化工工艺学

化学工业是国民经济的基础和支柱性产业，主要包括无机化工、有机化工、精细化工、生物化工、能源化工、化工新材料等，遍及国民经济建设与发展的重要领域。自2010年起，我国化学工业经济总量居全球第一。当前我国正处在加快转变经济发展方式、推动产业转型升级的关键时期，化学工业要以加快转变发展方式为主线，加快产业转型升级，增强科技创新能力，进一步加大节能减排、联合重组、技术改造、安全生产、两化融合力度，提高资源能源综合利用效率，大力发展循环经济，实现化学工业集约发展、清洁发展、低碳发展、安全发展和可持续发展。化学工业转型迫切需要大批高素质创新人才，培养适应经济社会发展需要的高层次人才正是大学最重要的历史使命和战略任务。

化工工艺学是研究由原料经化学加工制取化工产品的一门科学，是高等院校化学工程与工艺专业的必修课程。随着化学工业的发展及化工工艺学在工程实际领域中应用的扩大，新工艺的不断开发，化工工艺知识也在急剧增长。如果单纯从传授知识的角度考虑，势必讲授的内容越来越多，教材越来越厚，这将不能适应21世纪我国高等教育改革和发展的需要。编写本书旨在适应高等教育的深化改革，满足高校本科化工工艺学专业课的教学需要。化工工艺学是化工类专业极为重要的专业课程之一。在学完基础课和专业基础课之后，通过学习化工工艺学，学生能够运用所学理论知识，解决化工生产过程中的实际问题，真正做到学以致用。

全书共五章，第一章概述，简单介绍了现代化学工业；第二章化学原料及其初加工，分析了天然气、石油、煤的初加工流程；第三章无机化工产品生产，对几种典型无机化工产品生产工艺进行了介绍；第四章有机化工产品生产，对几种典型有机化工产品生产工艺进行了介绍；第五章化工生产与绿色化学工艺，包括绿色化学工艺、原子的经济性、绿色化学工艺的途径与案例以及生物技术大宗化学品相关的内容。

本书是笔者多年来的教学经验总结，内容全面、结构清晰，涵盖了化学工艺相关的各个方面，理论方面深入浅出，可满足各个层次的读者需求。

本书的出版得到了重庆市教改项目———结合特色化工红色文化的化工工艺类课程思政探索与实践(项目编号：212115)的支持，在此表示感谢!

在本书的撰写过程中，笔者参考了大量的资料文献，同时得到了许多专家学者的帮助和指导，在此表示真诚的感谢。因作者水平有限，书中仍难免有疏漏之处，希望同行学者和广大读者予以批评指正，以求进一步完善。

作者

2022年1月

本书对化学工业进行了概述；介绍了天然气、石油、煤等化学原料的组成和初加工流程，硫酸、硝酸、烧碱、纯碱、合成氨、尿素等典型无机化工产品的性质、用途和生产工艺流程，以及二甲苯、乙烯、丙烯、丁二烯及主要衍生品等典型有机化工产品的性质、用途和生产工艺流程；探讨了绿色化学工艺、原子经济性的定义和实现绿色化学工艺的途径与案例，以及生物技术生产大宗化学品相关的内容。本书可供高等院校化工相关专业师生和化工企业技术人员参考。

腾晓旭，女，汉族，1978年11月出生，大连理工大学博士，现任职长江师范学院教授，主要从事化工工艺学、化工原理、化工工艺仿真实训等方面的教学工作，以及生物质基高分子功能材料及模拟计算等方面的研究工作。山东科技大学、三峡大学兼职硕导。2018 年获校级青年人才计划资助，2019 年荣获“长江师范学院优秀教师”称号。主持省部级教研教改项目3项，参研各级教研教改项目 14项；主持科研项目6项，参研各级科研项目多项；获市级、校级教学成果奖3项；在国内外刊物上发表SCI、EI 收录学术论文 30 余篇，获国家授权发明专利 5项。

