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第1章绪论 001 1.1化工工艺学的定义和研究范畴 001 1.1.1现代化学工业的地位和作用 001 1.1.2化工工艺学的定义 002 1.1.3化工工艺学的研究范畴 002 1.2化工工艺学的历史发展与现状 003 1.3化工生产过程的基本组成 004 1.4化工工艺流程设计原则与工艺流程图的分类 005 1.4.1化工工艺流程设计原则 005 1.4.2工艺流程图的分类 006 1.5化工生产过程的自动化与智能化 009 练习思考题 010
第2章化工原料与资源利用 011 2.1化工原料的分类与性质 011 2.1.1原料分类 011 2.1.2化工原料的性质 012 2.1.3主要化工原料及其初步加工 012 2.2化工原料的选择与利用 021 2.2.1化工过程的效率指标 021 2.2.2可获得性与成本 024 2.2.3安全性与环保评估 024 2.2.4质量控制与管理 025 2.2.5适用性及应用范围 025 2.2.6替代与改进方案 025 2.3化工原料的预处理与储存 025 2.3.1化工原料的预处理 025 2.3.2原料收集分类与稳定性评估 026 2.3.3原料的储存 026 2.4化工资源的综合利用与再生 028 练习思考题 028
第3章典型石油加工工艺 029 3.1原油的预处理和常减压蒸馏 029 3.1.1原油的预处理 029 3.1.2常减压蒸馏 030 3.2延迟焦化 031 3.2.1延迟焦化工艺流程 031 3.2.2延迟焦化主要操作条件 032 3.2.3延迟焦化产品分布 033 3.3催化裂化和加氢裂化 033 3.3.1催化裂化 033 3.3.2加氢裂化 036 3.4催化重整 037 3.4.1催化重整的主要反应类型 037 3.4.2催化重整工艺流程 037 3.5烃类热裂解 039 3.5.1热裂解过程的化学反应与反应机理 039 3.5.2烃类热裂解反应的影响因素 044 3.5.3管式裂解炉 051 3.5.4裂解气的急冷 056 3.5.5裂解气的预分馏与净化 057 3.5.6裂解气的分离与精制 062 练习思考题 066
第4章典型天然气加工工艺 067 4.1天然气制合成气 067 4.1.1天然气蒸汽转化过程工艺原理 067 4.1.2甲烷蒸汽转化的生产方式 075 4.1.3粗合成气的净化 079 4.2天然气制乙炔 098 4.2.1天然气部分氧化法制乙炔反应原理 099 4.2.2天然气部分氧化法制乙炔工艺流程 100 练习思考题 102
第5章典型煤化工工艺 103 5.1煤焦化 104 5.1.1煤的成焦过程机理 104 5.1.2现代焦化厂炼焦工艺 105 5.1.3焦炉结构 107 5.1.4炼焦新工艺技术 109 5.1.5干法熄焦技术 109 5.2煤气化 110 5.2.1煤气化基本原理 110 5.2.2煤气化工艺条件 111 5.2.3煤气化的分类方法 112 5.2.4典型气化工艺技术 114 5.3煤制甲醇 120 5.3.1概况 120 5.3.2基本原理和工艺流程 120 5.3.3典型工艺技术 122 5.4甲醇制烯烃 123 5.4.1概况 123 5.4.2基本原理和工艺流程 124 5.5煤间接液化制油 127 5.5.1概况 127 5.5.2基本原理和工艺流程 127 5.5.3典型工艺技术 128 5.6煤制合成天然气 131 5.6.1概况 131 5.6.2基本原理和工艺流程 132 5.6.3典型工艺技术 134 5.7煤制乙二醇 137 5.7.1概况 137 5.7.2基本原理和工艺流程 137 5.8煤基多联产技术 139 5.8.1定义 139 5.8.2煤基多联产模式 139 5.8.3代表性应用案例 140 练习思考题 143
