化學工藝學教案1(化工12本)-胡江良

化學工藝學 課程教案課次1課時2課 型（請打）理論課 討論課 實驗課 習題課 其他授課題目（教學章、節(jié)或主題）：第1章 緒論 1.概述 2.化學工業(yè)的原料資源和主要產品3.化工廠的基本知識教學目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：1.掌握化學工藝學的研究范疇和任務2.了解化學工業(yè)的歷史、現狀及其在國民經濟中的作用3.了解現代化學工業(yè)的特點和發(fā)展方向4.理解化學工業(yè)的原料資源和主要產品教學重點及難點：重點：化學工藝與化學工程的關系；主要的化工原料。難點：介紹化學工藝與化學工程研究內容的差別和相互關系，使學生認識到化工工藝在化工生產、科研中的主導地位，激發(fā)其學習熱情。教 學 基 本 內 容方法及手段第1章 緒論1.1概述1.1.1、化學工藝學的研究范疇和任務化學工業(yè)(chemical industry)：又稱化學加工工業(yè)，泛指生產過程中化學方法占主要地位的制造工業(yè)，又可以詳細表述為運用化學工藝、化學工程及設備，通過各種化工單元操作，高效、節(jié)能、經濟、環(huán)保和安全地將原料生產成化工產品的特定生產部門?；瘜W工藝(chemical technology)：即是化工生產技術，是指將各種原料主要經過化學反應轉變?yōu)楫a品的方法和過程，包括實現這種轉變的全部化學的和物理的措施。化學工藝學：是根據化學、物理和其他科學的成就，來研究綜合利用各種原料生產化工產品的方法原理、操作條件、流程和設備，以創(chuàng)立技術上先進、經濟上合理、生產上安全的化工生產工藝的學科?；瘜W工藝學的研究范疇：一般包括原料的選擇和預處理；生產方法的選擇及方法原理；設備（反應器和其他）的作用、結構和操作；催化劑的選擇和使用；其他物料的影響；操作條件的影響和選定；流程組織；生產控制；產品規(guī)格和副產物的分離與利用；能量的回收和利用；對不同工藝路線和流程的技術經濟評比等問題?；瘜W工程（chemical engineering）：為適應化學工藝的需要，以化學、物理、數學為基礎，結合化學工業(yè)和其他過程工業(yè)生產的共同規(guī)律，用以指導化工裝置的放大、設計和生產操作的工程學科，稱化學工程?；瘜W工程學：主要研究化學工業(yè)和其他過程工業(yè)生產中所進行的化學過程和物理過程的共同規(guī)律，它的一個重要任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應，特別是放大中的效應?；瘜W工藝與化學工程相配合，可以解決化工過程開發(fā)、裝置設計、流程組織、操作原理及方法等方面的問題；此外，解決化工生產實際中的問題也需要這兩門學科的理論指導。化學工業(yè)的發(fā)展促進了這兩門學科的不斷發(fā)展和完善，它們反過來能更加促進化學工業(yè)迅速發(fā)展和提高。1.1.2化學工業(yè)的歷史、現狀及其在國民經濟中的作用1.1.2.1化學工業(yè)的歷史和現狀化學工業(yè)是應人類生活和生產的需要發(fā)展起來的，化工生產的發(fā)展推動了社會的發(fā)展。（1）世界化學工業(yè)的發(fā)展歷史和現狀發(fā)展史：1.生產生活必需品 2.應對戰(zhàn)爭（2）我國的化學工業(yè)1.1.2.2化學工業(yè)在國民經濟中的作用（1）發(fā)展農業(yè)的支柱（2）工業(yè)革命的助手（3）戰(zhàn)勝疾病的武器（4）改善人類生活的手段1.1.3現代化學工業(yè)的特點和發(fā)展方向1.1.3.1現代化學工業(yè)的特點： 原料、生產方法和產品的多樣性與復雜性 多學科合作、生產技術密集、化學工業(yè)裝備復雜、技術密集，屬于高度自動化和機械化的生產部門，并進一步朝著智能化發(fā)展。 高能耗、高風險、高投入、高利潤1.1.3.2化學工業(yè)發(fā)展的方向：21世紀，化學工業(yè)的發(fā)展趨勢是：產品結構精細化和功能化；生產裝置的微型化和柔性化；生產過程綠色化和高科技化；市場經營國際化、信息化。另外，化工過程的高效、節(jié)能、智能化及廢棄物的再生利用也都是未來化學工業(yè)的發(fā)展趨勢。（1）產品結構的精細化和功能化：從提高產品性能、增加產品附加值、適應市場要求出發(fā)，由大宗化工產品向精細化工產品發(fā)展，由通用產品向專用產品發(fā)展，由單一組分向多組分復合與復配產品發(fā)展，有合成向處方轉變。工藝裝置的柔性化：就是裝置在產量、品種上靈活多變。綠色化工：就是用先進的化工技術和方法減少或消除對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的各種物質的一種技術手段。