化学工艺学 绪论

化学工艺学

1.绪论

1.1化学工艺学的研究范畴

工艺学的对象：

化学工业：生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。

化学工艺的内涵：

源头：基础科学（物理、化学、生物等）的最新成就

内容：综合利用各种原料生产化工产品的原理、方法、流程和设备

目标：创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。

1.2化学工艺学的研究内容

化学工艺：把产品生产过程里所需要的各个生产单元里的设备如何有机的串联在一起，把它们集成在一起，这样组成一个完整的系统。

1. 原料选择和预处理

2. 生产方法的选择及其原理

3. 反应过程研究（催化剂、工艺参数）

4. 流程的组织

5. 设备的选择、结构与操作

6. 生产控制要求

7. 产品规格、副产品的分离和利用

8. 能量的回收和利用

9. 不同工艺流程的技术、经济和环境评价

1.3化学工程学与化学工艺学

两者相辅相承，密不可分，构成了一级学科的两翼。

化学工程学：

化学工业中的共性问题

物理——传递现象（传热、传质、动量传递)

反应——反应工程，放大效应

单元操作

为过程提供技术基础

化学工艺学：

以产品为目标的过程技术，对过程的组织、优化

根据产品需求，将单项化工技术组织集成优化，构成一个过程系统，实现系统优化

1.4化学工业的发展、地位和作用

1. 历史贡献

创造现代物质文明一核心科学（渗透衣食住行、无所不在）

人口爆炸下的农业革命（1930年，全球20亿；2000年，60亿。耕地有限，靠化肥、农药解决粮食问题。）

医药革命——新药物的出现（寿命1900年，47岁；2000年，72岁。）

2. 新技术革命中的化学工业

国民经济发展的支柱产业（化学工业增长速度高于整个工业平均增长速度。中国的

增长速度超过发达国家。）

高新技术产业的支撑和保障（生物、航天、信息、材料都离不开化学工业和化学工艺学。）3. 可持续发展中的化学工业

负面效应：环境恶化、生物破坏

十大污染行业中化工居首位（～40％）

4. 可持续发展中的化学工业

绿色循环的生态社会

可持续的科学发展，人口、资源、环境协调发展

支撑：高新技术、多学科交叉、多技术集成

5.化学工艺在可持续发展中需解决的问题：

降低自身的能耗、物耗

实现环境友好的清洁生产工艺

1.5现代化学工业的特点

1. 大型化、综合化、精细化

2. 节能工业发展

3. 安全和环境保护

原料、过程和产品的绿色（原料绿色化：无毒无害原料，可再生资源。反应绿色化：原子经济性反应，绿色催化剂，绿色溶剂。产品绿色化：安全，可降解）

4. 资金密集和技术密集

?资金密集

投资大

产值高、利润率大、回收周期短

?技术密集

多学科相互结合

开发新技术

需求开拓性、创新性人才

1.6化学工业的原料资源和主要产品

1.化学工业的原料资源

?化石资源

煤、石油、天然气、无机化学矿

?可再生资源

生物质、其它废物

?其它

空气、水（海水卤水K、Li、Br2）

2.化学工业的主要产品

无机化工产品

重要产品：“三酸”（硫酸、硝酸、盐酸）

“两碱”（烧碱、纯碱）

合成氨

还有无机盐、无机酸、工业气体等。

可用无机原料来制得：

有机化工产品

八大基本有机化工产品：“三烯三苯一炔一萘”

乙烯、丙稀、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯、萘。

高分子化工产品、精细化工产品、生物化工产品

1.7化学工业的发展趋势

一、一碳化工（C1）：以含有一个碳原子的物质（CO、

CO2、CH4、CH3OH等）为原料合成化工产品或液

体燃料的有机化工工艺。

二、以可再生资源为主要化工原料

生物质：泛指木材、农作物（秸杆、稻草、麦

杆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、杂草、藻

类、有机废弃物等。

生物质氢气、合成气；

生物质甲醇、乙醇；

生物质汽油、柴油；

天然气的化工利用途径

乙烯系列产品乙烯→

芳烃系列产品