本书全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,有机融入党的二十大精神,依据《中等职业教育化学工艺专业教学标准》及化工行业职业标准编写。
全书共九个项目,主要介绍了有机化工的基础知识以及甲醇、乙烯、环氧乙烷、氯乙烯、丙烯腈、丁二烯、乙苯和苯乙烯八个典型有机化工产品的生产。书中既对产品的性质、用途、生产方法、工艺流程组织、工艺条件确定及反应设备等进行了详细阐述,又对生产装置的操作、生产运行中异常现象的判断及处理、岗位安全操作、环保节能措施等方面内容进行了介绍。
本书精心设置了动手查一查动笔画一画大家来讨论知识链接案例分析和知识拓展等栏目,并新增拓展阅读,不仅展现了化工领域的前沿科技成果,还融入了大国工匠的先进事迹,既让学生知晓行业的发展动态,又弘扬了劳模精神和工匠精神。
本书可作为中等职业教育化学工艺专业的教材,也可作为化工企业职工的培训教材。
前言
本教材自2016年出版以来,被众多中职院校和企业选用,受到广泛好评,并入选十二五职业教育国家规划教材。
为深化职业教育改革,满足新形势下的教学需求,适应化工行业的飞速发展,我们组建了由专业教师和企业专家共同组成的产教融合教材开发团队,在第一版的基础上,对教材内容进行了修订。
本次修订主要依据教育部最新制定的《中等职业教育化学工艺专业教学标准》及化工行业通用岗位职业标准,在保持第一版九个教学项目的基础上,围绕中职教育培养目标,落实立德树人根本任务,结合最新科研成果和工程实践,对教材内容进行了全面的更新和优化。本次修订的主要内容如下:
(1)优化学习目标 将原教材的学习目标提炼为知识目标、能力目标和素质目标,在传授知识和技能的同时融入德育元素,强化职业道德、安全生产和环保意识等内容,实现立德树人的教育目标。
(2)更新知识内容 对教材原有的知识拓展内容进行整合、更新,突出化工行业发展的新技术、新工艺以及低碳环保的绿色化工理念。新增丁二烯和乙苯的两个案例分析,帮助学生更好地理解理论知识在实际中的应用,使教材具有先进性、实用性和职业性。
(3)新增拓展阅读 每个项目后增加一篇拓展阅读。这些阅读材料有的介绍了我国近年来涌现的大国工匠的先进事迹,弘扬劳模精神和工匠精神;有的介绍了行业发展新动态,如数字孪生智能乙烯工厂的建立,紧密接轨社会热点,展现数字化、智能化科技发展成果。
本教材由沈阳市化工学校栗莉担任主编,济宁市技师学院吕晓莉担任副主编,河南化工技师学院尹学功、河南化工技师学院赵倩、山东化工技师学院刘亚群、沈阳市化工学校王进、原沈阳市化工学校霍佳平参与编写,具体编写分工与第一版相同。本次修订主要由栗莉负责,沈阳市化工学校孙岩教授担任本教材主审。
本教材在修订过程中,得到了兄弟院校的宝贵建议以及内蒙古亿利化学工业有限公司马永利副总经理的技术指导,在此表示衷心感谢!
由于编者水平所限,教材中不足之处在所难免,恳请专家、同行和读者批评指正。
编者
2026年1月
第一版前言
本书是根据教育部近期制定的《中等职业学校化学工艺专业教学标准》,由全国石油和化工职业教育教学指导委员会组织编写的全国中等职业学校规划教材。
本书针对中职教育特点,从学生的认知规律出发,以培养学生的实践能力为主线,结合生产实际,采用项目导向、任务驱动的形式,力求教材内容与国家职业资格证书考核紧密结合,使教学过程与生产工作过程有机对接,便于行动导向教学法的实施。
全书共有九个项目,主要介绍了有机化工的基础知识以及甲醇、乙烯、环氧乙烷、氯乙烯、丙烯腈、丁二烯、乙苯和苯乙烯八个典型有机化工产品的生产。本书既对产品的性质、用途、生产方法、工艺流程组织、工艺条件确定及反应设备等进行了详细阐述,又对生产装置的操作、生产运行中的异常现象及处理方法、安全生产技术、环保节能措施等方面的内容进行了介绍,反映了新工艺、新技术、新材料、新设备以及安全环保、节能减排等相关信息。
本书改变传统的编写模式,采用工艺流程反应设备工艺条件生产操作岗位安全的体例格式安排教材结构,有利于学生对生产过程进行系统学习;书中还设有动手查一查动笔画一画大家来讨论知识链接案例分析和知识拓展等环节,以培养学生主动学习的能力并扩大知识覆盖面。为方便教学,本书配有电子课件。
本书由沈阳市化工学校栗莉担任主编、济宁技师学院吕晓莉担任副主编,具体编写分工如下:项目一和项目三由栗莉编写,项目二由吕晓莉编写,项目四和项目五由河南化工技师学院尹学功编写,项目六由河南化工技师学院赵倩编写,项目七由山东化工技师学院刘亚群编写,项目八由沈阳市化工学校霍佳平编写,项目九由沈阳市化工学校王进编写。全书由栗莉统稿,常州工程职业技术学院陈炳和教授担任主审。
本书在编写过程中,得到了沈阳化工研究院院长马万荣高级工程师的技术指导以及北京东方仿真软件技术有限公司的大力支持,在此表示衷心感谢!
