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绪论 1

0.1　什么是化工和化工过程开发 1

0.1.1　什么是化工 1

0.1.2　什么是化工过程开发 5

0.2　化学工业在当今科学－技术－社会中（T—S—T）的地位 5

0.3　化学工业发展简史 9

0.3.1 古代的化学加工 9

0.3.2　近代化学工业的发展 10

0.3.3　现代化学工业 11

0.3.4　石油化学工业的发展 15

0.4　我国化工和石油化工的发展 17

0.4.1 我国近代化学工业初创时期 17

0.4.2　化工先驱者 18

0.4.3 新中国的化学工业成绩斐然 19

0.4.4　差距与问题 20

0.5　化学工程的发展历史沿革 23

第一章　从化学实验室走向化工厂 26

1.1　选题和立题报告 27

1.1.1　课题的性质和来源 27

1.1.2　信息调研 28

1.1.3　选题方案的拟订和优化 29

1.1.4 开题报告和专家审议 32

1.2　化工过程开发步骤 33

1.2.1 基础研究 33

1.2.2　收集技术经济资料 34

1.2.3　概念设计 34

1.2.4　技术经济评价 35

1.2.5　模型试验 36

1.2.6 中试 37

1.2.7　基础设计 37

1.2.8 工程设计 38

1.2.9　建立生产装置 38

1.3　过程研究和工程研究的关系 38

1.3.1 小试与概念设计的关系 39

1.3.2 模型试验与技术经济评价的关系 40

1.3.3 中试和基础设计的关系 40

1.4　放大程度和开发周期 41

1.4.1 放大程度 42

1.4.2　放大效应 42

1.4.3 开发周期 43

第二章　化工过程开发放大方法 44

2.1　逐级经验放大法 45

2.1.1　研究方法 45

2.1.2　特征 46

2.2　数学模拟法 50

2.2.1 数学模型 50

2.2.2　研究方法 51

2.2.3　数学模型法的特征 53

2.3　部分解析法 61

2.3.1　研究方法 62

2.3.2　研究步骤 64

2.3.3　部分解析法的特征 65

2.4.2 相似定理 72

2.4.1 相似概念 72

2.4　相似放大法 72

2.4.3　研究方法 73

2.4.4　特征 78

2.4.5　数量放大法和比例放大法 79

第三章　试验 81

3.1　试验工作程序 81

3.1.1　试验计划的拟订 81

3.1.2　进行试验 82

3.1.3　试验报告 82

3.2　开发过程的预试验和系统试验 83

3.2.1 开发过程的预试验 83

3.2.2 系统试验 85

3.3.1　物理模型试验 86

3.3　模型试验 86

3.3.2　数学模型试验 87

3.4　中试 87

3.4.1 中试可弥和实验室研究与工厂生产的差异 88

3.4.2 中试的目的和任务 90

3.4.3 中试的装置 90

3.5　生产性试验 93

3.5.1 问题应暴露在生产性试验之前 93

3.5.2　进行生产性试验以前必须进行人员培训 94

3.5.3 生产性试验之前技术指标应该完备 94

3.5.4　生产性试验是完整的工业规模试验 94

3.6　试验方案的设计 94

3.6.1　黄金分割法 94

3.6.2　正交设计法 96

第四章　基本反应器 101

4.1　化学反应器的类型 102

4.1.1　按物料的相态分类 102

4.1.2　按结构形式分类 103

4.1.3　按操作方式分类 104

4.1.4　基本反应器 104

4.1.5　理想流动和理想反应器 105

4.2　化学动力学基本方程式 106

4.2.1　化学反应速率方程 106

4.2.2 均相、定容过程的化学动力学方程式 107

4.3　间歇釜式反应器 109

4.3.1 物料衡算 109

4.3.2　反应器有效容积的计算 109

4.4.1　物料衡算 112

4.4 平推流式反应器（PFR） 112

4.2.2 PFR基本方程式 113

4.5 全混流式反应器（CSTR） 114

4.5.1　物料衡算 114

4.5.2 CSTR基本方程 115

4.6　全混流式多釜串联操作反应器（n-CSTR） 117

4.6.1 n-CSTR的物料衡算 117

4.6.2　代数法 118

4.6.3 图解法 120

4.7　反应器型式与操作方法的选择 121

4.7.1 反应器生产能力的比较 122

4.7.2　收率与反应器选型、操作方法的关系 122

4.8　温度对复杂反应的影响 127

4.8.2　温度对连串反应的影响 128

4.8.1 温度对平行反应的影响 128

4.8.3 温度对可逆反应的影响 129

第五章　化学反应器及其放大 137

5.1　基本反应器放大时应注意的问题 137

5.1.1 间歇釜式反应器 137

5.1.2　管式反应器 139

5.1.3　连续操作搅拌釜 139

5.2　其他类型的反应器 140

5.2.1　循环式反应器 140

5.2.2 多段进料的平推流式反应器 140

