天津大学化工导论课件第一章化工的地位与发展史.docx

1、天津大学化工导论课件第一章化工的地位与发展史 本文由huanggb2004贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工导论 第1章 化工的地位与发展史 1.1 化工概述 1.2 化工与国民经济的关系 1.3 化工发展史 化工的含义 化学工业,化学工程和化学工艺的总称 化学工业,化学工程和化学工艺的总称 或其单一部分都可称为化工 都可称为化工. 或其单一部分都可称为化工. 化工的范围不断扩充,并形成新的 化工的范围不断扩充, 名词, 环境化工,化工自动化, 名词,如: 环境化工,化工自动化,化工 过程模拟,化工技术经济,化工安全等. 过程模拟,

2、化工技术经济,化工安全等. 化工可以分别指化学工业, 化工可以分别指化学工业,化学工程和 化学工艺,也可指其综合. 化学工艺,也可指其综合. 化学工业 (1)按原料分:石油化学工业,煤化学工业, 按原料分:石油化学工业, 化学工业, 化学工业 生物化学工业 农林化学工业等 化学工业, 生物化学工业,农林化学工业等 . (2)按产品吨位分:大吨位产品,精细化学 按产品吨位分:大吨位产品,精细化学 产品 品,前者指产量大对国民经济影响大的一 些产品,如氨,乙烯,甲醇, 些产品,如氨,乙烯,甲醇,后者指产量 品种多,但价值高的产品,如药品, 小,品种多,但价值高的产品,如药品, 染料等. 染料等.

3、化学工业 (3)按化学特性分:分为无机化学工业和有机化学工业. 按化学特性分:分为无机化学工业和有机化学工业. (4)我国统计的方法,把化学工业划分为下列各种工业: 我国统计的方法,把化学工业划分为下列各种工业: 合成氨及肥料工业,硫酸工业,制碱工业, 合成氨及肥料工业,硫酸工业,制碱工业,无机物工业 包括无机盐及单质),基本有机原料工业, ),基本有机原料工业 (包括无机盐及单质),基本有机原料工业,染料及中间 体工业,产业用炸药工业,化学农药工业,医药药品工业, 体工业,产业用炸药工业,化学农药工业,医药药品工业, 合成树脂与塑料工业,合成纤维工业,合成橡胶工业, 合成树脂与塑料工业,合成

4、纤维工业,合成橡胶工业,橡 胶制品工业,涂料及颜料工业,信息记录材料工业(包括 胶制品工业,涂料及颜料工业,信息记录材料工业( 感光材料,磁记录材料),化学试剂工业, ),化学试剂工业 感光材料,磁记录材料),化学试剂工业,军用化学品工 以及化学矿开采业和化工机械制造业等. 业,以及化学矿开采业和化工机械制造业等. 化学与化工(1) 化学与化工(1) 从事科学研究的科学家和研究者关心的是 有关自然界, 有关自然界,人类社会现象和规律的系统 知识,理论的探索. 知识,理论的探索.在高等教育中一般属 于理科范畴. 于理科范畴. 化学家主要对合成新物质, 化学家主要对合成新物质,发现新的化学 反应,

5、测定物质的化学结构和性质, 反应,测定物质的化学结构和性质,以及 新的机理,规律,理论感兴趣. 新的机理,规律,理论感兴趣. 化学与化工(2) 化学与化工(2) 从事技术研究的工程师 从事技术研究的工程师关心的是将科 学知识, 学知识,规律和理论用于最有效地改变和 利用自然资源, 利用自然资源, 生产或制造各种产物和器 物,以有利于人类.技术研究在高等教育 以有利于人类. 中一般属于工科. 中一般属于工科. 理科和工科的专业背景和兴趣均不 但他们共同构筑了科学与技术, 同,但他们共同构筑了科学与技术, 形成了第一生产力 化学工程与工艺(1) 化学工程与工艺(1) 化学工程研究以化学工业为代表的

