工业化学过程与计算PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1　工业化学过程的特征 1

1.1.1　过程工业 1

1.1.2　工业化学过程 1

目录 1

1.2　工业化学过程的原料及产品 3

1.2.1　无机产品及原料 3

1.2.2　有机产品及原料 3

1.3.1　化学反应的分类 5

1.3.2　工业化学过程的分类 5

1.3　工业化学过程的分类 5

1.4　工业化学产品的开发过程 6

1.5　工业化学过程的系统优化 8

第2章　物料衡算 9

2.1　物料、能量衡算在工业化学过程研究中的作用 9

2.2　工业化学过程计算基础 10

2.2.1　过程工业生产中的主要操作变量 10

2.2.2　有关物料计算的基本概念 12

2.3　物料衡算 14

2.3.1　系统与环境 14

2.3.3　物料平衡方程式 15

2.3.2　稳定过程与非稳定过程 15

2.4　物料衡算的基本方法 16

2.4.1　系统的划分 16

2.4.2　计算基准及其选择 17

2.4.3　物料衡算的步骤 17

2.5　无化学反应过程的物料衡算 18

2.5.1　简单过程的物料衡算 18

2.5.2　有多个设备过程的物料衡算 20

2.6　有化学反应过程的物料衡算 21

2.6.1　反应转化率、选择性及收率等概念 21

2.6.2　一般反应过程的物料衡算 23

2.6.3　有平衡反应过程的物料衡算 25

2.7　带有循环、放空及旁路过程的物料衡算 27

2.7.1　循环过程的物料衡算 27

2.7.2　具有循环及排放过程的物料衡算 29

2.7.3　具有旁路过程的物料衡算 32

2.8　物料衡算过程的计算机化 33

习题 34

主要参考文献 35

3.1.1　能量的形式 36

3.1　能量平衡方程式 36

第3章　能量衡算 36

3.1.2　与能量衡算有关的重要物理量 37

3.2　能量衡算的基本方法及步骤 38

3.2.1　总能量衡算 38

3.2.2　热量衡算 41

3.2.3　机械能衡算 42

3.3　无化学反应过程的能量衡算 44

3.3.1　无相变的变温变压过程 45

3.3.2　相变过程的能量衡算 46

3.4.1　反应热及其表示 47

3.3.3　溶解与混合过程 47

3.4　化学反应过程的能量衡算 47

3.4.2　反应热的计算 48

3.4.3　化学反应过程的能量衡算 50

3.5　能量衡算过程的计算机化 54

习题 57

主要参考文献 58

第4章　物料和能量的联合衡算 59

4.1　稳定流动过程的物能联合衡算 59

4.1.1　物能联算的一般解法 59

4.1.2　独立方程数的决定 62

4.1.3　综合分析示例 65

4.2　不稳定过程的物料及能量衡算 72

4.2.1　不稳定过程的衡算方程 72

4.2.2　连续不稳定过程的物料衡算 73

4.2.3　连续不稳定过程的能量衡算 77

习题 80

主要参考文献 80

第5章　硫酸工业 81

5.1　概述 81

5.2.1　硫铁矿焙烧 82

5.2　二氧化硫炉气的制备 82

5.2.2　焙烧工艺流程和条件 84

5.3　炉气的净化与干燥 85

5.3.1　炉气的净化原则及净化指标 85

5.3.2　炉气除尘 85

5.3.3　炉气中氟、砷、硒和酸雾的清除 87

5.3.4　湿法净化流程 89

5.3.5　炉气的干燥 91

5.4　二氧化硫的催化氧化 92

5.4.1　基本原理 92

5.4.2　二氧化硫氧化催化剂与工艺条件 93

5.4.3　二氧化硫转化器及工艺流程 95

5.5　三氧化硫的吸收 97

5.5.1　三氧化硫吸收的基本原理 97

5.5.2　三氧化硫吸收的工艺流程 99

习题 99

主要参考文献 100

第6章　制碱工业 101

6.1　制碱工业方法简介 101

6.1.1　路布兰法生产纯碱 101

6.2　氨碱法制纯碱 102

6.2.1　氨碱法生产的流程 102

6.1.2　氨碱法生产纯碱 102

6.1.3　联碱法制取纯碱和氯化铵 102

6.2.2　石灰石煅烧与石灰乳制备 103

6.2.3　盐水精制与吸氨 105

6.2.4　氨盐水碳酸化 108

6.2.5　重碱过滤 110

6.2.6　重碱的煅烧 111

6.2.7　氨回收 113

6.2.8　氨碱法生产纯碱的总流程及特点 115

6.3　联碱法生产纯碱和氯化铵 116

6.3.1　联碱法工艺流程 117

6.3.2　联合生产纯碱和氯化铵的工艺条件 118

6.3.3　氯化铵的结晶与生产流程 119

6.4　电解法制烧碱 122

6.4.1　电解食盐水溶液的理论基础 122

6.4.2　隔膜法电解 123

6.4.3　离子交换膜法电解 126

