化工工艺学(刘晓林)

　　本书是高等学校化工类专业教学指导委员会第二批教材之一。本书适宜工程教育人才的培养使用。 本书特点：本教材以典型化工产品生产工艺和典型化工过程为主线，讲授化工工艺过程的基本原理和基本思想，注重新工艺新技术的应用以及资源的可持续利用，介绍先进的过程强化技术原理和其在实际生产中的应用。 本教材内容由浅入深，适用范围较宽，符合大化工、复合型以及国际化人才培养的要求，既可以作为化学工程与工艺专业的本科教材，也可以用作从事化工过程的生产、设计、研究及科技人员的参考教材。 

　　全书共7章，内容包括：绪论、典型无机化工产品生产工艺、石油炼制过程及产品生产工艺、基本有机化工典型产品生产工艺、煤化工工艺、合成气及其重要衍生物的生产工艺以及典型聚合物产品生产工艺。本教材以典型化工产品生产工艺和典型化工过程为主线，介绍化工工艺过程的基本原理，注重新工艺新技术的应用以及资源的可持续利用。 本书可作为化学工程与工艺专业的本科教材，也可供化工过程的生产、设计、研究人员及科技人员参考。

　　刘晓林，北京化工大学化工学院，教授，博导，化学工艺专业负责人，1983年毕业于河北化工学院无机化工专业，获工学学士；1986年毕业于河北师范大学化学系物理化学专业，获理学硕士；1996～1997，清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室做访问学者；2001毕业于清华大学材料系，无机非金属专业（全日制），获工学博士学位；2001年至今，北京化工大学化学工程学院任教。主要从事本科教学、本科教学管理、指导研究生博士生、科学研究工作以及其他公益工作。 主讲本科生课程： 化学工程与工艺概论、基本有机化工工艺学、物理化学、化学工程实验设计、现代化工技术选讲、指导生产实习和毕业设计（论文）。

