化學工業(yè)與應用化學省公開課一等獎全國示范課微課金獎

當代化學工業(yè)與應用化學張光華教授應用化學教研室陜西科技大學化學與化工學院1/53國防軍事工業(yè)農業(yè)信息產業(yè)航空航天化學工業(yè)與人類生活息息相關化學工業(yè)在國民經濟中地位與作用交通運輸化學工業(yè)應用化學2/53化肥瀝青橡膠輪胎農藥殺蟲劑化學工業(yè)在國民經濟中地位與作用乳化炸藥生產設備3/53當代化學工業(yè)分類按產品應用可分為：化學肥料工業(yè)、染料工業(yè)、農藥工業(yè)等；按原料可分為：煤化工、天然氣化工、石油化工、無機鹽化工、生物化工等；按生產規(guī)?；蚣庸ど疃扔挚煞譃椋捍蠡?、精細化工等。在我國，按照國家統(tǒng)計局對工業(yè)部門分類，將化學工業(yè)分為：基本化學原料、化學肥料、化學農藥、有機化工、日用化學品、合成化學材料、醫(yī)藥工業(yè)、化學纖維、橡膠制品、塑料制品、化學試劑等。4/53原料路線、生產方法和產品品種多方案性用同一個原料能夠制造各種不一樣化工產品；同一個產品可采取不一樣原料、不一樣方法和工藝路線來生產；同一個原料可經過不一樣生產方法和技術路線生產同一產品；一個產品能夠有不一樣用途，而不一樣產品又可有相同用途。當代化學工業(yè)特點

5/53生產過程綜合化、裝置規(guī)模大型化、化工產品精細化生產過程綜合化既能夠使資源和能源得到充分合理利用，就地將副產物和“廢料”轉化成有用產品，做到沒有廢物排放或排放最少；又能夠表現為不一樣化工廠聯合及其與其它產業(yè)部門有機聯合。裝置規(guī)模增大，其單位容積、單位時間產出率隨之顯著增大，有利于降低產品成本和能量綜合利用。精細化不但指生產小批量化工產品，更主要是指生產技術含量高、附加產值高含有優(yōu)異性能或功效并能適應快速改變市場需求產品當代化學工業(yè)特點

6/53技術和資金密集，經濟效益好高度自動化和機械化當代化學工業(yè)，正朝著智能化方向發(fā)展?；瘜W工業(yè)是技術和資金密集型行業(yè)，它需要高水平、有創(chuàng)造性和開拓能力各種學科不一樣專業(yè)技術教授，以及受過良好教育及訓練、知道生產技術操作和管理人員?；瘜W工業(yè)產值是國民經濟總產值指標主要組成部分。當代化學工業(yè)特點

7/53重視能量合理利用，主動采取節(jié)能技術

化工生產是由原料主要經化學反應轉化為產品過程，同時伴隨有能量傳遞和轉換，必須消耗能量?；どa部門是耗能大戶，許多生產過程先進性表達在采取了低能耗工藝或節(jié)能工藝。

安全生產要求嚴格

化工生產含有易燃、易爆、有毒、高溫、高壓、腐蝕性強等特點，工藝過程多變，不安全原因很多，不嚴格按工藝規(guī)程生產，就輕易發(fā)生事故。當代化學工業(yè)特點

8/53化學工業(yè)—發(fā)展歷史

20世紀是化學工業(yè)飛速發(fā)展時期，至60年代是化學工業(yè)真正成為大規(guī)模生產主要階段。在此階段合成氨（包含化肥）和石油化工得到了飛速發(fā)展。高分子化工從無到有，品種基本配齊，形成了大規(guī)?；?。精細化工也逐步興起。

9/53當代化學工業(yè)--合成氨、石油化學品1913年德國哈柏法合成氨投產，該工藝在高溫、高壓、氣體循環(huán)下實現。1916年實現了氨氧化制硝酸。1920年美國建立了用煉廠氣中丙烯水合制異丙醇--第一個石油化學品。1923年，美國聯合碳化學企業(yè)在查爾斯頓建立了第一個以乙烷和丙烷裂解生產乙烯石油化工廠，打開乙烯為原料石油化工生產序幕。

