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1、第一章 绪论 内容项 化学工业的范围和分类 化学工业的现状和发展方向 化学工艺学与化学工业的关系 一、化学工业的范围和分类 化学工业：借助于化学反应将原料制成化工产品的工业 化工原料的类型：自然矿藏、人工合成产品包括化工产品等等 化工产品的类型：到目前为止，已发现和人工合成的化工产品有 2000 多万种； 商品销售的有 8 万多种；而与工农业、国防及人类生活密切相关的 4000 种左右。 目前我国县以上化工企业 7000 多家，从业人员 400 多万，能生产 4.5 万种化工 产品，化肥、合成氨 染料产量居世界第一；硫酸、纯碱、农药的产量居世界第 二。每年为国家创造 2000 多亿元的税收，是
2、我国的经济支柱产业。 化学工业的分类（按学科分类） .无机化工：如无机酸、碱、盐及无机化肥 .有机化工：如烯烃、有机酸、醇、酯，芳烃等 .高分子化工：利用聚合和缩聚反应，合成橡胶、塑料、化纤。 .精细化工：医药、农药、染料、表面活性剂、催化剂、化妆品等特定功能产 品。 .生物化工：依靠微生物发酵、酶催化制取的产品如抗生素、有机溶剂、调味 剂、食品添加剂等。 二、化学工业的现状、特点和发展方向 1.化学工业现状： 是我国支柱型的产业；但生产规模小、生产成本高、大型装置设备自给率 低，产品品种少、功能化和差别率低，环境污染严重，能量消耗高。 2.现代化学工业特点： 原料、生产方法和生产产品的多样性
3、与复杂性 现代化学工业生产的大型化、综合化及精细化 化工生产中多学科合作，生产技术密集 重视生产中能量的合理利用，积极采用先进的科学技术和节能工艺 化学工业属于资金密集，投资回收率快利润高产业 化工生产中易燃、易爆、有毒及污染 3.现代化学工业发展的方向： .化工生产中加快研究、开发、利用高新科学技术产品。 .化工生产原料应充分利用 在化工生产中提倡设计和开发“原子经济性反应” ，该概念是美国化学家 B.M.Trost 于 1991 年提出的， “在化学反应中应使原料中的每一个原子都结合 到目标分子即产物中，不需要利用保护基团或离子基团，因而不会有副产物或 废物生成” 。即最大限度地利用原料和
4、最大限度地减少废物排放。 .化工生产中大力发展绿色化工，生产过程中应做到“零排放” 采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂 利用反应选择性高的催化剂和工艺流程 将副产物和废物转化为有利用价值的产品 淘汰污染环境和破坏生态平衡的产品，开发对生态环境有好产品 实施废弃物再利用工程 .化工生产过程要实现高效、节能及智能化生产 三、化学工艺学与化学工业的关系 1.化学工艺学的分类：无机化工工艺学；有机化工工艺学；高分子化工工 艺学；酿造工艺学；水泥工艺学；精细化工工艺学；生物化工工艺学等各种工 艺学 2.化学工艺学与化学工业关系： 化学工艺学与化学工业的发展紧密联系，两者相互依存、相互促进，共同发展， 化
5、学工艺学是化学工业的基础学科，化学工艺学的发展可为化学工业的发展提 供坚强的支撑；而化学工业的发展又可以促进化学工艺学的提高。 第二章 化工资源及初步加工 内容项 2-1 化学矿 2-2 煤炭 2-3 石油 2-4 天然气 2-5 其他化工资源 化工资源包括以下几种化工资源包括以下几种 1.矿产资源矿产资源 2.海洋资源海洋资源 3.动物资源动物资源 4.植物资源植物资源 5.空气和水空气和水 6.农林牧渔产品及其他副产物农林牧渔产品及其他副产物 2-1 化学矿化学矿 中国化学矿资源：中国化学矿资源丰富。已探明储量的有中国化学矿资源：中国化学矿资源丰富。已探明储量的有 20 多个矿种。多个矿种
