化工工艺学 化工环境工程专业 上PDF电子书下载

目录 1

前言 1

上篇化工工艺的一般原理 1

第一章绪论 1

§1 概 述 1

1—1化学工业的重要性 1

化工工艺学 1

1—2我国的化学工业 2

1—4转化率、效率和产量 4

1—3 理论化学与工业化学的区别 4

§2 工艺程序结构 5

2—1 工艺程序结构 5

2—2化学工艺过程的流程 7

一、间歇过程及连续过程 8

二、流向 8

三、物料的处理次数 9

四、再生 10

2—3 基本问题清单 10

2—4从实验室的研究到工厂的工艺过程 11

2—5 关于制订工艺流程的总方案 13

2—6几个管理问题 13

一、产品产率 13

二、设计能力及生产能力 14

三、劳动生产率 14

四、劳动保护、职业卫生与安全技术 14

五、工艺过程的经济指标 15

§3原料和产品 17

3—1原料、成品、半成品、副产品、废品 17

3—2石油 18

3—3天然气 21

3—4煤 22

3—5 制造有机物的其他原料 22

3—6 无机化工原料 22

3—7 我国的化工原料 23

3—8 产品 24

§4 本章要点 27

第二章、物料平衡、热量平衡、化学平衡 28

§1 概 述 28

§2物料平衡 29

§3热量平衡 33

3—1 热量平衡的表示方法 33

3—2热量的计算 34

3—3燃料 38

§4化学平衡 42

4—1 工艺过程的速度 42

一、反应速度与反应物浓度的关系 42

二、过程速度与温度的关系 46

三、过程速度与压力的关系 46

四、催化作用 48

五、反应物的接触表面 50

4—2化学平衡的计算 51

§5本章要点 57

第三章化学工业对环境的污染 58

§1化学工业污染物的来源和种类 58

一、根据生产过程区分污染来源 58

二、根据物质形态区分污染物 60

三、根据工业种类区分污染物 61

一、对环境的危害 65

§2化工污染物的危害 65

三、对人体的危害 66

二、对生物的危害 66

§3污染物治理原则 68

§4本章要点 68

第四章能量与环境 69

§1概述 69

§2燃料的储量与消耗 69

§3环境问题 70

4—1 岩油馏份的催化脱硫 72

§4燃料脱硫 72

4—2煤的脱硫 74

4—3燃烧、脱硫同时进行 76

§5燃料造气（气化） 77

5—1 造气原理 77

5—2 用空气部分燃烧制炉煤气 79

5—3 制合成气 81

5—4 制代用天然气 83

5—1 烟气脱硫的特点和要求 85

§6烟气脱流 85

6—2 湿法SO2脱除工艺 86

6—3干法烟气脱硫工艺 87

§7 展望 89

§8我国化学工业的能耗情况 89

8—1 目前的特点 89

8—2 节能工作大有可为 90

§9本章要点 93

§2天然水的特征 94

§1概 述 94

第五章工业用水 94

§3对水质的要求 95

§4水的净化 96

一、胶体杂质的凝聚 97

二、消除硬度—热处理法及化学软化法 97

三、用离子交换剂净化水 98

四、除去水中的盐类和气体 105

五、消毒 105

§1概述 107

第六章工业气体中CO2及H2S的脱除 107

§2物理吸附类的方法 108

§3通过与固体反应脱除H2S 110

§4液体吸收 111

4—1 概述 111

4—2物理吸收法 112

4—3 化学气液吸收法 114

4—4吸收过程的一般要求 116

§5硫化氢转化为硫 118

§1概述 121

中篇无机化工工艺 121

第七章合成氨 121

§ 2 由天然气生产氨 123

2—1 天然气制氨工艺总图 123

2—2工艺各步骤的一些细节 124

一、第一重整器 124

二、第二重整器 126

三、CO变换 127

四、除去二氧化碳 128

六、干燥 129

五、甲烷化 129

七、压缩 130

八、氨的合成 130

九、总过程 134

2—3 以天然气为原料合成氨的工艺实例 135

§3甲醇合成 140

3—1 甲醇合成概况 140

3—2 甲醇合成的工艺流程及三废排放 142

§4 制造氨的其他方法 145

4—1 合成气的冷冻净化 145

4—2水洗回收氨 146

4—3蒸汽重整的其他原料 147

4—4石油馏份的部分氧化制合成气 148

4—5煤的部分氧化制合成气 148

4—6经济问题 151

4—7以无烟煤为原料合成氨的工艺实例 151

4—8用加压催化转化炼厂气生产合成氨的三废排放一览表 152