10/53當代化學工業(yè)--石油化工興起1941年：開始了從石油輕質餾分催化重整制取芳烴新工藝。同年，從烴類裂解氣體中分離出合成橡膠主要中間體丁二烯。20世紀30年代煉油工業(yè)發(fā)展快速，熱裂化和催化裂化分別工業(yè)化，同時生產出更多烯烴。生產乙烯同時，聯產丙烯、C4烴、芳烴（苯、甲苯、二甲苯。石油化學工業(yè)：由乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯等加工為一系列下游產品。

11/53當代化學工業(yè)--合成樹脂與纖維工業(yè)1928年：生產了第一個無色樹脂（脲醛樹脂）30年代：本體聚正當生產苯乙烯成功；有機玻璃，聚氯乙烯；低密度聚乙烯。高分子合成纖維發(fā)展要晚一些。1922年人造纖維產量已超出真絲纖維。1939年美國杜邦企業(yè)實現聚酰胺66纖維工業(yè)化。1941、1946年德國分別進行聚酰胺6纖維、聚氨乙烯纖維工業(yè)化生產。1950年以后，聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維等合成纖維相繼工業(yè)化?；旧弦才潺R了合成纖維品種。12/53當代化學工業(yè)--合成橡膠工業(yè)1931年美國杜邦企業(yè)小批量生產了氯丁橡膠，蘇聯建成了萬噸級丁納橡膠生產裝置，同一時期德國也生產了丁納橡膠，1935年德國法本企業(yè)開始生產丁晴橡膠，1937年又建成了丁苯橡膠裝置。第二次世界大戰(zhàn)中，因為戰(zhàn)爭急需及天然橡膠產地被封，促進了合成橡膠，不但產量飛速增加，還使氣密性極好丁基橡膠工業(yè)化，促成了各種特殊橡膠（硅橡膠、聚氨酯橡膠）生產。至此合成橡膠品種也基本齊備。13/53當代化學工業(yè)--精細化學品工業(yè)在石油化學工業(yè)發(fā)展大噸位產品后，人們也開始注意發(fā)展產量小加附加值精細化學品創(chuàng)造了活性染料，增強了染料與纖維結合，為對合成纖維染色，創(chuàng)造了專用性染料，比如用于滌綸分散染料，用于晴綸陽離子染料，農藥：40年代創(chuàng)造有機氯農藥DDT后，又開發(fā)出一系列有機氯、有機磷殺蟲劑。醫(yī)藥：1928年發(fā)覺青霉素，開辟了抗菌素藥品新領域。涂料：擺脫天然油漆傳統(tǒng)，改用合成樹脂。14/53當代化學工業(yè)--規(guī)模大型化20世紀60年代，化學工業(yè)更重視規(guī)模大型化。1963年美國凱洛格企業(yè)設計建設第一套日產540t合成氨單系列裝置，是化學工業(yè)生產裝置大型化標志。當代石油化工裝置越來越大型化。15/53當代化學工業(yè)--石油化學工業(yè)面臨巨大沖擊70年代，國際石油價格發(fā)生了兩次大幅度上漲，乙烯原料價格驟升，產品生產成本增加，石油化學工業(yè)面臨巨大沖擊。美國、日本和西歐地域主要乙烯生產國，紛紛采取辦法：如關閉部分生產裝置，節(jié)約生產能耗，開展副產品綜合利用，進行深度加工，加強代油原料研究，把裝置轉移到發(fā)展中國家等。16/53當代化學工業(yè)--發(fā)展精細化學品發(fā)展精細化學品生產也是一個顯著趨勢。有些大化學工業(yè)聯合企業(yè)已把重點轉移到這類生產部門。精細化學品不但品種多，而且改變快，產品換代周期短，所以需要更大科研投入，白領（研究）人員多于蘭領（生產）人員。精細化率代表精細化學品產值與整個化學工業(yè)產值百分比，發(fā)達國家精細化率已超出50%。當前精細化率也可成為新化學工業(yè)發(fā)展標志。17/53化學工業(yè)發(fā)展標志18-19世紀：人們長時間內把硫酸產量作為一個國家化學工業(yè)發(fā)展標志。20世紀：乙烯成為化學工業(yè)標志性產品，人們把乙烯作為一個國家化學工業(yè)發(fā)展標志。21世紀：當前精細化率成為一個國家化學工業(yè)發(fā)展標志。18/53中國化學工業(yè)發(fā)展史