6.4.4　液氯制造和盐酸合成 131

主要参考文献 132

习题 132

第7章　合成氨工业 134

7.1　概述 134

7.1.1　氨的性质和用途 134

7.1.2　合成氨的生产方法简介 134

7.2　合成氨原料气的制取 136

7.2.1　固体燃料气化法 136

7.2.2　烃类蒸气转化法 139

7.2.3　重油部分氧化法 142

7.3.1　原料气的脱硫 143

7.3.2　一氧化碳的变换 143

7.3　合成氨原料气的净化 143

7.3.3　二氧化碳的脱除 145

7.3.4　原料气的最终净化 145

7.4　氨的合成 146

7.4.1　氨合成反应的化学平衡 146

7.4.2　氨合成的反应机理和动力学方程 146

7.4.3　催化剂及氨合成的工艺条件 147

7.4.4　氨合成工艺流程 149

7.4.5　氨合成塔 150

7.5.1　氨合成塔的物料衡算 152

7.5　氨合成系统基本的物料衡算和热量衡算 152

7.5.2　合成塔的热量衡算 153

7.5.3　合成回路的物料衡算 154

习题 156

主要参考文献 157

第8章　水泥工业 158

8.1　原料预均化 158

8.1.1　预均化的基本原理 158

8.1.2　原料采用预均化技术的条件 159

8.2　生料的均化 159

8.2.1　间歇式生料均化库 159

8.2.2　连续式生料均化库 160

8.3.1　生料磨系统 161

8.3.2　各种烘干粉磨系统的特性及其选用条件 161

8.3　生料粉磨 161

8.3.3　烘干粉磨系统的调节控制原则 163

8.4　熟料煅烧过程的工艺衡算 163

8.4.1　水泥熟料的形成过程 163

8.4.2　水泥熟料形成热的计算 165

8.5　回转窑 172

8.5.1　回转窑的煅烧方法 172

8.5.2　回转窑内的燃料燃烧 173

8.6　悬浮预热窑 175

8.5.3　回转窑的结构 175

8.6.1　各种悬浮预热窑的特性 176

8.6.2　悬浮预热窑的结皮及其防止技术 176

8.7　预分解窑 178

8.7.1　工艺概要及生产流程 179

8.7.2　分解窑的类型与结构 179

8.7.3　分解窑的工作原理 180

8.8　熟料冷却机 181

8.8.1　冷却机的分类 181

8.8.2　算式冷却机 182

8.9.1　水泥粉磨系统 183

8.9　水泥粉磨 183

8.9.2　选粉机 184

8.9.3　水泥的冷却 184

习题 185

主要参考文献 185

第9章　石油炼制 186

9.1　石油的组成及物理性质 186

9.1.1　原油的烃组成 186

9.1.2　原油的非烃组成 186

9.1.3　石油及其馏分的物理性质 188

9.2　油品的主要类别 189

9.2.1 汽油 189

9.2.2　喷气燃料 190

9.2.3　柴油 191

9.2.4　燃料油 192

9.3　石油的蒸馏 192

9.4　重质油裂化 194

9.5　石油精炼 197

9.6　油品精制 201

9.7.1　燃料型炼油厂 205

9.7.2　燃料-润滑油型炼油厂 205

9.7　炼油厂的类型及其工艺 205

9.7.3　燃料-化工型炼油厂 206

9.8　炼油过程的物料与能量衡算 206

9.8.1　分离及反应过程中的物料衡算 206

9.8.2　管式加热炉的能量计算 207

9.8.3　热量的综合利用 208

习题 208

主要参考文献 208

10.1　概述 210

10.2　烃类裂解过程的化学反应 210

第10章　烃类裂解 210

10.3　烃类热裂解反应的动力学模型 211

10.3.1 动力学模型的构成 212

10.3.2　电子计算机模型的构成 214

10.3.3　实验 215

10.3.4　实验值与计算值的比较与分析 215

10.3.5　结论 217

10.4　裂解工艺过程参数 217

10.4.1　温度 217

10.4.2　压力 217

10.4.3　停留时间 218

10.5.1　裂解原料 219

10.5　裂解原料和产品分布 219

10.5.2　裂解产品 220

10.6　管式裂解炉 221

10.6.1　结构 221

10.6.2　反应管材料 221

10.6.3　炉型 221

10.7　裂解气的分离和精制 222

10.7.1　概述 222

10.7.2　深冷分离法 222

10.7.3　精馏塔 226

主要参考文献 227

习题 227

第11章　天然气转化 228

11.1　概述 228

11.2　甲烷转化过程原理 229

11.2.1　转化反应 229

11.2.2　平衡组成及计算 231

11.2.3　影响因素 231

11.2.4　过程析碳及其处理 232

