第二章 化学工业的资源路线和主要产品

《化工工艺学》课程教学大纲课程名称：化工工艺学课程编码：18000029学时：48学时学分：3学分开课学期：第6学期课程类别：必修课程性质：专业必修课适应专业：化学工程与工艺先修课程：有机化学、物理化学、化工原理、化工设备机械基础、催化原理、化工热力学、化学反应工程等。

一.课程的性质、目的与任务本课程是化学工程与工艺专业的专业必修课，是在学完化工原理、物理化学、有机化学等基础课和技术基础课以后所开设的，是综合所学过的各门课程的基本原理，结合有机化学工业生产的特点，去组织生产工艺过程的一门课程，是理论密切联系实际的一门课程。

其主要目的和任务是，通过本课程的学习，使学生熟悉化学工业生产所用原料的来源与基本性质；熟悉各类基本反应的原理，熟悉各种化工操作单元，学会组织优化生产工艺流程，并具有一定的安全生产基本知识，在学习过程中，着重培养学生的分析问题和解决问题的能力。

二.本课程的基本要求第1章绪论了解基本有机化学工业生产的任务及其在国民经济中的重要地位；基本有机化学工业的四种原料；基本有机化学工业的主要产品。

第2章原料资源及其加工了解无机化学矿及其加工、石油及其加工、天然气及其加工、煤及其加工、生物质及其加工、再生资源的开发利用、空气和水第3章烃类热裂解熟练掌握热裂解过程的化学反应与反应机理：烃类热裂解的一次反应；烃类热裂解的二次反应；烃类热裂解反应机理与动力学。

熟练掌握烃类管式炉裂解生产乙烯：原料烃组成对裂解结果的影响；操作条件的影响；管式反应器的改进与急冷器。

掌握裂解气的净化与分离：概述；酸性气体的脱除；脱水与脱炔，；裂解气的压缩。

熟练掌握裂解气的深冷分离：顺式分离流程；优化分离流程的组织原则；乙烯分离的三种流程及其比较；脱甲烷塔及操作条件；能量的综合利用。

第4章芳烃的转化了解芳烃的来源；芳烃的供需和芳烃间的相互转化。

掌握芳烃转化反应的化学过程：主要转化反应及其反应机理；催化剂。

熟练掌握芳烃的歧化和烷基转移：甲苯歧化的化学过程；工业生产方法；掌握C8芳烃的分离和异构化：C8芳烃的分离；C8芳烃的异构化。

第三节 资源的综合利用化学工业的资源是多种多样的，实际生产中究竟采用哪一种资源路线和生产技术，必须遵循经济而又可行的原则。

当资源路线确定后，资源的综合利用就成为一项重要的任务，它不仅与经济效益、社会效益和环境效益有着直接的关系，而且对国民经济的可持续发展产生深远的影响。

因此，资源的综合利用水平已经成为衡量一个国家化学工业发展水平高低的一个重要标志。

化工资源②稀缺而宝贵的：资源需要综合利用经济效益社会效益环境效益学工业发展水平高低的一个重要标志。

①多种多样的：实际生产中究竟采用哪一种资源路线和生产技术，我们可以 遵循经济而又可行的原则进行选择；一、煤炭资源综合利用煤炭资源综合利用存在问题综合利用率低污染环境提高煤炭资源利用率的途径①加强洁净煤技术的研究，最大程度地降低煤炭使用中产生的污染； ②努力开发煤炭的气化、加氢液化等新技术，进一步提高煤炭的利用率。

③合理使用余热，生产廉价的合成气，降低下游有机化工产品的生产成本④大力发展煤电转化，电厂建在煤炭生产基地附近，直接在当地把煤炭资 源转化成电力资源进行输送；⑤努力提高煤炭使用过程中产生的废弃物的综合利用水平，如粉煤灰用于 改良土壤，或生产建筑材料，以解决由于燃煤造成的环境污染问题。

1、煤的种类与组成(1)煤的种类煤的种类煤的种类烟煤褐煤泥煤含C 的质量分数95％　70～80％　50～70％　50～60％煤的结构模型无烟煤泥煤褐煤(2)煤的元素组成：C 、H 、N 、S 等(3)煤的成分：多种有机物和无机物所组成的复杂混合物 2．煤的综合利用煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化和煤的气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。

（1）煤的干馏--------将煤隔绝空气加强热。

产物：焦炉煤气、煤焦油、焦炭、粗苯等；冶金、合成氨造气、电石、染料、医药、农药、炸药、染料、医药、农药、气体燃料、化工原料氢气、甲烷、乙烯、焦炉出燃料炭焦炭筑路材料、制碳素电极沥青合成材料酚类、萘类苯、甲苯、二甲苯煤焦油合成材料苯、甲苯、二甲苯粗苯氮肥氨、铵盐粗氨水一氧化碳气炉煤气主要用途主要成分干馏产品CH 3甲苯CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3邻二甲苯间二甲苯对二甲苯二甲苯有三种:(2)煤的气化煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高 。

