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Organic Chemical Technology 有机化工工艺学 刘立新 E－mail: [email protected] 课程简介 中文名称：有机化工工艺学 授课专业：化学工程与工艺 学时：32 学分：2 教材：基本有机化工工艺，吴指南 化学工艺学，华理、浙大 课程类型：考试 相关课程：化工原理 化工热力学 传递过程 反应工程 分离工程 课程内容 绪论 化学工艺基础 烃类热裂解 芳烃转化 加氢与脱氢过程 烃类的选择性氧化 羰基化过程 教学组织 课程根据化学工业的结构特点，以反 应单元为主线组织教学，共介绍6类主要的 反应单元：烃类热裂解、芳烃转化、加氢 过程、脱氢过程、烃类选择性氧化、羰基 化过程。每一个反应单元均介绍典型产品 的生产原理（包括主副反应、反应机理、 催化剂组成等），工艺条件（包括从热力 学和动力学上分析影响因素和寻找最佳工 艺条件）和工艺流程（包括反应器选型、 组织原则、生产方法比较及最新进展）。 化学工程与工艺核心课程群的基本框架 化学工艺学 分 离 工 程 反 应 工 程 化工热力学 传递过程原理 化工专业实验 绪论 1.1 化学工艺学的研究范畴 1.2 化学工业的发展、地位与作用 1.3 现代化学工业的特点和发展方向 1.4 化学工业的原料资源和主要产品 基本要求 了解化学工艺学的研究内容，化学工业的 概况、主要化工原料及产品。 重点：化学工艺与化学工程的关系，主要 的化工原料 1.1 化学工艺学的研究范畴 对象： 对象 化学工业 又称为化学加工工 业，泛指生产过程 中化学方法占主要 地位的过程工业。 内涵 源头： 基础科学 内容： 综合利用各种原料，生产各种化工产品的原 理、方法、流程、设备 目标： 技术先进、经济合理、生产安全、环境无害 化学工艺与化学工程 化学工程与技术 (chemical engineering and technology) 化学工艺 chemical technology 化学工程 chemical engineering 化学工程 研究化学工业和其他过程工业中所进行的化 学（？）过程和物理（？）过程共同规律 的一门工程学科。提供过程的技术基础。 化学工艺 即化学生产技术，系指将原料物质主要经过 化学反应转变为产品的方法和过程，包括 实现这种转变的全部化学的和物理的措施。 化学工艺 个性 研究具体过程 从原料到产品 化学工程 共性 单元操作 工程因素尤其是 放大 两者相辅相承，密不可分 化学工艺学研究的内容 生产方法的选择和方法原理 原料的选择和预处理 反应过程（催化剂、操作条件） 流程组织 设备的选择、结构和操作 生产控制 产品规格、副产品分离 能量的回收和利用 不同工艺的技术经济评价 1.2 化学工业的发展、地位和作用 制陶、酿造、冶炼 制碱、制酸、煤化学、合成氨 石油化工 高分子化工：合成材料 新兴的化学工业 发展 18世纪以前，化工生产均为作坊式手工工 艺 18世纪初叶，第一个典型的化工厂建成， 铅室法生产硫酸。到20 世纪初，以酸、碱 为基础的无机化工初具规模。 20世纪初的1913年建成世界上第一个合 成氨厂，氮肥工业迅速发展。 1920年丙烯水合制异丙醇工艺标志了石油 化工的兴起。 在20世纪30年代年氯丁橡胶实现工业化和 尼龙66合成以后，高分子化工蓬勃发展 作用 化学工业是创造现代物质 文明的一项核心工业， 已渗透到衣食住行。 地位 国民经济的支柱，高于整个 工业平均发展速度，带动经 济腾飞 。 可持续发展中的化学工业 化学工业的发展是双刃 剑，环境恶化、生态破 坏 10大污染行业之首 人类社会发展进程 1.农业社会： 低水平农业文明、人与自然和谐 2.工业社会： 18世纪英国工业革命开始---现代工业革命 粗放型、掠夺式发展模式 目标： 利润最大化 结局： 资源枯竭、环境恶化 可持续的科学发展观 人口、资源、环境协调发 展，其基础多学科交叉的 高新技术。 化学工业要解决自身的问 题是物耗、能耗，实现环 境友好清洁生产。 