6、过程工 化学工程研究以化学工业为代表的过程工 业中有关的化学过程和物理过程的一般原 理和共性规律,解决过程及装置的开发, 理和共性规律,解决过程及装置的开发, 设计,操作及优化的理论和方法问题. 设计,操作及优化的理论和方法问题. 化学工程与工艺(2) 化学工程与工艺(2) 早期的化学工程内容, 早期的化学工程内容,实际上只限于研究物料 的物理加工过程,基本上只是数学,物理, 的物理加工过程,基本上只是数学,物理,化 学和机电诸基础学科的综合应用. 学和机电诸基础学科的综合应用. 上世纪中叶,引入了以蒸发,流体流动,传热, 上世纪中叶,引入了以蒸发,流体流动,传热, 干燥,蒸馏,吸收,萃取,结

7、晶, 干燥,蒸馏,吸收,萃取,结晶,过滤等单元 操作,于是单元操作被看作是传热, 操作,于是单元操作被看作是传热,传质 和动量传递的特殊情况或特定的组合. 和动量传递的特殊情况或特定的组合. 化学工程与工艺 (3) 20世纪中叶以来,化学工程学科进入了 20世纪中叶以来,化学工程学科进入了 世纪中叶以来 传递工程 反应工程 以传递工程和反应工程为中心 的所谓三传一反阶段. 的所谓三传一反阶段.化学工程随 化学工业的产生而出现, 化学工业的产生而出现,并随其发展而 发展. 发展.当今已形成一大门类工程技术学 科体系,即现代化学工程学科体系. 科体系,即现代化学工程学科体系. 化学工程与工艺(4)

8、 化学工程与工艺(4) 化学工艺即化工技术或化学生产技术. 化学工艺即化工技术或化学生产技术. 即化工技术或化学生产技术 它是指将原料物质主要经过化学反应转变为产 品的方法和过程, 品的方法和过程,包括实现这一转变的全部措 施.化学工艺学是以产品为目标,研究化工生 化学工艺学是以产品为目标, 产过程的学科, 产过程的学科,目的是为化学工业提供技术上 最先进,经济上最合理的方法,原理,设备, 最先进,经济上最合理的方法,原理,设备, 流程. 流程. 化学工程与工艺(5) 化学工程与工艺(5) 在国外, 在国外,化工学科一般认为属于工程范畴而纳 入工程学科(Engineering),也有根据其研

9、入工程学科(Engineering),也有根据其研 ), 究的对象而将其放入化学学科中. 究的对象而将其放入化学学科中. 在我国当前的学科划分中,以一级学科 在我国当前的学科划分中,以一级学科化学 工程与技术 概括化工学科, 工程与技术 概括化工学科,并又分为以下 五个二级学科:化学工程,化学工艺, 五个二级学科:化学工程,化学工艺,应用化 生物化工,工业催化. 学,生物化工,工业催化. 化学工程与工艺(6) 化学工程与工艺(6) 一般概括为三个主要步骤: 一般概括为三个主要步骤: 原料处理,使原料符合进行化学反应 原料处理, 所要求的状态和规格; 所要求的状态和规格; 化学反应,使其获得目的

10、产物或其混 化学反应, 合物; 合物; 产品精制,将由化学反应得到的混合 产品精制, 物进行分离,除去副产物或杂质, 物进行分离,除去副产物或杂质,以获 得符合组成规格的产品. 得符合组成规格的产品. 化学工程与工艺(7) 1.1.4 化学工程与工艺(7) 教育部颁部的普通高等学校本科专业目录和专业介绍 设立的化学工程与工艺专业, 设立的化学工程与工艺专业,则覆盖了现有的化学工 化学工艺,高分子化工,精细化工, 程,化学工艺,高分子化工,精细化工,生物化工 部分),工业分析,电化学工程,工业催化, ),工业分析 (部分),工业分析,电化学工程,工业催化,化学 工程与工艺,高分子材料及化工(部分

11、), ),生物化学 工程与工艺,高分子材料及化工(部分),生物化学 工程(部分)等专业,几乎包括化学工业的各个领域. 工程(部分)等专业,几乎包括化学工业的各个领域. 本专业的人才可以进入化工,炼油,医药,能源, 本专业的人才可以进入化工,炼油,医药,能源,冶 金,轻工,材料,环境等部门工作. 轻工,材料,环境等部门工作. 学科关系 化学工程为化学工艺,生物化工, 化学工程为化学工艺,生物化工,应用化学和工业催化等 学科提供了解决工程问题的基础. 学科提供了解决工程问题的基础. 化学工程与技术的学科分类是相对的, 化学工程与技术的学科分类是相对的,并会随学科发展而 有变化. 有变化. 在当前我

