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绪论 1

一、化工工艺学的定义和范畴 1

二、化工工艺学研究的主要内容和方法 2

三、化工工艺学在化工生产中的地位和作用 5

四、学习化工工艺学的意义 5

上篇 化工工艺学基础 7

第一章 概论 7

第一节 化学工业的发展简史 7

一、古代的化工生产技术和人们对工艺的认识 7

二、近代化学工业的兴起和行业的形成 9

三、现代化工行业的发展和进步 14

四、中国近现代化学工业发展概略 28

一、化学工业的行业特征 30

第二节 化学工业的行业特征和分类 30

五、当代化学工业的发展趋势 30

二、化学工业的分类 31

第三节 化工装置的操作方式 33

一、连续操作 33

二、间歇操作 33

三、半连续操作 33

四、操作方式的采用 34

第四节 化工技术的开发与生产装置建设 34

一、化工新技术开发概述 34

二、化工新技术开发的目的与任务 35

三、化工新技术开发的主要内容 35

四、化工技术开发研究的方法和程序 37

二、市场调查对开发新产品新工艺的影响 38

一、应用开发研究的意义 38

第五节 应用开发研究 38

五、化工装置的建设 38

三、应用技术的研究与服务对技术开发的影响 39

四、文献资料和专利提供化工新产品开发与应用技术研究 39

第六节 化工工艺设计 39

一、化工工艺设计的内容和要求 39

二、产品生产的反应工艺研究和设计 41

三、工艺流程设计方案(流程方案的设计) 42

四、工艺流程方案的量化——初步设计阶段工艺流程设计的完成 44

五、工艺流程的评估 46

六、初步设计阶段的工艺流程图 48

七、施工图阶段的工艺流程图(又称PID、PI图) 52

八、车间和设备布置设计 53

十、三废治理设计 56

九、协调非工艺专业的设计为非工艺专业提供设计条件 56

第七节 化工工艺管理 57

一、工艺操作规程 58

二、安全操作规程 58

三、全面质量管理 59

四、技术管理 60

五、标准和计量管理 64

第八节 化工技术经济 71

一、技术经济概述 71

二、技术经济指标 72

三、投资项目的经济评估 74

第九节 化工节能 75

一、化工节能的意义 75

二、化工节能的途径 75

一、化工过程参数的控制(单片机控制参数) 76

第十节 计算机在化工工艺中应用 76

二、微机在化工生产系统中应用 77

三、计算机在化工开发和设计中应用 80

四、计算机在企业管理上的应用 82

第十一节 绿色化工和可持续发展 82

一、概述 82

二、文献上关于绿色化工的概念和术语简介 83

三、美国化学会提出的十二项原则 85

四、化工可持续发展 85

第二章 原料及原料准备 87

第一节 原料及原料路线 87

一、原料在化工中的地位 87

二、原料辅料对产品质量的影响 87

三、原料和原料路线对工艺流程的影响 88

四、原料进入流程的要求 91

第二节 原料的预处理(原料准备) 91

一、原料预处理的原则 91

二、原料的预处理方案设计 92

三、原料处理流程方案的比较和评估 94

第三节 固体原料的处理 94

一、粉碎和团聚 94

二、固体和晶体物料的净化纯化 103

三、固体物料干燥 106

四、固体原料的输送与加料 115

五、固体的混合和混料 125

六、粉尘防护 127

第四节 气体原料的处理 128

一、原料气体除尘捕雾 128

二、气体净化精制 136

三、原料气体的干燥 143

四、输送与计量 147

五、安全卫生 149

第五节 液体原料的处理 150

一、纯化和净化 150

二、液体原料干燥 158

三、液体原料输送和计量 161

四、液体原料的混合汽化和预热 164

五、安全防护 167

第六节 催化剂准备 168

一、活性、选择性和寿命 168

二、助催化剂或添加剂 168

三、催化剂形态、制备和载体 168

五、再生和处理 169

四、催化剂加料和出料 169

第三章 反应过程和过程优化 170

第一节 反应过程 170

一、化学反应过程的分类 170

二、反应过程的理论问题 171

