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第1章 绪论1

1.1 化学工业的新曙光1

1.1.1 化学工业在世界经济发展中的地位1

目录1

1.1.2 化学工业的进展与新世纪中的发展特点2

1.1.2.1 新世纪的化学工业以技术创新为发展动力2

1.1.2.2 新世纪的化学工业将是可持续发展的绿色产业5

1.2 化学过程工艺学的任务7

1.2.1 化学过程工艺学的研究范畴及工艺学与化学工业的关系7

1.2.2 化学过程工艺学在新世纪中的发展趋势8

1.2.3 本《化学过程工艺学》教材的内容体系9

思考题10

参考文献10

1.2.4 本教材在人材培养过程中的地位与作用10

第2章 化学工业的资源11

2.1 化学矿11

2.1.1 不溶性矿11

2.1.1.1 不溶性矿的开采方法11

2.1.1.2 磷矿的基本特性及地质分布13

2.1.1.3 三种典型磷矿的介微观特征参数14

2.1.1.4 磷矿宏观质量评价15

2.1.1.5 磷矿的主要用途17

2.1.1.6 其他化学矿17

2.1.2 水溶性矿19

2.1.2.1 水溶性矿的开采方法19

2.1.2.2 云南勐野井钾盐矿和我国盐湖矿产基本情况19

2.2 煤20

2.2.1 煤的种类和特征20

2.2.3 煤的化学组成及用途21

2.2.2 腐植煤的分类21

2.3 石油22

2.4 天然气23

2.5 生物资源24

2.6 海洋资源25

思考题26

参考文献26

第3章 固体化学矿的初加工及液固相间的化工过程27

3.1 液固两相处理过程的一般规律27

3.1.1 液固两相处理的总括流程27

3.1.2 原材料的来源28

3.1.3 固体物料的粉碎与分选28

3.1.3.1 粉碎目的28

3.1.3.2 粉碎机的主要类型28

3.1.3.3 粉碎的基本工艺30

3.1.3.4 分选31

3.1.4 固体原料中有效成分的富集32

3.1.5 液固相系统的宏观反应机理34

3.1.6 液固相间的分离特点34

3.2 磷矿石的酸解过程工艺分析与组装36

3.2.1 磷矿石制取磷酸的原则流程37

3.2.2 磷矿选矿流程的选择38

3.2.3 湿法磷酸生产中的反应过程39

3.2.3.1 磷矿酸解中的化学反应39

3.2.3.2 磷矿酸解过程的宏观反应过程39

3.2.3.3 磷矿中杂质对分解过程的影响43

3.2.4 磷矿酸解中硫酸钙的结晶过程44

3.2.4.1 硫酸钙的结晶形态44

3.2.4.2 硫酸钙结晶的热力学基础与体系的相平衡44

3.2.4.3 硫酸钙结晶的动力学基础46

3.2.5.1 单槽多桨二水物流程49

3.2.5 二水物磷酸流程的组装49

3.2.5.2 几种引进的二水物流程51

3.2.6 湿法磷酸生产操作条件的选择52

3.2.7 二水与半水流程的组合54

3.2.8 湿法磷酸生产技术的新进展56

3.3 以相图确定工艺路线——硝酸钾流程的组装57

3.3.1 硝酸钾的用途与基本生产原理57

3.3.2 K+-Na+-CI--NO3--H2O系统相图57

3.3.2.1 恒温图57

3.3.2.2 投影图59

3.3.2.3 多温图60

3.3.3 反应与分离基本过程和物料衡算60

3.3.3.1 非循环法的基本过程60

3.3.3.2 非循环法的物料衡算61

3.3.3.3 循环法生产过程分析62

3.3.4 硝酸钾生产的基本流程和技术经济指标63

思考题64

参考文献65

第4章 液相中的化工处理过程66

4.1 液相过程中反应和分离的一般特点66

4.1.1 液体均相反应器的形式与流动模型66

4.1.2 液体非均相反应的特点70

4.1.3 液相中的物质分离过程71