11.3　天然气转化方法 233

11.3.1　天然气转化制氢 233

11.2.5　转化催化剂 233

11.3.2　天然气转化制合成气 234

11.4　天然气脱硫 236

11.4.1　钴-钼加氢转化有机硫 236

11.4.2　氧化锌脱硫 237

11.5　两段转化流程和设备 237

11.5.1　两段转化流程 237

11.5.2　一段转化炉 237

11.6　转化过程的物料及能量衡算 239

11.6.1　一段转化炉的物料计算 239

11.5.3　两段转化任务的分配 239

11.6.2　一段转化炉的热量计算 240

11.6.3　二段炉的物料与热量衡算 241

11.7　天然气的加工处理 241

习题 243

主要参考文献 243

第12章　精细化工 244

12.1　概论 244

12.2　精细化工的定义 244

12.3　精细化工的范畴和分类 244

12.4.2　染料分类 245

12.4　染料 245

12.4.1　染料名称 245

12.5　农药 247

12.6　涂料 248

12.7　颜料 249

12.8　表面活性剂 250

12.8.1　表面活性剂的种类 250

12.8.2　表面活性剂的合成技术 253

习题 258

主要参考文献 258

13.2.1　概述 259

13.2.2　化学合成药物简介 259

第13章　医药工业 259

13.2　化学制药 259

13.1　概述 259

13.2.3　药物工艺路线的设计选择与工艺研究 261

13.3　天然药物制药 262

13.3.1　概述 262

13.3.2　天然药物的各主要类型化学成分简介 263

13.3.3　天然药物制药 264

13.4.3　生物药物的分类与来源 266

13.4.2　生物药物的特点 266

13.4　生物制药 266

13.4.1　概述 266

13.4.4　生物制药工艺技术基础 267

13.4.5　生物制药工艺技术的发展 268

13.5　药物制剂 269

13.5.1　概述 269

13.5.2　药物剂型的分类 270

13.5.3　药物制剂的发展 270

13.5.4　片剂生产简介 271

习题 273

主要参考文献 274

第14章　工业水处理 275

14.1　工业用水的水质要求 275

14.1.1　锅炉用水 275

14.1.2　冷却用水 275

14.2　水的硬性及其软化方法 276

14.2.1　天然水的化学成分 276

14.2.2　天然水的硬性 277

14.2.3　水的软化 277

14.3.1　阻垢剂及分散剂 278

14.3　水处理化学药剂 278

14.3.2　缓蚀剂 279

14.3.3　杀生剂 280

14.3.4　清洗剂 280

14.3.5　钝化和预膜处理药剂 280

14.3.6　水处理药剂的选择 281

14.4　工业冷却水系统 282

14.4.1　冷却水的水质标准 282

14.4.2　水中沉积物的处理与控制 282

14.4.3　水中微生物的处理与控制 283

14.4.4　水系统中金属腐蚀的处理与控制 284

14.4.5　循环冷却水设备的清洗和预膜 284

14.5　工业冷却水处理的应用实例 285

习题 287

主要参考文献 288

第15章　过程工业的“三废”治理与综合利用 289

15.1　过程工业的“三废”来源和特点 289

15.1.1　过程工业废水的来源及特征 289

15.1.2　过程工业主要大气污染物的特征 289

15.1.3　过程工业固体废弃物的来源及其特征 289

15.2.1　水体的污染源和污染物 290

15.2　过程工业的“三废”治理和综合利用 290

15.2.2　过程工业废水的处理与利用 291

15.2.3　过程工业废气的治理与利用 302

15.2.4　过程工业固体废弃物的治理与利用 304

习题 306

主要参考文献 307

第16章　过程工业的经济分析与环境评价 308

16.1　过程工业的经济分析 308

16.1.1　成本估算 308

16.1.2 财务评价 309

16.1.3　不确定性分析及方案比较 311

16.1.4　国民经济评价 313

16.1.5　设计概算 314

16.2　工业过程的环境影响评价 315

16.2.1　环境影响评价的基本原则 315

16.2.2　环境影响评价的具体规定 316

16.2.3　环境影响评价的主要工作内容和工作程序 316

16.2.4　环境影响评价报告书的主要内容 316

16.3　工程项目可行性研究报告的基本要求与内容 321

16.3.1　工程建设项目可行性研究报告的基本要求 321

16.3.2　项目可行性研究报告的内容和深度 322

参考文献 326