第二节 反应器的基本研究 172

一、反应器的基本要求 172

二、反应器类型和选型原则 172

三、反应器的开发与放大 177

第三节 釜式和鼓泡反应器 180

一、搅拌与混合 180

二、釜式反应器的特征 183

三、釜式反应器 190

四、鼓泡反应器和其它气-液反应器的特征与设计 193

一、管式反应器的特点与应用 196

二、管式反应器的设计 196

第四节 管式反应器 196

第五节 固定床反应器 197

一、固定床反应器的特点 197

二、固定床反应器的基本形式及应用 199

三、固定床反应器数学模型 201

四、固定床反应器的计算 202

第六节 流化床反应器 204

一、流化床反应器及基本特点 204

二、流化床反应器的应用 206

三、流化床反应器主要部件 208

四、流化床反应器的设计与放大 209

一、生化反应器的特征和工艺要求 211

二、生化反应器的类型 211

第七节 生化反应器 211

三、生化反应器的设计 213

第八节 反应的工艺参数与流程 220

一、主要工艺参数的确定 220

二、满足工艺参数的流程设计 223

三、反应参数的测量与控制 227

四、反应条件与公用工程 232

第九节 反应器优化 234

一、反应器最优化的基本概念 234

二、反应器的最优化模型 235

三、最优化方法 236

第四章 产物的分离和提纯 238

第一节 产物分离的原则 238

一、分离方法概述 238

二、基本原理 240

三、分离流程的设计 242

一、气固分离和除尘 243

第二节 分离和精制技术 243

二、液体分离 250

三、液体分离和精馏 259

四、蒸发和结晶 264

五、干燥 276

六、吸收与吸附 285

第三节 分离新技术和生化分离 292

一、离子交换 292

二、膜分离 295

三、色谱分离 300

四、超临界流体萃取和其它萃取分离 301

五、电泳分离 307

七、其它分离方法 309

六、生化分离 309

第五章 产品后加工 312

第一节 产品后加工概述 312

第二节 产品后加工方案 312

一、去除微量杂质 312

二、产品后加工和精细加工方案 313

第三节 产品包装 318

一、产品合格检验 318

二、产品计量和包装 318

三、贮存和运输 318

第六章 三废治理 319

第一节 三废及其治理原则 319

一、三废的产生和监控 319

二、三废治理原则 322

一、废水分析指标 324

第二节 废水治理 324

二、废水治理方法与流程 326

第三节 废气治理 334

一、废气特征与分析 334

二、废气处理技术 336

第四节 废渣治理及其资源综合利用 340

一、治理原则与利用 340

二、泥渣的处理和利用 341

三、无机废渣的处理和利用 342

四、塑料废渣的处理和利用 343

五、固体废物的资源化 343

六、固体废物的最终处理 344

第五节 化工废弃物的焚烧 345

一、焚烧总论 345

二、焚烧工艺和设备 346

第七章 检测和操作控制 347

第一节 工艺操作参数 347

一、温度 347

二、压力 348

三、原料配比 350

四、反应时间和操作周期 351

五、反应转化率、选择性和收率 351

六、消耗定额 352

七、进料、出料与循环 353

第二节 操作控制和自动控制 353

一、操作控制方案 353

二、自动控制 354

三、巡视与观测 355

二、随机取样和定时取样分析 356

一、条件控制 356

第三节 中间分析和现场检测 356

四、监测 356

三、在线分析与报警 357

四、现场办公检测与显示 357

五、紧急停车 357

六、产品检验与合格证 357

第四节 设备切换和维护 357

一、切换使用与再生 357

二、设备维护 358

第五节 安全卫生 358

一、安全措施和应急措施 358

二、卫生要求 359

第二节 合成氨工艺流程简图及工艺流程概述 360

第一节 产品概述 360

第八章 合成氨 360

下篇 典型化工产品工艺过程举例 360

第三节 原料气的制备与净化 362

一、焦炭为原料生产原料气 362