4.2 通用性的液相工艺形式——增塑剂DOP／DBP的液相催化合成75

4.2.1 增塑剂的作用机理与结构76

4.2.2 DOP／DBP工业生产原理77

4.2.3 硫酸催化酯化合成DOP工艺流程与控制78

4.2.4 DOP等产品的连续化生产79

4.2.5 邻苯二甲酸酯类增塑剂合成用催化剂进展80

4.2.5.1 酸催化剂体系80

4.2.5.2 非酸催化剂体系81

4.3 非均液相体系——氯乙烯悬浮聚合工艺83

4.3.1 氯乙烯聚合与悬浮的基本原理84

4.3.2 聚合工艺流程与操作参数85

4.3.3 氯乙烯悬浮无规共聚87

4.3.4 氯乙烯悬浮接枝共聚88

4.4 液相中的膜耦合过程——离子膜电掺析法制烧碱工艺89

4.4.1 离子膜电解原理和基本流程89

4.4.2 盐水的精制91

4.4.2.1 一次精制91

4.4.2.2 二次精制91

4.4.3 离子膜电解工艺95

4.4.4 全系统工艺流程简介97

4.4.5 生产固碱的后续流程98

4.5 以稀土提纯为代表的液相萃取过程100

4.5.1 稀土萃取体系的基本特性101

4.5.3 萃取级数的确定103

4.5.2 槽式萃取单元的基本结构103

4.5.4 氟碳铈矿稀土矿的组成与工艺初步分组106

4.5.5 氟碳铈矿稀土的分离流程107

4.5.6 现代萃取器的进展109

思考题110

参考文献110

第5章 气固相体系的物相转化与化学加工111

5.1 气固相间化工过程的一般特点111

5.1.1 气固非催化过程111

5.1.2 气固相间的催化反应113

5.1.3 本征化学反应速率（—rA）113

5.1.4 气固悬浮体系中的流动形态114

5.1.5 气固相体系的分离特点115

5.1.6 气相中物质的主要分离方法115

5.2.1.1 煤气化的基本工业过程117

5.2 典型的固气相转化过程——煤的气化117

5.2.1 煤气化原理117

5.2.1.2 煤气化的基本化学反应118

5.2.2 移动床煤气化119

5.2.2.1 混合发生炉煤气120

5.2.2.2 水煤气123

5.2.3 流化床碎煤气化126

5.2.3.1 流化床煤气化过程127

5.2.3.2 温克勒（Winkler）煤气化工艺127

5.2.3.3 高温温克勒（HTW）法129

5.2.3.4 灰团聚流化床煤气化法129

5.2.4 气流床煤气化130

5.2.4.1 气流床气化原理130

5.2.4.2 干法进料的气流床气化方法131

5.2.5 煤气化联合循环发电（IGCC）的典型流程132

5.2.4.3 湿法进料的气流床气化方法132

5.3 固体催化中的气相过程——合成氨工艺134

5.3.1 氨的性质和用途134

5.3.2 现代合成氨生产的主要思路和原则流程135

5.3.3 合成氨原料气的脱硫净化136

5.3.4 造气136

5.3.4.1 气态烃蒸气转化的物理化学原理及工艺要求137

5.3.4.2 甲烷蒸气转化反应热力学计算原理137

5.3.4.3 甲烷蒸气转化的动力学138

5.3.4.4 析炭热力学和动力学139

5.3.4.5 造气工艺的组装141

5.3.5 转化气的净化142

5.3.6 氨的合成工艺145

5.3.6.1 氨合成反应的热力学分析145

5.3.6.2 氨合成反应动力学及工艺条件选择147

5.3.6.3 氨分离及氨合成回路流程149

5.3.6.4 排放气中的氢回收150

5.3.6.5 氨合成塔的结构特点151

5.3.7 合成氨系统的能量消耗及节能151

思考题154

参考文献154

第6章 气液相系统中的物质转化与化学加工155

6.1 气液过程的共性155

6.1.1 气液相间反应的特点155

6.1.2 气液相间接触器的基本类型158

