目录 1
第1章 绪论 1
1.1 化学工艺学的研究范畴［1］ 1
1.2 化学工业的发展、地位与作用［2,3］ 1
1.3 现代化学工业的特点和发展方向 3
1.3.1 现代化学工业的特点［4,5］ 3
1.3.2 化学工业发展的方向 4
1.4.2 化学工业的主要产品［6～14］ 5
1.4.1 化学工业的原料资源［3,4,6］ 5
1.4 化学工业的原料资源和主要产品 5
1.5 本教材的主要内容和特点 10
参考文献 10
第2章 化学工艺基础 12
2.1 原料资源及其加工 12
2.1.1 无机化学矿及其加工［1,2］ 12
2.1.2 石油及其加工［3～7］ 13
2.1.3 天然气及其加工［5,8,9］ 19
2.1.4 煤及其加工［5,10,11］ 20
2.1.5 生物质及其加工［5,12～16］ 22
2.1.6 再生资源的开发利用［17,18］ 23
2.1.7 空气和水［19,20］ 23
2.2 化工生产过程及流程 24
2.2.1 化工生产过程［21,22］ 24
2.2.2 化工生产工艺流程［23～29］ 24
2.3 化工过程的主要效率指标［30,31］ 27
2.3.1 生产能力和生产强度 27
2.3.2 化学反应的效率——合成效率 27
2.3.3 转化率、选择性和收率 28
2.3.4 平衡转化率和平衡产率 30
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响［32～37］ 30
2.4.1 温度的影响 30
2.4.2 浓度的影响 31
2.4.3 压力的影响 32
2.5 催化剂的性能及使用［38～46］ 32
2.5.1 催化剂的基本特征 33
2.5.2 催化剂的分类 34
2.5.3 工业催化剂使用中的有关问题 34
2.6.1 反应过程的物料衡算 36
2.6 反应过程的物料衡算和热量衡算［47～50］ 36
2.6.2 反应过程的热量衡算 41
思考题与习题 50
参考文献 52
第3章 烃类热裂解 54
3.1 热裂解过程的化学反应［4～7,10～11］ 54
3.1.1 烃类裂解的反应规律 54
3.1.2 烃类裂解的反应机理 61
3.1.3 裂解原料性质及评价 64
3.1.4 裂解反应的化学热力学和动力学 66
3.2 裂解过程的工艺参数和操作指标［4～6,10～11］ 71
3.2.1 裂解原料 71
3.2.2 裂解温度和停留时间 72
3.2.3 烃分压与稀释剂 73
3.2.4 裂解深度 75
3.3 管式裂解炉及裂解工艺过程［4～5,12,13］ 78
3.3.1 管式裂解炉 78
3.3.2 急冷、热量回收及清焦 83
3.4.2 预分馏工艺过程概述 85
3.4.1 裂解气预分馏的目的与任务 85
3.4 裂解气的预分馏及净化［5,10］ 85
3.4.3 裂解汽油与裂解燃料油 87
3.4.4 裂解气的净化 87
3.5 压缩和制冷系统［5,6,14］ 95
3.5.1 裂解气的压缩 95
3.5.2 裂解装置中的制冷系统 96
3.6 裂解气的精馏分离系统［4～8,10,13,14］ 99
3.6.1 分离流程的组织 99
3.6.2 分离流程的主要评价指标 102
3.6.3 脱甲烷塔 103
3.6.4 乙烯塔 107
3.6.5 脱甲烷塔和乙烯塔比较 109
3.6.6 中间冷凝器和中间再沸器 109
3.7 乙烯工业的发展趋势［1～3,15］ 110
3.7.1 乙烯建设规模继续向大型化发展 110
3.7.2 生产新技术的研究开发 110
思考题 112
参考文献 112
4.1.1 芳烃的来源与生产方法［4～13］ 114
4.1 概述［1～3］ 114
第4章 芳烃转化过程 114
