化工基础知识课件.ppt
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1、关于化工基础知识关于化工基础知识现在学习的是第1页,共75页学习内容学习内容 化工生产概述单位制和单位换算管路相关知识现在学习的是第2页,共75页第一章、化工生产概述第一章、化工生产概述n n1.1 化工生产的特点 n n1.2 化工生产过程 n n1.3 单元操作和单元反应 n n1.4 两个重要的基本定律 n n1.5 化工生产基础知识的主要内容 现在学习的是第3页,共75页1.1 化工生产的特点化工生产的特点n n1 1、生产过程连续性和间接性:空间连续、时间连续、生产过程连续性和间接性:空间连续、时间连续 ;操作一;操作一般都不和物料直接接触。般都不和物料直接接触。n n2 2、生产技
2、术的复杂性和严密性:工艺流程复杂;化学反应对反、生产技术的复杂性和严密性:工艺流程复杂;化学反应对反应条件要求非常严格,每种产品都有一套严密的工艺规程。应条件要求非常严格,每种产品都有一套严密的工艺规程。n n3 3、原料、产品和工艺的多样性:不同原料制造同一产品;同一、原料、产品和工艺的多样性:不同原料制造同一产品;同一原料制造不同产品;化工产品一般都有两种以上的生产工艺。原料制造不同产品;化工产品一般都有两种以上的生产工艺。n n4 4、安全生产的极端重要性:高温、高压、真空、深冷、安全生产的极端重要性:高温、高压、真空、深冷 ;物料易燃、;物料易燃、易爆、有毒。易爆、有毒。现在学习的是第
3、4页,共75页n n用化工手段将原料加工成产品的生产过程统称为化工生产过程。化工生产基础知识兼有“科学”与“技术”的特点,它综合运用数学、物理、化学等基础知识,来分析和解决化工类型生产过程中的各种问题,在化学、化工类专业人才培养中,它承担着工程科学与工程技术的双重教育任务,所以它起到理论学科与应用学科的搭桥作用。n n化工基础知识通常包括“化工原理”、“化学反应工程”及“化工工艺学”三大部分内容,习惯上称为“三传一反一工”。现在学习的是第5页,共75页1.2 化工生产过程化工生产过程n n任何化工生产过程都可以分解和归纳为两类过程,即化学反应过程和物理处理过程,这也就是核心部分和辅助部分两大部
4、分。化学反应过程的结果是物质发生变化,物理处理过程的结果是物质发生物理变化。n n物理变化:只改变物质的外部状态和形状,而没有改变物质的组成,更没有新物质产生,这种变化称作物理变化。如物质的顔色、形态等的变化。n n化学变化:由一种物质生产新物质的变化称作化学变化,如铁氧化后生成铁锈;炭燃烧后生成二氧化碳等。现在学习的是第6页,共75页n前处理核心处理后处理n n核心部分:化学反应过程及其设备(反应器)是整个化核心部分:化学反应过程及其设备(反应器)是整个化工生产过程的核心。工生产过程的核心。n n前处理过程:又称预处理过程,在进行化学反应之前,前处理过程:又称预处理过程,在进行化学反应之前,
5、对原料进行各种预处理,以便为反应过程创造最适宜的对原料进行各种预处理,以便为反应过程创造最适宜的工艺条件,如适宜的物料状态、纯度以及它应具有的温工艺条件,如适宜的物料状态、纯度以及它应具有的温度、压强等。度、压强等。n n后处理过程:化学反应后,对产物或中间产物需要进行必后处理过程:化学反应后,对产物或中间产物需要进行必要的后处理,以便获得合格的最终产品或中间产物。要的后处理,以便获得合格的最终产品或中间产物。现在学习的是第7页,共75页单元操作和单元反应n n定义定义n n具有物理变化特点的基本加工过程称为单元操作(也叫物理过具有物理变化特点的基本加工过程称为单元操作(也叫物理过程);程);
6、n n具有化学变化特点的基本加工过程称为单元反应(也叫单元过具有化学变化特点的基本加工过程称为单元反应(也叫单元过程或化学过程)。程或化学过程)。n n任何一个化工生产过程都是由若干个单元操作经过合理地组任何一个化工生产过程都是由若干个单元操作经过合理地组合,再与化学反应串联而成。合,再与化学反应串联而成。现在学习的是第8页,共75页单元操作的特点:单元操作的特点:n n单元操作都是纯物理性操作,这些操作只改变物料的状态或物理性质,并不改变物料的化学性质;n n 单元操作都是化工生产过程中共有的操作。单元操作广泛的应用于石油、化工、轻工、冶金、动力及原子能等多种行业中。n n某单元操作作用于不