化学工艺学复习思考题第一章1。

何谓化学工艺？H22。

化学工业的特点是什么? H63. 化学工业的原料资源是从何而来？H8—94。

化学工业的主要产品有哪几类? H10-14第二章1．名词解释：石油（H3）、天然气、干气、湿气（H7) 、煤、煤干馏、煤气化、煤液化（H8）、化工生产工艺流程、工艺流程图（H12-13)、生产能力、生产强度、时空收率、转化率、选择性、收率（H14-16）、单程转化率、全程转化率、一次转化率、总转化率、平衡转化率、一次收率、平衡产率、总收率(H17—22）、催化剂（H32）、2．石油组成?石油中的化合物可以分为哪三类？H33．熟悉原油常、减压蒸馏工艺流程？H4-54．试比较馏分油的化学加工（二次加工）中催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解所采用原料、生成的产物、催化剂及流程特点区别？H6+书P15—195．煤的加工路线有哪三种？6．化工生产过程有哪三步？原理预处理、化学反应、产品分离及精制H117．何谓对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？（H14-22）8．物料衡算及热量衡算。

衡算的一般步骤H429．催化剂有哪些基本特征?它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？(H32）10．哪些反应条件对化学平衡和反应速率有较大影响？H27-30第三章1．名词解释：热泵绝热精馏2．根据热力学反应标准自由焓和化学键如何判断不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物;解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律，造成裂解过程结焦生炭的主要反应是哪些？书54-613．在原料确定的情况下,从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获得最佳裂解效果，应选择什么样的工艺参数(停留时间、温度、压力……）,为什么？书66—704．提高反应温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？书72—73 5．为了降低分压，通常加入稀释剂,试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？H14，H186．试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？裂解原料,裂解温度和停留时间、烃分压、裂解深度书71—787．裂解气出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有几种，你认为哪种好.为什么？H23—24 8．了解裂解炉的清焦原理，什么情况下需清焦？可采取的方法有几种? H269．裂解气进行预分离的目的和任务是什么?裂解气要严格控制的杂质有哪些?这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质,这些处理方法的原理是什么？H28—3210。

化学工业中的原料与产品的生产化学工业是现代工业的重要组成部分，涉及的领域广泛，从石油化工到医药制造，从塑料制品到肥料生产，都离不开化学反应过程。

原料和产品是化学工业的两个核心要素，它们的生产对于实现工业化和提高生活质量具有重要意义。

一、化学工业中的原料生产化学工业的原料主要来自于天然资源和合成材料。

天然资源包括矿石、石油、天然气、植物和动物等，而合成材料则是通过化学反应合成的原料。

以下将介绍几种常见的化学工业原料的生产过程。

1. 石油和石油化工产品石油是化学工业中最重要的原料之一，它被广泛用于燃料、塑料、合成纤维、润滑剂等领域。

石油的生产来自于油田开采，经过一系列的物理和化学处理后，得到不同的石油化工产品。

例如，石油可以通过裂化反应得到乙烯和丙烯等烯烃，进一步合成聚乙烯和聚丙烯塑料。

2. 化学肥料化学肥料的生产离不开氮、磷、钾等元素的提取和合成。

例如，氨是制造尿素和其他氮肥的主要原料，常用的制备方法有合成氨、铵盐法和硝石法。

磷肥的主要原料是磷矿石，经过酸处理和磷酸化反应，得到各种磷肥产品。

钾肥则主要来自于钾长石和钾盐矿石的提取和加工。

3. 塑料制品塑料制品是化学工业的重要产品之一，它们的生产基于化学反应和高分子聚合。

常见的塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，它们的原料主要是石化产品。

例如，聚乙烯的生产是通过乙烯的聚合反应得到的，而乙烯可以从石油提炼或通过裂解石油得到。

二、化学工业中的产品生产化学工业生产的产品涵盖了食品、药品、塑料、化妆品、涂料和颜料等。

以下将介绍几种常见化学工业产品的生产过程。

1. 药品药品的生产包括原料药和制剂的制备。

原料药的生产通常涉及提取、合成、纯化和结晶等步骤。

例如，青霉素的生产是通过青霉素菌发酵得到，然后经过分离纯化得到纯净的原料药。

制剂的制备则是将原料药和辅料按一定配方比例混合制成制剂，例如片剂、胶囊、注射剂等。

2. 塑料制品塑料制品的生产包括塑料的加工和成型。

塑料的加工包括熔融加工和热固化加工两种方式。

第二章 生产单体的原料路线工业生产的高聚物按其化学组成可按如下分类：(1)加聚型高聚物：α-烯烃聚台物；乙烯基聚合物，二烯烃类聚台物等。

(2)逐步聚合型高聚物：聚酯，聚酰胺；聚醚；聚氨酯类、有机硅聚合物、酚醛树脂、环氧树脂等。

单体的来源：高分子合成材料广泛应用于各工业部门或作为日常生活用品。

要求原料来源丰富、成本较低。

而原料单体的成本却占很大的比重，所以要求单体的生产路线要简单，而且经济合理。

当前最重要的原料来源路线有：1.石油化工路线2.煤炭路线3.其他路线2.1 石油化工路线原油：从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油。

