

11、6（聚己二酰己二胺）橡膠制品的應用領域異丁烯與異戊二烯共聚丁基橡膠氧化甲基丙烯酸甲基丙烯酸酯有機玻璃與甲醛反應異戊二烯異戊橡膠水合叔丁醇香料原料、溶劑、醫藥中間體、與甲醇反應甲基叔丁基醚（MTBE）（汽油添加劑）聚合聚異丁烯粘合劑、密封膠有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)正丁烯聚合聚丁烯合成塑料氧化順丁烯二酸酐1，4-丁二醇、增強塑料、農藥氧化甲乙酮溶劑水合仲丁醇脫氫或氧化脫氫丁二烯正丁烷脫氫正丁烯深加工產品見上異構化異丁烷氧化順酐、醋酸、乙醛、甲乙酮蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等烷基化烷基化汽油脫氫異丁烯深加工產品見上蒸汽裂解乙烯、丙烯、丁二烯等異丁烷苯加乙烯烷基化乙苯脫氫苯乙烯聚苯乙烯、丁苯橡膠、

12、ABS樹脂加丙烯烷基化異丙苯苯酚酚醛樹脂、苯胺、壬基酚等丙酮雙酚A聚碳酸酯、環氧樹脂加十二烯十二烷基苯合成洗滌劑加氫環己烷己內酰胺聚酰胺纖維氯化氯苯染料中間體、醫藥氧化順丁烯二酸酐四氫呋喃、1，4-丁二醇醫藥、聚氨酯硝化硝基苯苯胺二苯基甲烷二異氰酸酯、橡膠助劑、染料、醫藥、農藥聚氨酯纖維甲苯硝化硝基甲苯染料中間體、炸藥歧化苯、二甲苯氧化苯甲酸染料中間體、醫藥、增塑劑臨氫脫烷基苯硝化、還原、光氣化甲苯二異氰酸酯聚氨酯類泡沫塑料、聚氨酯橡膠二甲苯對二甲苯氧化對苯二甲酸聚酯樹脂、滌綸間二甲苯異構化對二甲苯氨氧化間苯二腈農藥、聚酰胺纖維鄰二甲苯氧化鄰苯二甲酸酐醫藥、染料、增塑劑萘氧化烷基萘脫烷基萘氧化乙炔加HCl氯乙烯聚氯乙烯水合乙醛乙酸季戊四醇醇酸樹脂巴豆醛山梨酸加醋酸醋酸乙烯合成纖維、涂料、粘合劑加甲醛1，4-丁炔二醇1，4-丁二醇四氫呋喃、-丁內酯、聚酯樹脂二聚 乙烯基乙炔粘合劑加