化工生产技术课程的性质与要求

本课程是高职高专及技工院校化工生产技术类专业的一门核心专业课程，也是其他相近专业的一门必修课，是在学生具备了基础化学、化工制图、化工单元操作、化学反应设备等基本知识、基本技能和基本能力后的一门专业课，也是化工生产技术类专业后续专业课的先行课。本教材以全新的视角，综合分析了当今化工装置及其设备生产操作所具有的共同属性，系统介绍了一个化工厂从原始开车到转入正常生产、正常工况维持及停车操作等所需要的各种化工生产工艺技术知识。通过各项操作技能训练，使学生达到化工总控工高级技工职业技能水平。

本课程的主要任务是培养学生系统掌握化工生产工艺技术知识，掌握从事化工装置原始开车、正常生产、正常工况维持及停车操作等所必备的生产操作技能。

本课程的要求是：以化工装置为载体，以开车、正常操作、停车为脉络，以工艺操作为驱动，在教师的指导下，充分发挥学生学习和演练的主体作用，重点培养学生各项操作技能，同时使学生学会化工装置生产的组织与管理，使之成为既懂操作技术、又懂管理的化工高技能人才。

知识框图

拓展与思考拓展阅读

1.举例说明化学工业的产品及应用。

2.按生产原料及产品划分，化学工业分为哪些行业？

3.现代化学工业有何特点？

4.什么是化工生产技术？

5.试以原料的变迁和技术的发展说明化学工业的发展过程。

6.现代化工生产技术有何特点？试举例说明。

7.本课程学习的主要内容有哪些？它与学生所学专业的主要专业基础课和后续专业课有何区别和联系？

化学工业发展简史

化学加工在形成工业之前的历史，可以从18世纪中叶追溯到远古时期，从那时起人类就能运用化学加工方法制作一些生活必需品，生产均为作坊式手工工艺，如制陶、酿造、染色、冶炼、制漆、造纸以及制造医药、火药和肥皂等。(www.xing528.com)

在18世纪初叶，第一个典型的化工厂建成，以含硫矿石和硝石为原料的铅室法生产硫酸。到20世纪初，以酸、碱为基础的无机化工粗具规模。同期，德国首创了肥料工业和煤化学工业，人类进入了化学合成的时代。

20世纪初，化学家F.哈伯发明了合成氨技术，于1913年在化学工程师C.博施的协助下建成世界上第一个合成氨工厂，使氮肥工业得到迅速发展。合成氨工艺是工业化实现高压催化反应的第一个里程碑，有力地促进了无机化工和有机化工的发展。

从20世纪初至第二次世界大战后的60～70年代，是化学工业真正变为大规模生产的主要阶段，石油化工、高分子材料、精细化工得到蓬勃发展。

1920年，美国开始大规模发展石油化工。1939年美国标准油公司开发了加氢催化重整过程。1941年，美国建成第一套以炼厂气为原料制乙烯的装置。在第二次世界大战以后，由于化工产品市场不断扩大，石油可提供大量廉价有机化工原料，同时，由于化工生产技术的发展，逐步形成石油化工。由于基本有机原料及高分子材料单体都以石油化工为原料，所以人们以乙烯的产量作为衡量有机化工的标志，20世纪80年代，90%以上的有机化工产品来自石油化工。

高分子材料在战时用于军事，战后转为民用，获得了极大的发展，成为新的材料工业。作为战略物资的天然橡胶产于热带，因产地、运输的限制，许多国家进行化学法合成橡胶研究。1937年德国法本公司开发合成橡胶获得成功，以后各国又陆续开发了顺丁、丁基、氯丁、丁腈、异戊、乙丙等多种合成橡胶。1937年，美国成功地合成尼龙66，以后涤纶、维尼纶、腈纶等陆续投产，也因为有石油化工为其提供原料保证，逐渐占有天然纤维和人造纤维大部分市场。在塑料方面，继酚醛树脂后，又生产了醇酸树脂等热固性树脂。1939年，高、低压聚乙烯、聚丙烯的开发成功，为民用塑料开辟了广泛的用途，这一时期还出现了耐高温、抗腐蚀的材料。第二次世界大战后，一些塑料也陆续用于汽车工业、建筑材料、包装材料等。在氯丁橡胶实现工业化和尼龙66合成以后，高分子化工蓬勃发展，塑料、合成橡胶和合成纤维的大规模工业生产，使人类进入了合成材料的时代。

在精细化工方面，人类发明了活性染料，使染料与纤维以化学键相结合，使合成纤维及其混纺织物在新型染料推动下交互发展。此外，还有用于激光、液晶、显微技术等的特殊染料。20世纪40年代，瑞士P.H.米勒发明第一个有机氯农药之后，又开发了一系列有机氯、有机磷等具有胃杀、触杀、内吸等特殊作用的高效农药。20世纪60年代后，高效低毒或无残毒的农药发展极快。此外，还有抗生素农药，如我国1976年研制成功的井冈霉素，用于抗水稻纹枯病；在医药方面，1910年法国制成606砷制剂（根治梅素的特效药）后。1928年，英国开辟了抗生素药物的新领域，之后还成功研制治疗生理方面疾病的药物，如治疗心血管疾病、精神疾病等的药物以及避孕药。此外，还有一些专用诊断药物问世。在涂料行业，也摆脱了天然油漆的传统束缚，改用如醇酸树脂、丙烯酸树脂等合成油漆，以适应汽车工业等高级涂饰的需要。第二次世界大战后，丁苯胶乳制成水性涂料，成为建筑涂料的主要品种，采用高压无空气喷涂、静电喷涂、电泳涂装、阴极电沉积涂装、光固化等新技术，可节省劳动力和材料，并发展了相应的涂料品种。

