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工艺专业教学特点6教书育人理论联系实际涉及多领域、知识面广实用性、可操作性技能型教学工艺学的主要内容：反应基本理论；工艺条件；（包括安全和生产要求）生产流程及主要设备。三步曲工艺学的主要任务：确定合理的生产工艺过程及每个工艺过程进行的最佳工艺条件；不断提高生产过程的经济效果；如降低原材料消耗、动力消耗;降低建设投资、降低生产成本；提高产品质量和设备利用率。制定安全生产措施以及技术管理措施；合理组织劳动生产和生产管理，不断提高劳动生产率。工艺专业的主要任务分析研究化工生产过程规律，根据所学的‘知识’来研究原料最大限度转化为产品的方法、过程、工艺操作条件和生产工艺流程。理论环节实践环节根据工艺操作规程要求，要的控制工艺操作条件，保证原料最大限度的转化为目的产物。第一章：绪论§1-1化学工业及其发展概况§1-1-1化学工业一、概念以天然物质或其他物质为原料，通过化学方法和物理方法，使其结构、形态发生变化，生成新的物质，制成生产资料和生活资料的工业。二、重要性☆化学工业是国民经济的支柱产业。☆它不仅和人民生活息息相关，而且对国家的现代化建设以及人类的生存和发展起着重要作用。见下页例如农业现代化需要化学工业提供化肥、农药和其他农用化学品；国防现代化需要化学工业为先进军事技术装备提供各种新型材料；科学技术现代化需要化学工业为提供许多尖端，像微电子技术所需的高纯试剂、信息技术所需的显示和记录材料等都是化学工业提供的；当前，人类面临的一个的突出问题是存在着资源、能源、环境等危机，解决这些问题的根本途径也有赖于化学工业；核能的利用为解决能源危机开辟了广阔前景。核能工业与化学工业的关系非常紧密，许多材料都是由化学工业提供的。§1-1-2化学工业发展概况一、我国工业发展史解放前，我国的化学学科，在古代就对人类作出过突出的贡献。火药、造纸术和印刷术的发明，促进了世界文明的发展。到了近代，由于帝国主义的入侵和剥削阶级的统治，我国的化学学科大大地落后了。直到1949年解放前夕，基本上还没有自己的化学研究和化学工业。铁钉靠进口，叫做“洋钉”；煤油靠进口，叫做“洋油”；连日常所用的火柴，也靠进口，叫做“洋火”。新中国成立以后，在中国共产党的领导下，化学研究和化学工业得到了飞速的发展。在化学合成方面，我国首先合成了牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸，对生命现象的研究作出了重大的贡献。在空间技术方面，我国使用自己的化学推进剂，成功地发射了几十颗卫星和远程导弹，并使我国成为世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。在石油化工方面，我国建成了年产原油2000万吨以上的三大油田和19个石油天然气生产基地，跨进了世界主要产油国的行列。我国许多化工产品的年产量，也已跃居世界前列：电石居世界第一位，合成氨和染料居世界第二位，硫酸、化肥、农药居世界第三位。特别是化肥、农药生产的不断发展，极大地促进了农业生产的发展，使耕地面积仅占世界耕地7％的我国，供养了世界22.7％的人口。但是我们不能以此为满足，我国是世界大国，应对人类作出更大的贡献。二、世界工业发展史18世纪中叶,由于纺织、印染工业的发展,硫酸用量迅速增加，1746年英国人J.罗巴克采用铅室代替玻璃瓶，建成世界上第一座铅室法硫酸厂（见硫酸工业发展史）。因制造肥皂和玻璃需要用碱,而天然碱又不能满足要求,1775年法国科学院征求制碱方法,法国人N.吕布兰提出以食盐为原料与硫酸作用生产纯碱（见纯碱工业发展史）的方法，工业上称吕布兰法。此法除了制取纯碱外，还能生产硫酸钠、盐酸等产品。硫酸工业和纯碱工业成为无机化工生产最早的两个行业。•到19世纪，人们认识到由土壤和天然有机肥料提供作物的养分已经不能满足需要，1842年英国人J.B.劳斯建立了生产过磷酸钙的工厂，这是世界上最早的磷肥工厂（见化肥工业发展史）。•由于吕（路）布兰法制碱原料消耗多，劳动条件差、成本高，1861年比利时人E.