6、。 中国化学矿资源的特点和分布：中国化学矿资源的特点和分布： 1.资源比较丰富，但分布不均。资源比较丰富，但分布不均。 2.高品位矿储量比较少。高品位矿储量比较少。 3.选矿比较困难。选矿比较困难。 矿资源利用对策矿资源利用对策 1.加强矿石采选技术的研究，走人工富集的道路加强矿石采选技术的研究，走人工富集的道路 2.加强矿产的综合利用技术研究，尽量从综合体或复盐中提炼出有用的副产品以提高加强矿产的综合利用技术研究，尽量从综合体或复盐中提炼出有用的副产品以提高 开采企业的经济效益开采企业的经济效益 3.针对中国现有矿藏品位低，运输费用高，因而经济效益不好的现实状况，国家允许针对中国现有矿藏品位
7、低，运输费用高，因而经济效益不好的现实状况，国家允许 从国外进口高品位的矿石。从国外进口高品位的矿石。 2-2 煤炭煤炭 中国煤炭资源比石油和天然气丰富，可供开采的量为中国煤炭资源比石油和天然气丰富，可供开采的量为 114500 亿吨，占世界可供开采亿吨，占世界可供开采 量的量的 12.6%，据世界第三位。，据世界第三位。2005 年的开采量达年的开采量达 21.9 亿吨，据世界第一位。亿吨，据世界第一位。 煤炭在煤炭在 20 世纪世纪 50 年代前，曾是制取有机化学品的主要资源。有机化学工业是以煤年代前，曾是制取有机化学品的主要资源。有机化学工业是以煤 电石乙炔为基础建立起来的。电石乙炔为基
8、础建立起来的。20 世纪世纪 50 年代后，逐渐被石油和天然气取代。年代后，逐渐被石油和天然气取代。 有机化学工业主要由石油和天然气为原料制得。但随着石油资源的日益枯竭，煤化工有机化学工业主要由石油和天然气为原料制得。但随着石油资源的日益枯竭，煤化工 和天然气化工将会取代石油化工，或为获取有机化学品的主要来源，有机化学工业也会发和天然气化工将会取代石油化工，或为获取有机化学品的主要来源，有机化学工业也会发 生质的飞跃。生质的飞跃。 一一.煤的种类和特征煤的种类和特征 1.煤的种类（三类）煤的种类（三类） a.腐植煤腐植煤 由高等植物形成的煤，在自然界中分布最广。又可细分为泥炭，褐煤，烟由高等植
9、物形成的煤，在自然界中分布最广。又可细分为泥炭，褐煤，烟 煤和无烟煤。煤和无烟煤。 b.残植煤残植煤 由高等植物中稳定组分富集而形成的煤。在自然界中分布不广，储量也不由高等植物中稳定组分富集而形成的煤。在自然界中分布不广，储量也不 大。大。 c.腐泥煤腐泥煤 主要由湖沼，泻湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐败而形成的。主要由湖沼，泻湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐败而形成的。 储量不多，研究也比较少，可细分为藻煤，胶泥煤和油页岩等。储量不多，研究也比较少，可细分为藻煤，胶泥煤和油页岩等。 2.煤的特征煤的特征 a.腐植煤类和腐泥煤类的主要特征见表腐植煤类和腐泥煤类的主要特征见表 2-
10、2-01 b.各种腐植煤的特征，腐植煤又可细分为泥炭，褐煤，烟煤和无烟煤四大类：各种腐植煤的特征，腐植煤又可细分为泥炭，褐煤，烟煤和无烟煤四大类： （1）泥炭，又称草炭，呈棕褐色或黑褐色。）泥炭，又称草炭，呈棕褐色或黑褐色。 （2）褐煤，大多呈褐色或暗褐色）褐煤，大多呈褐色或暗褐色 （3）烟煤，呈灰黑色至黑色）烟煤，呈灰黑色至黑色 （4）无烟煤，俗称白煤或红煤，呈灰黑色，有金属光泽。）无烟煤，俗称白煤或红煤，呈灰黑色，有金属光泽。 （5）其他）其他 各种腐殖煤主要特征 二二.煤的化学组成或分子结构煤的化学组成或分子结构 1.煤的化学组成煤的化学组成 煤中有机物主要有煤中有机物主要有 C,H,O
11、 及少量的及少量的 N,S 和和 P 构成。构成。 表表 2-2-03 煤的元素组成煤的元素组成 2.煤的分子结构煤的分子结构 各各种种腐腐植植煤煤的的主主要要特特征征 特征 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 颜色 光泽 外部条带 燃烧现象 水分 相对密度 硬度 棕褐色为主 无 有原始植物残 体 有烟 多 很低 褐色，黑褐色 大多数暗 不明显 有烟 较多 1.11.4 低 黑色 有一定光泽 呈条带状 多烟 少 1.21.5 较高 灰黑色 有金属光泽 无明显条带 无烟 较少 1.41.8 高 种类 组成 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 w（C）/ % 6070 7080 8090 9098 w（H）/ % 5
