工業(yè)化學(xué)課件第章 緒論

工業(yè)化學(xué)主講人：張為1.1化學(xué)工業(yè)2化學(xué)工業(yè),又稱化學(xué)加工工業(yè),廣義地說,是指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè),也即原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)過程?；瘜W(xué)工業(yè)的分類方法較多,例如按原料資源可分為煤炭化學(xué)工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品化學(xué)工業(yè)等,按產(chǎn)品噸位可分為基本化學(xué)工業(yè)、精細(xì)化學(xué)工業(yè)等,按產(chǎn)品用途又可分為肥料、染料、醫(yī)藥、涂料、合成洗滌劑、食品、農(nóng)藥、試劑、助劑、合成纖維、塑料、橡膠等。習(xí)慣上,一般將化學(xué)工業(yè)分為無機(jī)化學(xué)工業(yè)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)。

1緒論無機(jī)化學(xué)工業(yè)3(1)無機(jī)酸工業(yè):硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硼酸等;

(2)氯堿工業(yè):燒堿、氯氣、漂白粉、純堿;

(3)化肥工業(yè):氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥料、微量元素;

(4)無機(jī)精細(xì)化工:無機(jī)鹽、試劑、助劑、添加劑等。

有機(jī)化學(xué)工業(yè)4(1)石油煉制工業(yè):汽油、煤油、柴油、潤滑油;

(2)石油化學(xué)工業(yè):有機(jī)原料(有機(jī)酸、酯、醚、酮、醛等)、合成塑料及樹脂、合成纖維、合成橡膠;

(3)有機(jī)精細(xì)化工:染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、涂料、顏料、香料、試劑、表面活性劑、化學(xué)助劑、感光材料、催化劑等;

(4)食品工業(yè):飲料、生物化學(xué)制品;

(5)油脂工業(yè):油脂、肥皂、硬化油。

1.2化學(xué)工業(yè)的發(fā)展史518世紀(jì)中葉,英國發(fā)生工業(yè)革命,機(jī)器的出現(xiàn)促進(jìn)了紡織工業(yè)、紡織物的漂白與染色技術(shù)的改進(jìn)18世紀(jì)40年代,英國第一個用鉛室法從硫磺和硝石中制造硫酸1841年開始了磷肥生產(chǎn)。1870年后興起了制鉀工業(yè)19世紀(jì)初葉,隨著煉鐵工業(yè)的發(fā)展和城市對煤氣及工業(yè)燃料的要求,促進(jìn)了煉焦工業(yè)和煤氣工業(yè)的發(fā)展20世紀(jì)40年代,瑞士P·H·米勒發(fā)明第一個有機(jī)氯農(nóng)藥滴滴涕之后,又開發(fā)了一系列有機(jī)氯、有機(jī)磷殺蟲劑,植物性荷爾蒙等1854年,西利曼建立了原油分餾裝置20世紀(jì)30年代,建立了高分子化學(xué)體系,高分子材料的化學(xué)工業(yè)得到迅速發(fā)展

1.3化工原料及產(chǎn)品61.3.1原料

(1)空氣空氣是工業(yè)用氮氣、氧氣及惰性氣體的來源(2)水水是最便宜和最豐富的溶劑,廣泛應(yīng)用于洗滌、冷卻介質(zhì)及鍋爐給水,也可以作為制取氫氣的原料(3)礦物資源礦物包括煤、石油、天然氣及無機(jī)化學(xué)礦(4)生物原料糧食、農(nóng)產(chǎn)廢料及林業(yè)中木材加工副產(chǎn)物,可用于生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)品,如糧食發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、丙酮、丁醇、檸檬酸等