索尔维开发了索尔维法，又称氨碱法（见纯碱）。•世界上研究制碱方法的人很多，其中最为完善的是中国侯德榜先生发明的——联合制碱法。随着造纸、染料和印染等工业的发展，对烧碱和氯气的需要不断增加，由苛化法制得的烧碱已不能满足要求。在直流发电机制造成功之后，1893年开始用食盐饱和水溶液以电解法生产烧碱和氯气（见氯碱工业发展史）。到19世纪末叶，形成了以硫酸、纯碱、烧碱、盐酸为主要产品的无机化工。苛化法汞阴极法隔膜法离子膜法由于农业发展和军工生产的需要，以天然有机肥料及天然硝石作为氮肥主要来源已不能满足需要，迫切要求解决利用空气中氮的问题。20世纪初，很多化学家积极从事氨合成的理论基础研究和工艺条件试验，德国物理化学家F.哈伯和工程师C.博施于高压、高温和有催化剂存在时，利用氮气和氢气成功地直接合成了氨（见合成氨工业发展史）。1913年,世界上第一座日产30t氨的装置在德国建成投产，从而在工业上第一次实现了利用高压，由元素直接合成无机产品的生产过程。到1922年，用氨和二氧化碳合成尿素在德国实现了工业化。由于两次世界大战，军火生产需要大量硝酸、硫酸和硝酸铵等，促使这些工业迅速发展。50年代以来，各企业间竞争激烈，为了降低成本、减少消耗，力求在技术上取得进步，例如：硫酸生产中，在60年代开发了二转二吸的接触法新流程，提高了原料利用率，并降低了尾气中的SO2浓度（见硫酸）；氯碱生产中，在70年代,开发了离子膜电解法；60年代后期，生产装置的规模进一步扩大，降低了基建投资费用（见化工基本建设）和产品成本，建成了日产1000～1500t氨的单系列装置；80年代初期,建成了日产2800t硫酸的大型装置。随着装置规模大型化，热能综合利用有了较大发展，工艺与热力、动力系统的结合，降低了单位产品的能耗，也推动了化工系统工程的发展。化学工业的发展是————规模装置大型化————由初步加工向深度加工发展；————由一般加工向精细加工发展；————由主要生产大批量、通用性基础材料，向既生产基础材料，又生产小批量、多品种的专用化学品方向发展。总而言之：现代化学工业特点——原料、产品和生产方法的多样化；——生产规模的大型化、综合化和产品的精细化；——生产技术的密集化，广泛采用涉及多学科的高新技术；——生产的清洁化，首先要解决易燃、易爆、有毒、有腐蚀等环境友好问题；——节省能量以及能量的综合利用；——生产资金的高投入、高利润和高回收速度。§1-2化学工业在国民经济中的地位§1-2-1重要性石油和化学工业是我国国民经济最重要的基础产业，也是中国制造业的主要产业之一。根据国家行业分类标准，在制造业所包括的30个行业中，化学工业占有其中的7个行业（炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、塑料制造业、橡胶制造业、专用设备制造业等）。2005年，石油和化学工业完成的主要经济指标占全国工业的比重为：工业增加值占13.2%，销售收入占13.5%，利润25.8%。36.052.1268.77.701020304050607080人均销售收入人均实现利润百分数/%全国工业平均石油和化工“十五”末期与全国工业水平相比石油和化工行业人均销售收入是全国工业平均的1.9倍；人均实现利润是全国的工业平均的3.6倍。5.965.8613.911.2048121620资产收益率经营收益率百分数/%全国工业平均石油和化工石油和化工行业与全国工业平均资产收益率和经营收益率的比较石油和化工行业资产收益率是全国工业平均2.3倍；经营收益率是全国的工业平均的1.9倍。§1-2-1化学工业在国民经济中作用在国民经济中，化学工业与农、轻、重、国防科技各部门和人们的社会文化生活各方面息息相关，化学工业的产品渗透于现代社会生活的各个领域——衣着、饮食、居住、交通、文化生活。现代化学工业不仅使人们的生活丰富多彩，而且为其他产业的发展提供大量的原材料，是现代农业的物质基础。化学工业对科学技术进步，具有不可忽视的推动作用。科学技术进步，也有利地促进了化学工业的发展。§1-3化工行业及其主要化工产品化学工业是一个多行业、多品种的产业。