第1章绪论 / 1 1.1现代化学工业概述1 1.2化工工艺学的研究对象与研究内容2 1.3化工产品生产工艺流程的原则3 1.4化工产品生产工艺流程的组织与评价3 1.4.1工艺流程的基本组成3 1.4.2工艺流程的组织原则和评价方法4 1.5现代化学工业的特点和发展方向5 思考题5 第2章典型无机化工产品生产工艺 / 6 2.1硫酸6 2.1.1概述6 2.1.2硫酸生产工艺流程7 2.1.3硫铁矿制二氧化硫炉气9 2.1.4二氧化硫炉气净化11 2.1.5二氧化硫转化制三氧化硫18 2.1.6三氧化硫吸收25 2.1.7安全与三废综合利用31 2.2硝酸34 2.2.1概述34 2.2.2稀硝酸生产工艺流程35 2.2.3氨接触氧化37 2.2.4一氧化氮氧化41 2.2.5氮氧化物的吸收43 2.2.6尾气的治理和能量利用47 2.3纯碱48 2.3.1概述48 2.3.2氨碱法制纯碱49 2.3.3联合制碱法制纯碱57 2.4烧碱58 2.4.1概述58 2.4.2电解法制碱的理论基础592 4.3隔膜法电解技术61 2.4.4离子膜法电解技术63 思考题64 参考文献65 第3章石油炼制过程及产品生产工艺 / 66 3.1概述66 3.1.1石油及其产品66 3.1.2原油的加工方案71 3.2物理加工过程73 3.2.1脱盐和脱水73 3.2.2原油蒸馏过程76 3.2.3渣油的丙烷脱沥青85 3.3重质油裂化过程90 3.3.1热裂化加工90 3.3.2催化裂化94 3.3.3加氢裂化107 3.4产品精制过程111 3.4.1催化重整111 3.4.2加氢精制118 3.4.3异构化、烷基化与甲基叔丁基醚生产120 思考题125 参考文献126 第4章基本有机化工典型产品生产工艺 / 127 4.1概述127 4.2烃类热裂解131 4.2.1烃类热裂解的原理135 4.2.2管式裂解炉生产乙烯的工艺142 4.2.3裂解炉工艺流程及管式裂解炉147 4.2.4裂解气预分馏工艺流程155 4.2.5裂解气的压缩与净化工艺流程158 4.2.6裂解气分离与精制工艺流程171 4.2.7乙烯工业的发展趋势和生产新技术179 4.3芳烃转化182 4.3.1概述182 4.3.2芳烃转化反应的类型183 4.3.3C8芳烃异构化和C8混合芳烃的分离184 4.3.4苯烷基化制乙苯190 4.3.5甲苯催化脱甲基制苯191 4.4加氢和脱氢194 4.4.1概述194 4.4.2加氢与脱氢的机理分析194 4.4.3苯加氢制环己烷199 4.4.4乙苯脱氢制苯乙烯201 4.5烃类的催化氧化204 4.5.1概述204 4.5.2乙烯配位催化氧化制乙醛209 4.5.3环氧乙烷/乙二醇213 4.6羰基化反应221 4.6.1概述221 4.6.2丙烯羰基合成制丁醇和辛醇222 4.6.3甲醇低压羰基化制醋酸228 4.6.4羰基化技术新进展231 4.7烃类氯化231 4.7.1概述231 4.7.2乙烯氧氯化制氯乙烯234 4.7.3丙烯氯化制环氧氯丙烷240 思考题244 参考文献245 第5章煤化工工艺 / 246 5.1概述246 5.1.1煤炭资源与煤的性质246 5.1.2煤化工分类及其主要产品251 5.1.3煤化工发展简史及煤化工在中国的发展253 5.2煤的热分解254 5.2.1煤的热解过程254 5.2.2煤在热解过程中的化学反应255 5.2.3影响煤热解的因素256 5.2.4热解过程中煤表面结构的变化257 5.3煤的干馏258 5.3.1煤的低温干馏258 5.3.2煤的高温干馏261 5.4煤的气化270 5.4.1概述270 5.4.2煤气化原理271 5.4.3煤气化方法273 5.4.4煤气化工艺275 5.4.5煤气化联合循环发电278 5.5煤的液化279 5.5.1煤的直接液化279 5.5.2煤的间接液化282 5.6煤化工发展趋势284 5.6.1煤化工发展存在的问题284 5.6.2煤的清洁高效利用285 思考题285 参考文献286 第6章合成气及其重要衍生物的生产工艺 / 287 6.1概述287 6.1.1合成气与碳一化工287 6.1.2合成气的生产方法289 6.2天然气转化制合成气290 6.2.1天然气制合成气概述290 6.2.2天然气蒸汽转化的基本原理291 6.2.3天然气蒸汽转化的工艺条件295 6.2.4天然气蒸汽转化的工艺流程296 6.3煤气化制合成气298 6.3.1煤气化制合成气的基本原理298 6.3.2煤气化制合成气的工艺条件298 6.3.3煤气化制合成气的工艺流程299 6.4重油部分氧化制合成气300 6.4.1重油部分氧化制合成气概述300 6.4.2重油部分氧化制合成气的基本原理300 6.4.3重油部分氧化制合成气的工艺条件301 6.4.4重油部分氧化制合成气的工艺流程302 6.5合成气的净化与调控303 6.5.1酸性气体的脱除303 6.5.2一氧化碳变换反应307 6.5.3合成气的精制方法312 6.6合成氨与尿素314 6.6.1合成氨概述314 6.6.2合成氨的基本原理315 6.6.3合成氨的工艺条件319 6.6.4合成氨塔320 6.6.5合成氨的工艺流程322 6.6.6尿素的合成324 6.7甲醇及其利用326 6.7.1概述326 6.7.2合成甲醇的基本原理327 6.7.3合成甲醇的工艺条件328 6.7.4合成甲醇的工艺流程329 6.7.5甲醇制汽油（MTG）技术330 6.7.6甲醇制烯烃（MTO）技术331 思考题332 参考文献333 第7章典型聚合物产品生产工艺 / 334 7.1概述334 7.1.1高分子的基本概念334 7.1.2聚合物的命名与分类335 7.1.3高分子材料的制备337 7.1.4高分子材料的发展338 7.2聚合反应的理论基础338 7.2.1聚合原理338 7.2.2聚合物的改性340 7.2.3聚合反应实施方法341 7.3聚合物的生产过程342 7.3.1聚合物生产的特点342 7.3.2聚合物的生产过程343 7.4典型聚合物产品的合成工艺344 7.4.1聚乙烯344 7.4.2聚酯纤维345 7.4.3丁苯橡胶347 思考题350 参考文献 / 350

