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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