化工工艺学
出版时间： 2016年版
内容简介
《化工工艺学》是适应高等学校化工类专业教学改革、培养应用创新型人才需要的一本新教材。全书共13章：绪论、绿色化工、化学工艺基础、合成氨、纯碱与氯碱、烃类热裂解、芳烃转化、催化加氢与脱氢、烃类选择性氧化、氯化、聚合物生产工艺、天然产物提取工艺、化工过程强化与微反应工艺。本书以介绍典型产品的生产工艺为主线，以绿色化工原理与方法为辅线，涵盖了无机化工、有机化工、高分子化工等领域，突出了对过程强化及微化工技术的阐述，系统性和实用性强，具有一定深度，并引入了一些新技术和新资料，可帮助读者掌握重要的化工过程和技术方法、了解现代化工的全貌、增强业务发展和适应能力。 本书为普通高等学校化工类专业教材，尤其适合化学工程与工艺专业的教学，同时可供化学、化工类专业的研究生以及从事化工生产、管理、科研和设计的工程技术人员参考。
目录
第1章 绪论
1.1 化学工业 1
1.1.1 过程工业及其特点 1
1.1.2 化学工业及其分类 1
1.1.3 化学工业的地位 2
1.1.4 化学工业的发展简史 2
1.1.5 化学工业的发展趋势 4
1.1.6 我国化学工业的发展 5
1.2 化工工艺学 6
1.2.1 化工生产过程 6
1.2.2 化学工程 7
1.2.3 化学工艺 9
1.2.4 化工工艺学 9
本章小结 9
习题与思考 9
参考文献 10
第2章 绿色化工
2.1 绿色化学与清洁生产 11
2.1.1 绿色化学的原则及内容 12
2.1.2 原子经济性 13
2.1.3 环境因子和环境系数 15
2.1.4 化学品的生命周期评价 15
2.1.5 绿色过程工程 17
2.1.6 清洁生产概要 18
2.2 循环经济与生态工业 19
2.2.1 循环经济 19
2.2.2 生态工业 20
2.3 绿色化工过程实例 21
2.3.1 醋酸合成过程绿色化 21
2.3.2 环己酮肟的绿色生产工艺 23
2.3.3 铬盐生产的绿色过程工程 25
本章小结 27
习题与思考 27
参考文献 28
第3章 化学工艺基础
3.1 化工原料及其初步加工 29
3.1.1 化学矿物 29
3.1.2 煤炭 31
3.1.3 石油 34
3.1.4 天然气 41
3.1.5 生物质 44
3.2 化工生产工艺及流程 46
3.2.1 化工生产过程 46
3.2.2 化工生产工艺流程 46
3.3 化工过程的效率指标及影响因素 47
3.3.1 生产能力和生产强度 47
3.3.2 化学反应速率 48
3.3.3 转化率、选择性和收率 48
3.3.4 化学平衡 49
3.4 工业催化剂 51
3.4.1 催化剂基本知识 51
3.4.2 工业催化剂的制备及使用 52
3.5 化工工艺计算 55
3.5.1 物性数据及获取方法 55
3.5.2 物料衡算 56
3.5.3 热量衡算 61
本章小结 62
习题与思考 63
参考文献 64
第4章 合成氨
4.1 合成氨工业概述 65
4.1.1 氨的发现与工业化 65
4.1.2 合成氨生产工艺 66
4.2 煤气化制合成气 67
4.2.1 基本原理 67
4.2.2 煤气化的分类 69
4.2.3 煤气化工艺 73
4.2.4 煤气化工艺条件 77
4.3 烃类转化制合成气 79
4.3.1 天然气蒸汽转化反应原理 79
4.3.2 天然气部分氧化法制合成气反应原理 83
4.3.3 天然气转化工艺流程 84
4.3.4 转化炉 85
4.4 渣油部分氧化法制合成气 86
4.4.1 渣油部分氧化法基本原理 86
4.4.2 渣油部分氧化法影响因素 87
4.4.3 渣油部分氧化法工艺流程 88
4.5 合成气脱硫 90
4.5.1 干法脱硫 90
4.5.2 湿法脱硫 92