第6章通用反应单元工艺 144 6.1加氢和脱氢 144 6.1.1概述 145 6.1.2氮加氢制合成氨 148 6.1.3乙苯脱氢制苯乙烯 165 6.2氧化反应 171 6.2.1概述 172 6.2.2对二甲苯高温氧化制对苯二甲酸 177 6.2.3乙烯液相直接氧化法生产乙醛 182 6.2.4丁烯氧化脱氢制丁二烯 186 6.2.5乙烯环氧化制环氧乙烷 190 6.2.6丙烯氨氧化制丙烯腈 196 6.2.7氧化过程的安全生产技术 201 6.3羰基合成 203 6.3.1概述 203 6.3.2甲醇低压羰基化制乙酸 210 6.4氯化反应 213 6.4.1氯化反应的主要类型 214 6.4.2氯化剂 216 6.4.3氯化反应机理 216 6.4.4平衡型氧氯化法生产氯乙烯 218 6.4.5丙烯氯化法制环氧氯丙烷 226 练习思考题 229
第7章绿色化工工艺 230 7.1绿色化工工艺的概念与原则 230 7.1.1绿色化工工艺的概念与重要性 230 7.1.2绿色化工工艺的设计原则与评价方法 232 7.2清洁生产工艺 234 7.2.1清洁生产的概念和内容 234 7.2.2清洁生产的途径 235 7.3绿色能源 241 7.3.1新能源分类 242 7.3.2清洁燃料 242 7.3.3氢能 245 7.4碳排放双控与负碳技术工艺 248 7.4.1双碳目标与碳排放双控 248 7.4.2负碳技术——碳捕集、利用和封存 249 练习思考题 253
参考文献 254
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“化工工艺学”是高等学校化学工程与工艺、能源化学工程、精细化工、应用化学等专业的专业必修课,是研究由原料经化学加工制取化工产品的一门课程,包括原料综合利用、加工方法原理、生产技术与设备、经济性与合理性、工艺流程优化、安全与环保等内容。 本教材顺应“新工科”背景下更新、拓展教材内容的要求,紧跟行业前沿技术,融入了新时代化工能源行业在化工工艺方面的实践成果。教材以“知识脉络清晰,工业案例典型”为特色,共分7章:绪论章节介绍化工工艺学的定义、研究范畴、化工生产过程的基本组成、工艺流程设计原则、工艺流程图等概念,通过介绍化工工艺的重要性和发展历史,提高学生学习兴趣;化工原料与资源利用章节介绍主要化工原料的分类与性质、化工原料的选择与利用、预处理与储存、资源综合利用与再生等内容,加强基础课程与专业课程之间的衔接,使学生能够明确化工工艺学的基本概念,逐步掌握化工工艺流程分析与对比评价的基本方法,为后续工艺流程案例的学习打下坚实的基础;典型石油化工工艺、典型天然气化工工艺、典型煤化工工艺、通用反应单元工艺等章节,以典型的化工产品的生产工艺和过程为主导,着重讲述化工工艺学的基本理论知识和案例分析,并结合案例介绍工艺中的安全与环保技术,实现对学生工艺流程分析与设计能力的拓展,并培养学生可持续发展的观念和安全意识;绿色化工工艺章节介绍绿色化工与清洁生产、碳排放双控与负碳技术等方面的内容,强化绿色化工理念,培养学生的家国情怀和社会责任感,强化职业道德和工程伦理教育。 本书根据新工科人才培养和工程教育理念,结合编者多年教授“化工工艺学”课程的体会和教学改革经验编写而成。本教材由宁夏大学范辉、李平、任永胜任主编,宁夏大学白永辉、马清祥任副主编。第1章、第4章、第6章由宁夏大学范辉撰写,第2章由宁夏大学任永胜撰写,第3章由中国石化集团宁夏分公司黄金刚撰写,第5章由宁夏大学白永辉撰写,第7章由宁夏大学马清祥撰写。宁夏大学李平负责全书图文内容,范辉负责全书统稿,天津大学王胜平、北京化工大学王周君负责总体策划与全书校对。本书在编写过程中,得到了宁夏工业设计院沈永锋的指导及大力支持,在此表示感谢。 由于水平有限,书中疏漏之处,敬请读者提出批评和改进意见,编者不胜感激。
编者 2025年5月
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