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单元操作
化工单元操作是化学工程(也叫化工原理)的主要研究领域,是在化学工业生产中具有共同的物理变化特点的基本操作,是由各种化工生产操作概括得来的,基本包括五个方面:.
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催化
催化是利用催化剂改变化学反应速度的一种工艺。许多化学工业要利用催化作用来获得需要的反应速度。催化也是一种化工单元过程,催化剂本身在反应中不会被消耗,但催化剂会改变反应速度,一催化劑亦可能參與複數的催化反應。正催化劑可加速反應;負催化劑或抑制劑則會與反應物反應進而降低化學反應。可提高催化劑活性的物質稱為促進劑;降低催化劑活性者則稱為催化毒。 相較於未催化的反應,同溫度的催化反應擁有較低的活化能。催化劑可以藉由結合反應物達到極化的效果,如酸催化劑之於羰基化合物的合成;催化劑也可產生非自然的反應中間物,如以四氧化鋨催化烯烴的雙羥基化中產生的鋨酸鹽酯;催化劑亦可造成反應物的裂解,如製氫時產生的單原子氫。 很多物质都可以做催化剂,在无机物反应中,通常利用酸、碱、金属或金属化合物作为催化剂,在有机物反应中多用有性的蛋白质分子——酶作为催化剂,生物体内许多化学反应都依赖酶來进行的。 催化反应可以发生在单相和多相中,也可以发生在复相中:.
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碱熔
碱熔是指矿物和有机化合物和碱共熔的反应,是一种化工单元过程。用碱中的元素取代化合物或矿物中的元素。一般在碱熔中使用的碱是比较容易得到的氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等。 例如苯磺酸和氢氧化钠共熔,碱的羟基取代磺基,生成苯酚钠。钨矿和碳酸钠共熔,生成可溶性的钨酸钠,再经提炼获得金属钨。 Category:化学工业 Category:化学工程 J.
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聚合
聚合是将一种或几种具有简单小分子的物质,合并成具有大分子量的物质的化工单元过程。 大分子量的物质一般叫作聚合物或高分子化合物,分子量都高达几千甚至几百万。淀粉、纤维素都是天然的高聚物,是由单糖聚合而成的。塑料是人工合成的高聚物。能够聚合成高聚物的小分子物质叫做单体,单体一般有三类:一种是含有不饱和键,大部分是碳碳双键,也可能是碳碳三键或者是碳氮三键;另一种单体是含有两个或多个有特殊功能的原子团;第三种单体是不同原子组成的环状分子,比如碳氧环、氧硫环、碳氮环等。这些单体可以互相连接形成高聚物。 如果聚合是由同一种单体进行的叫做均聚;如果由几种不同的单体形成高聚物,叫做共聚。 例如由乙烯分子作为单体聚合形成聚乙烯塑料的过程就叫做均聚;此外还有丙烯均聚形成聚丙烯塑料,氯乙烯形成聚氯乙烯等。 有乙烯和丙烯进行共聚,可以形成合成橡胶,叫做乙丙橡胶。 任何小分子合并的过程都可以叫做聚合,不仅仅是必须形成高聚物。例如三个甲醛分子合成一个三聚甲醛分子的过程也叫做聚合过程。.
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鹵化
鹵化是一种化工单元过程,是向有机化合物分子中引入卤素原子的过程,最常用的是向烃分子中引入卤素原子,形成“卤烃”,由于卤烃相当活泼,很容易被其他原子或“基”置换,因此常用于有机合成制造中间体的过程。鹵化也可以指無機化合物(例如金屬)引入卤素原子的过程。 鹵化的途徑和化學劑量和其化學結構的特性、有機化合物的官能基或鹵化的鹵族元素都有關係。卤素是氟、氯、溴、碘、砹五种元素的总称,因此卤化也分为氟化、氯化、溴化和碘化。碘比氯和溴要贵上很多,因而化工生产中最常用的是氯化法和溴化法。常用的氯化剂是氯气或氯化氢。因为氟气氧化性太强,通常会将反应物直接氧化分解,因而氟化一般用相应的氟化剂。 鹵化的例子有乙炔被氯化氢氯化,可以生成氯乙烯,成为制造塑料聚氯乙烯的原料;苯被氯化生成六氯苯等。 脫鹵反應(Dehalogenation)是鹵化的逆反應,就是從分子中移除鹵族元素,最常見的是脫鹵化氫反應Yoel Sasson "Formation of Carbon–Halogen Bonds (Cl, Br, I)" in Patai's Chemistry of Functional Groups, 2009, Wiley-VCH, Weinheim.