4.6 一氧化碳变换 94
4.6.1 CO变换反应的化学平衡 94
4.6.2 变换反应机理及动力学方程 95
4.6.3 影响CO变换反应的因素 96
4.6.4 CO变换反应催化剂 98
4.6.5 CO变换工艺与流程 101
4.7 二氧化碳的脱除 105
4.7.1 物理吸收法 105
4.7.2 化学吸收法 111
4.8 原料气的最终净化 112
4.8.1 铜氨液吸收法 112
4.8.2 液氮洗涤法 117
4.9 氨的合成 121
4.9.1 氨合成反应原理 121
4.9.2 氨合成反应热力学 122
4.9.3 氨合成反应动力学 123
4.9.4 氨合成催化剂 125
4.9.5 合成氨生成工艺条件 127
4.9.6 合成氨工艺流程 128
本章小结 130
习题与思考 130
参考文献 131
第5章 纯碱与氯碱
5.1 概述 132
5.1.1 纯碱工业 132
5.1.2 氯碱工业 133
5.2 氨碱法生产纯碱 135
5.2.1 氨碱法原理 135
5.2.2 石灰乳制备 137
5.2.3 盐水精制与吸氨 138
5.2.4 氨盐水碳酸化 140
5.2.5 重碱过滤与煅烧 143
5.2.6 氨的回收 145
5.2.7 氨碱法生产纯碱的总流程 147
5.2.8 氨碱法生产纯碱新进展 148
5.3 联合法生产纯碱和氯化铵 149
5.3.1 概述 149
5.3.2 联碱法生产原理 151
5.3.3 联碱法工艺条件 154
5.3.4 联碱法工艺流程 155
5.3.5 氯化铵结晶原理 156
5.3.6 氯化铵结晶的工艺流程及主要设备 158
5.3.7 联碱法与氨碱法的比较 160
5.3.8 联碱法新进展 161
5.4 氯碱生产 163
5.4.1 氯碱生产概述 163
5.4.2 食盐水溶液电解的基本原理 165
5.4.3 氯碱的生产 167
5.4.4 盐酸的生产 172
5.4.5 氯碱工业的新进展 174
本章小结 177
习题与思考 177
参考文献 178
第6章 烃类热裂解
6.1 烃类热裂解的理论基础 179
6.1.1 烃类热裂解的反应类型 179
6.1.2 烃类热裂解的反应机理 181
6.1.3 烃类热裂解的反应热力学 181
6.1.4 烃类热裂解的反应动力学 183
6.2 烃类热裂解工艺条件 183
6.2.1 裂解原料选择与评价 183
6.2.2 裂解过程的常用指标 184
6.2.3 裂解工艺条件 184
6.3 烃类热裂解的流程与反应器 187
6.3.1 热裂解的方法 187
6.3.2 热裂解的工艺流程 187
6.3.3 管式裂解炉 189
6.4 裂解气急冷 192
6.5 裂解炉和急冷锅炉的结焦与清焦 192
6.5.1 结焦 192
6.5.2 清焦 193
6.6 裂解气的预分馏 193
6.6.1 裂解气的预分馏过程 193
6.6.2 烃类裂解的副产物 194
6.7 裂解气的净化与分离 195
6.7.1 净化-分离系统概述 195
6.7.2 气体净化系统 196
6.7.3 压缩与制冷系统 199
6.7.4 精馏分离系统 202
6.8 乙烯工业的新动向 205
本章小结 206
习题与思考 206
参考文献 207
第7章 芳烃转化
7.1 概述 208
7.1.1 芳烃的重要性及用途 208
7.1.2 芳烃的来源及生产技术 208
7.1.3 芳烃馏分的分离 213
7.1.4 芳烃转化 214
7.2 芳烃歧化与烷基转移 216
7.2.1 芳烃歧化与烷基转移反应的化学过程 216
7.2.2 甲苯歧化反应机理 217
7.2.3 催化剂 217
7.2.4 反应的工艺条件 218
7.2.5 甲苯歧化与烷基转移的工业生产方法 220
