化工工藝學

第1章　緒論
1.1 化學工業(yè) 1
1.1.1 過程工業(yè)及其特點 1
1.1.2 化學工業(yè)及其分類 1
1.1.3 化學工業(yè)的地位 2
1.1.4 化學工業(yè)的發(fā)展簡史 2
1.1.5 化學工業(yè)的發(fā)展趨勢 4
1.1.6 我國化學工業(yè)的發(fā)展 5
1.2 化工工藝學 6
1.2.1 化工生產(chǎn)過程 6
1.2.2 化學工程 7
1.2.3 化學工藝 9
1.2.4 化工工藝學 9
本章小結(jié) 9
習題與思考 9
參考文獻 10
第2章 綠色化工　
2.1 綠色化學與清潔生產(chǎn) 11
2.1.1 綠色化學的原則及內(nèi)容 12
2.1.2 原子經(jīng)濟性 13
2.1.3 環(huán)境因子和環(huán)境系數(shù) 15
2.1.4 化學品的生命周期評價 15
2.1.5 綠色過程工程 17
2.1.6 清潔生產(chǎn)概要 18
2.2 循環(huán)經(jīng)濟與生態(tài)工業(yè) 19
2.2.1 循環(huán)經(jīng)濟 19
2.2.2 生態(tài)工業(yè) 20
2.3 綠色化工過程實例 21
2.3.1 醋酸合成過程綠色化 21
2.3.2 環(huán)己酮肟的綠色生產(chǎn)工藝 23
2.3.3 鉻鹽生產(chǎn)的綠色過程工程 25
本章小結(jié) 27
習題與思考 27
參考文獻 28
第3章 化學工藝基礎(chǔ)
3.1 化工原料及其初步加工 29
3.1.1 化學礦物 29
3.1.2 煤炭 31
3.1.3 石油 34
3.1.4 天然氣 41
3.1.5 生物質(zhì) 44
3.2 化工生產(chǎn)工藝及流程 46
3.2.1 化工生產(chǎn)過程 46
3.2.2 化工生產(chǎn)工藝流程 46
3.3 化工過程的效率指標及影響因素 47
3.3.1 生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度 47
3.3.2 化學反應(yīng)速率 48
3.3.3 轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率 48
3.3.4 化學平衡 49
3.4 工業(yè)催化劑 51
3.4.1 催化劑基本知識 51
3.4.2 工業(yè)催化劑的制備及使用 52
3.5 化工工藝計算 55
3.5.1 物性數(shù)據(jù)及獲取方法 55
3.5.2 物料衡算 56
3.5.3 熱量衡算 61
本章小結(jié) 62
習題與思考 63
參考文獻 64
第4章 合成氨
4.1 合成氨工業(yè)概述 65
4.1.1 氨的發(fā)現(xiàn)與工業(yè)化 65
4.1.2 合成氨生產(chǎn)工藝 66
4.2 煤氣化制合成氣 67
4.2.1 基本原理 67
4.2.2 煤氣化的分類 69
4.2.3 煤氣化工藝 73
4.2.4 煤氣化工藝條件 77
4.3 烴類轉(zhuǎn)化制合成氣 79
4.3.1 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)原理 79
4.3.2 天然氣部分氧化法制合成氣反應(yīng)原理 83
4.3.3 天然氣轉(zhuǎn)化工藝流程 84
4.3.4 轉(zhuǎn)化爐 85
4.4 渣油部分氧化法制合成氣 86
4.4.1 渣油部分氧化法基本原理 86
4.4.2 渣油部分氧化法影響因素 87
4.4.3 渣油部分氧化法工藝流程 88
4.5 合成氣脫硫 90
4.5.1 干法脫硫 90
4.5.2 濕法脫硫 92
4.6 一氧化碳變換 94
4.6.1 CO變換反應(yīng)的化學平衡 94
4.6.2 變換反應(yīng)機理及動力學方程 95
4.6.3 影響CO變換反應(yīng)的因素 96
4.6.4 CO變換反應(yīng)催化劑 98
4.6.5 CO變換工藝與流程 101
4.7 二氧化碳的脫除 105
4.7.1 物理吸收法 105
4.7.2 化學吸收法 111
4.8 原料氣的最終凈化 112
4.8.1 銅氨液吸收法 112
4.8.2 液氮洗滌法 117
4.9 氨的合成 121
4.9.1 氨合成反應(yīng)原理 121
4.9.2 氨合成反應(yīng)熱力學 122