綠色化工內容：主要包括：采用無毒、無害的原料、溶劑和催化劑；應用反應選擇性高的工藝和催化劑；將副產物或廢物轉化為有用的物質；采用原子經濟性反應，提高原料中原子的利用率，實現零排放；淘汰污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡的產品，開發(fā)和生態(tài)環(huán)境友好產品等。21世紀綠色化工技術將會全面取代傳統(tǒng)化工，使化學工業(yè)真正走上可持續(xù)發(fā)展之路。1.2 化學工業(yè)原料資源和主要產品1.2.1化學工業(yè)的原料物資生產化工產品的起始物料稱為化工原料?；ぴ现饕ɑA原料和基本原料兩大類?；A原料是指可以用來加工生產化工基本原料或產品的在自然界天然存在的資源?；驹希褐傅吞荚拥耐闊N、烯烴、炔烴、芳香烴和合成氣、三酸、二堿、無機鹽等?；ぴ峡梢詤^(qū)分為有機化工原料和無機化工原料。選擇原料的幾個原則：原料資源充足可靠，成本較低，易于開采和收集；原料含雜質少，能用比較簡易的方法加工成質量較好的產品；原料資源運輸方便；盡可能避免直接使用糧食作物或日用輕工業(yè)原料，利用礦物質和農林業(yè)副產物或廢棄物較為合適；便于和其他工業(yè)配合，盡可能地進行綜合利用，充分發(fā)揮物質資源的作用；1.2.2化學工業(yè)的主要產品化工產品一般是指有原料經化學反應、化工單元操作等加工方法生產出來的新材料（品）。按產品性質界定，主要包括無機化學產品、基本有機化工產品、高分子化工產品、精細化工產品及生物化工產品。1.2.2.1無機化工產品無機化工是無機化學工業(yè)的簡稱，是以天然資源和工業(yè)副產物為原料生產硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸等無機酸、純堿、燒堿、合成氨、化肥以及無機鹽等化工產品的工業(yè)。1.2.2.2基本有機化工產品基本有機化工是基本有機化學工業(yè)的簡稱，它是以煤、石油、天然氣及生物質等自然資源為基礎原料，通過各種化學加工方法制備以碳氫化合物及其衍生物為主的基本有機化工產品的工業(yè)?；居袡C化工產品品種繁多，按所用原料分類可以分為以下五大類（1）碳一系統(tǒng)的主要產品：碳一系統(tǒng)的產品主要包括從甲烷和合成氣出發(fā)生產的兩大類產品。（2）碳二系統(tǒng)的主要產品：碳二系統(tǒng)的產品主要包括從乙烯和乙炔出發(fā)生產的兩大類產品。（3）碳三系統(tǒng)的主要產品：碳三系統(tǒng)的產品主要包括從丙烯出發(fā)生產的產品，在基本有機化學工業(yè)中的重要性僅次于乙烯系統(tǒng)的產品。（4）碳四系統(tǒng)的主要產品：碳四烴可以從油田氣、煉廠氣及烴類裂解制乙烯副產的碳四餾分中獲得，在基本有機化學工業(yè)的重要原料，其中正丁烯、已丁烯和丁二烯最重要，其次是正丁烷。（5）芳烴系統(tǒng)的主要產品：芳烴中以笨、甲苯、二甲苯和奈最為重要。苯、甲苯和二甲苯既可直接作溶劑使用，也可進一步加工成各種基本有機化工產品。基本有機化工產品的用途可概括為（1）聚合反應的單體；（2）作為其他有機化學工業(yè)包括精細化工產品的原料；（3）按產品所具有的性質用于某些直接消費品，如用作溶劑、冷凍劑、防凍劑。1.2.2.3高分子化工產品高分子化學工業(yè)簡稱高分子化工，為高分子化合物（簡稱高分子）及以其為基礎的復合或共混材料的制備和成品制造工業(yè)，包括塑料工業(yè)、合成橡膠工業(yè)、化學纖維工業(yè)、涂料工業(yè)和膠黏劑工業(yè)。高分子化合物是由單體經過加聚反應或縮聚反應生成的聚合物。按功能分類，可分為通用高分子和特種高分子。1.2.2.4精細化工產品精細化工是生產精細化學品工業(yè)的通稱。精細化工是當今化學工業(yè)中最具活力的新興領域之一，其產品是新材料的重要組成部分。1.2.2.5生物化工產品生物化工產品主要是以動物、植物、微生物為原料，采用生物化學工程、物理、化學的方法加工成產品。生物化工產品按產品性質可分為：大宗化工產品，精細化工產品，醫(yī)藥產品，其他產品，如生物農藥、食用及藥用酵母、飼料蛋白、沼氣等；現代生物技術產品，如干擾素、單克隆抗體、新型疫苗等。1.3化工廠基本知識1.3.1化工廠定義及組織結構1.化工廠定義化工廠的定義：直接從事工業(yè)生產活動的經營單位。2.化工廠的組織結構（1）直線型；（2）智能型；（3）參謀型；（4）分部型；（5）戰(zhàn)略事業(yè)部制；（6）矩陣式。1.3.2化工廠的技術專業(yè)及從業(yè)人員的任務（1）化學工程與工藝專業(yè)是化工廠內的核心專業(yè)，其任務是管理原料、半成品、成品的加工過程； （2）化工機械專業(yè)及從業(yè)人員的任務；（3）化工自動化專業(yè)及從業(yè)人員的任務；自動控制是相對人工控制而言的，是指在沒有人直接參與的情況下利用外加的設備或裝置使機器、設備或生產過程的某個工作狀態(tài)或參數自動地按照預定的程序運行。（4）其他專業(yè)及任務。講解作業(yè)、討論題、思考題：（1）現代化學