1.3.2產(chǎn)品7化工企業(yè)使化工原料經(jīng)過單元過程和單元操作而制得的可作為生產(chǎn)資料和生活資料的成品,都是化工產(chǎn)品。但是習(xí)慣上往往把不再供生產(chǎn)其他化學(xué)品的成品,如化學(xué)肥料、農(nóng)藥、塑料、合成纖維、合成橡膠等稱為化工產(chǎn)品。而把再生產(chǎn)其他化學(xué)品的成品,如酸、堿、鹽等無機(jī)產(chǎn)品和烴類、中間體等有機(jī)成品稱為化工原料。因此,有些成品,在不同場合,根據(jù)使用的目的,稱為化工原料或化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)目的產(chǎn)品中,有時先得到某階段產(chǎn)物,常稱為半成品或中間體。在生產(chǎn)主要產(chǎn)品的同時,也生產(chǎn)次要的但有一定價值的產(chǎn)品,稱為副產(chǎn)品。

1.4化工過程分析81.4.1工藝過程的選擇與確定

1.4.1.1化工過程

化學(xué)生產(chǎn)過程是將原料物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的工藝過程原料處理為了使原料達(dá)到符合進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所要求的狀態(tài)和規(guī)格,通常根據(jù)具體情況,對原料進(jìn)行預(yù)處理,如凈化、提濃、混合、粉碎(對固體原料)等化學(xué)反應(yīng)這是生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。經(jīng)過預(yù)處理的原料,在一定溫度、壓力及催化劑等條件下進(jìn)行反應(yīng),以達(dá)到所要求的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率產(chǎn)品精制將由化學(xué)反應(yīng)得到的混合物進(jìn)行分離,除去副產(chǎn)物或雜質(zhì),以獲得符合組成規(guī)格的產(chǎn)品

9化工生產(chǎn)過程主要分為:

(1)與化學(xué)變化有關(guān)的操作,稱為單元過程;

(2)與物理變化有關(guān)的操作,稱為單元操作。

單元操作約在1910年提出,以后逐漸發(fā)展成為化學(xué)工程學(xué)科,并由此應(yīng)用完備的數(shù)學(xué)方法對化工廠進(jìn)行設(shè)計計算。單元過程是1930年由P·H·Grog-gins提出的,這一新概念雖然并不像單元操作那樣有用,也未能簡化成為以數(shù)學(xué)方法來進(jìn)行處理,但在廣泛研究或?qū)W習(xí)各種類型的化學(xué)過程的基礎(chǔ)上,對設(shè)計一個新的工藝過程還是十分有用的。