　　化工工艺学是研究由原料经过化学反应及相应的加工过程制取化工产品的一门科学，是化学工程与工艺本科专业的核心课程。 教材的编写着眼于现代大化工一体化的发展趋势，通过系统地介绍机化工、石油炼制、基本有机化工、煤化工、合成气以及聚合物化工中的典型产品生产工艺，使读者能够掌握化工工艺学的基本理论和基本知识，并了解化工行业中一些重要产品的生产原理、工艺特点、关键设备、环境保护及经济性评价方法等，还能够了解典型化工产品的生产工艺现状、发展趋势以及新技术的应用。本教材的内容除含盖一般化工工艺学的基本知识和典型产品生产工艺以外，主要特点是从化学工业发展的进程、特点以及能源和产品供需现状角度进行教材的结构组织和内容编写，特别将合成气及其重要衍生物的生产工艺作为独立章节，希望通过合成气或甲醇的生产建立由天然气、煤碳或石油生产基本有机化工产品的桥梁，达到资源的合理利用，实现环境保护和可持续发展的目的。 本教材内容既有一定的广度，同时又具有一定的深度，可满足高校化学工程与工艺专业的教学要求。 本教材共分7章，由北京化工大学刘晓林和刘伟担任主编，丁文明和王周君参编。第1章和第4章（除4.4加氢和脱氢及4.7烃类氯化两部分外）由刘晓林编写，并承担全书的统稿工作；第2章和第4章的4.7烃类氯化由刘伟编写；第3章和第4章的4.4加氢和脱氢部分由丁文明编写；第5章、第6章和第7章由王周君编写。 编写本书时参考了国内外相关专著、期刊等文献，分别列在每章后的参考文献部分，并致谢意！ 由于编者知识水平的局限，书中不妥之处，恳请读者批评指正。 编者 2015年6月于北京

　　化学工业是国民经济的基础和支柱性产业，主要包括无机化工、有机化工、精细化工、生物化工、能源化工、化工新材料等，遍及国民经济建设与发展的重要领域。化学工业在世界各国国民经济中占据重要位置，自2010年起，我国化学工业经济总量居全球**。 高等教育是推动社会经济发展的重要力量。当前我国正处在加快转变经济发展方式、推动产业转型升级的关键时期。化学工业要以加快转变发展方式为主线，加快产业转型升级，增强科技创新能力，进一步加大节能减排、联合重组、技术改造、安全生产、两化融合力度，提高资源能源综合利用效率，大力发展循环经济，实现化学工业集约发展、清洁发展、低碳发展、安全发展和可持续发展。化学工业转型迫切需要大批高素质创新人才，培养适应经济社会发展需要的高层次人才正是大学*重要的历史使命和战略任务。 高等学校化工类专业教学指导委员会(简称“化工教指委”)是聘请并领导的专家组织，其主要职责是以人才培养为本，开展高等学校本科化工类专业教学的研究、咨询、指导、评估、服务等工作。高等学校本科化工类专业包括化学工程与工艺、资源循环科学与工程、能源化学工程、化学工程与工业生物工程等，培养化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等领域从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才，对国民经济的发展具有重要的支撑作用。 为了适应新形势下教育观念和教育模式的变革，2008年“化工教指委”与化学工业出版社组织编写和出版了10种适合应用型本科教育、突出工程特色的“高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会教材”(简称“教指委教材”)，部分品种为***精品课程、省级精品课程的配套教材。本套“教指委教材”出版后被100多所高校选用，并获得中国石油和化学工业优秀教材等奖项，其中《化工工艺学》还被评选为“十二五”普通高等教育本科***规划教材。 党的十八大报告明确提出要着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力。高等教育的改革要以更加适应经济社会发展需要为着力点，以培养多规格、多样化的应用型、复合型人才为重点，积极稳步推进卓越工程师教育培养计划实施。为提高化工类专业本科生的创新能力和工程实践能力，满足化工学科知识与技术不断更新以及人才培养多样化的需求，2014年6月“化工教指委”和化学工业出版社共同在太原召开了“高等学校化工类专业教学指导委员会教材编审会”，在组织修订**批10种教材的同时，增补专业必修课、专业选修课与实验实践课配套教材品种，以期为我国化工类专业人才培养提供更丰富的教学支持。 本套“教指委教材”反映了化工类学科的新理论、新技术、新应用，强化安全环保意识；以“实例一原理一模型一应用”的方式进行教材内容的组织，便于学生学以致用；加强教育界与产业界的联系，联合行业专家参与教材内容的设计，增加培养学生实践能力的内容；讲述方式更多地采用实景式、案例式、讨论式，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力；强调现代信息技术在化工中的应用，增加计算机辅助化工计算、模拟、设计与优化等内容；提供配套的数字化教学资源，如电子课件、课程知识要点、习题解答等，方便师生使用。 希望“高等学校化工类专业教学指导委员会教材”的出版能够为培养理论基础扎实、工程意识完备、综合素质高、创新能力强的化工类人才提供系统的、优质的、新颖的教学内容。 高等学校化工类专业教学指导委员会 2015年6月

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