1.3 现代化学工业的特点和发展方向 特点 原料、方法和产品的多样性与复杂性 大型化、综合化、精细化率提高 能量合理利用，节能工艺和方法 安全和环境保护 发展循环经济 资金密集，技术密集 1.3 现代化学工业的特点和发展方向 发展方向 高新技术，缩短开发周期 最充分、最彻底地利用原料 大力发展绿色化工 化工过程要高效、节能和智能化 实施废弃物再生利用工程 1.4 原料资源 矿物原料 金属矿、非金属矿 化石燃料矿 生物资源 动、植物体 非自然资源 “废料” “垃圾” 1.4 主要产品 无机化工产品 有机化工产品 高分子化工产品 精细化工产品 生物化工产品 与丙烯共聚 乙丙橡胶 缩合 氧化 乙醛 醋酸 电缆、电线材料 酯化 丁酯 溶剂、 增塑剂 2-羟基丁醛 丁醇 溶剂 药物、酯类、醋酸乙烯纤维（维尼龙） 辛醇、季戊四醇 乙 烯 齐聚、水合 增塑剂 高碳直链醇（C11～C18） 乙醇 酯化 水合 合成洗涤剂 乙酸乙酯、其它酯类 溶剂及合成原 加氢脱水 丁二烯 合成橡胶 丙酸 氢甲酰化 丙醛 还原 正丙醇 溶剂 聚合 氨氧化 聚丙烯 丙烯腈 合成纤维、塑料 合成纤维、ABS树脂、AS树脂、丁腈橡胶 丙烯酰胺 絮凝剂、水增稠剂、纸张处理剂 与乙烯共聚 丙 烯 乙丙橡胶 聚氨酯塑料、表面活性剂 次氯酸化 氯丙醇 过氧化物环氧化 环氧丙烷 丙二醇 聚酯塑料 环氧丙烷、苯乙烯或异丁烯 1，4-丁二醇 高温氯化 氯丙烯 丙烯醇 环氧氯丙烷 甘油 水解 环氧树脂 聚酯 医药、炸药 与苯乙烯共聚 丁苯橡胶 与丙烯腈共聚 丁腈橡胶 聚合 顺丁橡胶 与苯乙烯、丙烯腈共聚 氯化 丁 二 烯 与顺酐反应 与HCN反应 ABS塑料 氯丁橡胶 2-氯丁二烯 四氢邻苯二甲酸酐 己二腈 己二胺 尼龙66 十二碳内酰胺（尼龙12的单体） 三聚环化 1，5，9-环十二碳三烯 香料、增塑剂、阻燃剂、聚酯原料 乙酰氧基化、加氢、水解 1，4-丁二醇 聚酯树脂 与异戊二烯共聚 氧化 异 丁 烯 丁基橡胶 甲基丙烯酸 与甲醛反应 水合 与甲醇反应 聚合 甲基丙烯酸酯 异戊二烯 叔丁醇 有机玻璃 异戊橡胶 香料原料、溶剂、医药中间体、 甲基叔丁基醚（MTBE）（汽油添加剂） 聚异丁烯 粘合剂、密封胶 聚合 正 丁 烯 氧化 聚丁烯 合成塑料 顺丁烯二酸酐 氧化 水合 脱氢或氧化脱氢 1，4-丁二醇、增强塑料、农药 甲乙酮 溶剂 仲丁醇 丁二烯 脱氢 正 丁 烷 异构化 氧化 蒸汽裂解 异 丁 烷 烷基化 脱氢 蒸汽裂解 正丁烯 深加工产品见上 异丁烷 顺酐、醋酸、乙醛、甲乙酮 乙烯、丙烯、丁二烯等 烷基化汽油 异丁烯 深加工产品见上 乙烯、丙烯、丁二烯等 加乙烯烷基化 乙苯 脱氢 双酚 A 丙酮 加丙烯烷基化 加十二烯 苯 加氢 异丙苯 苯酚 十二烷基苯 氧化 硝化 硝基苯 聚碳酸酯、环氧树脂 酚醛树脂、苯胺、壬基酚等 己内酰胺 氯苯 顺丁烯二酸酐 聚苯乙烯、丁苯橡胶、 ABS树脂 合成洗涤剂 环己烷 氯化 苯乙烯 聚酰胺纤维 染料中间体、医药 四氢呋喃、1，4-丁二醇 苯胺 医药、聚氨酯 二苯基甲烷二异氰酸酯、橡胶助剂、 染料、医药、农药 聚氨酯纤维 硝化 硝基甲苯 歧化 甲 苯 氧化 染料中间体、炸药 苯、二甲苯 苯甲酸 临氢脱烷基 硝化、还原、光气化 染料中间体、医药、增塑剂 苯 甲苯二异氰酸酯 聚氨酯类泡沫塑料、聚氨酯橡胶 二甲苯 对二甲苯 氧化 间二甲苯 异构化 氨氧化 邻二甲苯 萘 烷基萘 氧化 对苯二甲酸 对二甲苯 间苯二腈 邻苯二甲酸酐 氧化 脱烷基 萘 聚酯树脂、涤纶 氧化 农药、聚酰胺纤维 医药、染料、增塑剂 加HCl 氯乙烯 水合 乙醛 聚氯乙烯 乙酸 季戊四醇 醇酸树脂 巴豆醛 加醋酸 加甲醛 山梨酸 醋酸乙烯 合成纤维、涂料、粘合剂 1，4-丁炔二醇 乙 炔 1，4-丁二醇 四氢呋喃、γ-丁内酯、聚酯树脂 二聚 氯化 加HF 乙烯基乙炔 粘合剂 加氢 丁二烯 加HCl 2-氯丁二烯 三氯乙烯、四氯乙烯 氟乙烯 聚合 溶剂 聚氟乙烯 氯丁橡胶 补N2和变换 合成 N2-H2 改良的F-T合成 汽油、煤油、柴油等液体燃料 羰基合成 醋酸 氧化 合成气 (CO+H2) 合成 甲醇 氨、尿素等 甲醛 酚醛树脂、合成原料 与异丁烯合成 甲基叔丁基醚（MTBE） 与CO合成 甲酸甲酯 甲酸 加CO、O2 草酸二甲酯 乙二醇 草酸 同系化 乙醇 转化 合成 二甲醚 转化 脱水 C2-C4烯烃 汽油 柴油机燃料 乙烯