§ 5未来的发展 152

一、氨的氧化 155

1—1概述 155

§1稀硝酸的生产 155

第八章硝酸和磷酸——无机酸的制造之一 155

二、NO的氧化 157

三、氮氧化物的吸收 157

1—2稀硝酸的生产原理 159

1—3氨氧化法制硝酸的工艺流程 160

一、常压法 160

二、加压法 162

三、综合法 162

2—1直接法合成浓硝酸 163

§2浓硝酸的生产 163

2—2间接法生产浓硝酸 165

一、硝酸镁法工艺流程 165

二、间接法制取浓硝酸的原理 166

三、三废污染及治理 167

§3磷酸 167

3—1概述 167

二、萃取磷酸 168

3—2湿法磷酸 168

一、磷矿石加工制磷矿粉 168

3—3干法（或热法）磷酸 170

一、电妒 170

二、电炉制磷 171

三、热法磷酸 174

§4硝酸生产的物料、热量清算示例 175

第九章硫酸工业——无机酸的制造之二 182

§1概述 182

二、硫铁矿焙烧制取二氧化硫 185

§2制取二氧化硫 185

一、开采出来的天然硫或用克劳斯法生产的硫制取二氧化硫 185

三、有色金属硫化物 187

四、硫酸盐制取二氧化硫 189

五、工业含硫废物 189

§3塔式法制硫酸 190

一、反应理论和操作条件 190

二、塔式法制硫酸的流程 194

一、二氧化硫氧化成三氧化硫的理论基础 196

§4接触法制造硫酸 196

二、SO2的吸收 201

三、接触法制硫酸的生产流程………………………………、 203

§5硫酸生产的现况 205

一、接触法生产硫酸的两转两吸流程 205

二、主要国家硫酸工业原料结构的变化 207

三、我国硫酸的产销情况 208

§6生产过程的计算 209

§7硫酸生产的污染 218

§2磷氨 220

第十章化肥工业之一——磷氨、小氨肥、硫酸铵、硝酸铵 220

§1概述 220

§3小氮肥生产 225

3—1 造气——间歇法制水煤气 226

3—2除尘、脱硫 228

3—3 中温变换 230

3—4碳化、压缩 232

3—5 铜氨液脱除少量一氧化碳 246

3—6 合成 247

4—1 制造硫酸铵的理论基础 250

§4硫酸铵的生产 250

4—2 湿法生产硫酸铵的工艺流程 251

4—3干法生产硫酸铵的工艺流程 252

§5硝酸铵 254

5—1 工艺原理 254

5—2工艺流程 255

5—3 消耗定额及质量标准 256

第十一章化肥工业之二——尿素 258

§1概述 258

§2工业生产尿素的方法 260

2—1 以水溶液进行再循环 262

2—2 用辅助剂进行再循环 263

2—3反应物分开再循环 264

2—4汽提法再循环 265

2—5 热式压缩再循环 267

§3尿素生产的原料 267

§4水溶液全循环法合成尿素的生产流程 268

4—1 二氧化碳压缩 268

4—3尿素合成反应 269

4—2 氨的净化和输送 269

4—4循环系统 270

一、中压循环 270

二、低压循环 272

三、氨基甲酸铵冷凝 275

4—5蒸发 276

4—6造粒与固体贮存 279

4—7吸收与解吸 281

4—8 消耗定额及废物排放情况 282

§5 二氧化碳气提法尿素工艺 283

第十二章 以氧化钠为原料的化学品 288

§1概述 288

§2氨碱法（苏尔维法）制纯碱 289

§3氨碱法制纯碱的工艺流程及图示 292

§4联碱法制纯碱和氯化铵 295

§5氨碱法与联碱法的此较 297

§6电解制氯和烧碱 298

6—1 电极现象 298

6—2隔膜电解槽 300

6—3水银电解槽 301

6—4 离子膜电解槽 303

§7电解的基本概念 303

一、电流效率 303

二、电压效率 304

三、电能效率 307

§8电解食盐水溶液的流程 307

8—1 隔膜电解的生产流程 307

一、盐水制备 307

三、烧碱溶液的蒸发、浓缩与制固碱 309

二、精盐水电解 309

四、氯气处理 313

五、氢气处理 313

六、操作条件、消耗定额及产品规格 313

8—2 水银法电解的生产流程 315

附、除表问题 317

§9我国氯碱工业的发展 319

一、阴极改造 319

二、隔膜革新 320

§10展望 322

三、离子膜法的研究 322

11—1熔触物电解的一般知识 323

§11电解熔融氯化钠制钠 323

11—2电解氯化钠制钠 326