6.1.3 气液系统的判别参数159

6.1.4 气液分离过程中的新方法160

6.2 液相的快速气化与分离——液态烃裂解163

6.2.1 烃类热裂解原理164

6.2.2 烃类热裂解反应动力学167

6.2.3 烃类热裂解工艺条件168

6.2.4 液态烃裂解生产烯烃工艺169

6.2.5 裂解炉170

6.2.6 管式裂解炉的物料与热量衡算及停留时间173

6.2.7 裂解气的分离175

6.2.7.1 气体净化系统175

6.2.7.2 压缩与精馏分离系统177

6.2.8 乙烯工厂能量的合理利用179

6.3 液相催化中的甲醇羰基化过程182

6.3.1 甲醇羰化反应合成醋酸的基本原理183

6.3.2 甲醇羰化制醋酸的工艺流程185

6.3.3 甲醇低压羰基合成醋酸的优缺点187

6.4 两相表面传递的气液磺化过程188

6.4.1 三氧化硫磺化反应的特点188

6.4.2 三氧化硫磺化反应器189

6.4.3.1 AOS生产工艺190

6.4.3 三氧化硫磺化技术的应用190

6.4.3.2 MES生产工艺192

6.4.4 磺化技术的发展193

思考题193

参考文献194

第7章 气液固三相中进行的化工过程195

7.1 气液固三相化工过程的一般规律195

7.1.1 三相中的颗粒宏观反应机理195

7.1.2 气液固三相过程中的流形196

7.1.2.1 悬浮床中的流动形态196

7.1.2.2 固定床中的流动形态196

7.1.3 气液固过程中的几种分离方式199

7.2 三相浆料系统转变为粒状产品的磷铵工艺200

7.2.1 磷铵的性质201

7.2.2 磷铵生产的化学反应原理201

7.2.3 磷铵热力学相图分析203

7.2.4 磷酸一铵生产工艺分析与组装206

7.2.4.1 磷酸浓缩法工艺206

7.2.4.2 料浆浓缩法磷铵工艺209

7.2.5 磷酸二铵生产工艺分析与组装211

7.2.6 根据市场发展简化的液体磷铵工艺214

7.3 以磷铵作媒介的烟气脱硫工艺215

7.3.1 烟气脱硫基本思路216

7.3.2 脱硫过程基本原理216

7.3.3 脱硫工艺的组装217

7.3.4 高效廉价的活性炭催化剂219

7.3.5 PAFP脱硫技术的进展219

7.4 L-赖氨酸的多相微生物合成220

7.4.1 L-赖氨酸的基本特点与合成途径221

7.4.2 基本生产流程222

7.4.4 多相发酵过程223

7.4.3 种子的培养223

7.4.5 赖氨酸的后续分离流程225

7.5 超重力三相滴流床生产纳米碳酸钙工艺229

7.5.1 碳化法生产碳酸钙的原则流程229

7.5.2 原材料流程简介230

7.5.3 碳化过程多相动力学231

7.5.4 超重力场滴流床特性233

7.5.5 超重力滴流床碳化工艺流程234

思考题236

参考文献236

第8章 固相过程与高温合成238

8.1 固相过程的一般形式238

8.1.1 固相间反应机理238

8.1.2 影响反应过程的主要因素240

8.1.3 固相反应的几种工业形式241

8.2.1 钛酸钡合成的基本原理及热力学条件243

8.2 钛酸钡陶瓷粉体的高温烧结工艺243

8.2.2 固相合成钛酸钡的流程组装244

8.2.2.1 材料的细化244

8.2.2.2 粉料的级配与成型245

8.2.2.3 高温烧结过程246

8.2.3 BaTiO3生产工艺新进展246

8.2.4 钛酸钡基铁电陶瓷的进一步制作247

8.3 回收溢出气体的高温过程——黄磷生产工艺248

8.3.1 黄磷生产的化学原理和热力学条件248

8.3.2 黄磷生产的原料与成型工艺249

8.3.3 电炉制黄磷生产流程与设备系统251

8.3.4 热法磷酸的新进展254

思考题255

参考文献255