101.則4.嗽1.貸2過程汗選擇在生概產(chǎn)某愿一化銅工產(chǎn)貌品時,可能姑存在乘著不款同的畢原料搏路線啟及化池學(xué)加篩工方駝法。刑如氯陷乙烯磨生產(chǎn),可采畏用乙駱炔路筒線,也可額采用四乙烯刑路線爐。而那乙烯昂路線伸中,也有炊幾種匯工藝藝流程鑼。因紹此,工程離師首趙先應(yīng)冤對已千有的知或新炕開發(fā)晴的工俘藝路厚線進(jìn)嚴(yán)行選密擇,以能勺進(jìn)行增工業(yè)蟲生產(chǎn)黎。在工細(xì)藝過棵程選算擇中,必須茂符合脆技術(shù)翁上可字行性仆和經(jīng)浸濟(jì)上拔合理幕性的專要求踩。111)技術(shù)真上的倆可行朵性表對一艦個新泰開發(fā)帖的工亭藝路蔑線,技術(shù)德可行曬性尤癥為重倆要。場因為醬從實催驗室榴開發(fā)膜研究角到實庭現(xiàn)工以業(yè)化,需要除包括坦一系鉆列的告環(huán)節(jié),如化仗學(xué)反屑應(yīng)工曬程研面究、慌化學(xué)征工程您研究辱、工堂藝過合程與夸裝置航、機(jī)動械設(shè)充備材全料、唱調(diào)節(jié)腥控制獻(xiàn)等同星時應(yīng)上指出,當(dāng)?shù)诿撘惶准a(chǎn)伍裝置恩設(shè)計嚷、投齊產(chǎn)之熊后,并不眨意味糖著過招程開艙發(fā)的兇結(jié)束,還必母須根霉據(jù)工框業(yè)裝故置上贊獲得閉的數(shù)唉據(jù),核對懷設(shè)計塞模型,并修烘改原樓設(shè)計,進(jìn)一嗽步考消慮生星產(chǎn)裝荒置的鳳最優(yōu)丙化方后案,這樣閃才能慘使今麥后建佳立的動裝置塞達(dá)到睡最優(yōu)拋化設(shè)疲計和累最優(yōu)獻(xiàn)控制州。著因此難技術(shù)輕上的其可行距性體恐現(xiàn)了懇在工毒業(yè)裝蒜置運恰行的訴可靠泛性,并且舉通過恩一階鈴段運美行后罩可以刻達(dá)到屈預(yù)定詢設(shè)計唐的指呢標(biāo)。招明確合這一面點對境從事徒工程乳項目宮的技析術(shù)人先員是剛十分再重要籮的。122)經(jīng)濟(jì)瘡上的悔合理迎性經(jīng)營得工廠技的費粘用稱儀為生爬產(chǎn)成津本,常以得每單稿位質(zhì)伯量產(chǎn)呀品的蜂成本刻來表趟示,例如鉆元/噸。普生產(chǎn)匠成本悟主要逮包括檢原材銜料費(包括脊費)、動凈力費廳、工協(xié)資、錢設(shè)備拍折舊雹費、孫維修負(fù)費等菌。各碰種費撞用在為成本野中所匠占的平比例,因生另產(chǎn)規(guī)課模、掉生產(chǎn)提方式躁、技碧術(shù)水術(shù)平、已管理朝水平溉而異竟。難對大辦多數(shù)路化工紡過程寨來說,原料乘價格換是生寄產(chǎn)成優(yōu)本中熊最重詳要的灘部分,因此,最希設(shè)望工燈藝過革程能跨使用虧便宜槍的原索料,并能斬有效卡地將諸原料想轉(zhuǎn)變眾為產(chǎn)獵品,這就母不僅境希望繼過程跨的產(chǎn)短率高,還要鋼盡可為能避慣免使脊用在伸產(chǎn)品匠中不租存在靜的物棄料。為了芒使所因選的含過程懷符合恰要求,通常仔對生毅產(chǎn)過磁程進(jìn)舉行技辦術(shù)經(jīng)闊濟(jì)指駐標(biāo)的孕評價,然后噸再進(jìn)優(yōu)行工市藝過當(dāng)程、森化學(xué)譜工程戲和設(shè)尺備設(shè)來計,最后氣安裝東投產(chǎn)龍。13在建趙立生鬼產(chǎn)裝付置之僑前,除了側(cè)要符碗合國耐家指目令性挺文件秤和國妙家總特體布覆局外,工藝園過程站的選醉擇尤廢為重問要.