我國近代化學工業(yè)新中國化學工業(yè)19/53我國近代化學工業(yè)--發(fā)展較晚1876年在天津建成我國第一座鉛室法硫酸廠，日產硫酸約2t，可作為我國近代化學工業(yè)開始。1889年在唐山建成我國第一座水泥廠。1905年在陜西延長興辦了我國第一座石油開采和煉制企業(yè)，1907年開鉆出油。20/53我國近代化學工業(yè)——近代化工奠基人吳蘊初范旭東候德榜21/53吳蘊初（1891～1953）

化學工業(yè)實業(yè)家。生于江蘇嘉定（今屬上海市）。1913年任漢冶萍企業(yè)漢陽鋼鐵廠化驗師及制磚廠廠長。1921年與宋偉臣合作在漢口開設熾昌硝堿企業(yè)，生產火柴原料。1923年張逸云投資五萬元，在上海創(chuàng)辦天廚味精廠。1928年創(chuàng)辦中華化學研究所，任董事長，后被舉為中華化學工業(yè)會副會長。1932年天廚廠增資改組，吳取得對該廠控制權，又用天廚廠盈利，先后創(chuàng)辦天原電化廠、天廚第二和第三分廠、天盛陶器廠、天利氮氣廠等。22/53范旭東1883年出生于湖南湘陰縣。1900年東渡日本留學，1910年以優(yōu)異成績畢業(yè)于京都帝國大學理科化學系。1911年回國，在北洋政府北京鑄幣廠負責化驗分析。于1914年在天津塘沽創(chuàng)辦久大精鹽企業(yè)。1917年開始創(chuàng)建永利堿廠。于1926年實現了正常運轉，生產出優(yōu)質純堿。于1933月著手創(chuàng)辦永利堿廠。在辦廠過程中，范旭東主動支持侯德榜等人革新蘇爾維制堿工藝，于1934年研究開發(fā)成功了聯合制堿新工藝。1945年10月4日突然身患急性肝炎，經醫(yī)治無效，與世長辭。23/53候德榜——中國近代化學史上第一顆明星

1890年8月9日生于福建省閩候縣。1907年以優(yōu)異成績畢業(yè)于美國教會辦福州英華書院，1910年考取清華留學預備學堂高等科，1913年以全部功課十科均滿分完成預科學業(yè)并公費派往美國留學，1917年獲美國麻省理工學院化工專業(yè)、1919年獲哥倫比亞大學碩士學位，1921年獲該校博士學位。1921年10月回國后出任中國化工工業(yè)開拓者范旭東創(chuàng)辦天津塘沽堿廠總工程師。