（化工产品数以万计）化学工业是原材料工业，又是加工工业，不仅包括生产资料的生产，还包括生活资料的生产。煤化工石油化工生物化工天然气化工化学工业按其生产原料划分基本有机化工基本无机化工高分子化工精细化工生物化工医药农药肥料染料涂料等按产品类别及产量划分按产品的用途划分按产品类别及产量划分中国对化学工业的分类按化工产品划分19类产品按行政管理划分20个行业见表1-1表1-1中国化学工业范围划分按化工产品划分的化工行业按行政管理划分的化工行业化学矿合成药品化学矿橡胶制品无机化工原料食品和饲料添加剂无机盐催化剂、试剂和助剂有机化工原料信息日用化学品化学肥料染料和中间体化学肥料橡胶和橡胶制品酸、碱化学农药化学农药催化剂和助剂煤化工化学医药高分子聚合物试剂石油化工涂料、颜料涂料、颜料化工产品有机化工原料感光和磁性中间体染料其他化学品合成纤维单体化学试剂日用化学品化工机械合成树脂与塑料化工新型材料胶粘剂合成橡胶化工机械§1-3-1无机化工主要产品无机酸——硫酸、硝酸、盐酸等；两碱——纯碱、烧碱；化学肥料——氮肥、磷肥、钾肥、复肥等；无机盐——碳酸钙、硫酸铝、硝酸锌、硅酸钠、高铝酸钾、重铬酸钾等；工业气体——氧、氮、氢、氯、氩、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等；元素化合物——氧化物、过氧化物、硫化物、碳化物、氰化物等；单质——氧、硅、铝、铁、钾、钠、镁、碘等§1-3-2基本有机化工主要产品以碳氢化合物及其衍生物为主的通用型化工产品。三烯、三苯、乙炔、萘乙烯苯三烯丙烯三苯甲苯丁二烯二甲苯这些产品是以石油、煤、天然气等为原料，经过初步化学加工制造的有机化工基础产品。一、有机化工基础产品——三烯、三苯、乙炔、萘由这些基础产品出发，经过进一步的化学加工，可生产出种类繁多、品种各异、用途广泛的有机化工产品。二、重要的基本有机化工产品醇、酚、醛、酮、酸、酯、酐、酰胺、胺、腈等三、基本有机化工产品用途主要用于生产制造塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、精细化工产品及其中间体的原料，也可以直接作为溶剂、吸收剂、萃取剂、冷冻剂、麻醉剂、消毒剂等。四、基本有机化工产品的用量和生产能力都很大。§1-3-3高分子化工主要产品一、特点高分子化工产品是通过聚合反应获得的相对分子量高达104～106的高分子化合物。二、产品分类：按用途划分——塑料、合成橡胶、以及橡胶制品、合成纤维、涂料、粘合剂等。按功能分——通用、特种高分子化工产品§1-3-4精细化工主要产品一、特点小批量、多品种、高附加值、专用性二、产品分类农药、染料、颜料、涂料、粘合剂、食品和饲料添加剂、催化剂和各种助剂、化学原药、日用化学品、试剂和高纯物、功能高分子材料、电子信息材料、香料和香精、精细陶瓷、医药制剂和酶制剂等等。§1-3-5生物化工主要产品生物化工产品是指采用生物技术生产的化工产品。主要产品有：乙醇、丁醇、丙酮、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、L-赖氨酸、L-色氨酸、维生素、抗生素、生物农药、饲料蛋白、酶制剂等等§1-4环境保护和绿色化学工艺联合国规划署指出：当前对污染和环境恶化的控制已经从污染排放总量的控制和末端治理阶段进入实施清洁生产。也就是说，从生产的源头控制污染物产生和预防阶段。清洁生产是实现持续发展的关键，它既能避免排放废物带来的污染和处置费用的增长，还会应提高资源利用率，降低产品成本而获得的巨大的经济效益。绿色化学工艺示意图绿色化学反应过程原料无毒无害催化剂无毒无害溶剂无毒无害化工产品环境友好可再生绿色化学工艺主要包括：原料、化学反应及反应过程、产品的绿色化绿色化学工艺概念：利用化学的原理和工程技术，减少或消除化工生产中污染环境的原料、催化剂、溶剂、副产品以及部分产品，代之以无毒、无害的原料或生物废弃物进行无环境污染的化工生产技术。§1-5化学工业的发展趋势和发展重点发展趋势1.积极利用和开发高新技术，加快产品的更新换代和化学工艺的技术进