化学过程工艺学 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1　化学工业的新曙光 1

1.1.1　化学工业在世界经济发展中的地位 1

1.1.2　化学工业的进展与新世纪中的发展特点 2

1.1.2.1　新世纪的化学工业以技术创新为发展动力 2

1.1.2.2　新世纪的化学工业将是可持续发展的绿色产业 5

1.2　化学过程工艺学的任务 6

1.2.1　化学过程工艺学的研究范畴及工艺学与化学工业的关系 6

1.2.2　化学过程工艺学在新世纪中的发展趋势 8

1.2.3　本《化学过程工艺学》教材的内容体系 9

1.2.4　本教材在人才培养过程中的地位与作用 9

思考题 10

参考文献 10

第2章　化学工业的资源 11

2.1　化学矿 11

2.1.1　不溶性矿 11

2.1.1.1　不溶性矿的开采方法 11

2.1.1.2　磷矿的基本特性及地质分布 12

2.1.1.3　三种典型磷矿的介微观特征参数 13

2.1.1.4　磷矿宏观质量评价 15

2.1.1.5　磷矿的主要用途 16

2.1.1.6　其他化学矿 16

2.1.2　水溶性矿 18

2.1.2.1　水溶性矿的开采方法 18

2.1.2.2　云南勐野井钾盐矿和我国盐湖矿产基本情况 19

2.2　煤 20

2.2.1　煤的种类和特征 20

2.2.2　腐植煤的分类 20

2.2.3　煤的化学组成及用途 21

2.3　石油 21

2.4　天然气 23

2.5　生物资源 24

2.6　海洋资源 25

思考题 25

参考文献 26

第3章 固体化学矿的初加工及液固相间的化工过程 27

3.1　液固两相处理过程的一般规律 27

3.1.1　液固两相处理的总括流程 27

3.1.2　原材料的来源 28

3.1.3　固体物料的粉碎与分选 28

3.1.3.1　粉碎目的 28

3.1.3.2　粉碎机的主要类型 28

3.1.3.3　粉碎的基本工艺 30

3.1.3.4　分选 31

3.1.4 固体原料中有效成分的富集 31

3.1.5　液固相系统的宏观反应机理 33

3.1.6　液固相间的分离特点 34

3.2　磷矿石的酸解过程工艺分析与组装 36

3.2.1　磷矿石制取磷酸的原则流程 37

3.2.2　磷矿选矿流程的选择 38

3.2.3　湿法磷酸生产中的反应过程 38

3.2.3.1　磷矿酸解中的化学反应 38

3.2.3.2　磷矿酸解过程的宏观反应过程 39

3.2.3.3　磷矿中杂质对分解过程的影响 43

3.2.4　磷矿酸解中硫酸钙的结晶过程 43

3.2.4.1　硫酸钙的结晶形态 43

3.2.4.2　硫酸钙结晶的热力学基础与体系的相平衡 44

3.2.4.3　硫酸钙结晶的动力学基础 46

3.2.5　二水物磷酸流程的组装 49

3.2.5.1　单槽多桨二水物流程 49

3.2.5.2　几种引进的二水物流程 50

3.2.6　湿法磷酸生产操作条件的选择 52

3.2.7　二水与半水流程的组合 53

3.2.8　湿法磷酸生产技术的新进展 55

3.3 以相图确定工艺路线——硝酸钾流程的组装 56

3.3.1　硝酸钾的用途与基本生产原理 56

3.3.2　K+-Na+-Cl--NO？-H2O系统相图 57

3.3.2.1　恒温图 57

3.3.2.2　投影图 59

3.3.2.3　多温图 59

3.3.3　反应与分离基本过程和物料衡算 60

3.3.3.1　非循环法的基本过程 60

3.3.3.2　非循环法的物料衡算 60

3.3.3.3　循环法生产过程分析 61

3.3.4　硝酸钾生产的基本流程和技术经济指标 62

3.4　液固相流程的组装要点 63

思考题 64

参考文献 65

第4章　液相中的化工处理过程 66

4.1　液相过程中反应和分离的一般特点 66

4.1.1　液体均相反应器的形式与流动模型 66

4.1.2　液体非均相反应的特点 70

4.1.3　液相中的物质分离过程 72

4.2　通用性的液相工艺形式——增塑剂DOP/DBP的液相催化合成 75

4.2.1　增塑剂的作用机理与结构 76

4.2.2　DOP/DBP工业生产原理 77

4.2.3　硫酸催化酯化合成DOP工艺流程与控制 78

4.2.4　DOP等产品的连续化生产 79

4.2.5　邻苯二甲酸酯类增塑剂合成用催化剂进展 80

4.2.5.1　酸催化剂体系 80

4.2.5.2　非酸催化剂体系 81