4.9.3 氨合成反應(yīng)動力學 123
4.9.4 氨合成催化劑 125
4.9.5 合成氨生成工藝條件 127
4.9.6 合成氨工藝流程 128
本章小結(jié) 130
習題與思考 130
參考文獻 131
第5章 純堿與氯堿
5.1 概述 132
5.1.1 純堿工業(yè) 132
5.1.2 氯堿工業(yè) 133
5.2 氨堿法生產(chǎn)純堿 135
5.2.1 氨堿法原理 135
5.2.2 石灰乳制備 137
5.2.3 鹽水精制與吸氨 138
5.2.4 氨鹽水碳酸化 140
5.2.5 重堿過濾與煅燒 143
5.2.6 氨的回收 145
5.2.7 氨堿法生產(chǎn)純堿的總流程 147
5.2.8 氨堿法生產(chǎn)純堿新進展 148
5.3 聯(lián)合法生產(chǎn)純堿和氯化銨 149
5.3.1 概述 149
5.3.2 聯(lián)堿法生產(chǎn)原理 151
5.3.3 聯(lián)堿法工藝條件 154
5.3.4 聯(lián)堿法工藝流程 155
5.3.5 氯化銨結(jié)晶原理 156
5.3.6 氯化銨結(jié)晶的工藝流程及主要設(shè)備 158
5.3.7 聯(lián)堿法與氨堿法的比較 160
5.3.8 聯(lián)堿法新進展 161
5.4 氯堿生產(chǎn) 163
5.4.1 氯堿生產(chǎn)概述 163
5.4.2 食鹽水溶液電解的基本原理 165
5.4.3 氯堿的生產(chǎn) 167
5.4.4 鹽酸的生產(chǎn) 172
5.4.5 氯堿工業(yè)的新進展 174
本章小結(jié) 177
習題與思考 177
參考文獻 178
第6章 烴類熱裂解
6.1 烴類熱裂解的理論基礎(chǔ) 179
6.1.1 烴類熱裂解的反應(yīng)類型 179
6.1.2 烴類熱裂解的反應(yīng)機理 181
6.1.3 烴類熱裂解的反應(yīng)熱力學 181
6.1.4 烴類熱裂解的反應(yīng)動力學 183
6.2 烴類熱裂解工藝條件 183
6.2.1 裂解原料選擇與評價 183
6.2.2 裂解過程的常用指標 184
6.2.3 裂解工藝條件 184
6.3 烴類熱裂解的流程與反應(yīng)器 187
6.3.1 熱裂解的方法 187
6.3.2 熱裂解的工藝流程 187
6.3.3 管式裂解爐 189
6.4 裂解氣急冷 192
6.5 裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦與清焦 192
6.5.1 結(jié)焦 192
6.5.2 清焦 193
6.6 裂解氣的預(yù)分餾 193
6.6.1 裂解氣的預(yù)分餾過程 193
6.6.2 烴類裂解的副產(chǎn)物 194
6.7 裂解氣的凈化與分離 195
6.7.1 凈化-分離系統(tǒng)概述 195
6.7.2 氣體凈化系統(tǒng) 196
6.7.3 壓縮與制冷系統(tǒng) 199
6.7.4 精餾分離系統(tǒng) 202
6.8 乙烯工業(yè)的新動向 205
本章小結(jié) 206
習題與思考 206
參考文獻 207
第7章 芳烴轉(zhuǎn)化
7.1 概述 208
7.1.1 芳烴的重要性及用途 208
7.1.2 芳烴的來源及生產(chǎn)技術(shù) 208
7.1.3 芳烴餾分的分離 213
7.1.4 芳烴轉(zhuǎn)化 214
7.2 芳烴歧化與烷基轉(zhuǎn)移 216
7.2.1 芳烴歧化與烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的化學過程 216
7.2.2 甲苯歧化反應(yīng)機理 217
7.2.3 催化劑 217
7.2.4 反應(yīng)的工藝條件 218
7.2.5 甲苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移的工業(yè)生產(chǎn)方法 220
7.3 芳烴的異構(gòu)化 222
7.3.1 芳烴異構(gòu)化的化學反應(yīng) 222
7.3.2 芳烴異構(gòu)化的反應(yīng)機理 223
7.3.3 芳烴異構(gòu)化的催化劑 223
7.3.4 C8芳烴異構(gòu)化的工藝條件 224