工程瓦技術(shù)濟(jì)人員小主要毒應(yīng)了墾解的聚內(nèi)容鴉有:螞(1酷)生產(chǎn)楚裝置桂規(guī)模肅及工墳藝過鎖程的克先進(jìn)侍性;眾(2園)原材反料來思源及晃產(chǎn)品臉質(zhì)量;涌(3梨)裝置槍設(shè)計沿所需露的化薪學(xué)工歡程數(shù)戀據(jù);誕(4側(cè))技術(shù)彎經(jīng)濟(jì)科指標(biāo)(以噸往產(chǎn)品康計的再水、穿電、口蒸汽列、煤鐮等消盈耗量);季(具5)三廢京排放基量及曉治理漫方法;芹(6渴)腐蝕覽及設(shè)纖備材現(xiàn)質(zhì)選億擇;謠(7天)反應(yīng)專所需華的主汗要催樸化劑倘及其饅來源;奏(8抹)投資遍費用辦。扮然后果在此戶基礎(chǔ)兼上,對照宣裝置染建設(shè)貴單位姻的條限件,確定抓工藝盼過程,并請瘡設(shè)計掩單位路進(jìn)行泉設(shè)計殼。1.濕4.莊2工藝徹流程輸圖14原料智經(jīng)化巷學(xué)加撤工制反取產(chǎn)攔品的靈過程,是由千單元肌過程趙和單花元操因作組在合而傾成的緊。工戚藝流拼程就舅是按寨物料勸加工寒的先士后順燦序?qū)⒆羞@些兆單元貪表達(dá)盆出來美。如誘果以綁方框墓來表廚達(dá)各嗽單元,則稱怪為流著程框宿圖;如果貢以設(shè)頑備外再形或達(dá)簡示存圖形塌表達(dá)稅的流綿程圖斜則稱執(zhí)為工蒸藝流澡程圖殺。一開般書賓中主籮要以稅這兩以種圖席形表業(yè)達(dá)。鋪以簡廁明反滲映化雞工產(chǎn)啄品生作產(chǎn)過烤程中喬的主嘉要加決工步慎驟,了解宇各單舊元設(shè)回備的答作用,物流火方向刪及能撥量供籍給情旺況。岔而工畢廠生岡產(chǎn)裝奪置的虧流程后圖需侵表明千物料舉流動每量,副產(chǎn)預(yù)物及獵三廢身排放描量,需供其給或而移出奏的能出量,工藝延操作咸條件,測量組及控室制儀蒸表,自動曬控制嫩方法刺等。1.恰4.團(tuán)3生產(chǎn)戀過程尼的主扔要指配標(biāo)151）生至產(chǎn)能糾力化工幻玉裝置逃在單慶位時部間內(nèi)情生產(chǎn)傾的產(chǎn)投品量栗或在捉單位滑時間司內(nèi)處逝理的認(rèn)原料應(yīng)量,稱為炊生產(chǎn)吃能力瞧?；诠ぱb匪置在棄最佳防條件肉下可領(lǐng)以達(dá)恨到的旦最大茅生產(chǎn)場能力忠稱為銳設(shè)計鏡能力對。2）轉(zhuǎn)縣化率給轉(zhuǎn)徒化率伏是原連料中校某一容反應(yīng)振物轉(zhuǎn)角化掉艦的量(摩爾)與初萄始反碑應(yīng)物炭的量(摩爾)的比絨值,它是嚇化學(xué)耍反應(yīng)寫進(jìn)行誤程度象的一樓種標(biāo)胡志。16工業(yè)墻生產(chǎn)梳中有妙單程婚轉(zhuǎn)化唯率和澇總轉(zhuǎn)襪化率,其表敗達(dá)式痛為:簡化東后可疑寫為:以數(shù)舍學(xué)式爹表達(dá)蒼：式中nA躬O—原料罰中某唯反應(yīng)星物的勺初始辣量(摩爾);欠nA厚—反應(yīng)騰后某淋反應(yīng)魚物的揮量(摩爾)。173)選擇納性淹選擇洪性表鹽示實腔際所當(dāng)?shù)玫耐岙a(chǎn)物勿量與樹按反因應(yīng)的閃原料善計算苗的理絨論產(chǎn)盞物量濤之比,也即密有一天些原紹料被及副反株應(yīng)消獵耗掉莊了。用數(shù)甜學(xué)式范可寫母為:184)收率以上亮工業(yè)駱上通壓常稱貨為單無程收絨率。半對于吩可逆坐反應(yīng),部分相未反疊應(yīng)的腥物料辨循環(huán)叛返回板反應(yīng)期器進(jìn)嚴(yán)行反咱應(yīng),故其纖總收燦率為1.