第一章　概述1

第一节 化学工业简介 1

一、化学工业的起源和发展 1

二、化学工业的地位与作用 2

三、化学工业主要产品分类 4

四、化工工艺学的研究对象与内容 5

五、化学工业的发展方向 6

第二节 化工工艺基础 7

一、化工生产过程及工艺流程 8

二、化工过程的主要效率指标 13

三、反应条件对化学平衡和反应速率的影响 17

四、催化剂的性能及使用 20

　　　　

第二章　化学原料及其初加工27

第一节 天然气及其初步加工 27

一、天然气的组成与分类 27

二、天然气的化工利用 28

第二节 石油及其初步加工 29

一、原油的预处理 29

二、常减压蒸馏 32

三、催化裂化 33

四、加氢裂化 36

五、催化重整 37

第三节 煤及其初步加工 39

一、煤的干馏 40

二、煤的气化 42

三、煤的液化 44

四、煤制电石 46

　　　　

第三章　无机化工产品生产48

第一节 硫酸及其生产工艺 48

一、概述 48

二、硫酸生产工艺流程 50

第二节 硝酸及其生产工艺 63

一、概述 63

二、氨接触氧化法制硝酸 64

第三节 烧碱及其生产工艺 67

一、概述 67

二、隔膜法电解技术 71

三、离子膜法电解技术 72

第四节 纯碱及其生产工艺 74

一、概述 75

二、侯氏制碱法制纯碱 75

第五节 合成氨及其生产工艺 78

一、合成氨简介 78

二、合成氨生产工艺 78

第六节 无机化学肥料工艺 84

一、磷肥 84

二、钾肥 89

三、尿素 92

四、硝酸铵 97

　　　　

第四章　有机化工产品生产99

第一节 芳烃转化及其生产工艺 99

一、芳烃转化反应的类型 99

二、C8 芳烃异构化制备二甲苯生产工艺 101

三、对二甲苯分离工艺 102

四、苯烷基化制乙苯生产工艺 104

五、甲苯脱甲基制苯 106

第二节 烯烃及其生产工艺 108

一、烯烃的性质和用途 108

二、烃类热裂解 109

三、裂解气的净化与分离 111

第三节 乙烯主要衍生产品生产工艺 122

一、乙醇 122

二、乙醛 126

三、环氧乙烷 131

四、乙二醇 139

五、聚乙烯 142

第四节 丙烯主要衍生产品生产工艺 146

一、丙烯腈 146

二、环氧丙烷 149

三、聚丙烯 151

第五节 丁二烯及其衍生品生产工艺 157

一、丁二烯 157

二、甲基叔丁基醚 160

　　　　

第五章　化工生产与绿色化学工艺164

第一节 绿色化学工艺简述 164

一、绿色化学工艺的定义 164

二、绿色化学工艺研究内容 166

三、绿色化学工艺的特点 166

第二节 原子的经济性 168

一、原子经济性基本概念 168

二、原子经济性反应的两大特点 169

三、原子经济性反应设计 169

四、提高化学反应原子经济性的途径 170

第三节 绿色化学工艺的途径与实例 173

一、绿色化学工艺的途径 174

二、绿色化学工艺的应用 179

三、绿色化学工艺的实例 180

第四节 生物技术生产大宗化学品 184

一、基本概念 184

二、生物技术生产化工产品的特点 185

三、生物技术分类与应用 186

四、生物技术发展前景 187

五、生物技术生产大宗化学品的实例 189

参考文献195

本书按照目前本科教学改革的思路，本书篇幅压缩较多，大约20万字，在每个领域突出典型产品的生产工艺，同时按产品链衔接每部分，使得点面结合，突出课程的综合性和应用性，满足化工专业重基础、宽口径的发展需求。注重新方法、新工艺、新技术、新设备的应用，注重化工生产安全及绿色生产。增加生物质资源及页岩气原料介绍，与目前世界范围内化工原料来源的发展变化相接轨。