20世纪60～70年代以来，化学工业各企业间竞争激烈，由于对反应过程的深入了解，可以使一些传统的基本化工产品的生产装置日趋大型化，以降低成本。与此同时，由于新技术革命的兴起，对化学工业提出了新的要求，推动了化学工业的技术进步，发展了精细化工、超纯物质、新型结构材料和功能材料。

1963年，美国凯洛格公司设计建设第一套日产540t合成氨单系列装置，这是化工生产装置开始大型化的标志。从20世纪70年代起，合成氨单系列生产能力已发展到日产900～1350t，20世纪80年代出现了日产1800～2700t合成氨的装置，其吨氨总能量消耗大幅度下降。乙烯单系列生产规模从20世纪50年代年产5万吨发展到20世纪70年代年产10万～30万吨，20世纪80年代初新建的乙烯装置最大生产能力达年产68万t。其他化工生产装置如硫酸、烧碱、基本有机原料、合成材料等均向大型化发展，规模大型化减少了对环境的污染，提高了长期运行的可靠性，促进了安全、环保防护技术的迅速发展。

自20世纪60年代以来，信息技术用化学品得到了较快发展，大规模集成电路和电子工业迅速发展，所需电子计算机的器件材料和信息记录材料也得到迅速发展。20世纪60年代以后，多晶硅和单晶硅的产量以每年20%的速度增长。随着半导体器件的发展，气态源如磷化氢（PH3）等日趋重要，它不仅用于音频记录、视频记录等，更重要的是用于计算器作为外存储器及内存储器，有磁带、磁盘、磁鼓、磁泡、磁卡等多种类型，不仅用于光纤通信，而且在工业上、医疗上作为内窥镜材料。

20世纪60年代已开始用尼龙、聚缩醛类以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物等为结构材料，它们具有高强度、耐冲击、耐磨、抗化学腐蚀、耐热性好、电性能优良等特点，并且自重轻，易成形，广泛用于汽车、电器、建筑材料、包装等方面。20世纪60年代以后，又出现了耐热性高、密度小、比强度高、韧性好的复合材料，特别适于作为航天、航空及其他交通运输工具的结构件，以代替金属，节省能量。氟材料也发展迅速，由于它们具有突出的耐高低温性能、优良电性能、耐老化、耐辐射，广泛用于电子与电器工业、核工业和航天工业，又由于它们具有生理相容性，也可作为人造器官和生物医疗器材。

20世纪50年代原子能工业开始蓬勃发展，要求化工企业生产重水、吸收中子材料和传热材料以满足航天事业的需要。固体推进剂由胶黏剂、增塑剂、氧化剂和添加剂所组成。液体高能燃料有液氢、煤油、偏二甲肼、无水肼等，氧化剂有液氧、发烟硝酸、四氧化二氮等。这些产品都有严格的性能要求，已形成一个专门的生产行业。为了满足节能和环保的要求，1960年美国试制成可以用于生产的膜，以淡化、处理工业污水，以后又扩展用于医药、食品工业，但这种膜易于生物降解，也易水解，使用寿命短。1970年又开发了芳香族聚酰胺反渗透膜，它能够抗生物降解，但不能抗游离氯。1977年，改进后的复合膜用于海水淡化，每立方米淡水仅耗电23.7～28.4MJ。聚砜中空纤维气体分离膜用于合成氨尾气的氢氮分离及其他多种气体分离，这种技术比其他工业分离方法节能更多。1971年，美国福特汽车公司及西屋电气公司以β-氮化硅（β-SiN）为燃汽透平的结构材料，运行温度曾高达1370℃，以提高功效，节省燃料，减少污染，为良好的节能材料，但经10年试验，仍存在不少问题，尚须进一步改进，现主要用做陶瓷发动机、透平叶片、导电陶瓷、人造骨等。陶瓷的主要物系有氧化物系和非氧化物系，如氧化铝、氧化锆等氧化物系，如碳化硅、氮化硼等非氧化物系。20世纪80年代，为改进陶瓷的脆性，又开发了硅碳纤维增强陶瓷。

专用化学品也得到进一步发展，它以很少的用量增进或赋予另一产品以特定功能，获得很高的实用价值。例如，食品和饲料添加剂，塑料和橡胶助剂，皮革、造纸、油田等专用化学品，以及胶黏剂、防氧化剂、表面活性剂、水处理剂、催化剂等。以催化剂而言，电子显微镜、电子能谱仪等现代化仪器的发展，有助于了解催化机理，因而制备成各种专用催化剂，也标志着催化剂的发展进入了一个新阶段。