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第一章 化工生产过程 知识目标 了解化工生产工序及化工生产过程的组成、操作方式； 了解化工生产原料路线的选择及原料预处理方案； 了解化工反应过程的操作分类；了解产物分离方法及分离方案的选择； 理解固体催化剂特性及使用；理解产物分离流程方案的选择； 掌握工业生产对催化剂的要求； 掌握化工生产过程的组织及化工生产流程方案选择。 能力目标 具有初步的化工生产原料路线的选择能力； 具有对化工生产过程进行分析评价的初步能力。 第一节 概 述 化工（化学工业）是生产化学产品的工业，简单地说，就是利用一系列化学反应将自然界存在的天然资源转变成我们所需要的各种各样的新物质的加工过程。在这一加工过程中，原料转化成产品需通过各种设备，经过一系列的化学和物理的加工程序，最终才能转化成合格的产品，此即为化工生产过程（简称化工过程）。因此，化工生产过程是若干个加工程序（简称工序）的有机组合，而每一个加工工序又由若干个（组）设备组合而成。 一、化工生产工序 化工生产是将若干个单元反应过程、若干个化工单元操作，按照一定的规律组成生产系统，这个系统包括化学、物理的加工工序。 化学工序：即以化学的方法改变物料化学性质的过程，也称单元反应过程。化学反应千差万别，按其共同特点和规律可分为若干个单元反应过程。例如：磺化、硝化、氯化、酰化、烷基化、氧化、还原、裂解、缩合、水解等。 物理工序：只改变物料的物理性质而不改变其化学性质的操作过程，也称化工单元操作。例如：流体的输送、传热、蒸馏、蒸发、干燥、结晶、萃取、吸收、吸附、过滤、破碎等加工过程。 二、化工生产过程组成 化工产品种类繁多，性质各异。不同的化学产品，其生产过程不尽相同；同一产品，原料路线和加工方法不同，其生产过程也不尽相同。但是，一个化工生产过程，一般都包括：原料的净化和预处理、化学反应过程、产品的分离与提纯、三废处理及综合利用等。 1.生产原料的准备（原料工序）。 包括反应所需的各种原、辅料的贮存、净化、干燥、加压和配制等操作。 2.反应过程（反应工序） 以化学反应为主，同时还包括反应条件的准备如原料的混合、预热、气化，产物的冷凝或冷却以及输送等操作。 3.产品的分离与提纯（分离工序） 反应后的物料是由主、副产物和未反应的原料形成的混合物，该工序是将未反应的原料、溶剂、主、副产物分离，对目的产物进行提纯精制。 4.综合利用（回收工序） 对反应生成的副产物、未反应的原料、溶剂、催化剂等进行分离提纯、精制处理以利回收使用。 5.三废处理（辅助工序） 化工生产过程中产生的废气、废水和废渣的处理，废热的回收利用等。 化工生产过程的组成如图1-1所示。 为保证化工生产的正常运行，还需要动力供给、机械维修、仪器仪表、分析检验、安全和环境保护、管理等保障和辅助系统。 第二节 化工生产原料准备过程 生产化工产品的起始物料称为化工原料。化工原料的共同特点，就是原料的部分原子必须进入到化工产品当中。一种原料经过不同的化学反应可以得到不同的产品；不同的原料经过不同的化学反应也可以得到同一种产品。这一点决定了化学工业的丰富多彩和强大的生命力。原料在化工产品生产中是牵一毫而动全身的一环，在产品生产成本中原料费所占的比例很高，有时高达60～70％。 一、化工原料及产品 （一）化工原料 1、化工基础原料 基础原料是指用来加工化工基本原料和产品的天然资源。通常是指石油、天然气、煤和生物质以及空气、水、盐、矿物质和金属矿等自然资源。 这些天然资源来源丰富，价格低廉，但经过一系列化学加工以后，就可得到很多、很有价值的、更方便利用的化工基本原料和化工产品。 石油、天然气、煤都是矿物能源，对化学工业有双重意义，既是原料，又是能源。 现代化学工业发展初期，基础原料以煤为基础，二次大战结束后，科学技术得到了空前的发展，化学反应技术也得到了很大的发展，自20世纪50年代中期以来，石油和天然气逐渐取代了煤，成为化学工业的主要基础原料。 但随着人类技术的进步和生活水平的提高，人类对于自然的开采也日益无节制，到20世纪90年代，资源的枯竭问题已经成为威胁人类发展的重要问题，可持续发展成为21世纪人类发展的必由之路，化学工业也同样面临着一次新的革命，那就是如何利用有限的资源创造出更多的产品，为推动人类发展做出更多的贡献。 想一想 在人类可持续发展中，化学工业面临的挑战和机遇 2、化工基本原料 基本原料是指自然界不存在，需经一定加工得到的原料。通常是指低碳原子的烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和合成气、三酸（盐酸、硫酸、硝酸）、二碱（氢氧化钠、碳酸钠）、无机盐等。如常用的乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、甲烷、一氧化碳、氢气、氯气、氨气等。这些基本原料都是通过石油、天然气、煤等基础原料经过一定的途径生产而来。 由化工基本