二、天然气为原料生成原料气 365

三、渣油制合成气 366

四、原料气的净化 369

第四节 氨合成的反应过程和反应工艺 373

一、氨的合成原理 373

二、反应催化剂 378

三、合成氨操作条件 380

四、反应器 381

第五节 氨的分离流程 384

一、产品的规格要求 384

二、氨的分离 384

三、氨合成与分离的工艺流程 385

第六节 液氨贮存及输送 387

第七节 合成氨系统的技术进展 389

第九章 硝酸 391

第一节 概述 391

第二节 稀硝酸生产过程 392

一、氨的催化氧化制一氧化氮 392

二、一氧化氮的氧化 397

三、氮氧化物气体的吸收 401

四、稀硝酸生产工艺流程 406

第三节 尾气的治理和能量利用 407

第四节 浓硝酸的生产简介 408

一、由氨直接合成浓硝酸 408

二、间接法生产浓硝酸简介 410

第五节 硝酸的毒性、安全和贮运 411

第十章 烧碱 412

第一节 概述 412

第二节 烧碱生产的工艺流程方框图及流程概念 413

一、隔膜法生产流程示意方框图及工艺流程概念 413

二、离子膜生产烧碱工艺流程方框图及流程概念 414

第三节 食盐水溶液的制备与净化 414

一、食盐水溶液的制备 414

二、盐水的净化 415

第四节 反应过程和反应工艺 416

一、电解过程基本定律及电流效率 416

二、隔膜法电解 417

三、离子交换膜法电解 418

第五节 产物的分离和精制 420

一、电解液的蒸发浓缩制液碱 420

二、固碱制造 422

三、Cl2净化和液氯生产 424

四、H2精制 424

五、盐酸和干燥HCl 424

第六节 氯碱厂环保措施简介 425

第十一章 乙烯 426

第一节 概述 426

第二节 原料 429

第三节 烃类裂解工艺 431

一、裂解原理 431

二、裂解流程 434

第四节 裂解气净化分离 437

一、裂解气分离概论 437

二、裂解气分离流程 438

第五节 三废治理和产品后处理 441

第十二章 丙烯腈 442

第一节 产品概述 442

一、概述 442

二、产品规格 442

三、原料路线 443

第二节 产品工艺流程 444

一、工艺流程示意简图 444

二、工艺流程简述 444

第三节 原料准备流程 445

一、反应对原料的基本要求 445

二、原料进入反应器的预处理 445

三、加料流程示意图 446

第四节 反应过程和反应工艺 446

一、反应原理 446

二、反应器 447

三、反应的工艺条件和控制 448

第五节 产物的分离过程 449

一、合成产物的分离过程分析 449

二、分离流程设计 450

第六节 生产控制分析 452

第七节 三废治理 453

一、废水 453

二、废气 454

三、焚烧炉和事故火炬 454

第八节 安全卫生防护 454

第九节 技术进步和能量综合利用 456

第十三章 合成苯酚 457

第一节 产品概述 457

一、产品工艺流程方框图 461

第二节 产品工艺流程 461

二、工艺流程概述 463

第三节 原料流程 464

第四节 反应过程和反应工艺 464

一、异丙苯合成 464

二、异丙苯的氧化 465

三、CHP分解 467

第五节 产物的分离 470

一、中间体原料的精制 470

二、苯酚精制 471

第六节 三废治理和技术进步 471

一、三废治理 471

二、安全卫生 472

三、技术进步 472

二、产品用途 474

一、产品规格和性质 474

第十四章 二甲基二氯硅烷 474

第一节 产品概述 474

三、二甲基二氯硅烷生产历史简述 475

第二节 产品工艺流程 476

一、工艺流程简图 476

二、流程简述 476

第三节 反应过程和反应工艺 477

一、反应过程 477

二、催化剂 478

三、反应工艺条件 479

四、反应器 481

第四节 原料准备流程 481

一、硅粉 481

二、CH3Cl 481

第五节 产品分离流程 482

三、催化剂 482

一、除尘 483

二、回收CH3Cl 483

三、粗单体精馏 484

第六节 三废治理原则 485

第七节 技术进步 485