7、同的化工生产过程,其遵循的原理是相同的,进行该操作的设备也是相似的、通用的。现在学习的是第9页,共75页单元操作类型:单元操作类型:n n1 1)硫体流动过程的单元操作)硫体流动过程的单元操作 遵循流体动力学规律进行的操遵循流体动力学规律进行的操作过程,如液体输送、气体输送、气体压缩、过滤、沉降等。作过程,如液体输送、气体输送、气体压缩、过滤、沉降等。n n(2 2)热量传递过程的单元操作)热量传递过程的单元操作 遵循热量传递规律进行的操遵循热量传递规律进行的操作过程,也叫传热过程,如传热、蒸发等。作过程,也叫传热过程,如传热、蒸发等。n n(3 3)质量传递过程的单元操作)质量传递过程的单元
8、操作 物质从一个相转移到另一个物质从一个相转移到另一个相的操作过程,也叫传质过程,如蒸馏、吸收、萃取等。相的操作过程,也叫传质过程,如蒸馏、吸收、萃取等。n n(4 4)热力过程的单元操作)热力过程的单元操作 遵循热力学原理进行的单元操作,如遵循热力学原理进行的单元操作,如冷冻等。冷冻等。n n(5 5)机械过程的单元操作)机械过程的单元操作 依靠机械加工或机械输送进行的单元依靠机械加工或机械输送进行的单元操作,如粉碎、固体输送等。操作,如粉碎、固体输送等。现在学习的是第10页,共75页1.4 两个重要的基本定律n n1、物质守恒定律:化学反应过程中,只是由一些物质变化成为另一些物质,但在变化
9、前后物质的量是相等的。W原W产+W损n n2、能量守恒定律:能量转化过程中,能量只能相互转化,而不能自生自灭,只能从一种形式转化成另一种形式。Q入Q出+Q损现在学习的是第11页,共75页化工生产基础知识的主要内容n n(1)化工原理(三传)主要内容 n n(2)化学反应工程(一反)部分内容 n n(3)化工工艺学(一工)部分内容 现在学习的是第12页,共75页化工原理(三传)主要内容:化工原理(三传)主要内容:化工原理(三传)主要内容:化工原理(三传)主要内容:n n(1 1)动量传递过程:主要讨论流体动力学过程的基本规)动量传递过程:主要讨论流体动力学过程的基本规律,即研究流体的流动及流体和
10、与之接触的固体壁面间发律,即研究流体的流动及流体和与之接触的固体壁面间发生相对运动时的基本规律,以及受这些规律支配的若干单生相对运动时的基本规律,以及受这些规律支配的若干单元操作,如:流体的流动与输送、沉降、过滤等。元操作,如:流体的流动与输送、沉降、过滤等。n n(2 2)热量传递过程:主要讨论热量传递过程的基本规)热量传递过程:主要讨论热量传递过程的基本规律,以及受这些规律支配的若干单元操作,如:加热、律,以及受这些规律支配的若干单元操作,如:加热、冷却、蒸发等。冷却、蒸发等。n n(3)质量传递过程:主要讨论物质通过相界面的迁移过程的基本规律,以及受这些规律支配的若干单元操作,如:液体的
11、蒸馏、气体的吸收、固体的干燥等。现在学习的是第13页,共75页化学反应工程(一反)部分内容:化学反应工程(一反)部分内容:n n化学反应工程是以化学动力学、化学热力学以及“三传”的原理为基础,研究工业规模的化学反应的规律,为反应器的设计、放大、选型及生产控制提供理论依据。化学反应器是化工生产中用于进行化学反应的设备,是整个生产过程的心脏现在学习的是第14页,共75页化工工艺学(一工)部分内容:化工工艺学(一工)部分内容:n n化工工艺学是研究如何利用天然原料或半成品通过适化工工艺学是研究如何利用天然原料或半成品通过适当的化学和物理的方法加工成化工产品的生产过程的当的化学和物理的方法加工成化工产
