化工与制药生产基础(张志华)

本书重点介绍化工、制药企业广泛使用的典型单元操作，以单元操作过程分析为切入点，以培养学生的工程意识和应用能力为主线，加强对机械与设备的基本原理、结构、性能、操作要点的介绍。选择了化工、制药行业的典型工艺，使学生对化工、制药生产工艺有较深入的理解。“化工与制药生产安全知识与技术”一章将使学生全面了解生产过程中的安全问题，建立安全第一的生产意识。“绪论”、“化工与制药生产过程的基本知识”两章，使学生对化工与制药行业及生产过程有一个总体的了解。
本教材适用于高职高专化工、制药技术相关专业（例如，工业分析与检测、化工设备维修技术、高分子材料加工技术、过程装备及其自动化等）学生，也可作为化工制药企业的培训教材。化工、制药工艺类专业学生也可参考使用。

绪论1
一、化学工业与化工生产1
二、制药工业与制药生产2
三、绿色化工3
四、课程的任务和内容4
第一章化工、制药生产过程的基本知识6
第一节化工、制药生产过程组成6
一、原料的选择和预处理6
二、生产中的反应过程7
三、产物分离和提纯过程8
第二节生产过程常用指标9
一、生产能力、生产强度与空间速度9
二、转化率、选择性和收率10
第三节生产过程热力学分析11
一、热力学第一定律和热力学第二定律12
二、化学反应限度分析12
三、化学反应平衡移动分析12
第四节生产过程动力学分析13
一、温度对化学反应速率的影响14
二、浓度对化学反应速率的影响14
三、催化剂对化学反应速率的影响15
第五节工艺条件分析15
一、温度15
二、压力16
三、原料配比16
思考题17
第二章流体输送及机械18
第一节概述18
一、流体输送在化工与制药生产中的应用18
二、化工与制药生产过程中流体输送的实例18
三、常见流体输送方式18
第二节化工与制药生产管路的基本构成20
一、公称压力与公称直径20
二、管路的选择21
三、管件的选择22
四、阀门的选择22
第三节流体的基本性质24
一、密度24
二、压力25
三、黏度26
第四节流体运动的基本规律26
一、流量与流速26
二、稳定流动和不稳定流动28
三、流体稳定流动时的物料衡算——连续性方程28
四、流体稳定流动时的能量衡算——伯努利方程29
五、流体在管内的流动阻力33
第五节流动参数的测量39
一、流量的测量39
二、压力测量41
第六节流体输送机械42
一、液体输送设备43
二、气体输送设备46
思考题48
计算题49
第三章传热与换热器51
第一节概述51
一、传热在化工与制药生产中的应用51
二、传热的基本方式51
三、化工与制药生产中的换热方法52
第二节间壁传热过程分析53
一、间壁传热过程53
二、传热速率方程及应用54
第三节换热器58
一、管式换热器58
二、板式换热器61
三、翅片式换热器63
四、夹套式换热器64
五、热管换热器64
六、强化换热器传热效果的途径65
七、换热器的选择与使用66
第四节管路和设备的保温67
一、保温的目的67
二、保温结构67
三、对保温材料的要求67
四、保温层的厚度67
思考题71
计算题72
第四章蒸馏与设备74
第一节概述74
一、蒸馏操作在化工、制药生产中的应用74
二、蒸馏操作依据和分类75
第二节精馏过程分析75
一、精馏装置系统的组成75
二、精馏原理76
第三节双组分混合液精馏塔操作分析82
一、基本假设82
二、双组分连续精馏基本计算83
第四节精馏设备90
一、板式塔的结构90
二、影响精馏操作的主要因素92
三、精馏技术展望94
思考题95
计算题95
第五章吸收与设备96
第一节概述96
一、吸收操作在化工、制药生产中的应用96
二、气体吸收过程97
第二节吸收剂的选择98
一、吸收原理98
二、吸收剂用量的计算102
第三节吸收设备106
一、填料塔106
二、吸收操作参数的选择与调节111
三、填料塔与板式塔的比较113
四、强化吸收过程的途径114
五、再生塔114
思考题116
第六章干燥与设备117
第一节概述117
第二节干燥过程118
一、对流干燥过程118
二、湿空气119
三、湿物料122
四、干燥速率123
五、湿度图125
六、干燥过程的计算127
第三节典型干燥设备128
一、间歇式干燥器——厢式干燥器128
二、连续式干燥器128
三、干燥操作条件的确定131
思考题132
第七章新型传质分离技术133
第一节膜分离133
一、概述133
二、膜的分类与应用133
三、气体膜分离过程氢气回收实例134
四、反渗透膜海水淡化分离过程实例135
五、膜分离基本原理136
六、膜分离设备139
第二节冷冻干燥140
一、概述140
二、冷冻干燥设备141
三、冷冻干燥设备操作142
思考题144
第八章典型化工与制药产品生产工艺145
第一节氨的合成145
一、氨合成反应的基本原理145
二、氨合成催化剂148
三、氨的分离及合成工艺流程150
四、氨合成工艺条件153
五、氨合成塔155
六、氨合成塔的操作控制要点159
第二节乙炔法生产醋酸乙烯酯生产工艺161
一、乙炔法生产醋酸乙烯酯的工艺原理162
二、乙炔法生产醋酸乙烯酯合成工序工艺流程163
三、乙炔法生产醋酸乙烯酯操作及分析164
四、流化床反应器165
第三节青霉素生产工艺165
一、青霉素发酵工艺166
二、青霉素提炼工艺167
思考题175
第九章化工与制药生产安全知识与技术176
第一节安全生产概况176
一、安全与本质安全176
二、化工与制药安全生产特点177
三、企业安全生产现状177
四、安全生产法规建设177
第二节工业防毒179
一、概述179
二、工业毒物在人体内的转化182
三、职业中毒与最高容许浓度183
四、综合防毒技术184
第三节防火防爆185
一、防火防爆基本知识185
二、防火防爆基本措施186
三、限制火灾爆炸的扩散与蔓延188
四、消防安全190
第四节压力容器安全191
一、压力容器分类192
二、压力容器安全附件192
三、压力容器的安全操作193
第五节电气安全194
一、电气安全基本知识194
二、触电事故预防与急救196
思考题198