7.3 芳烃的异构化 222
7.3.1 芳烃异构化的化学反应 222
7.3.2 芳烃异构化的反应机理 223
7.3.3 芳烃异构化的催化剂 223
7.3.4 C8芳烃异构化的工艺条件 224
7.3.5 C8芳烃异构化工艺流程 224
7.3.6 C8芳烃异构化工业生产方法 225
7.4 芳烃的烷基化 226
7.4.1 烷基化剂 226
7.4.2 苯烷基化反应的化学过程 226
7.4.3 催化剂 227
7.4.4 烷基苯的工业生产方法 227
7.5 芳烃的脱烷基 231
7.5.1 脱烷基的化学反应 231
7.5.2 加氢脱烷基的热力学分析 232
7.5.3 加氢脱烷基的动力学分析 232
7.5.4 脱烷基制苯的工业生产方法 233
7.6 C8芳烃的分离 235
7.6.1 C8芳烃的组成及性质 235
7.6.2 C8芳烃分离的工业方法 235
7.7 芳烃生产技术发展方向 242
本章小结 243
习题与思考 243
参考文献 243
第8章 催化加氢与脱氢
8.1 概述 244
8.2 催化加氢 244
8.2.1 催化加氢反应类型 244
8.2.2 催化加氢反应的一般规律 245
8.2.3 CO加氢合成甲醇 251
8.3 催化脱氢 257
8.3.1 催化脱氢的反应类型 257
8.3.2 催化脱氢反应的一般规律 258
8.3.3 催化脱氢的工业应用 263
8.3.4 乙苯催化脱氢制苯乙烯 268
本章小结 273
习题与思考 274
参考文献 274
第9章 烃类选择性氧化
9.1 烃类氧化概述 276
9.1.1 氧化过程的特点和氧化剂的选择 276
9.1.2 烃类选择性氧化过程的分类 277
9.2 均相催化氧化 277
9.2.1 催化自氧化 277
9.2.2 配位催化氧化 281
9.2.3 烯烃液相环氧化 284
9.3 非均相催化氧化 287
9.3.1 重要的非均相催化氧化反应 287
9.3.2 非均相催化氧化机理 288
9.3.3 非均相氧化催化剂和反应器 289
9.4 乙烯制环氧乙烷 290
9.4.1 环氧乙烷的性质 290
9.4.2 氯醇法生产环氧乙烷 290
9.4.3 乙烯空气氧化法生产环氧乙烷 291
9.4.4 乙烯直接氧化法生产环氧乙烷 292
9.4.5 乙烯直接环氧化反应的机理 292
9.4.6 乙烯直接氧化法的工艺条件 293
9.4.7 乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工艺流程 294
9.4.8 环氧乙烷生产工艺技术的新进展 296
9.5 丙烯氨氧化制丙烯腈 297
9.5.1 丙烯腈的性质、用途及其工艺概况 297
9.5.2 丙烯氨氧化的反应机理 298
9.5.3 丙烯氨氧化制丙烯腈的化学原理 299
9.5.4 丙烯氨氧化反应的影响因素 299
9.5.5 丙烯腈生产工艺流程 301
9.5.6 丙烯腈生产过程中的废物处理 305
9.5.7 丙烯腈生产工艺的开发 306
9.5.8 丙烯氨氧化催化剂的研究进展 308
9.6 氧化操作的安全技术 309
9.6.1 爆炸极限的概念 309
9.6.2 爆炸极限的计算方法 309
9.6.3 爆炸极限的作图法 310
9.6.4 爆炸极限的影响因素 312
本章小结 312
习题与思考 312
参考文献 312
第10章 氯化
10.1 氯代烃种类和用途 314
10.2 氯代烃的主要生产方法 314
10.2.1 取代氯化 314
10.2.2 加成氯化 316
10.2.3 氢氯化反应 316
10.2.4 脱氯化氢反应 317
10.2.5 氧氯化反应 317
10.3 氯乙烯概述 317