12、国高等教育改革中,为造就厚基础,专业宽, 在当前我国高等教育改革中,为造就厚基础,专业宽,素 厚基础 质高,能力强的符合新世纪要求的化工专门人才, 质高,能力强的符合新世纪要求的化工专门人才, 将淡 化学科的严格划分. 化学科的严格划分. 化工原料 化学工业起始原料是空气, 化学工业起始原料是空气,水,矿物,生物. 起始原料是空气 矿物,生物. 对无机化学工业而言,矿物常常是最重要的原料; 对无机化学工业而言,矿物常常是最重要的原料;而对氨 的合成而言,关键的原料是氮和氢的制得,因而常用煤, 的合成而言,关键的原料是氮和氢的制得,因而常用煤, 油,天然气等有机原料. 天然气等有机原料. 化学工

13、业的基本原料,即大部分产品的原料中 化学工业的基本原料,即大部分产品的原料中, 起主要作 石油( 用的原料是石油 或加工后的各种馏份)天然气, 用的原料是石油(或加工后的各种馏份)天然气,煤. 利用生物质资源获取有机原料或产品已有悠久历史. 利用生物质资源获取有机原料或产品已有悠久历史.与石 生物质资源获取有机原料或产品已有悠久历史 天然气,煤等化石燃料不同, 油,天然气,煤等化石燃料不同,生物质资源是可再生资 源. 基本有机化工原料与产品 (基本)有机化工原料: 基本)有机化工原料: 基本 有机: 三烯, 有机: 三烯,三苯 基本有机化学品: 上百种, 如甲醇, 重要 基本有机化学品: 上百

14、种, 如甲醇, 乙醇, 苯酐, 苯酚,醋酸,丙酮, 乙醇,萘,苯酐, 苯酚,醋酸,丙酮,丁 辛醇等. 醇,辛醇等. 有机化工产品: 有机化工产品: 三大合成材料:合成树脂(塑料), 三大合成材料:合成树脂(塑料), 合成 橡胶 , 合成纤维 各种精细化学品: 品种繁多. 各种精细化学品: 品种繁多. 化工的特点(1) 化工的特点(1) (1)品种多.这是最大特点,与其它行业 品种多.这是最大特点, 只涉及几十种化合物不同, 只涉及几十种化合物不同,化学工业所涉 及的品种远远超过万种. 及的品种远远超过万种.不同化合物各有 特点,有不同的物理和化学性质,有不同 特点,有不同的物理和化学性质, 的

15、制备方法和用途, 的制备方法和用途,不得不进行更多的实 验及更多的计算. 验及更多的计算. 化工的特点(2) 化工的特点(2) (2)原料,生产方法和产品的多样性和复杂性.可 原料,生产方法和产品的多样性和复杂性. 以从不同原料出发制造同一产品, 以从不同原料出发制造同一产品,也可从同一原 料制造许多不同产品, 料制造许多不同产品,同一原料制造同一产品还 可采用许多不同生产路线. 可采用许多不同生产路线. 化学工业是耗能大户,在大吨位产品中, (3)化学工业是耗能大户,在大吨位产品中,除了 靠提高得率外, 靠提高得率外,节能也常常是企业竞争中获胜的 保证. 保证. 化工的特点(3) 化工的特点

16、(3) (4)化工生产过程条件变化大,高温可达 化工生产过程条件变化大, 1000以上 低温可达-200以下 以上, 以下, 1000以上,低温可达-200以下,高压 可达几百个MPa 低压可至几个Pa MPa, Pa, 可达几百个MPa,低压可至几个Pa,经常要 处理强腐蚀性化合物, 处理强腐蚀性化合物,这种严峻的条件不 但对设备的设计增加难度, 但对设备的设计增加难度,更因为物质的 物理化学性质的极端变化, 物理化学性质的极端变化,需要掌握更多 的规律性. 的规律性. 化工的特点(4) 化工的特点(4) (5)知识密集,技术密集和资金密集.由 知识密集,技术密集和资金密集. 于化学工业的复杂性, 于化学工业的复杂性,往往需要多学科的 合作,成为知识密集性的生产部门, 合作,成为知识密集性的生产部门,进而 又导致资金密集,技术复杂更新又快, 又