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绪论1

0.1　什么是化工和化工过程开发1

0.1.1　什么是化工1

0.1.2　什么是化工过程开发5

0.2　化学工业在当今科学－技术－社会中（T—S—T）的地位5

0.3　化学工业发展简史9

0.3.1 古代的化学加工9

0.3.2　近代化学工业的发展10

0.3.3　现代化学工业11

0.3.4　石油化学工业的发展15

0.4　我国化工和石油化工的发展17

0.4.1 我国近代化学工业初创时期17

0.4.2　化工先驱者18

0.4.3 新中国的化学工业成绩斐然19

0.4.4　差距与问题20

0.5　化学工程的发展历史沿革23

第一章　从化学实验室走向化工厂26

1.1　选题和立题报告27

1.1.1　课题的性质和来源27

1.1.2　信息调研28

1.1.3　选题方案的拟订和优化29

1.1.4 开题报告和专家审议32

1.2　化工过程开发步骤33

1.2.1 基础研究33

1.2.2　收集技术经济资料34

1.2.3　概念设计34

1.2.4　技术经济评价35

1.2.5　模型试验36

1.2.6 中试37

1.2.7　基础设计37

1.2.8 工程设计38

1.2.9　建立生产装置38

1.3　过程研究和工程研究的关系38

1.3.1 小试与概念设计的关系39

1.3.2 模型试验与技术经济评价的关系40

1.3.3 中试和基础设计的关系40

1.4　放大程度和开发周期41

1.4.1 放大程度42

1.4.2　放大效应42

1.4.3 开发周期43

第二章　化工过程开发放大方法44

2.1　逐级经验放大法45

2.1.1　研究方法45

2.1.2　特征46

2.2　数学模拟法50

2.2.1 数学模型50

2.2.2　研究方法51

2.2.3　数学模型法的特征53

2.3　部分解析法61

2.3.1　研究方法62

2.3.2　研究步骤64

2.3.3　部分解析法的特征65

2.4.2 相似定理72

2.4.1 相似概念72

2.4　相似放大法72

2.4.3　研究方法73

2.4.4　特征78

2.4.5　数量放大法和比例放大法79

第三章　试验81

3.1　试验工作程序81

3.1.1　试验计划的拟订81

3.1.2　进行试验82

3.1.3　试验报告82

3.2　开发过程的预试验和系统试验83

3.2.1 开发过程的预试验83

3.2.2 系统试验85

3.3.1　物理模型试验86

3.3　模型试验86

3.3.2　数学模型试验87

3.4　中试87

3.4.1 中试可弥和实验室研究与工厂生产的差异88

3.4.2 中试的目的和任务90

3.4.3 中试的装置90

3.5　生产性试验93

3.5.1 问题应暴露在生产性试验之前93

3.5.2　进行生产性试验以前必须进行人员培训94

3.5.3 生产性试验之前技术指标应该完备94

3.5.4　生产性试验是完整的工业规模试验94

3.6　试验方案的设计94

3.6.1　黄金分割法94

3.6.2　正交设计法96

第四章　基本反应器101

4.1　化学反应器的类型102

4.1.1　按物料的相态分类102

4.1.2　按结构形式分类103

4.1.3　按操作方式分类104

4.1.4　基本反应器104

4.1.5　理想流动和理想反应器105

4.2　化学动力学基本方程式106

4.2.1　化学反应速率方程106

4.2.2 均相、定容过程的化学动力学方程式107

4.3　间歇釜式反应器109

4.3.1 物料衡算109

4.3.2　反应器有效容积的计算109

4.4.1　物料衡算112

4.4 平推流式反应器（PFR）112

4.2.2 PFR基本方程式113

4.5 全混流式反应器（CSTR）114

4.5.1　物料衡算114

4.5.2 CSTR基本方程115

4.6　全混流式多釜串联操作反应器（n-CSTR）117

4.6.1 n-CSTR的物料衡算117

4.6.2　代数法118

4.6.3 图解法120

4.7　反应器型式与操作方法的选择121

4.7.1 反应器生产能力的比较122

4.7.2　收率与反应器选型、操作方法的关系122

4.8　温度对复杂反应的影响127

4.8.2　温度对连串反应的影响128

4.8.1 温度对平行反应的影响128

4.8.3 温度对可逆反应的影响129

第五章　化学反应器及其放大137

5.1　基本反应器放大时应注意的问题137

5.1.1 间歇釜式反应器137

5.1.2　管式反应器139

5.1.3　连续操作搅拌釜139

5.2　其他类型的反应器140

5.2.1　循环式反应器140

5.2.2 多段进料的平推流式反应器140