7.3.5 C8芳烴異構(gòu)化工藝流程 224
7.3.6 C8芳烴異構(gòu)化工業(yè)生產(chǎn)方法 225
7.4 芳烴的烷基化 226
7.4.1 烷基化劑 226
7.4.2 苯烷基化反應(yīng)的化學過程 226
7.4.3 催化劑 227
7.4.4 烷基苯的工業(yè)生產(chǎn)方法 227
7.5 芳烴的脫烷基 231
7.5.1 脫烷基的化學反應(yīng) 231
7.5.2 加氫脫烷基的熱力學分析 232
7.5.3 加氫脫烷基的動力學分析 232
7.5.4 脫烷基制苯的工業(yè)生產(chǎn)方法 233
7.6 C8芳烴的分離 235
7.6.1 C8芳烴的組成及性質(zhì) 235
7.6.2 C8芳烴分離的工業(yè)方法 235
7.7 芳烴生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向 242
本章小結(jié) 243
習題與思考 243
參考文獻 243
第8章 催化加氫與脫氫
8.1 概述 244
8.2 催化加氫 244
8.2.1 催化加氫反應(yīng)類型 244
8.2.2 催化加氫反應(yīng)的一般規(guī)律 245
8.2.3 CO加氫合成甲醇 251
8.3 催化脫氫 257
8.3.1 催化脫氫的反應(yīng)類型 257
8.3.2 催化脫氫反應(yīng)的一般規(guī)律 258
8.3.3 催化脫氫的工業(yè)應(yīng)用 263
8.3.4 乙苯催化脫氫制苯乙烯 268
本章小結(jié) 273
習題與思考 274
參考文獻 274
第9章 烴類選擇性氧化
9.1 烴類氧化概述 276
9.1.1 氧化過程的特點和氧化劑的選擇 276
9.1.2 烴類選擇性氧化過程的分類 277
9.2 均相催化氧化 277
9.2.1 催化自氧化 277
9.2.2 配位催化氧化 281
9.2.3 烯烴液相環(huán)氧化 284
9.3 非均相催化氧化 287
9.3.1 重要的非均相催化氧化反應(yīng) 287
9.3.2 非均相催化氧化機理 288
9.3.3 非均相氧化催化劑和反應(yīng)器 289
9.4 乙烯制環(huán)氧乙烷 290
9.4.1 環(huán)氧乙烷的性質(zhì) 290
9.4.2 氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷 290
9.4.3 乙烯空氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷 291
9.4.4 乙烯直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷 292
9.4.5 乙烯直接環(huán)氧化反應(yīng)的機理 292
9.4.6 乙烯直接氧化法的工藝條件 293
9.4.7 乙烯直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工藝流程 294
9.4.8 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝技術(shù)的新進展 296
9.5 丙烯氨氧化制丙烯腈 297
9.5.1 丙烯腈的性質(zhì)、用途及其工藝概況 297
9.5.2 丙烯氨氧化的反應(yīng)機理 298
9.5.3 丙烯氨氧化制丙烯腈的化學原理 299
9.5.4 丙烯氨氧化反應(yīng)的影響因素 299
9.5.5 丙烯腈生產(chǎn)工藝流程 301
9.5.6 丙烯腈生產(chǎn)過程中的廢物處理 305
9.5.7 丙烯腈生產(chǎn)工藝的開發(fā) 306
9.5.8 丙烯氨氧化催化劑的研究進展 308
9.6 氧化操作的安全技術(shù) 309
9.6.1 爆炸極限的概念 309
9.6.2 爆炸極限的計算方法 309
9.6.3 爆炸極限的作圖法 310
9.6.4 爆炸極限的影響因素 312
本章小結(jié) 312
習題與思考 312
參考文獻 312
第10章 氯化
10.1 氯代烴種類和用途 314
10.2 氯代烴的主要生產(chǎn)方法 314
10.2.1 取代氯化 314
10.2.2 加成氯化 316
10.2.3 氫氯化反應(yīng) 316
10.2.4 脫氯化氫反應(yīng) 317
