第一章 化学工业与工程.ppt

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1、化学工程基础化学工程基础化学工程基础化学工程基础 2023/1/72023/1/7目录第一第一 章章 化学工业与化学工程化学工业与化学工程第二章第二章 流体流动与输送流体流动与输送第三章第三章 热量传递热量传递第四章第四章 传质分离基础传质分离基础第五章第五章 吸收吸收第六章第六章 精馏精馏第七章第七章 其他传质分离技术其他传质分离技术2023/1/7课程教学目的与任务教学目的：通过学习本课程教学目的：通过学习本课程训练学生分训练学生分析和解决有关工艺单元操作问题的能力析和解决有关工艺单元操作问题的能力课程任务：课程任务：研究化工单元操作的基本原研究化工单元操作的基本原理理,了解典型设备的构造

2、，了解典型设备的构造，掌握单元操掌握单元操作中各工艺参数的计算方法，作中各工艺参数的计算方法，进行单元进行单元操作实验，培养学生对化学工业生产过操作实验，培养学生对化学工业生产过程的工程概念程的工程概念2023/1/7第一章化学工业与化学工程1化学工业概述化学工业概述2化学工程学化学工程学3物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算2023/1/7一、化学工业概述一、化学工业概述化学工业化学工业：综合运用化学和物理方法将原料加工成产品的加工工业无机化学工业无机化学工业 有机化学工业有机化学工业通用化工产品精细化工产品化工产品用途广泛用途广泛 生产量大生产量大化学名称化学名称 分子式分子式规格以主要物

3、质的规格以主要物质的含量为基础含量为基础用途专一用途专一 生产量小生产量小 附加值大附加值大 商品名商品名（牌号）（牌号）规格以功能为基础规格以功能为基础2023/1/71-1.化学工业的发展概况化学工业的发展概况18世纪以前，作坊式手工冶炼、陶瓷、酿造；1791年：法国人路布兰采用食盐、石灰石、硫酸和煤炭为原料的方法制碱，成为化工发展的里程碑1828年：德国化学家韦勒利用氰酸铵首次合成了尿素，标志着人工合成有机化合物的开始；19世纪末：美国人提出“单元操作”，成为现代化工的主要标志20世纪40年代：流化床催化裂解制取高级航空燃料油；丁苯橡胶的乳液聚合；曼哈顿工程20世纪50年代：传递过程原理

4、20世纪60年代：化工装置大型化20世纪70年代：化学工程技术渗透各个加工领域2023/1/7名称产量世界排名化肥3185.7万吨1染料、纯碱、硫酸、农药1乙烯470万吨5烧碱与原油加工31-2.我国化学工业发展和现状我国化学工业发展和现状1949年前落后，如生产H2SO4，我们要晚100多年1949后，发展很快2000年，生产规模处于世界的前列2023/1/7（1）按照产品用途：农药、化肥、涂料、化学试剂等（2）按照原料来源：石油化工、煤化工、农副产品化工1）按行业分：20类；2）按产品分：19类。1-3.化学工业分类化学工业分类（3）我国化学工业的分类1.化学矿；2.无机盐；3.有机化工原

5、料；4.化学肥料；5.化工农药；6.合成纤维单体；7.染料、颜料；8.染料和中间体；9.感光和磁性材料；10.化学试剂；11.石油化工；12.化学医药；13.合成树脂及塑料；14.酸、碱；15.合成橡胶；16.催化剂、试剂及助剂；17.煤化工；18.橡胶制品；19.化工新型材料；20.化工机械1-4.化学工业的特点与发展趋势化学工业的特点与发展趋势2023/1/71-5.化工生产工艺及流程化工生产工艺及流程化学反应工程化学反应工程化学反应产品后处理除去杂质，达到必须的纯度、温度及压力等反应生成新物质精制、分离、干燥原料预处理单元操作单元操作工艺过程遵循相同的基本原理，只改变物料的状态或物理性质