附录199
一、某些气体的重要物理性质199
二、某些液体的重要物理性质200
三、某些固体的重要物理性质201
四、干空气的物理性质202
五、水的物理性质202
六、饱和水蒸气的物理性质（按温度排列）203
七、饱和水蒸气的物理性质（按压力排列）205
八、液体的黏度和密度206
九、101?33kPa压力下气体的黏度209
十、液体的比热容211
十一、101?33kPa压力下气体的比热容213
十二、汽化热（蒸发潜热）215
十三、管子规格（摘录）217
十四、离心泵规格（摘录）218
十五、离心通风机规格221
参考文献223

为更好地满足化工、制药行业对人才知识和能力的需求，适应高职高专人才培养的要求，我们组织编写了本教材。教材有如下几个特点。
1?以企业岗位要求确定教材的内容和体系
化工与制药企业非工艺技术类岗位（例如，工业分析与检测、化工设备维修技术、高分子材料加工技术、过程装备及其自动化等）的人员除需具备一些本专业的知识和技能要求外，还需要掌握化工与制药生产工艺过程基本知识，并具有安全生产意识和能力。本教材以此确定内容和编写体系。
2?遵循认知规律，增强教材的针对性和实用性
教材首先对化工、制药生产过程的一些共性进行了介绍，并对所需的一些基本理论知识进行有针对性的介绍，以便于知识的衔接。单元操作过程侧重于基本原理、设备基本结构与性能、主要参数的测量与控制。典型化工、制药生产工艺重点介绍基本原理、工艺流程、工艺参数及生产控制。不求多，不求全，但求针对性、实用性要强。
3?拓宽教材的使用范围，增加制药生产典型工艺、化工与制药生产安全知识与技术等
与化工基础类教材相比，增加了制药生产过程的一些有代表性的单元操作与典型工艺、化工与制药生产安全知识与技术，可满足更多人群的需要，拓宽了教材的选择和使用范围。
教材的编写力求符合非化工、制药生产技术专业学生的知识与能力结构要求。符合非化工、制药技术类岗位的对化工生产知识与能力的要求，教材编写简明、实用，体现企业正在使用的新工艺、新技术。
本教材由河北工程技术高等专科学校张志华担任主编，河北化工医药职业技术学院闫志谦、沧州职业技术学院白建忠担任副主编，石家庄职业技术学院吴英绵担任主审。绪论、第二章、第三章由张志华编写；第一章、第四章由闫志谦编写；第五章、第六章由白建忠编写；第七章、第八章的第三节、第九章由河北化工医药职业技术学院张之东编写；第八章的第一节、第二节由河北海特伟业石化有限公司张如璐编写。
由于编者水平所限，不妥之处在所难免，敬请专家和广大读者提出宝贵的批评和建议，以便今后修订。

编者2013年5月