第十五章 聚氯乙烯 487

第一节 概述 487

第二节 产品工艺过程 487

一、产品的工艺概述 487

二、工艺流程 489

第三节 原料 490

二、反应工艺条件 491

一、反应机理 491

第四节 反应机理及反应工艺 491

三、聚合反应设备 493

第五节 产品的后处理 493

第十六章 顺丁橡胶 494

第一节 概述 494

第二节 产品的工艺流程 495

一、催化体系概述 495

二、工艺流程 495

第三节 原料的准备过程 496

第四节 反应工艺 497

一、反应机理 497

二、反应工艺条件 498

三、聚合反应设备 499

第五节 产品的后处理 499

第一节 产品概述 500

第十七章 涤纶 500

第二节 产品的工艺流程 501

一、流程简示 501

二、工艺流程概述 501

第三节 主要原料 502

第四节 聚合反应工艺 503

一、反应机理和反应方程 503

二、反应器 503

三、聚合流程 503

四、反应的工艺条件和控制方法 504

第五节 聚酯(PET)熔融纺丝 506

一、涤纶 506

二、PET的熔融纺丝 506

第六节 涤纶发展前景 508

一、产品概述 509

第十八章 十二烷基苯磺酸钠 509

第一节 概述 509

二、产品的工艺流程图 510

三、工艺流程概述 510

第二节 生产工艺过程 510

一、原料准备的过程 510

二、磺化反应过程和反应工艺 511

三、产品包装及其它 513

第三节 三废治理及技术进步 513

一、三废治理的原则和方案 513

二、技术进步 513

三、应用举例 513

二、产品的工艺流程图 514

一、产品概述 514

第一节 概述 514

第十九章 α-戊基桂醛 514

三、工艺流程概述 515

第二节 生产工艺 515

一、原料准备的过程 515

二、反应过程和反应工艺 515

三、产品的分离流程 516

第三节 三废治理和其它 516

一、三废治理的原则和方案 516

二、产品包装及其它 517

三、应用举例 517

第二十章 青霉素 518

第一节 概述 518

一、产品概述 518

二、培养基 521

一、菌种 521

二、产品的工艺流程方框图 521

第二节 原料 521

三、前体 522

第三节 发酵工艺 522

一、工艺条件 522

二、发酵罐 523

第四节 青霉素的提取和精制 523

一、发酵液的过滤和酸化处理 523

二、萃取和精制 523

三、结晶 524

四、溶剂回收 526

第五节 三废治理原则和方案 526

一、抗生素工业“三废”的性质 526

二、废渣和废水的利用 527

第六节 产品的检定和包装 528

第二十一章 苏云金杆菌杀虫农药 529

第一节 产品概述 529

一、产品名称和用途 529

二、规格和标准 529

三、生产简史 529

第二节 流程方框图和流程简述 530

第三节 反应工艺和反应器 531

一、工艺条件及其影响 531

二、生物反应器 533

第四节 原料准备流程 534

一、主要碳源、氮源原料 534

二、种子培养 534

三、空气的净化灭菌 534

一、发酵液过滤 535

第五节 产物分离和提取流程 535

三、干燥 536

第六节 技术进步 536

二、发酵液浓缩 536

第二十二章 谷氨酸钠(味精) 537

第一节 概述 537

一、产品概述 537

二、我国味精的生产工艺和装备技术的进展 539

三、原料生产路线及比较 539

第二节 产品的工艺流程 541

一、制糖工段 541

二、发酵工段 542

三、谷氨酸提取工段 542

四、谷氨酸制造味精生产工段 543

一、培养基 544

第三节 原料 544

二、无菌空气 545

三、菌种的培养 546

第四节 味精生产过程中的反应历程及反应器 547

一、味精生产过程中的反应历程 547

二、反应器 549

第五节 谷氨酸分离技术 549

一、发酵液的规格要求 549

二、分离方案 550

第六节 “三废”治理原则 551

第七节 产品包装与贮存 551

第八节 技术进步 552

参考文献 553