12、6 56 45 13 w（O）/ % 2535 1525 515 13 种类 特征 腐植煤类 腐泥煤类 颜色 光泽 用火柴燃烧 有机物的氢含量 低温焦油产率 褐色和黑色 光亮的居多 不燃烧 一般 w（氢）6%，可达 11.5% 一般大于 25% 煤的分子结构以芳核为主，配以烷基侧脸和含氧，含氮，含硫基团，近似组成为煤的分子结构以芳核为主，配以烷基侧脸和含氧，含氮，含硫基团，近似组成为 (C135H97O9NS)m 三三.腐植煤的生成过程腐植煤的生成过程 腐植煤的生成过程与成煤植物、古气候、古地理及大地构造有关。各地质年代成煤植腐植煤的生成过程与成煤植物、古气候、古地理及大地构造有关。各地质年代
13、成煤植 物不同。其中有三个不同聚煤期物不同。其中有三个不同聚煤期 a.古生代的石炭纪和三叠纪，造煤植物主要是孢子植物。古生代的石炭纪和三叠纪，造煤植物主要是孢子植物。 b.中生代的侏罗纪和白垩纪，造煤植物主要是裸子植物。中生代的侏罗纪和白垩纪，造煤植物主要是裸子植物。 c.新生代的第三纪，造煤植物主要是被子植物。新生代的第三纪，造煤植物主要是被子植物。 B.成煤条件成煤条件 a.具有均匀的较高温度和潮湿的气候具有均匀的较高温度和潮湿的气候 b.地形起伏易形成大的沼泽。地形起伏易形成大的沼泽。 c.地壳运动速度与死亡植物堆积速度相适应地壳运动速度与死亡植物堆积速度相适应 C.成煤阶段成煤阶段 a
14、.泥炭化阶段泥炭化阶段 堆积在沼泽中的植物残体，逐渐与空气隔绝，现经历弱氧化环境，喜氧菌分解植物残堆积在沼泽中的植物残体，逐渐与空气隔绝，现经历弱氧化环境，喜氧菌分解植物残 体，然后进入还原环境，在厌氧菌作用下，将煤中的含氧基团分解，煤被还原。体，然后进入还原环境，在厌氧菌作用下，将煤中的含氧基团分解，煤被还原。 b.煤化阶段煤化阶段 （1）成岩作用阶段）成岩作用阶段 泥炭被压实，脱水，增炭，孔隙度下降并逐渐固结，由无定形不均质的泥炭逐步转泥炭被压实，脱水，增炭，孔隙度下降并逐渐固结，由无定形不均质的泥炭逐步转 化为岩石状的褐煤，这一阶段称为成岩作用阶段。化为岩石状的褐煤，这一阶段称为成岩作用
15、阶段。 （2）变质作用阶段）变质作用阶段 褐煤处在地下深处，受地热和上覆岩石的静压力的长期作用，进一步演化成烟煤和褐煤处在地下深处，受地热和上覆岩石的静压力的长期作用，进一步演化成烟煤和 无烟煤，这种成煤区域很大，称为无烟煤，这种成煤区域很大，称为“压域变质作用压域变质作用” 。 四四.洗煤和煤的储存洗煤和煤的储存 1.洗煤洗煤 开采出的煤中含有大量杂质。开采出的煤中含有大量杂质。 一般原煤均需洗煤，将大量杂质一般原煤均需洗煤，将大量杂质 从煤中除去，选煤厂的加工工序从煤中除去，选煤厂的加工工序 见图见图 2-2-03 主要主要 工序有：工序有： a.原煤准备作业原煤准备作业 b.选煤和脱水作
16、业选煤和脱水作业 c.生产技术检查生产技术检查 d.产品运销作业产品运销作业 矿井 原煤受煤设施或 入场原煤 筛分 选矸 大块矸石选后煤 装运破碎 入洗原煤 洗选和脱水 或经原煤质量均匀化设施 装运 洗矸 中煤块精煤未精煤煤泥水 装运 煤泥回收及洗水澄清 浮选精煤 脱水或干燥 浮选尾煤（损失）循环水 装运 总精煤 装运 图2-2-3选煤厂常用的加工程序图 2.煤的储存煤的储存 煤在空气中受氧气，水，温度，的作用下会变质，称作煤的风化。变质的煤不仅热值煤在空气中受氧气，水，温度，的作用下会变质，称作煤的风化。变质的煤不仅热值 会降低，炼焦和化工应用也会受到明显的影响，因此煤的储存也相当重要。采用的办法有：会降低，炼焦和化工应用也会受到明显的影响，因此煤的储存也相当重要。采用的办法有： （1）隔绝空法）隔绝空法 （2）加强通风散热）加强通风散热 （3）计划使用和运输煤炭）计划使用和运输煤炭 五五.煤炭的综合利用煤炭的综合利用 1.泥炭的综合利用泥炭的综合利用 （1）直接利用：）直接利用： 做燃料