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还原
还原是一种化工单元过程。在化学反应中,还原反应是氧化反应的逆过程,即是得到电子的过程,因为有一方失去电子,就会有另一方得到电子。因此,还原反应经常和氧化反应合在一起,被称为氧化还原反应。但在化工领域,目的只是在于所要得到的产品,氧化过程是要得到氧化产物,并不关心氧化剂的变化,还原也是只关心还原产物,不在乎还原剂,所以两种过程不能放到一起。 一般工业常用的还原剂有氢气、一氧化碳、铁屑、锌粉等易于被氧化而氧化后生成无害产物的物质。 还原过程在工业中的应用有:.
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过程工程
过程工程是化学、物理、生物过程的设计、运行、控制、优化与强化。涉及大量的工业领域,如化学、实话、农业、冶金、先进材料、食品、制药、软件开发、生物技术工业等。基于计算机的系统方法应用称为“过程系统工程”(process systems engineering)。.
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过程流程图
过程流程图(PFD)是用于化学工程与过程工程的流程图,指示工厂过程与设备的一般流程,显示工厂主设备之间的关系,并不显示小的细节(如管线等)。.
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胺化
胺化是在有机化合物分子中引入氨基的一种化工单元过程。 氨基就是氨分子(NH3)中去掉一个氢原子形成的-NH2。带有氨基的化合物称为“胺”。 胺化不仅可以在有机化合物中引入一个氨基,还可以置换两个或三个氨基。胺化的方法很多,主要有两种:.
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脱烷基
脱烷基是和烷基化相反的一种化工单元过程,是从有机化合物分子中脱去烷基的单元过程,一般是脱去和碳原子链接的烷基。例如从甲苯中脱去甲基生成苯,从甲基萘中脱去甲基生成萘等过程。 脱烷基很容易生成不必要的副产品,或将碳链上其他氢原子脱掉,因此脱烷基一般应用两种方法:.
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脱氢
脱氢是一种化工单元过程,是氢化的相反过程,是减少有机物分子中的氢原子数目的过程,一般有两种方法:.
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脱水
脱水(dehydration)是一种化工单元过程,是水合的逆过程。把水分子从物质分子中解脱出来,对于单纯的水合物来说,比较容易,一般只要加热使水脱离蒸发就可以了,如将碳酸钠水合物晶体加热,就会脱水成为碳酸钠粉末。但对于只和水分子部分结合成为新的物质,脱水就必须借助催化剂或控制其他条件,如将乙醇脱水制乙烯或乙醚等。 有时单纯的物理干燥也叫做脱水,如食物脱水以便贮藏,防止微生物繁殖引起食物腐败等。 在医学方面,脱水指人体由于病变,消耗大量水分,而不能即时补充,造成新陈代谢障碍的一种症状,严重时会造成虚脱,甚至有生命危险,需要依靠输液补充体液。按照钠和水丢失的比例,可以分为等渗性脱水、低渗性脱水和高渗性脱水三种。.
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氢化
氢化是一种化工单元过程,是有机物和氢起反应的过程,由于氢不活跃,通常必须有催化剂的存在才能反应。但无机物和氢之间的反应,如氮和氢反应生成氨,一氧化碳和氢反应生成甲醇在化工过程中不叫氢化,而叫“合成”。 氢化在化工生产中一般分为两种:.
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氧化
氧化又被称为氧化作用、氧化反应。是还原剂(被氧化物)与氧化剂(被还原物)之间的氧化数升降。还原剂的氧化数上升(失去电子),氧化剂的氧化数下降(获得电子)。 一般物质与氧气发生氧化时放热,个别可能吸热,如氮气与氧气的反应。电化学中阳极发生氧化,阴极发生还原。.
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水解
水解是一种化工单元过程,是物質與水反應,利用水形成新的物质的过程。通常是指鹽類的水解平衡。.
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亦称为 化工单元过程。