4.1.2 芳烃馏分的分离［14］ 121
4.1.3 芳烃的转化［1,15,16］ 123
4.2 芳烃转化 125
4.2.1 芳烃的脱烷基化［1,15,17,18］ 125
4.2.2 芳烃的歧化与烷基转移［1,15,19,20］ 130
4.2.3 C8芳烃的异构化［1,15,21～23］ 134
4.2.4 芳烃的烷基化［1,15,24,25］ 138
4.3.2 C8芳烃单体的分离 144
4.3.1 C8芳烃的组成与性质 144
4.3 C8芳烃的分离［1,15,26,27］ 144
4.4 芳烃生产技术发展方向 149
思考题 150
参考文献 150
第5章 合成气的生产过程 152
5.1 概述［1～12］ 152
5.1.1 合成气的生产方法 152
5.1.2 合成气的应用实例 152
5.2.1 煤气化过程工艺原理 155
5.2 由煤制合成气［6,7,14～16］ 155
5.2.2 煤气化的生产方法及主要设备 156
5.3 由天然气制造合成气［6～12］ 160
5.3.1 天然气制合成气的工艺技术及其进展 160
5.3.2 天然气蒸汽转化过程工艺原理 161
5.3.3 天然气蒸汽转化过程的工艺条件 168
5.3.4 天然气蒸汽转化流程和主要设备 169
5.4 由渣油制合成气［6,7,16］ 172
5.4.1 渣油部分氧化过程工艺原理 172
5.4.2 渣油部分氧化反应器和工艺流程 173
5.5 一氧化碳变换过程［6,7,16］ 174
5.5.1 一氧化碳变换反应化学平衡 175
5.5.2 一氧化碳变换催化剂 176
5.5.3 一氧化碳变换反应动力学 176
5.5.4 一氧化碳变换的操作条件 177
5.5.5 变换反应器的类型 178
5.5.6 变换过程的工艺流程 179
5.6 气体中硫化物和二氧化碳的脱除［6,7］ 180
5.6.1 脱硫方法及工艺 181
5.6.2 脱除二氧化碳的方法和工艺 183
思考题 185
参考文献 186
第6章 加氢与脱氢过程 187
6.1 概述［1,2］ 187
6.1.1 加氢反应的类型 187
6.1.2 脱氢反应的类型 188
6.2 加氢、脱氢反应的一般规律［1～4］ 188
6.2.1 催化加氢反应的一般规律 188
6.2.2 催化脱氢反应的一般规律 191
6.3 氮加氢制合成氨［4～11］ 193
6.3.1 反应原理 194
6.3.2 工艺条件选择 198
6.3.3 工艺流程和合成塔 199
6.4 甲醇的合成［2,12～14］ 205
6.4.1 合成甲醇的基本原理 205
6.4.2 合成甲醇催化剂 207
6.4.3 合成甲醇工艺条件 208
6.4.4 合成甲醇工艺流程及反应器 208
6.4.5 合成甲醇的技术进展 209
6.5 乙苯脱氢制苯乙烯［2,15］ 210
6.5.1 制取苯乙烯的方法简介 211
6.5.2 乙苯催化脱氢的基本原理 212
6.5.3 乙苯脱氢反应条件选择 213
6.5.4 乙苯脱氢工艺流程和反应器 214
6.5.5 乙苯脱氢工艺的改进 215
6.6 正丁烯氧化脱氢制丁二烯［2］ 215
6.6.1 生产方法 216
6.6.2 工艺原理 217
6.6.3 工艺条件的选择 218
6.6.4 工艺流程 219
思考题 221
参考文献 221
第7章 烃类选择性氧化 222
7.1 概述［1～4］ 222
7.1.1 氧化过程的特点和氧化剂的选择 222
7.1.2 烃类选择性氧化过程的分类 223
7.2 均相催化氧化［1～13,36］ 223
7.2.1 催化自氧化 223
7.2.2 配位催化氧化 230
7.2.3 烯烃液相环氧化 235
7.2.4 均相催化氧化过程反应器的类型 237