4.3　非均液相体系——氯乙烯悬浮聚合工艺 83

4.3.1　氯乙烯聚合与悬浮的基本原理 84

4.3.2　聚氯乙烯聚合动力学分析 85

4.3.3　聚合工艺流程与操作参数 86

4.3.4　氯乙烯悬浮无规共聚 88

4.3.5　氯乙烯悬浮接枝共聚 89

4.4　液相中的膜耦合过程——离子膜电渗析法制烧碱工艺 90

4.4.1　离子膜电解原理和基本流程 91

4.4.2　盐水的精制 92

4.4.2.1　一次精制 92

4.4.2.2　二次精制 92

4.4.3　离子膜电解工艺 96

4.4.4　全系统工艺流程简介 99

4.4.5　生产固碱的后续流程 99

4.5　以稀土提纯为代表的液相萃取过程 101

4.5.1　稀土萃取体系的基本特性 102

4.5.2　槽式萃取单元的基本结构 104

4.5.3　萃取级数的确定 104

4.5.4　氟碳铈矿稀土矿的组成与工艺初步分组 109

4.5.5　氟碳铈矿稀土的分离流程 109

4.5.6　现代萃取器的进展 111

4.6　液相系统的流程分析示例 112

思考题 113

参考文献 114

第5章　气固相体系的物相转化与化学加工 115

5.1　气固相间化工过程的一般特点 115

5.1.1　气固非催化过程 115

5.1.2　气固相间的催化反应 117

5.1.3　本征化学反应速率（-rA） 117

5.1.4　气固悬浮体系中的流动形态 118

5.1.5　气固相体系的分离特点 118

5.1.6　气相中物质的主要分离方法 119

5.2　典型的固气相转化过程——煤的气化 121

5.2.1　煤气化原理 121

5.2.1.1　煤气化的基本工业过程 121

5.2.1.2　煤气化的基本化学反应 122

5.2.2　移动床煤气化 123

5.2.2.1　混合发生炉煤气 124

5.2.2.2　水煤气 127

5.2.3　流化床碎煤气化 131

5.2.3.1　流化床煤气化过程 131

5.2.3.2　温克勒（Winkler）煤气化工艺 131

5.2.3.3　高温温克勒（HTW）法 133

5.2.3.4　灰团聚流化床煤气化法 133

5.2.4　气流床煤气化 134

5.2.4.1　气流床气化原理 134

5.2.4.2　干法进料的气流床气化方法 135

5.2.4.3　湿法进料的气流床气化方法 136

5.2.5　煤气化联合循环发电（IGCC）的典型流程 137

5.3 固体催化中的气相过程——合成氨工艺 138

5.3.1　氨的性质和用途 139

5.3.2　现代合成氨生产的主要思路和原则流程 140

5.3.3　合成氨原料气的脱硫净化 140

5.3.4　造气 141

5.3.4.1 气态烃-蒸汽转化的物理化学原理及工艺要求 141

5.3.4.2　甲烷-蒸汽转化反应热力学计算原理 142

5.3.4.3　甲烷-蒸汽转化的动力学 143

5.3.4.4　析炭热力学和动力学 144

5.3.4.5　造气工艺的组装 145

5.3.5　转化气的净化 148

5.3.6　氨的合成工艺 150

5.3.6.1　氨合成反应的热力学分析 150

5.3.6.2　氨合成反应动力学及工艺条件选择 151

5.3.6.3　氨分离及氨合成回路流程 153

5.3.6.4　排放气中的氢回收 154

5.3.6.5　氨合成塔的结构特点 155

5.3.7　合成氨系统的能量消耗及节能 156

5.4 以气固过程为核心反应器的流程组装原则 158

5.4.1　硫精砂为原料生产硫酸工艺简析 159

5.4.2　合成氨造气流程的变化 160

思考题 161

参考文献 161

第6章　气液相系统中的物质转化与化学加工 162

6.1　气液过程的共性 162

6.1.1　气液相间反应的特点 162

6.1.2　气液相间接触器的基本类型 165

6.1.3　气液系统的判别参数 166

6.1.4　气液分离过程中的新方法 167

6.2　液相的快速气化与分离——液态烃裂解 170

6.2.1　烃类热裂解原理 171

6.2.2　烃类热裂解反应动力学 174

6.2.3　烃类热裂解工艺条件 175

6.2.4　液态烃裂解生产烯烃工艺 176

6.2.5　裂解炉 177

6.2.6　管式裂解炉的物料与热量衡算及停留时间 181

6.2.7　裂解气的分离 183

6.2.7.1　气体净化系统 183

6.2.7.2　压缩与精馏分离系统 185

6.2.8　乙烯工厂能量的合理利用 187