分为石蜡基石油，环烷基石油，芳香基石油以及混合基石油。

石油分馏产品：石油裂解：在一定条件下，把分子量大, 沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。

热裂解 目的:提高汽油的产量缺点：温度过高，发生结焦现象催化裂解目的:提高汽油的质量和产量催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）石油的催化重整支链化:提高汽油质量环化:生产芳烃催化剂：Pt Re石油经裂解、重整分离可以得到烯烃、丁二烯和芳烃、苯、甲苯、二甲苯等。

它们是重要的 基本有机原料，而烯烃中的乙烯、丙烯和丁二烯，则又是重要的单体。

从这些基本有机原料 可以合成各种单体。

从而得到各种合成树脂与合成橡胶。

2.2煤炭原料路线煤炭是我国能源的主要提供者危害：水---浪费燃料 盐----腐蚀设备 处理：脱水 脱盐 杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类 油田 原油2.3其他原料路线主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学加工为单体。

优点：充分利用自然资源、变废为宝缺点：只能小量生产某些单体；原料不充足、成本较高。

1. 糠醛糠醛是从农副产品中提炼的最重要的单体，由稻草、米糠和棉籽壳等农副产品制得。

稻草、米糠和棉籽壳中所含的五碳多糖经酸性水解生成五碳糖．再经脱水反应生成糠醛。

糠醛和丙酮缩聚可得糠醛-丙酮树脂，糠醛和苯酚缩聚可得糠醛-苯酚树脂，糠醛和糠醇缩聚可得糠醛-糠醇树脂，糠醛加氢得糠醇，后者和甲醛缩聚可得糠醇-甲醛树脂。

第二章 化学工业的资源路线和主要产品第一节 化工资源概况一、化工原料：指工化工产中能全部或部分转化为化工产品的物质。

如：ArH + H 2SO 43H + H 2O R -C 6H 5 + 2SO 3 R-C 6H 4-SO 2-O-SO 3HR-C 6H 4-SO 2-O-SO 3H + R-C 6H 5 2R-C 6H 4SO 3H ①②原料只有部分转化为产物（苯磺酸）原料全部转化为产物（取代苯磺酸） 二、起始原料：是人类通过开采、种植、收集等方法得到的，主要有空气、水、矿物资源、生物原料等。

粮食、农产肥料及农业中木材加工副产物等，可用于生产有机产品，如粮食发酵生产乙醇、丙酮等。

三、化工基本原料：通常指需要经一定加工得到的原料，如低碳原子的烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和合成气。

如乙烯原料：1.乙烯的来源：①乙醇脱水制乙烯；②甲醇制乙烯；③将C4~C5低碳烯烃经催化裂解制得乙烯；④乙烷脱氢制乙烯；⑤石脑油裂解制乙烯等。

2.乙烯的用途：①制备聚乙烯；②制备二氯乙烷；③制备环氧乙烷；④制备乙苯；⑤制备乙酸乙酯；⑥合成纤维⑦合成橡胶⑧合成塑料等。

四、化工产品：化工企业使用化工原料经过单元反应过程和单元操作过程而制得的可作为生产资料和生活资料的成品，都是化工产品（但习惯上往往把不再供生产其他化学品的成品，如化学肥料、农药、塑料、合成纤维等称为化工产品）。

化工产品应符合产品要求的各项指标，如外观、颜色、粒度、晶形、黏度、杂质含量等，产品质量通常以纯度或浓度来表示。

根据产品质量的好坏可分为不同等级，各有一定的规格和指标。

化工主要化工产品有化学肥料、农药、合成树脂、塑料、合成橡胶、化学纤维、染料、颜料、涂料、药物等。

第一节化工资源概况一、世界资源结构及利用现状自然界蕴藏着丰富的可供化学加工的化学起始原料，包括矿物资源、生物资源、水、空气以及我们生产和生活中的一些废弃物等。

矿物资源：金属矿多以金属氧化物、硫化物、无机盐类形态存在；非金属矿以化合物形态存在，其中含硫、磷、硼的矿物储量比较丰富；化石燃料包括煤、石油、天然气等。