10.2.5 氧氯化反應(yīng) 317
10.3 氯乙烯概述 317
10.3.1 氯乙烯的性質(zhì)和用途 317
10.3.2 氯乙烯的生產(chǎn)方法 318
10.4 乙炔法生產(chǎn)氯乙烯 319
10.4.1 乙炔和氯化氫加成的反應(yīng) 319
10.4.2 乙炔和氯化氫加成反應(yīng)的操作條件 320
10.4.3 乙炔和氯化氫加成生產(chǎn)氯乙烯的工藝流程 320
10.5 平衡氧氯化生產(chǎn)氯乙烯 321
10.5.1 乙烯直接氯化 321
10.5.2 乙烯氧氯化反應(yīng) 323
10.5.3 二氯乙烷熱裂解 327
10.5.4 平衡氧氯化生產(chǎn)氯乙烯的工藝 329
10.6 平衡氧氯化法技術(shù)進展 335
10.6.1 乙烯氧氯化催化劑 335
10.6.2 能量的綜合利用 335
10.6.3 新工藝技術(shù) 335
本章小結(jié) 336
習題與思考 336
參考文獻 336
第11章 聚合物生產(chǎn)工藝
11.1 聚合物概論 338
11.1.1 聚合物及其表示方法 338
11.1.2 聚合物的命名和分類 340
11.1.3 制備聚合物的反應(yīng)類型 341
11.1.4 聚合物分子量及其分布 343
11.1.5 聚合物的結(jié)構(gòu) 343
11.2 聚合原理 346
11.2.1 連鎖聚合 346
11.2.2 逐步聚合 355
11.3 聚合方法 362
11.3.1 方法概述 362
11.3.2 本體聚合 362
11.3.3 溶液聚合 362
11.3.4 懸浮聚合 363
11.3.5 乳液聚合 364
11.3.6 熔融聚合 365
11.3.7 界面聚合 365
11.3.8 固相聚合 366
11.3.9 淤漿聚合 367
11.4 聚合物生產(chǎn)工藝 367
11.4.1 聚合物生產(chǎn)流程 367
11.4.2 生產(chǎn)三廢處理與安全 369
11.4.3 聚氯乙烯(PVC)合成工藝 370
11.4.4 滌綸聚酯(PET樹脂)合成工藝 372
11.4.5 順丁橡膠(BR)合成工藝 376
本章小結(jié) 378
習題與思考 378
參考文獻 378
第12章 天然產(chǎn)物提取工藝
12.1 概述 380
12.1.1 天然產(chǎn)物提取工藝學的特點 380
12.1.2 天然產(chǎn)物開發(fā)利用概況 381
12.1.3 天然產(chǎn)物分離工藝設(shè)計策略和技術(shù)進展 381
12.1.4 天然產(chǎn)物提取過程選擇 382
12.2 原料細胞結(jié)構(gòu)與提取工藝特性 384
12.2.1 原料與天然產(chǎn)物提取工藝特性 384
12.2.2 生物細胞的結(jié)構(gòu)與天然產(chǎn)物成分的浸出 385
12.2.3 破壞細胞膜和壁的方法 385
12.2.4 原料的質(zhì)量控制 386
12.2.5 原料的前處理 387
12.2.6 提取時對有生理活性物質(zhì)的保護措施 388
12.3 精油提取工藝 389
12.3.1 概述 389
12.3.2 精油的提取工藝特性 390
12.3.3 精油提取實例 392
12.4 黃酮類化合物提取工藝 394
12.4.1 概述 394
12.4.2 黃酮類化合物的提取工藝特性 396
12.4.3 黃酮類化合物提取實例 399
本章小結(jié) 402
習題與思考 402
參考文獻 402
第13章 化工過程強化與徽反應(yīng)工藝
13.1 概述 403
13.2 化工過程強化 404
13.2.1 過程強化設(shè)備 404
13.2.2 過程強化技術(shù) 409
13.2.3 過程強化實例:以強化傳質(zhì)為目的的耦合分離技術(shù) 410
13.3 微反應(yīng)工藝 411
13.3.1 微反應(yīng)器的定義和分類 411
13.3.2 微反應(yīng)器的制造 412
13.3.3 微反應(yīng)器的應(yīng)用 416
13.3.4 微反應(yīng)工藝實例:乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷 424
本章小結(jié) 425
習題與思考 425
參考文獻 425