12、品的生产过程的学科。它的任务是依据化学、物理化学、化学工程原学科。它的任务是依据化学、物理化学、化学工程原理,寻求技术上先进、经济上合理的生产方法、工艺理,寻求技术上先进、经济上合理的生产方法、工艺流程、最佳操作条件和适宜的设备构型。流程、最佳操作条件和适宜的设备构型。现在学习的是第15页,共75页第二章第二章 单位制和单位换算单位制和单位换算n n2.1 单位制n n2.2 SI的优越性 n n2.3 目前我国使用的单位制 现在学习的是第16页,共75页2.1 单位制单位制n n相关概念:相关概念:基本量:任何单位制的建立,都是首先选择几个独基本量:任何单位制的建立,都是首先选择几个独立的物
13、理量,如长度、时间、质量等,并以使用方便为立的物理量,如长度、时间、质量等,并以使用方便为原则规定出它们的单位,这些物理量称为基本物理量,原则规定出它们的单位,这些物理量称为基本物理量,简称基本量,其单位称为基本单位;简称基本量,其单位称为基本单位;导出量:其它的物理量,如速度、加速度等的单位则根导出量:其它的物理量,如速度、加速度等的单位则根据有关的物理定义或定律,由有关的基本单位推导而出,这据有关的物理定义或定律,由有关的基本单位推导而出,这些物理量称为导出量,对应的单位称为导出单位。些物理量称为导出量,对应的单位称为导出单位。现在学习的是第17页,共75页(1 1)过去常用的单位制)过去
14、常用的单位制)过去常用的单位制)过去常用的单位制常用常用单单位制位制长长度度时间时间质质量量重量(力)重量(力)cgscgs制(物理制(物理单单位制)位制)cmcms sg g MKSMKS制制mms skgkg 重力制(工程制)重力制(工程制)mms s kgfkgf千克力千克力现在学习的是第18页,共75页(2 2)国际单位制)国际单位制)国际单位制)国际单位制n n国际单位制是国际单位制是19601960年年1010月第十一界国际计量大会通过的月第十一界国际计量大会通过的一种优越性较大的新单位制,其代号为一种优越性较大的新单位制,其代号为SISI。n n SI的基本量与基本单位:SI是M
15、KS制的引申,除了MKS制中原有的长度、时间和质量三个基本量外,又加上了四个基本量。现在学习的是第19页,共75页国际单位制的基本量与基本单位国际单位制的基本量与基本单位 基本量的名称基本量的名称基本基本单单位名称位名称基本基本单单位符号位符号长长 度度米米mm质质 量量千千 克克kgkg时时 间间秒秒s s电电 流流安安 培培A A热热力学温度力学温度开开尔尔文文K K物物质质的量的量摩摩 尔尔molmol发发光光强强度度坎德拉坎德拉cdcd现在学习的是第20页,共75页国际单位制的辅助单位:国际单位制的辅助单位:量量 的的 名名 称称单单 位位 名名 称称单单 位位 符符 号号平面角平面角
16、弧度弧度radrad立体角立体角球面角球面角sr sr国际单位制中具有专门名称的导出单位国际单位制中具有专门名称的导出单位:量量 的的 名名 称称单单 位位 名名 称称单单 位位 符符 号号其它表示式示其它表示式示例例频频率率赫赫兹兹HzHzs s1 1力;重力力;重力牛牛顿顿N Nm/s2m/s2压压力(力(压压强强)应应力力帕斯卡帕斯卡PaPaN/m2N/m2能量,功,能量,功,热热焦耳焦耳J JNmNm功率功率瓦特瓦特WWJ/sJ/s摄摄氏温度氏温度摄摄氏度氏度*现在学习的是第21页,共75页2.2 SI的优越性的优越性 n n(1 1)通用性:)通用性:SISI具有高度的通用性或者统一
17、性。它包括了所有具有高度的通用性或者统一性。它包括了所有领域中的计量单位,从而使科学技术、工业生产、经济贸易甚领域中的计量单位,从而使科学技术、工业生产、经济贸易甚至日常生活等都只使用至日常生活等都只使用SISI一种单位制。一种单位制。n n(2 2)一贯性:)一贯性:使用使用SISI在导出单位时,不需引入比例系数,而且在导出单位时,不需引入比例系数,而且SISI中中任何一个物理量只有一个单位。任何一个物理量只有一个单位。n n热、功、能是本质相同的物理量,计算或比较时由于单位不同必热、功、能是本质相同的物理量,计算或比较时由于单位不同必须采用须采用“热功当量热功当量”进行换算:进行换算:1k