7.3 非均相催化氧化［1～4,11,12］ 238
7.3.1 重要的非均相催化氧化反应 238
7.3.2 非均相催化氧化反应机理 240
7.3.3 非均相氧化催化剂和反应器 240
7.4.1 环氧乙烷的性质与用途 242
7.4.2 环氧乙烷的生产方法 242
7.4 乙烯环氧化制环氧乙烷［1～4,10～23,36］ 242
7.4.3 乙烯直接氧化法制环氧乙烷的反应 243
7.4.4 乙烯直接环氧化催化剂与反应机理 243
7.4.5 反应条件对乙烯环氧化的影响 246
7.4.6 乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷的工艺流程 247
7.4.7 环氧乙烷生产工艺技术的新进展 249
7.5 丙烯氨氧化制丙烯腈［1～4,8,9,11,12,24～32,36］ 249
7.5.1 丙烯腈的性质、用途及其工艺概况 249
7.5.2 丙烯氨氧化制丙烯腈的化学反应 250
7.5.3 丙烯氨氧化催化剂 250
7.5.5 丙烯氨氧化反应的影响因素 252
7.5.4 丙烯氨氧化反应机理与动力学 252
7.5.6 丙烯腈生产工艺流程 255
7.5.7 丙烯腈生产过程中的废物处理 257
7.6 芳烃氧化制邻苯二甲酸酐［1～4,9,10,33～36］ 258
7.6.1 邻苯二甲酸酐的性质、用途及工艺概况 258
7.6.2 邻二甲苯制苯酐反应机理 258
7.6.3 邻苯二甲酸酐生产采用的催化剂 259
7.6.4 邻苯二甲酸酐生产工艺流程 259
7.7.1 爆炸极限 260
7.7 氧化操作的安全技术［11,12,37,38］ 260
7.7.2 防止爆炸的工艺措施 261
7.8 催化氧化技术进展［1～6］ 262
思考题 263
参考文献 263
第8章 羰基化过程 265
8.1 概述［1～4］ 265
8.1.1 不饱和化合物的羰化反应 265
8.1.2 甲醇的羰化反应 266
8.2 羰基化反应的理论基础［2,5～9］ 267
8.2.2 配位体 268
8.2.1 中心原子 268
8.2.3 相 269
8.3 甲醇羰基化合成醋酸［4,9～11］ 270
8.3.1 甲醇羰化反应合成醋酸的基本原理 271
8.3.2 甲醇羰化制醋酸的工艺流程 273
8.3.3 甲醇低压羰基合成醋酸的优缺点 275
8.4 丙烯羰基化合成丁醇、辛醇［1,2,4,12］ 276
8.4.1 烯烃氢甲酰化反应的基本原理 276
8.4.2 丙烯氢甲酰化法合成丁醇、辛醇 283
8.5 羰基化反应技术的发展趋势［4,13,14］ 290
8.5.1 均相固相化催化剂的研究 290
8.5.2 非铑催化剂的研究 290
8.5.3 羰基合成生产1,4-丁二醇 291
8.5.4 羰基合成在精细化工中的应用 291
思考题 292
参考文献 292
9.2 氯代烃的主要生产方法［1～3,49～60］ 293
9.2.1 取代氯化 293
9.1 概述［1,2］ 293
第9章 氯化过程 293
9.2.2 加成氯化 294
9.2.3 氢氯化反应 295
9.2.4 脱氯化氢反应 295
9.2.5 氧氯化反应 295
9.2.6 氯解反应 295
9.3 氯乙烯［1～10］ 296
9.3.1 氯乙烯的性质和用途 296
9.3.2 氯乙烯的生产方法 297
9.4 平衡氧氯化生产氯乙烯［1～6,10～15,17～22］ 299
9.4.1 乙烯直接氯化 300
9.4.2 乙烯氧氯化反应 303
9.4.3 二氯乙烷热裂解反应 307
9.5 乙烯氧氯化生产氯乙烯工艺［1～6,15,16,21,22,65］ 309
9.5.1 直接氯化单元 309
9.5.2 乙烯氧氯化制二氯乙烷 311