由于编者水平有限,编写时间仓促,书中不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。
编者
2014年8月
项目一 认识有机化工001
学习目标001
任务一 了解有机化工的生产特点和生产过程 001
一、有机化工的分类001
二、有机化工的生产特点002
三、有机化工的生产过程003
四、化工过程的物料衡算与能量衡算004
任务二 了解有机化工原料006
一、石油及其化工利用006
二、天然气及其化工利用010
三、煤及其化工利用011
四、生物质及其化工利用013
任务三 了解化工生产过程的评价指标 014
一、生产能力与生产强度015
二、转化率、选择性和收率015
三、空间速度和接触时间017
四、消耗定额018
任务四 了解化工生产的运行 019
一、化工生产的组织机构和工作方式019
二、化工生产装置的运行019
任务五 了解工业催化剂 023
一、催化剂及其组成023
二、催化剂的基本特征及作用024
三、催化剂的性能评价指标025
四、对工业催化剂的要求026
五、催化剂的使用027
任务六 认识化学反应器 029
一、化学反应器的分类030
二、反应器应具备的条件031
三、典型化学反应器031
项目小结035
思考与练习036
项目二 甲醇生产037
学习目标037
任务一 掌握甲醇生产的工艺流程 037
一、甲醇的生产方法037
二、甲醇合成工艺流程039
三、粗甲醇精馏工艺流程044
任务二 认识甲醇合成生产的反应设备 047
一、ICI多段冷激型甲醇合成反应器047
二、Lurgi管壳型甲醇合成反应器048
三、绝热-管壳型甲醇合成反应器049
任务三 了解化工生产过程的评价指标 050
一、反应原理050
二、催化剂051
三、工艺条件052
任务四 了解甲醇生产装置的开停车操作 054
一、甲醇合成岗位开停车操作(以某厂低压法为例)054
二、生产运行中异常现象的判断及处理057
三、仿真实训058
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 059
一、甲醇的物化性质与防护059
二、甲醇的包装与储运060
三、甲醇生产的防火防爆措施060
四、甲醇合成岗位安全操作规程061
五、环保节能措施063
项目小结064
思考与练习065
项目三 乙烯生产066
学习目标066
任务一 掌握烃类热裂解生产乙烯的工艺流程 067
一、乙烯的生产方法067
二、管式炉裂解工艺流程068
三、管式炉裂解法的优缺点070
任务二 认识管式裂解炉 070
一、管式裂解炉070
二、裂解炉的结焦与清焦074
三、裂解炉烧嘴的日常操作075
任务三 掌握烃类热裂解的反应原理与工艺条件 076
一、烃类热裂解的反应原理076
二、烃类热裂解反应的特点078
三、烃类热裂解的工艺条件078
任务四 了解裂解气净化与分离的工艺过程 082
一、裂解气的组成和分离方法082
二、裂解气的净化083
三、压缩与制冷087
四、裂解气深冷分离089
五、裂解气分离操作中的异常现象093
任务五 了解管式裂解炉的开停车操作 094
一、SRT-Ⅵ型裂解炉的开车094
二、SRT-Ⅵ型裂解炉的正常停车096
三、裂解系统异常现象及处理方法096
四、仿真实训097
任务六 了解乙烯生产的安全操作 098
一、乙烯的物化性质与防护098
二、乙烯的安全储运098
三、安全操作重点部位及其操作要点099
四、裂解岗位生产运行安全操作102
任务七 了解乙烯装置的节能措施与技术 103
一、裂解炉系统103
二、急冷系统105
三、压缩系统105
四、分离系统105
项目小结107
思考与练习108
项目四 环氧乙烷生产109
学习目标109
任务一 掌握环氧乙烷生产的工艺流程 110
一、环氧乙烷的生产方法110
二、乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷的工艺流程111
任务二 认识环氧乙烷生产的反应设备 113
一、环氧乙烷反应器113
二、环氧乙烷反应器的异常生产现象114
三、反应器的日常维护114
任务三 掌握环氧乙烷生产的反应原理与工艺条件 115
一、反应原理115
二、催化剂115
三、工艺条件116
任务四 了解环氧乙烷生产装置的开停车操作 118
一、环氧乙烷反应岗位操作118
二、环氧乙烷精制岗位操作120
三、异常生产现象的判断及处理122
四、仿真实训123
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 123
一、环氧乙烷的物化性质与防护123
二、环氧乙烷的包装与储运124
三、岗位安全操作规程124
四、环保节能措施126
项目小结127
思考与练习128
项目五 氯乙烯生产129
学习目标129
任务一 掌握氯乙烯生产的工艺流程 130