腿5現(xiàn)代榮化學(xué)問工業(yè)僵的特攔點和拴發(fā)展瓶方向191.攻5.約1現(xiàn)代缺化學(xué)玩工業(yè)贏的特添點企業(yè)某大型警化肌在化魚工過倘程的街經(jīng)濟(jì)彩分析誰中,生產(chǎn)駁規(guī)模枕是一齊個影嶼響較慘大的召因素,也就替是說,對大獄部分周化工牲過程,單位助年生花產(chǎn)能膏力的恒投資現(xiàn)及生碧產(chǎn)成捉本,隨著慈生產(chǎn)欄規(guī)模打的增第加而閉減小(在某低一極閘限的誕規(guī)模礦范內(nèi))。生鍬產(chǎn)規(guī)澤模的江大型譽(yù)化,使生化產(chǎn)裝假置也流大型賽化,設(shè)備臺型式暢也發(fā)售生變澆化。高度揚機(jī)械她化、避自動低化連指續(xù)生健產(chǎn)狡大型新化工業(yè)廠的緒機(jī)械砍化和重自動供化程昏度高,通常懇采用痕計算壞機(jī)控席制進(jìn)婦行操刷作,一般仰投入星的體怕力勞量動人聾員較店少。俯因此笨要求隆參加宴操作厘的工網(wǎng)人具帆有較陳高的匪技術(shù)睬水平串。同欠時還繩要在雖設(shè)計騙和生犬產(chǎn)中撥達(dá)到靜最佳臣化。203)綜合景利用及化工鋤原料腎石應(yīng)油資遺料的過綜合望利用難是一犁個典暮型例養(yǎng)子,石油際本身纖可作色為燃植料,經(jīng)煉膀油廠記加工界后又川可得酒到各西種用哈途的鵲油品,進(jìn)一蒼步深速度加蟲工,還可偽得到融石油旨化工槳的基羞本原揀料乙奔烯、凍丙烯權(quán)、芳唐烴等,從而混可合準(zhǔn)成塑味料、蛇纖維搏、橡卻膠等穿各種寬產(chǎn)品押。4)三廢舌治理扯在廉化工邪生產(chǎn)間中產(chǎn)策生大允量的培廢氣墳、廢斗水、供廢渣,這些盟物質(zhì)敗不少移是有真害的,不僅玻污染寒環(huán)境,影響掘人民冤健康,也危飾害了壟生態(tài)農(nóng)平衡箭。哥為了加保護(hù)熱環(huán)境,造福拖人類,應(yīng)嚴(yán)早格控垮制三自廢的乳排放腦量。血我國宿已制遮訂了障環(huán)境駱保護(hù)恢法,規(guī)定要凡新背建的亞工廠客都必僻須達(dá)工到三巴廢治通理的古標(biāo)準(zhǔn)外。215)節(jié)能孝世件界上愁由于會工業(yè)牽發(fā)展,資源腰及能老源的扒需求貓日益牛增長,因此,1憑97慕3年原氧油價犯格猛叢漲之喬后,各國復(fù)都致拼力于宮節(jié)能房誠方法抓的研羞究,如提忙高產(chǎn)析品收盒率,改變置工藝甚路線,采用猶新的由催化位劑體糞系,改換蒜原料淡以及雁副產(chǎn)偏品的嚴(yán)充分究利用貸等方顛面,盡可柏能節(jié)瓦省能雙源,提高溉經(jīng)濟(jì)演效益貝。除招此之縱外,在產(chǎn)墻品的詞規(guī)格坑、輸鼻送及棟包裝傅合理盡等管熟理方撐面也卸進(jìn)行鄭了努找力。1.讓5.零2化學(xué)得工業(yè)寨的發(fā)票展方授向221)大力疏發(fā)展繪綠色狀過程截技術(shù)甘我吳國化吳學(xué)加陵工技礦術(shù)水叮平與呆發(fā)達(dá)擋國家恐相比,還有殺較大嫌差距,化學(xué)氧加工裕工業(yè)孩中資己源浪晉費較汽多,環(huán)境翠影響戶嚴(yán)重論。例廊如液冬體燃雕料中阿有毒翻有害區(qū)物質(zhì)榜的含隔量明夠顯高厲于發(fā)食達(dá)國銜家標(biāo)注準(zhǔn)的讓允許撞值;以煤辱作為劫一次足能源氧及生棵產(chǎn)化庫學(xué)品毒的原是料,污染頸十分?jǐn)y