候德榜是中國近代化工工業(yè)奠基人，世界制堿權威。24/53我國近代化學工業(yè)直到1949年，舊中國化學工業(yè)還是很弱，在世界上毫無地位。當年全國化學工業(yè)總產值僅占全國工業(yè)總產值1.6%，化肥僅2.7萬t，硫酸4萬t，有機化學工業(yè)幾乎還是空白，除少許電木外尚無高分子產品。1949年全國化工總產值僅占全國總產值1.6%。25/53新中國化學工業(yè)第一個五年計劃：新建了一些大型化工企業(yè)，并擴建了大連、南京、天津、錦西等幾個老化工企業(yè)。組建了一批化工研究、設計、施工隊伍，開始了幾個塑料（聚氯乙烯）及合成纖維（聚酰胺-6）品種生產，開創(chuàng)了高分子化工產品生產。1961年，我國在蘭州建成了用煉廠氣為原料裂解生產乙烯裝置，開始了我國石油化學工業(yè)生產。26/53新中國化學工業(yè)即使我國石油化學工業(yè)起步較晚，但發(fā)展快速。從50年代開始從國外引進了煉油裝置和石油化工設備，60年代開發(fā)了大慶油田，從此我國石油煉制工業(yè)有了大規(guī)模發(fā)展。70年代，伴隨我國石油工業(yè)快速發(fā)展，集中力量建設了十幾個以油氣為原料大型合成氨廠，并在北京、上海、遼寧、四川、吉林、黑龍江、山東、江蘇等地建設了一大批大型石油化工企業(yè).27/531983年，中國成立了石油化工總企業(yè)，使我國煉油、石化、化纖和化肥企業(yè)集中領導，統(tǒng)籌規(guī)劃。至80年代，更組建了一批大型石油化工聯合企業(yè)，這些企業(yè)在全國500強企業(yè)中許多是占前列。新工藝、新產品不停補入，使石化工業(yè)有了很大發(fā)展，生產能力和產品質量連續(xù)穩(wěn)定增加，基本形成了一個完整含有相當規(guī)模工業(yè)體系，與國外先進水平逐步靠近。新中國化學工業(yè)28/53伴隨改革開放政策實施，化學工業(yè)飛速發(fā)展，不但石油化學工業(yè)在世界地位飛速上升，精細化學品生產也從無到有。十五規(guī)劃確定，全國煉油綜合能力將到達每年2.7億t，乙烯生產能力到達900萬t，建成廣東、上海、福建3個近百萬噸級乙烯基地，準備建其它幾個大型乙烯石化基地，其中上海石化投資將達1500億元。

新中國化學工業(yè)29/53新中國化學工業(yè)從我國化學工業(yè)當前情況看，還有很大發(fā)展?jié)摿?。比如塑鋼比（塑料與鋼質量比）在1999年僅為26∶74，雖與1980年11∶89有很大進步，但與世界平均水平（約各二分之一）還有很大差距，與世界先進水平（約60～70∶40～30）差距更大；我國合成纖維在三大合成材料之中是比較強，但我國人均合成纖維產量或消費量均還低于世界平均水平，若考慮合成樹脂，我國人均消費量與世界人均消費相比差距更大。30/53新中國化學工業(yè)另一推進我國化工發(fā)展壓力是我國化工產品進口量很大，比如1999年我國進口五大通用樹脂量為880萬t，已超出國內本身產量，至年我國塑料加工量已達萬t，居世界第二位，但其中約二分之一塑料是進口。