一、氯乙烯的生产方法130
二、乙烯平衡氧氯化法生产氯乙烯的工艺流程131
任务二 认识氯乙烯生产的反应设备 135
一、直接氯化反应器135
二、氧氯化反应器135
三、二氯乙烷裂解炉136
任务三 掌握氯乙烯生产的反应原理与工艺条件 138
一、反应原理138
二、催化剂138
三、工艺条件139
任务四 了解氯乙烯生产装置的开车操作 141
一、乙烯氧氯化岗位开车操作规程141
二、生产管理、维护要求及注意事项144
三、生产运行中异常现象的判断及处理144
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 146
一、氯乙烯的物化性质与防护146
二、氯乙烯的包装与储运146
三、岗位安全操作规程147
四、环保节能措施149
项目小结150
思考与练习151
项目六 丙烯腈生产152
学习目标152
任务一 掌握丙烯腈生产的工艺流程 152
一、丙烯腈的生产方法152
二、丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺流程153
任务二 认识丙烯腈生产的反应设备 157
一、流化床反应器的结构157
二、流化床中常见的异常现象及处理方法159
三、流化床反应器的优缺点160
任务三 掌握丙烯腈生产的反应原理与工艺条件 161
一、反应原理161
二、催化剂162
三、工艺条件163
任务四 了解丙烯腈生产装置的开停车操作 165
一、开车操作165
二、正常停车操作167
三、生产运行中异常现象的判断及处理168
四、仿真实训169
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 169
一、丙烯腈的物化性质与防护169
二、丙烯腈的包装与储运170
三、岗位安全操作规程170
四、环保节能措施172
项目小结174
思考与练习175
项目七 丁二烯生产176
学习目标176
任务一 掌握丁二烯生产的工艺流程 176
一、丁二烯的生产方法176
二、C4馏分抽提法工艺流程178
任务二 认识丁二烯生产的主要设备 182
一、萃取精馏塔的结构182
二、萃取精馏塔的维护与保养185
三、板式塔的几种不正常操作现象186
四、塔设备常见故障及处理方法187
任务三 掌握丁二烯生产的原理及工艺条件 188
一、生产原理188
二、工艺条件188
任务四 了解丁二烯生产装置的开停车操作 191
一、开车准备191
二、正常开车192
三、停车操作194
四、生产运行中异常现象的判断及处理195
五、仿真实训195
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 196
一、丁二烯的物化性质与防护196
二、丁二烯的包装与储运197
三、岗位安全操作规程197
四、环保节能措施200
项目小结201
思考与练习201
项目八 乙苯生产203
学习目标203
任务一 掌握乙苯生产的工艺流程 203
一、乙苯的生产方法203
二、催化干气制备乙苯的工艺流程205
任务二 认识乙苯生产的反应设备 207
一、多段绝热式固定床反应器的结构及特点207
二、乙苯烃化反应器208
三、反烃化反应器209
四、固定床反应器的日常维护和常见故障209
任务三 了解乙苯生产的反应原理和工艺条件 210
一、反应原理210
二、催化剂210
三、工艺条件211
任务四 了解乙苯生产装置的开停车操作 212
一、开车准备212
二、正常开车213
三、正常停车214
四、生产运行中异常现象的判断及处理215
五、仿真实训216
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 217
一、乙苯的物化性质与防护217
二、乙苯的包装与储运218
三、岗位安全操作规程218
四、环保节能措施219
项目小结220
思考与练习221
项目九 苯乙烯生产222
学习目标222
任务一 掌握苯乙烯生产的工艺流程 222
一、苯乙烯的生产方法222
二、乙苯绝热脱氢合成苯乙烯的工艺流程223
任务二 认识苯乙烯生产的反应设备 227
一、列管式等温固定床反应器227
二、单段绝热式固定床反应器228
三、多段绝热式固定床反应器229
任务三 掌握苯乙烯生产的反应原理与工艺条件 230
一、反应原理230
二、催化剂231
三、工艺条件232
任务四 了解苯乙烯生产装置的开停车操作 234
一、开车操作234
二、正常停车操作235
三、正常运行操作236
四、生产运行中异常现象的判断及处理236
五、仿真实训237
任务五 了解岗位安全及环保节能措施 238
一、苯乙烯的物化性质与防护238
二、苯乙烯的包装与储运239
三、岗位安全操作规程239
四、环保节能措施241
项目小结242
思考与练习243
参考文献244