化學工藝學

《化學工藝學》主要包括基本無機化工、基本有機化工和綠色化學化工三個方面的內容。基本無機化工部分主要以合成氣和氨合成生產工藝為例介紹合成氣製取、一氧化碳變換、合成氣淨化和氨合成等的生產原理、工藝條件、工藝過程與設備等。有機化工部分主要介紹烴類蒸汽熱裂解制烯烴工藝、催化氧化工藝、催化加氫工藝、催化脱氫與氧化脱氫工藝和羰基合成等的生產原理、工藝過程等。綠色化學化工部分主要介紹綠色化學化工的基本概念、實現手段、工業實例、現代工業生產中的典型三廢處理原理與方法。

《化學工藝學》為高等學校化學工程與工藝專業教材，也可作為化學和相關專業的化學工藝課程教材，並可供從事化工生產、科研和設計的相關工程技術人員參考。

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第1章緒論1

1.1化學工藝學與化學工業1

1.2煤化工3

1.2.1煤炭資源3

1.2.2煉焦化學產品3

1.2.3乙炔化工5

1.2.4煤氣化制合成氣6

1.3石油化工7

1.3.1概述7

1.3.2石油及其加工煉製8

1.3.3天然氣及其淨化分離20

1.4無機原料23

1.4.1概述23

1.4.2空氣24

1.4.3無機原料的前處理25

思考題26

第2章合成氣27

2.1固體燃料氣化27

2.1.1氣化過程的化學反應28

2.1.2氣化爐的基本型式31

2.1.3固定牀間歇式制半水煤氣工藝35

2.1.4固定牀加壓氣化工藝39

2.1.5常壓流化牀氣化工藝41

2.1.6常壓氣流牀氣化工藝42

2.1.7加壓氣流牀氣化工藝42

2.1.8固體燃料氣化方法發展與創新46

2.2烴類蒸汽轉化47

2.2.1甲烷蒸汽轉化反應化學熱力學47

2.2.2甲烷蒸汽轉化反應動力學49

2.2.3轉化過程的析炭51

2.2.4烴類蒸汽轉化催化劑52

2.2.5天然氣蒸汽轉化工藝54

2.2.6石腦油蒸汽轉化工藝58

2.2.7烴類蒸汽轉化的其他方法59

2.3重油部分氧化60

2.3.1重油部分氧化的化學反應60

2.3.2過程機理與速度問題61

2.3.3炭黑生成問題61

2.3.4工藝條件62

2.3.5工藝流程63

2.4合成氣的淨化與分離精製65

2.4.1概述65

2.4.2粗合成氣的淨化66

2.4.3一氧化碳變換71

2.4.4原料氣精製75

2.5合成氣的化學加工79

思考題82

第3章合成氨84

3.1氨合成反應的化學原理85

3.1.1氨合成反應的化學熱力學問題85

3.1.2氨合成反應動力學88

3.2氨合成的工藝與設備91

3.2.1工藝條件的選擇91 ^[1] 

3.2.2氨合成的工藝流程93

3.2.3氨合成塔97

3.3氨的加工100

3.3.1硝酸101

3.3.2硝酸銨101

3.3.3尿素102

3.4合成氨工業與高新技術、戰略性新興產業結合103

3.4.1合成氨工業與新型煤化工103

3.4.2合成氨工業與傳統工業的節能減排技術103

思考題105

第4章烴類蒸汽裂解106

4.1裂解原料106

4.1.1裂解原料的來源106

4.1.2裂解原料性質指標及其與裂解反應的關係107

4.1.3裂解原料與裂解過程110

4.2烴類裂解過程的化學反應111

4.2.1烷烴的裂解反應111

4.2.2環烷烴的裂解反應113

4.2.3芳烴的裂解反應113

4.2.4烯烴的裂解反應114

4.2.5裂解過程中的結焦生炭反應114

4.2.6烴裂解的自由基鏈反應機理115

4.2.7烴裂解的分子反應機理117

4.3裂解反應的化學熱力學和動力學117

4.3.1裂解反應的熱效應117

4.3.2裂解反應的化學平衡118

4.3.3裂解反應系統的化學動力學120

4.4烴類蒸汽裂解的工藝過程123

4.4.1衡量裂解結果的指標123

4.4.2裂解過程的工藝條件124

4.4.3管式爐裂解法126

4.4.4管式爐裂解法與新裂解技術133

4.5裂解氣的淨化與分離135

4.5.1概述135

4.5.2裂解氣的淨化136

4.5.3壓縮和冷凍系統137

4.5.4裂解氣的精餾分離系統138

4.6乙烯裝置的“三廢”問題140

4.7催化裂解乙烯工藝141

4.7.1催化裂解反應機理141

4.7.2催化劑的研究和進展142

4.7.3催化裂解制乙烯工藝142

4.8新型非石油路線乙烯工藝143

思考題144

第5章基本有機化工146

5.1概述146

5.2催化氧化——乙醛、環氧乙烷、丙烯腈149

5.2.1概述149

5.2.2乙烯絡合催化氧化制乙醛150

5.2.3乙烯環氧化制環氧乙烷156

5.2.4丙烯氨氧化制丙烯腈161

5.3催化加氫——甲醇、環己烷166

5.3.1有機化工中的催化加氫過程166

5.3.2合成甲醇168

5.3.3苯加氫制環己烷177

5.4脱氫與氧化脱氫——苯乙烯、丁二烯、甲醛179

5.4.1概述179

5.4.2乙苯脱氫制苯乙烯180

5.4.3丁烯氧化脱氫制丁二烯185

5.4.4甲醇空氣氧化制甲醛190

5.5羰基合成——丁（辛）醇、醋酸194

5.5.1羰基合成簡介194

5.5.2丙烯氫甲酰化制丁醛196

5.5.3甲醇羰基化制醋酸204

思考題207

第6章綠色化學化工和三廢處理208

6.1綠色化學的基本概念208

6.1.1綠色化學定義208

6.1.2綠色化學原則209

6.1.3綠色化學指標209

6.2綠色化學工藝的途徑和手段212

6.2.1原料綠色化212

6.2.2過程綠色化213

6.2.3產品綠色化221

6.3低碳循環經濟下的綠色化學化工221

6.3.1低碳循環經濟221

6.3.2低碳循環經濟理念中的“5R”概念222

6.3.3低碳循環經濟下的綠色化學與化工展望222

6.4廢氣處理223

6.4.1工業廢氣簡介223

6.4.2氮氧化物廢氣處理224

6.5廢液處理226

6.5.1煤氣化廢水處理226

6.5.2乙烯廢鹼液的處理229

6.6固廢處理230

6.6.1煤氣化粉煤灰230

6.6.2廢催化劑回收利用232

思考題240

參考文獻241 ^[1]