6.3　液相催化中的甲醇羰基化过程 190

6.3.1 甲醇羰化反应合成醋酸的基本原理 190

6.3.2　甲醇羰化制醋酸的工艺流程 193

6.3.3　甲醇低压羰基合成醋酸的优缺点 195

6.4　两相表面传递的气液磺化过程 196

6.4.1　三氧化硫磺化反应的特点 196

6.4.2　三氧化硫磺化反应器 197

6.4.3　三氧化硫磺化技术的应用 198

6.4.3.1　AOS磺化机理及生产工艺 198

6.4.3.2　MES生产工艺 202

6.4.4　磺化技术的发展 203

6.5　绿色化工思想与气液过程的概括分析 204

思考题 206

参考文献 207

第7章　气液固三相中进行的化工过程 208

7.1　气液固三相化工过程的一般规律 208

7.1.1　三相中的颗粒宏观反应机理 208

7.1.2　气液固三相过程中的流形 209

7.1.2.1　悬浮床中的流动形态 209

7.1.2.2　固定床中的流动形态 210

7.1.3　气液固过程中的几种分离方式 212

7.2　三相浆料系统转变为粒状产品的磷铵工艺 213

7.2.1　磷铵的性质 214

7.2.2　磷铵生产的化学反应原理 214

7.2.3　磷铵热力学相图分析 216

7.2.4　磷酸一铵生产工艺分析与组装 218

7.2.4.1　磷酸浓缩法工艺 219

7.2.4.2　料浆浓缩法磷铵工艺 222

7.2.5　磷酸二铵生产工艺分析与组装 223

7.2.6　根据市场发展简化的液体磷铵工艺 227

7.3　以磷铵作媒介的烟气脱硫工艺 228

7.3.1　烟气脱硫基本思路 228

7.3.2　脱硫过程基本原理 229

7.3.3　脱硫工艺的组装 230

7.3.4　高效廉价的活性炭催化剂 231

7.3.5　PAFP脱硫技术的进展 232

7.4　L-赖氨酸的多相微生物合成 233

7.4.1　L-赖氨酸的基本特点与合成途径 233

7.4.2　基本生产流程 235

7.4.3　种子的培养 235

7.4.4　多相发酵过程 236

7.4.5　赖氨酸的后续分离流程 238

7.5　超重力三相滴流床生产纳米碳酸钙工艺 241

7.5.1　碳化法生产碳酸钙的原则流程 241

7.5.2　原材料流程简介 242

7.5.3　碳化过程多相动力学 243

7.5.4　超重力场滴流床特性 245

7.5.5　超重力滴流床碳化工艺流程 246

7.6 以三相床为核心反应器的流程分析与能源化工 248

思考题 250

参考文献 250

第8章 固相过程与高温合成 252

8.1　固相过程的一般形式 252

8.1.1　固相间反应机理 252

8.1.2　影响反应过程的主要因素 254

8.1.3　固相反应的几种工业形式 255

8.2　钛酸钡陶瓷粉体的高温烧结工艺 256

8.2.1　钛酸钡合成的基本原理及热力学条件 257

8.2.2　固相合成钛酸钡的流程组装 258

8.2.2.1　材料的细化 258

8.2.2.2　粉料的级配与成型 259

8.2.2.3　高温烧结过程 260

8.2.3　BaTiO3生产工艺新进展 260

8.2.4　钛酸钡基铁电陶瓷的进一步制作 261

8.3 回收溢出气体的高温过程——黄磷生产工艺 262

8.3.1　黄磷生产的化学原理和热力学条件 262

8.3.2　黄磷生产的原料与成型工艺 263

8.3.3　电炉制黄磷生产流程与设备系统 264

8.3.4　热法磷酸的新进展 267

8.4　固相过程的基本要素与组装 268

思考题 269

参考文献 269

第9章　循环经济与生态工业园区的集成 270

9.1　循环经济概要 270

9.1.1　循环经济的基本思想 270

9.1.2　3R原则 270

9.2　生态工业园的基本形式 272

9.2.1　工业共生模式 272

9.2.2　丹麦的卡伦堡实体型生态工业园 272

9.2.3　美国的布朗斯维尔虚拟生态工业园 273

9.3　生态工业园区的系统集成原则 274

9.4　鲁北生态工业园的集成概观 275

9.4.1　园区内主要生态工业链 276

9.4.2　园区中的物质循环 278

9.4.2.1　元素代谢 278

9.4.2.2　物质转换 279

9.4.3　能量利用 279

9.5　生态工业园区的构建要点 280

9.5.1　攀枝花地区的冶金化工生态园设想 280

9.5.2　长砂县地区的大范围生态园的规划 282

思考题 283

参考文献 283