5.2.3　半间歇式鼓泡式反应器140

5.2.4 多段进料串联釜式反应器140

5.2.7　逆流板式塔反应器141

5.2.5　连续操作鼓泡式反应器141

5.2.6　逆流填料塔式反应器141

5.2.8 固定床催化反应器142

5.2.9　流化床催化反应器142

5.3　选择反应器143

5.3.1　根据物料相态选择反应器型式143

5.3.2　根据传热要求选择反应器型式143

5.3.3　根据相际传质要求选择反应器型式145

5.3.4　根据转化率和选择性要求选择反应器型式146

5.4　反应器材料147

5.4.1　材料的腐蚀148

5.4.2　碳素钢、合金钢等黑色金属材料150

5.4.4　耐酸搪瓷等无机耐腐蚀材料151

5.4.3　铅、铝、钛等有色金属材料151

5.4.5 塑料、橡胶和玻璃纤维增强塑料152

第六章　技术经济资料155

6.1　技术经济研究工作的方法155

6.1.1 国外技术经济研究工作的几个阶段155

6.1.2 国内技术经济研究工作的几个阶段157

6.2　技术经济资料158

6.2.1 原料方面的资料158

6.2.2　产品方面的资料159

6.2.3 副产品方面的资料160

6.2.4　能源和动力方面的资料160

6.2.5　厂址选择方面的资料160

6.3　技术经济研究的宏观性161

7.1.1　化肥工业中的应用163

第七章 无机化学品的开发163

7.1　无机化工产品的用途163

7.1.2　农药工业中的应用164

7.1.3 纺织印染工业中的应用164

7.1.4　在冶金工业中的应用164

7.1.5　在机械工业中无机化工产品的应用示例165

7.1.6　在玻璃、搪瓷及陶瓷工业中的应用165

7.1.7 在橡胶工业中的应用165

7.1.8　在医药工业中的应用166

7.1.9 在电子工业中的应用166

7.1.10　在日常生活中的应用166

7.1.11 在国防工业中的应用166

7.2　无机化工原料的主要来源167

7.2.1 矿物及其加工167

7.2.2　从水溶液中提取无机化工产品169

7.2.4　从农林牧副渔产品废弃物中提取无机化工产品170

7.2.3　从天然气、油田气、炼厂气、石油和煤中提取无机产品170

7.2.5　从工业“三废”中提取无机化工产品171

7.2.6　从无机盐合成其他产品173

7.3　拟订生产工艺的示例173

7.3.1　一般研究工作的主要程序173

7.3.2 无机化工产品的开发示例174

7.4　无机化工产品开发的一般研究方向简介178

7.4.1　新资源的开发178

7.4.4 生产技术的改进179

7.4.5　开发新品种179

7.4.6 “三废”治理与综合利用179

7.4.3　质量的提高179

7.4.2　提高产量、降低成本179

7.5　化工生产的经济性180

7.5.1　研究和开发费用180

7.5.2 厂房和设备费用180

7.5.3 生产成本181

第八章 有机化学品的开发182

8.1　有机化合物182

8.2　有机化学工业183

8.2.1 有机化学工业发展的概述183

8.2.2　有机化学的分工184

8.2.3　有机化学的原料185

8.3　有机化工过程开发示例188

8.3.1 有机化学工业的一般特点188

8.4.1　从胆汁中提取胆红素189

8.4　有机化学工艺开发过程的示例189

8.3.2　有机化学品工艺开发工作的一般程序189

8.4.2 碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate，简称DMC）的绿色合成工艺192

第九章　化工发展前景199

9.1　高技术与化工199

9.1.1　信息技术200

9.1.2 生物技术201

9.1.3　新能源——贮氢技术204

9.1.4 新材料205

9.2　产品精细化、专用化，工艺高技术化、柔性化，经营信息化、国际化208

9.2.1　化工产品的“精细化”和专用化208

9.2.2　工艺高技术化、柔性化213

9.2.3　经营信息化、国际化214

9.3　化工生产的绿色化215

9.3.1　化工过程及工艺的绿色化216

9.3.2　开发可再生资源及废弃资源的综合利用226

9.3.3　新兴的纳米科技与微化工技术227

9.4　化工过程强化与集成228

9.4.1　设备强化228

9.4.2　物理场辅助化工过程229

9.4.3　化工耦合技术230

9.4.4　化工集成231

9.5　化学工程的发展趋势234

9.5.1 化学工程与化学工艺的研究更加紧密结合234

9.5.2 采用“过程工业”和“过程工程”的概念开发化学工程技术235

9.5.3 生物化学工程技术的高速发展235

9.5.4　21世纪之初化学工程技术的研究开发热点236

附录239