9.5.3 二氯乙烷净化 313
9.5.4 二氯乙烷裂解 314
9.6.1 新反应路线 316
9.6 平衡氧氯化法技术进展［2,25～48,61～64］ 316
9.5.5 氯乙烯精制 316
9.6.2 平衡氧氯化法 318
思考题 320
参考文献 321
第10章 聚合物生产工艺基础 323
10.1 聚合物的基本概念 323
10.1.1 聚合物及其表征 323
10.1.2 聚合物大分子及其结构特性 325
10.1.3 聚合物的命名 330
10.1.4 聚合物分类 332
10.1.5 聚合反应的分类 334
10.2 聚合反应的理论基础和聚合方法 335
10.2.1 连锁聚合反应 335
10.2.2 逐步聚合 345
10.2.3 聚合物的化学反应 350
10.2.4 聚合的实施方法 353
10.3 聚合物生产工艺 355
10.3.1 聚合物的生产过程 355
10.3.2 聚烯烃的生产过程 358
10.3.3 聚酯的生产过程 367
10.3.4 合成橡胶的生产过程 372
思考题 379
参考文献 380
第11章 生物技术生产大宗化学品 381
11.1 概述［1～7］ 381
11.1.1 生物质原料 381
11.1.2 生物催化剂 382
11.1.3 生物技术分类与应用 382
11.1.4 应用生物技术生产化工产品的特点 383
11.1.5 生物技术在大宗化工产品生产中的应用 384
11.2 发酵法生产乙醇［8～11］ 385
11.2.1 常用原料 385
11.2.2 发酵法制乙醇生产工艺 386
11.2.3 乙醇发酵新技术 389
11.2.4 燃料乙醇的生产与应用 389
11.3 生物柴油的生产［12～16］ 390
11.3.1 我国生物柴油的生产现状 390
11.3.2 生物柴油的生产方法 390
11.4.1 丙烯酰胺生产概况 392
11.4 微生物法生产丙烯酰胺［17～21］ 392
11.4.2 微生物催化法生产丙烯酰胺的工艺 393
11.4.3 腈水合酶 394
1 1.4.4 微生物转化过程中反应器形式 394
11.5 发酵法生产二元酸［22～27］ 396
11.5.1 发酵法生产长链二元酸 396
11.5.2 丁二酸 397
11.5.3 已二酸的生产 398
11.6 生物法制备1,3-丙二醇［28～32］ 398
11.6.2 甘油发酵制备1,3-丙二醇 399
11.6.1 1,3-丙二醇合成方法 399
11.6.3 菌种及1,3-PDO生成机理 400
11.6.4 发酵过程动力学和动态行为 400
11.6.5 发酵工艺 401
11.6.6 其他发酵方法 401
11.7 乳酸的生物合成与聚乳酸［33～38］ 402
11.7.1 基本状况 402
11.7.2 乳酸发酵机理 403
11.7.3 乳酸发酵工艺 404
11.7.4 聚乳酸的生产 406
11.8 生物技术应用于化工产品生产发展趋势［39,40］ 407
思考题 408
参考文献 408
第12章 绿色化学化工概论 410
12.1 绿色化学的基本概念［1～10］ 410
12.1.1 绿色化学定义 410
12.1.2 原子经济性（原子利用率） 411
12.1.3 绿色化学原则 414
12.2.2 过程绿色化 415
12.2 绿色化学工艺的途径和手段［1～30］ 415
12.2.1 原料绿色化 415
12.2.3 产品绿色化 425
12.3 绿色化工过程实例［9,31～69］ 425
12.3.1 氢气和氧气直接合成过氧化氢新工艺 425
12.3.2 环氧丙烷的绿色生产工艺 429
12.3.3 环己酮肟的绿色生产工艺 434
思考题 436
参考文献 437