5.2.3　半间歇式鼓泡式反应器 140

5.2.4 多段进料串联釜式反应器 140

5.2.7　逆流板式塔反应器 141

5.2.5　连续操作鼓泡式反应器 141

5.2.6　逆流填料塔式反应器 141

5.2.8 固定床催化反应器 142

5.2.9　流化床催化反应器 142

5.3　选择反应器 143

5.3.1　根据物料相态选择反应器型式 143

5.3.2　根据传热要求选择反应器型式 143

5.3.3　根据相际传质要求选择反应器型式 145

5.3.4　根据转化率和选择性要求选择反应器型式 146

5.4　反应器材料 147

5.4.1　材料的腐蚀 148

5.4.2　碳素钢、合金钢等黑色金属材料 150

5.4.4　耐酸搪瓷等无机耐腐蚀材料 151

5.4.3　铅、铝、钛等有色金属材料 151

5.4.5 塑料、橡胶和玻璃纤维增强塑料 152

第六章　技术经济资料 155

6.1　技术经济研究工作的方法 155

6.1.1 国外技术经济研究工作的几个阶段 155

6.1.2 国内技术经济研究工作的几个阶段 157

6.2　技术经济资料 158

6.2.1 原料方面的资料 158

6.2.2　产品方面的资料 159

6.2.3 副产品方面的资料 160

6.2.4　能源和动力方面的资料 160

6.2.5　厂址选择方面的资料 160

6.3　技术经济研究的宏观性 161

7.1.1　化肥工业中的应用 163

第七章 无机化学品的开发 163

7.1　无机化工产品的用途 163

7.1.2　农药工业中的应用 164

7.1.3 纺织印染工业中的应用 164

7.1.4　在冶金工业中的应用 164

7.1.5　在机械工业中无机化工产品的应用示例 165

7.1.6　在玻璃、搪瓷及陶瓷工业中的应用 165

7.1.7 在橡胶工业中的应用 165

7.1.8　在医药工业中的应用 166

7.1.9 在电子工业中的应用 166

7.1.10　在日常生活中的应用 166

7.1.11 在国防工业中的应用 166

7.2　无机化工原料的主要来源 167

7.2.1 矿物及其加工 167

7.2.2　从水溶液中提取无机化工产品 169

7.2.4　从农林牧副渔产品废弃物中提取无机化工产品 170

7.2.3　从天然气、油田气、炼厂气、石油和煤中提取无机产品 170

7.2.5　从工业“三废”中提取无机化工产品 171

7.2.6　从无机盐合成其他产品 173

7.3　拟订生产工艺的示例 173

7.3.1　一般研究工作的主要程序 173

7.3.2 无机化工产品的开发示例 174

7.4　无机化工产品开发的一般研究方向简介 178

7.4.1　新资源的开发 178

7.4.4 生产技术的改进 179

7.4.5　开发新品种 179

7.4.6 “三废”治理与综合利用 179

7.4.3　质量的提高 179

7.4.2　提高产量、降低成本 179

7.5　化工生产的经济性 180

7.5.1　研究和开发费用 180

7.5.2 厂房和设备费用 180

7.5.3 生产成本 181

第八章 有机化学品的开发 182

8.1　有机化合物 182

8.2　有机化学工业 183

8.2.1 有机化学工业发展的概述 183

8.2.2　有机化学的分工 184

8.2.3　有机化学的原料 185

8.3　有机化工过程开发示例 188

8.3.1 有机化学工业的一般特点 188

8.4.1　从胆汁中提取胆红素 189

8.4　有机化学工艺开发过程的示例 189

8.3.2　有机化学品工艺开发工作的一般程序 189

8.4.2 碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate，简称DMC）的绿色合成工艺 192

第九章　化工发展前景 199

9.1　高技术与化工 199

9.1.1　信息技术 200

9.1.2 生物技术 201

9.1.3　新能源——贮氢技术 204

9.1.4 新材料 205

9.2　产品精细化、专用化，工艺高技术化、柔性化，经营信息化、国际化 208

9.2.1　化工产品的“精细化”和专用化 208

9.2.2　工艺高技术化、柔性化 213

9.2.3　经营信息化、国际化 214

9.3　化工生产的绿色化 215

9.3.1　化工过程及工艺的绿色化 216

9.3.2　开发可再生资源及废弃资源的综合利用 226

9.3.3　新兴的纳米科技与微化工技术 227

9.4　化工过程强化与集成 228

9.4.1　设备强化 228

9.4.2　物理场辅助化工过程 229

9.4.3　化工耦合技术 230

9.4.4　化工集成 231

9.5　化学工程的发展趋势 234

9.5.1 化学工程与化学工艺的研究更加紧密结合 234

9.5.2 采用“过程工业”和“过程工程”的概念开发化学工程技术 235

9.5.3 生物化学工程技术的高速发展 235

9.5.4　21世纪之初化学工程技术的研究开发热点 236

附录 239