一、理论基础 326

二、生产流程 326

三、原料规格、产品规格、消耗定额 328

二、石油的动物残骸起源理论 329

1—2 石油的物理性质 329

四、混合理论 329

三、石油的植物残骸起源理论 329

§1概述 329

一、石油的无机起源理论 329

1—1 石油的成因 329

第十三章石油炼制及汽油制造 329

下篇有机产品的生产工艺 329

一、比重 330

二、热膨胀 330

三、粘度 331

四、表面张力 332

五、闪点 332

六、电性质 333

七、溶解度 333

1—3汽油产品的测试方法 334

1—4 炼油产品的分布 335

1—5石油的加工过程 336

一、生产燃料用油、生产燃料用油兼生产润滑油的炼油过程 336

二、石油的化工利用途径 339

1—6 汽油成份的生产工艺 340

§2汽油的质量要求 340

2—1抗震性 340

2—2挥发性 343

2—3 其他的产品性质 343

四、电法 345

三、离心分离法 345

一、加热法 345

二、过滤法 345

3—1静置沉降 345

§3石油的脱水 345

3—2破坏乳浊液的物理机械法 345

3—3破坏乳浊液的物理化学法 346

一、电解质脱乳剂 346

二、非电解质脱乳剂 346

三、胶体物质脱乳剂 346

§4石油的蒸馏 346

4—1常减压蒸馏流程简介 346

一、塔釜 348

4—2副产品及三废治理、综合利用一览表 348

4—3蒸馏塔的构造 348

二、几种塔板的结构、性能 349

§5热裂化——延迟焦化 352

5—1概述 352

5—2延迟焦化 355

一、基本原理 355

二、工艺流程 357

三、产品简介 358

6—1 催化裂化的理论基础 359

一、机理 359

§6催化裂化 359

二、反应器装置 360

三、催化剂 364

四、原料 366

6—2 催化裂化的生产工艺 366

一、催化裂化的化学反应 366

三、主要影响因素 370

6—3 催化裂化产品简介 373

一、主要产品质量控制指标及收率 373

二、裂化气体的烃组成 373

6—4副产品及三废治理、综合利用一览表 374

§7催化重整 374

7—1 催化重整的理论基础 374

一、催化剂和反应机理 374

二、工艺形式 376

三、工艺条件的影响 378

7—2铂重整的生产工艺 379

一、铂重整过程中的主要化学反应 379

二、铂重整的目的、任务 380

三、铂重整产品简介 381

四、工艺流程及说明 381

§8其他加工方法 389

8—1加氢裂化 389

五、铂重整副产品及三废治理、综合利用一览表 389

8—2异构化 390

8—3烷基化及聚合 393

§9油品的精剂 395

9—1化学精制法 396

一、吸附净化 397

二、利用选择性溶剂的净化法 397

9—2物理化学精制法 397

9—3加防氧化剂以使发动机燃料稳定 398

一、航煤 399

10—1产品调合法 399

二、汽油 399

§10油品的调合 399

三、柴油 400

10—2添加剂及其作用 401

10—3几种产品的部分质量标准 401

§11发展方向 402

§12减少汽油发动机的尾气污染问题 402

§2加热裂解的理论基础 405

§1概述 405

2—1 反应机理和工艺条件 405

第十四章不饱和烃中间产品 405

2—2裂解设备 407

一、管式炉裂解 407

二、管式炉裂解最近的发展 409

三、其他可以选用的裂解方法 410

2—3原料 410

2—4产品分离 411

§3裂解与分离工艺流程 412

3—1 国内设计的裂解分离装置 415

一、流程说明 415

3—2 日本东洋工程公司裂解分离装置 416

一、流程说明 416

二、三废排放量及组成 416

3—3 西德鲁奇公司裂解分离装置 418

一、流程说明 418

二、三废排放量及组成 418

3—4 日本三菱石油化学工业公司裂解分离置 419

一、流程说明 419

二、三废排放量及组成 419

3—5 法国石油研究院裂解分离装置 420

一、流程说明 420

二、三废排放量及组成 420

二、三废排放量及组成 421

3—6三废治理情况及治理方法 421

§4丁二烯制造工艺 423

4—1 用萃取蒸馏法从裂解产物中回收丁二烯 423

4—2萃取蒸馏法的工艺流程 426

一、生产原理、工艺路线及主要影响因素 426