合成纖維情況相同，生產滌綸纖維需要對苯二甲酸作為原料，中國大陸在年生產能力為216萬t，當年進口量高達250萬t，預計年生產能力為250萬t，需求是580萬t，仍需大量進口。31/53新中國化學工業(yè)--差距與方向①以人均計產品產量仍比較低，大都還低于世界人均水平；②化學工業(yè)結構仍不夠合理，抵擋產品多，高產值產品、專用產品少，低級產品生產能力過剩，高檔產品仍需進口；③化學工業(yè)產品進口量大大高于產品出口量；32/53新中國化學工業(yè)--差距與方向④企業(yè)組織規(guī)模小而散，專業(yè)化水平低，以煉油廠為例，國外最大規(guī)模已達4000萬t，而國內最大僅1600萬t，還有一些100萬t規(guī)模小廠；⑤經濟效益差，成本高，效益差；⑥技術水平與裝備水平落后，能耗高，勞動生產率低；因為化學工業(yè)所產生環(huán)境問題嚴重。中國在20世紀下半葉才開始工業(yè)化進程，比歐洲晚了200年。但新中國成立后近60年來中國還是取得了舉世矚目標成就。但那只是拉開了序幕，能夠預見，中國化工事業(yè)在21世紀會有更飛速發(fā)展。33/53應用化學應用化學產生應用化學教育應用化學意義應用化學教育在我國發(fā)展化學品與化學工業(yè)應用化學與其它學科關系34/53應用化學—特點及定義應用化學是依據化學基本理論和方法對與化學相關實際問題進行應用基礎理論和方法研究以及試驗開發(fā)一門科學。應用化學研究范圍涵蓋了整個化學領域，熔化學理論和實踐于一體，并與多門學科相互滲透，在推進科學技術進步中顯示出生機勃勃活力。應用化學研究方向按研究對象來分可包含無機化學品化學、冶金化學、石油化學、煤化學、天然氣化學等。35/53衣—纖維助劑、染料。食—食品添加劑（色素、香精、防腐劑）、化肥、農藥。住—裝飾材料助劑、涂料、顏料、油漆、塑料。行—橡膠助劑、油料添加劑、防凍劑。健—藥品、保健品、除臭劑。美—化裝品、洗滌劑、美容美發(fā)品、空氣清新劑。1.與人民生活相關36/532.社會發(fā)展相關：工業(yè)—煤、石油、天然氣各種加工助劑和催化劑，電子材料，礦產品加工劑等。農業(yè)—農藥、飼料添加劑、除草劑、植物生長劑、農副產品加工藥劑等。國防—化學武器、防化武器、導彈材料、航空航天材料等。高新科技—信息材料、功效材料、人造器官、基因工程材料等。37/53應用化學產生1661年,波義耳提出元素可作為近代化學奠基標志.公元前7000年人們已開始制陶。公元前3500年已經有冶銅,公元前2500年開始制造玻璃。公元前年左右已經有染色、釀酒和煉鐵工藝。公元前二世紀出現煉金術、煉丹術以及煤、石油應用。18世紀后期以紡織工業(yè)出現為發(fā)端工業(yè)革命促使了漂白和染色技術發(fā)展，推進了近代硫酸工業(yè)出現。19世紀末，工業(yè)發(fā)展要求、科技進步、尤其是電機在工業(yè)中應用為大批量化工產品生產提供了動力。人們從規(guī)模化生產中總結基本過程和生產要素。38/53應用化學教育19世紀中葉，歐美國家在完成工業(yè)革命后建立了近代教育制度。化學工業(yè)發(fā)展迫切要求大量化學專業(yè)人才，化學系紛紛建立，并保持著與醫(yī)藥、礦冶、染料、香料、炸藥等化工生產親密聯絡。