6、，不改变物料化学性质的过程物理加工过程物理加工过程原料开始，经过一系列按一定顺序并相互衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生产工艺过程化工工艺流程化工工艺流程2023/1/7单元操作的特点单元操作的特点所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质，并不改变化学性质。单元操作是化工生产过程中共有的操作，只是不同的化工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用的设备也是通用的。2023/1/7单元操作的分类单元操作的分类热量传递过程动量传递过程物质传递过程2023/1/7200C、150MPa乙烯压缩机预热器反应器分离器粒化器

7、常温、150MPa聚乙烯成品尿素生产工艺流程尿素生产工艺流程聚乙烯生产工艺流程聚乙烯生产工艺流程2023/1/7二、二、化学工程学化学工程学2-1.化学工程学化学工程学：研究化学工业生产中有关化学过程和物理过程规律的一门学科。2-2.化学工程学的内容：化学工程学的内容：单元操作：各种物理操作的总称；传递过程：包含动量传递、热量传递、质量传递；化学反应工程：因素对化学反应过程影响规律；化学分离工程：分离原理及装备；化工热力学：各种形式能量之间相互转化规律；化工系统工程：对化工系统进行分析、优化；控制过程：控制原理在化工中的应用。2023/1/73-1.3-1.物料衡算物料衡算 依据质量守恒定律

8、输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统 中积累的物料质量物料衡算的通式物料衡算的通式三、物料衡算与能量衡算三、物料衡算与能量衡算定态过程，积累为零2023/1/7系统中的所有物料(3)确定衡算对象确定衡算对象(2)确定衡算基准确定衡算基准间歇操作：常取一批原料或1kg原料；连续操作：通常取单位时间处理的物料量某一个组分质量、物质的量守恒衡算要点衡算要点:(1)确定衡算系统确定衡算系统用虚线将其圈出2023/1/7V(kg/h)求：求：W=?V=?【例0-3】蒸发器F/(kg/h)xFxwW(kg/h)已知：已知：F,xF，xw（1）确定衡算系统）确定衡算系统解：（2）确定衡算基准确定

9、衡算基准以1h为基准（3）确定衡算对象确定衡算对象总溶质2023/1/7机械能、热量输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和 热量衡算通式热量衡算通式以热量衡算为例：或写成3-2 3-2 能量衡算能量衡算2023/1/7 基本量：独立存在的物理量(如长度、时间、质量等)基本单位：基本量的单位 导出量：根据物理量与基本量之间的关系来确定的量 导出单位：导出量的单位称，均由基本单位相乘、除而得到 单位制：单位制：基本单位与导出单位的总和3-3 单位制与单位换算单位制与单位换算（1）单位及单位制）单位及单位制物理单位制、工程单位制、国际单位制2023/1/7物理单位制：基本单位：长度cm

10、 质量g 时间s工程单位制：基本单位：长度cm 力 kgf 时间s SI单位制：基本单位有7个，化工中常用的有5个：长度m、质量kg、时间s、温度K、物质量mol（2 2）单位换算）单位换算 已知1atm=1.033kgf/cm2,将其换算成N/m2 按题意需将kgf/cm2中的kgf换算成N，cm2换算成m2,查附录1：换算关系为：2023/1/71 1kgf=9.81=9.81N，1 1cm=0.01=0.01m上述关系代入，得：（3）单位的正确运用）单位的正确运用 理论公式理论公式：根据物理规律建立的，反映各有关物理量之间 的关系，又叫物理方程 具有单位一致性，只要采用同一单位制的单位 来表示各物理量即可2023/1/7 经验公式经验公式：根据试验结果整理出来的，反映各有关物理量 的数字之间的关系，又叫数字公式数字公式公式中所用的单位一般都是指定的，在计算 中只要将数字代入，算出结果，然后加上规 定的单位就行了2023/1/7