二、工艺流程及说明 427

三、三废排放及治理 429

4—3生产丁二烯其他可供选择的方法 429

4—4 丁烯氧化脱氢生产丁二烯工艺 432

一、生产原理、工艺路线及主要影响因素 432

二、工艺流程及说明 433

§5异戊间二烯的合成 435

5—1 概述 435

三、副产品及三废治理、综合利用一览表 435

5—2 异戊烷一步脱氢法生产异戊二烯工艺 437

§6乙炔制造 438

6—1 制造方法 438

6—2 乙炔的应用情况 441

一、反应 442

二、流程简述 442

§7芳烃的制造——裂解汽油加氢工艺 442

三、三废排放量及组成 445

§1概述炔的选择性氧化 446

§2氧化剂 446

第十五章液相氧化——烃的选择性氧化工艺之一 446

§3液相氧化的机理 447

§4乙醛的制造 449

4—1 原理和方法 449

4—2工艺流程及三废排放 453

一、乙烯直接氧化法 453

二、乙炔水合法制乙醛 454

三、乙醇氧化法制乙醛 458

7—1 概述 458

§5乙酸的制造 459

5—1 用乙醛制乙酸 459

5—2 用正丁烯制醋酸 459

5—3正丁烷的液相氧化 460

5—4 甲醇的醛化制醋酸 461

5—5未来的发展 462

5—6 乙醛氧化制乙酸的工艺流程及三废排放 462

§6环己醇和己二酸的制造 463

6—1概述 463

6—2环己烷氧化生产己二酸的工艺流程 464

6—3 以苯为原料生产环己酮的工艺流程及三废排放 465

一、甲苯氧化 468

§7苯酸和苯酚的制造 468

二、异丙基苯制苯酚 469

三、对苯二酸的制造 469

7—2 苯酚的生产方法 470

7—3 异丙苯法制苯酚的工艺流程及三废排放 473

7—4 磺化法制苯酚的工艺流程及三废排放 478

第十六章气相氧化——烃的选择性氧化工艺之二 481

§1气相氧化的原理 481

§2甲醇氧化制甲醛 482

2—1 概述 482

2—2工艺流程及三废排放 483

§3乙烯的部分氧化 484

3—1概述 484

3—2环氧乙烷的生产方法 486

3—3法国石油研究院乙二醇生产工艺 490

一、反应式 490

二、生产流程 491

三、三废排放及组成 493

四、目前处理情况及治理方法 493

3—4美国科学设计公司乙二醇生产工艺 494

一、主要反应式 494

二、生产流程 495

一、概况 496

3—5 乙烯气相法制醋酸乙烯 496

二、生产流程 496

三、三废排放量及组成 496

三、三废排放量及组成 497

§4丙烯的部分氧化 498

4—1概述 498

四、目前处理情况及治理方法 498

二、丙烯酸 499

三、二聚及芳构化 499

一、氧化成丙烯醛 499

4—2 丙烯腈的生产方法 500

五、丙烯腈 500

一、环氧乙烯法 500

四、丙烯羟基化制丙酮 500

二、乙炔氢氰酸法 501

三、丙烯氨氧化法 502

第一部分 我国设计的丙烯腈生产装置 504

一、工艺流程 504

4—3 丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺流程及三废排放 504

二、三废排放量及组成 505

三、目前处理情况及治理方法 506

第二部分 日本引进的丙烯腈生产装置 506

一、工艺流程 507

二、三废排放量及组成 508

三、目前处理情况及治理方法 508

§5高级烯烃的部分氧化 509

5—1概述 509

5—2丁烯氧化制顺酐的工艺流程 511

§6芳香烃的部分氧化 512

6—1概述 512

一、邻二甲苯和荼氧化成酞酑 513

二、苯氧化成马来酐 513

三、芳香烃的氨氧化 513

6—2萘氧化法制苯酐的工艺流程 514

6—3 邻二甲苯氧化法制笨酐 517

一、反应式 518

二、生产流程 518

6—4 苯氧化法制顺酐工艺流程 518

三、三废排放量及组成 519

四、目前治理情况及方法 519

一、氯苯的制造 520

1—1概述 520

二、氯乙烯的制造 520

§1氯氧化工艺 520

第十七章空气或氧之外的氧化（烃的选择性氧化工艺之三）及其他 520

一、主要反应式 523

二、工艺流程 523

1—2乙烯氯氧化法制氯乙烯工艺 523

一、反应式 525

1—3 乙炔法氯乙烯工艺 525

二、工艺流程 525

四、三废治理情况 525

三、三废排放量及组成 525