1888年，麻省理工學院開設了世界上第一個化學工程四年制學士學位課，即著名“第十號課程”。1886年日本首次將“應用化學”作為工業(yè)專門學校中工藝科一門專業(yè)。

我國鴉片戰(zhàn)爭后，1865年江南制造總局附設機器學校開始設有化學課。39/53

應用化學教育在我國發(fā)展1958年后同濟大學等校相繼創(chuàng)辦了應用化學專業(yè)。1961年開始在綜合大學設化學、放射化學、高分子化學、應用化學和海洋化學五種化學類專業(yè)。

1992年3月頒布了化學和應用化學兩種專業(yè)“基本培養(yǎng)規(guī)格和教學基本要求”，以有利于將多數理科化學畢業(yè)生培養(yǎng)成應用性人才，化學和應用化學正式實施“一級分流”。這一重大改革對促進應用化學教育發(fā)展起到了巨大推進作用。

40/531.3應用化學意義從科學分類和社會發(fā)展來看,應用化學是化學一個分支。從教育發(fā)展史看應用化學是為工科院校一個專業(yè)出現。從新產品開發(fā)普通過程來看，大致要經過六個基本過程：依照上述觀點：依據化學基本原理和方法并結合其它科學技術對人類生產、生活實踐中與分子改變相關問題進行應用基礎理論和方法研究以及試驗開發(fā)研究一門技術科學”。基礎研究—應用研究—設計—試制—試用—定型——工業(yè)生產試驗室研究——應用化學研究——工業(yè)生產41/53應用化學與化學（理論化學）區(qū)分①含有顯著目標性和領域性：研究方向基于已知化學理論和方法去處理實際問題，將理論物化為詳細路徑以實現對客觀世界改造。②含有綜合性和邊緣性。綜合了各類化學知識且吸收非化學學科理論和研究方法.③含有很強功利性。以取得實際社會效益和經濟效益為根本目標。④研究結果應用范圍較基礎科學小，保密，實現快。⑤重視實際效益尤其是經濟效益成為其生命力基本指標。42/53應用化學與化學工程學區(qū)分①應用化學是化學一個分支，其基本研究過程是觀察、試驗和思維加工，含有理學特點。當前，應用化學尤其重視精細化工產品、專用化學品和功效材料開發(fā)。②應用化學結果要經過工程設計才能物化為詳細生產過程。其結果形式主要是生產工藝、測試技術和產品理化指標。也與純化學理論結果一樣有論文和專利。③化學工程學是一門工程科學，其基本研究內容可概括為動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞及化學反應工程（即三傳一反）。43/53化學品與化學工業(yè)從19世紀下半葉開始，化學工業(yè)形成一個主要經濟部門，吸引了大量人才從事應用化學研究，并由此逐步形成了工業(yè)化學和化學工程學等專門學科?；瘜W工業(yè)特點是：(1)行業(yè)多，產品多。(2)國民經濟基礎，經濟效益顯著.(3)原料源廣,生產路線多，知識密集，技術密集，資金密集(4)易產生有毒、易燃、易爆等有害物質。當前，低消耗、低污染、高產出、多品種是化學工業(yè)發(fā)展主流。化工產品類型按基本屬性分為無機化學品、有機化學品和高分子化合物三大類。按應用范圍分為通用和專用化學品，通用化學品主要包含原料和中間體等。44/53應用化學與材料科學關系材料科學是一門研究材料結構、組成與其性能關系，從微觀角度說明材料性能本質，探索材料制備、分析和應用一門科學。當前，材料科學除了不停開發(fā)高強度、高硬度、高韌性、高耐磨以及高彈性等高性能工程材料外，材料科學研究也尤其注意開發(fā)兼有結構和功效材料特點新型材料和復合功效材料以適應更苛刻、更復雜使用要求。能源材料、信息材料和生物材料受到廣泛重視。材料應用研究包含應用模擬、性能考查和評價；材料疲勞、老化、變質、破壞條件與機理研究；性能改進；材料配合與器件制造技術都離不開廣泛、精深化學知識和技術支持。從某種意義上講，應用化學主要目標是為人類提供更多更加好材料。45/53應用化學與生命科學關系生命科學是碩士命現象科學。20世紀50年代分子生物學出現，使人類開始從分子水平上認識到了生命本質，并在70年代發(fā)展出基因體外重組和克隆等震驚世界生物工程?；瘜W在生命科學中應用而造成了生物化學和分子生物學出現，開辟了生命科學新紀元，這不但說明了化學本身生命力和在整個科學發(fā)展主要作用，而且深入證實了化學是介于物理和生物學之間一門科學，并一之有深入相互滲透、融合趨勢。當前進行基因組計劃分析和蛋白組計劃，實質是一個化學結構分析，而生物工程關鍵技術——基因重組，其實質也是一個復雜分子切割與合成技術。46/53應用化學與環(huán)境科學關系環(huán)境化學是研究化學污染物質在大氣圈、水圈、土圈中發(fā)生、分布、遷移、改變規(guī)律及其分析、監(jiān)測和防治技術一門科學。環(huán)境化學是化學原理和技術在環(huán)境情況分析和治理方面應用，是應用化學一個分支。應用化學是應用化學專業(yè)主干專業(yè)課，其內容包括到了物理、化學、化工過程與設備以及反應工程、分離工程、生物工程等各種工業(yè)過程。

47/53應用化學研究1沖破傳統(tǒng)觀念，發(fā)揮想象力：尿素合成：沖破了無機物不能合成有機物傳統(tǒng)觀念。注意平時培養(yǎng)自己逆向思維，逆向思維是創(chuàng)造源泉。2用獨特眼光看世界：波爾多液創(chuàng)造：米勒德特創(chuàng)造波爾多液（殺菌劑），果農為預防小偷偷葡萄，在葡萄藤上灑上石灰和硫酸銅混合液，以后藤葉不長霉而得到啟發(fā)。青霉素創(chuàng)造：弗萊明用類似方法創(chuàng)造了青霉素。不要輕易放過生活、生產、試驗中任何新奇化學現象，就抓住了創(chuàng)造機遇。48/53應用化學研