10.3.1 氯乙烯的性质和用途 317
10.3.2 氯乙烯的生产方法 318
10.4 乙炔法生产氯乙烯 319
10.4.1 乙炔和氯化氢加成的反应 319
10.4.2 乙炔和氯化氢加成反应的操作条件 320
10.4.3 乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯的工艺流程 320
10.5 平衡氧氯化生产氯乙烯 321
10.5.1 乙烯直接氯化 321
10.5.2 乙烯氧氯化反应 323
10.5.3 二氯乙烷热裂解 327
10.5.4 平衡氧氯化生产氯乙烯的工艺 329
10.6 平衡氧氯化法技术进展 335
10.6.1 乙烯氧氯化催化剂 335
10.6.2 能量的综合利用 335
10.6.3 新工艺技术 335
本章小结 336
习题与思考 336
参考文献 336
第11章 聚合物生产工艺
11.1 聚合物概论 338
11.1.1 聚合物及其表示方法 338
11.1.2 聚合物的命名和分类 340
11.1.3 制备聚合物的反应类型 341
11.1.4 聚合物分子量及其分布 343
11.1.5 聚合物的结构 343
11.2 聚合原理 346
11.2.1 连锁聚合 346
11.2.2 逐步聚合 355
11.3 聚合方法 362
11.3.1 方法概述 362
11.3.2 本体聚合 362
11.3.3 溶液聚合 362
11.3.4 悬浮聚合 363
11.3.5 乳液聚合 364
11.3.6 熔融聚合 365
11.3.7 界面聚合 365
11.3.8 固相聚合 366
11.3.9 淤浆聚合 367
11.4 聚合物生产工艺 367
11.4.1 聚合物生产流程 367
11.4.2 生产三废处理与安全 369
11.4.3 聚氯乙烯(PVC)合成工艺 370
11.4.4 涤纶聚酯(PET树脂)合成工艺 372
11.4.5 顺丁橡胶(BR)合成工艺 376
本章小结 378
习题与思考 378
参考文献 378
第12章 天然产物提取工艺
12.1 概述 380
12.1.1 天然产物提取工艺学的特点 380
12.1.2 天然产物开发利用概况 381
12.1.3 天然产物分离工艺设计策略和技术进展 381
12.1.4 天然产物提取过程选择 382
12.2 原料细胞结构与提取工艺特性 384
12.2.1 原料与天然产物提取工艺特性 384
12.2.2 生物细胞的结构与天然产物成分的浸出 385
12.2.3 破坏细胞膜和壁的方法 385
12.2.4 原料的质量控制 386
12.2.5 原料的前处理 387
12.2.6 提取时对有生理活性物质的保护措施 388
12.3 精油提取工艺 389
12.3.1 概述 389
12.3.2 精油的提取工艺特性 390
12.3.3 精油提取实例 392
12.4 黄酮类化合物提取工艺 394
12.4.1 概述 394
12.4.2 黄酮类化合物的提取工艺特性 396
12.4.3 黄酮类化合物提取实例 399
本章小结 402
习题与思考 402
参考文献 402
第13章 化工过程强化与徽反应工艺
13.1 概述 403
13.2 化工过程强化 404
13.2.1 过程强化设备 404
13.2.2 过程强化技术 409
13.2.3 过程强化实例:以强化传质为目的的耦合分离技术 410
13.3 微反应工艺 411
13.3.1 微反应器的定义和分类 411
13.3.2 微反应器的制造 412
13.3.3 微反应器的应用 416
13.3.4 微反应工艺实例:乙烯环氧化制环氧乙烷 424
本章小结 425
习题与思考 425
参考文献 425