三、三废排放量及组成 526

四、三废治理情况 526

§2空气或氧之外的氧化剂 527

2—1环氧化的方法 528

一、氢过氧化物 528

二、氯代醇法 529

三、过羧酸法 529

2—2氯丙烯法（高温氯化法）自丙烯生产环氧氯丙烷及合成甘油 530

一、制法 530

二、流程说明 531

一、反应式 532

二、工艺流程 532

2—3氯醇法制环氧乙烷工艺 532

三、三废排放及组成 533

四、目前治理情况 533

2—4 氯醇法制乙二醇工艺 534

2—5 氯丙醇法制环氧丙烷工艺 535

二、用空气或氧进行液相氧化 537

一、用空气或氧进行气相氧化 537

三、液相中的共同氧化 537

§3烃的选择性氧化工艺的发展趋势 537

§4烃的水合法生产工艺 538

4—1直接水合法自乙烯生产乙醇 538

一、直接水合法的理论基础 539

二、工艺流程 541

一、制法 542

二、工艺流程 542

4—2硫酸水合法自丙烯合成异丙醇 542

三、主要原料及规格 543

四、消耗定超 543

五、参考流程 544

4—3乙炔直接水合制乙醛 545

一、制法 545

二、工艺流程 546

§5烃的其他生产工艺 547

5—1 丙烯的羰基合成制丁辛醇 547

一、反应式 548

二、国内设计的丁辛醇生产装置 548

三、英国戴维煤气动力公司丁辛醇生产装置 549

四、三废排放量及组成 550

五、目前处理情况及治理方法 550

5—2 乙醛缩合法制丁辛醇 551

一、生产过程及反应式 551

二、三废排放量及组成 555

三、目前处理情况及治理方法 555

§1 绪论和定义 556

1—1概述 556

第十八章 单体、聚合物及农药 556

1—2聚合 557

1—3聚缩 560

§2 重要的单体 561

2—1概述 561

1—4加聚 561

2—2 环己烷氧化制己内酰胺的工艺流程 563

一、反应式及工艺流程 563

§3聚合工艺 565

一、本体聚合 565

二、三废排放量及组成 565

三、沉淀聚合 566

四、乳液聚合 566

二、溶液聚合 566

五、悬浮聚合 567

六、气相聚合 567

4—1 概述 568

一、聚乙烯 568

§4聚合物的生产 568

二、聚丙烯及乙丙共聚物 569

三、聚氯乙烯 569

4—2 聚乙烯生产工艺流程及三废排放情况 570

一、高压法聚乙烯工艺流程 570

二、高压聚乙烯工艺过程的三废排放情况 571

三、低压法聚乙烯工艺流程 571

4—3 聚丙烯生产工艺流程及三废排放情况 572

一、意大利阿莫柯公司工艺流程 572

四、低压聚乙烯工艺过程的三废排放情况 572

二、日本三井石油化学工艺流程 573

三、英国高聚物和石油化学工程公司工艺流程 574

四、三废排放量及组成 575

4—4 聚氯乙烯的生产流程及悬浮聚合工艺的原理 575

一、乳液法聚氯乙烯的生产流程 576

二、悬浮法制聚氯乙烯 577

三、本体聚合生产聚氯乙烯 585

一、四氟乙烯单体的制备 590

二、聚四氟乙烯的制造方法 590

4—5 聚四氟乙烯生产工艺及性能和用途 590

三、聚四氟乙烯的生产流程 591

四、聚四氟乙烯的性能和用途 591

4—6 聚笨乙烯悬浮聚合生产工艺 595

一、工艺流程 595

二、丁苯橡胶 596

5—2 丁苯橡胶乳液聚合工艺 596

一、天然橡胶 596

一、工艺流程 596

二、三废排放量及组成 596

5—1 概述 596

§5 普通橡胶 596

二、三废排放量及组成 596

5—3溶液法生产聚丁二烯橡胶 597

6—2 丁腈橡橡生产工艺及三废排放情况 600

二、丁腈橡胶 600

一、工艺流程 600

二、三废排放量及组成 600

一、异丁橡胶 600

6—1 概述 600

§6特殊橡胶 600

一、反应式 601

二、工艺流程 601

6—3 电石乙炔法氯丁橡胶的工艺流程及三废排放情况 601

三、三废排放量及组成 604

四、三废治理情况 604

6—4 顺丁橡胶的生产工艺及三废排放情况 608

一、工艺流程 608

二、三废排放量及组成 609

§7聚酰胺 610

§9农药 612

9—1 六六六（或666） 612

§8聚脂 612

9—2滴滴涕（或DDT） 614

一、制法 617

二、生产流程 617

9—3乐果 617

三、改革工艺，减少污染 618

二、催化裂化的工艺流程 668