18、cal=427kgf.m,1kcal=4.18kJ1kcal=427kgf.m,1kcal=4.18kJ。在。在SISI中,既然三者本质相同,则其单位统一,统一使用中,既然三者本质相同,则其单位统一,统一使用kJkJ为单位,这为单位,这样使得计算或比较非常方便。样使得计算或比较非常方便。现在学习的是第22页,共75页2.3目前我国使用的单位制量的名称量的名称单单位名称位名称单单位符号位符号换换算关系算关系时间时间分分minmin1min=60s1min=60s小小时时h h1h=60min=3600s1h=60min=3600s天(日)天(日)d d1d=24h=86400s1d=24h=86
19、400s平面角平面角秒秒()()1=(/648000)rad1=(/648000)rad分分()()1=60(/108000)rad1=60(/108000)rad度度()()1=60(/180)rad1=60(/180)rad旋旋转转角度角度转转每分每分r/minr/min1r/min=(1/60)s-11r/min=(1/60)s-1质质量量吨吨t t1t=103kg1t=103kg原子原子质质量量单单位位u u1u1.660565510-27kg1u1.660565510-27kg体体积积升升L,(l)L,(l)1L=10-3m31L=10-3m3国家选定的非国际单位制单位:国家选定的非
20、国际单位制单位:现在学习的是第23页,共75页第三章第三章 管路相关知识管路相关知识 管路:由管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及管道特殊件等管道组成件及管道支吊架(管道支承件)等组成,是管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或受压部件和支承件的装配总成。所谓管道特殊件,是指非普通标准组成件。是按工程设计条件特殊制造的管道组成件,包括膨胀节、特殊阀门、爆破片、阻火器、过滤器、挠性接头及软管等。现在学习的是第24页,共75页3.1 压力管道 3.2 阀门 3.3 法兰 现在学习的是第25页,共75页8.1 压 力 管 道 n n定义n n分类n n管道规格 n n钢号 现在学习的
21、是第26页,共75页定定 义义 从广义上理解,所谓压力管道,应当是指所有承受内压或外压的管道,无论其管内介质如何。但从我国颁发压力管道安全管理与监察规定以后,“压力管道”便成为受监察管道的专用名词。在压力管道安全管理与监察规定第二条中将压力管道定义为:“在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备”。现在学习的是第27页,共75页定定 义义n n压力管道,是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管状设备,其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于2
22、5mm的管道。现在学习的是第28页,共75页分分 类类n nGA类:长输管道。GA分为:GA1 与GA2 级。n nGB类:公用管道:GB分为:GB1 与GB2 级。n nGC类:工业管道:GC分为:GC1、GC2 及GC3类。其中GC1 级安全等级最高;GC3 级安全等级最低。现在学习的是第29页,共75页管道规格管道规格压力压力管道压力等级低压(代号L)0.1MPaP1.6MPa中压(代号M)1.6MPaP10MPa 超高压(代号U)P100MPa 高压(代号H)10MPaP100MPa 现在学习的是第30页,共75页管道规格管道规格压力压力现在学习的是第31页,共75页管道规格管道规格公
23、称直径公称直径 表8-1 管径及相应的管螺纹 现在学习的是第32页,共75页钢号表示方法的分类说明 n n1碳素结构钢 n n2优质碳素结构钢 n n3碳素工具钢 n n4易切削钢 n n5合金结构钢 n n6低合金高强度钢 n n7弹簧钢 n n8滚动轴承钢n n9合金工具钢和高速 工具钢 n n10不锈钢和耐热钢 n n11焊条钢 n n12电工用硅钢 n n13电工用纯铁 现在学习的是第33页,共75页 3.2 阀门阀门 阀门是介质流通或压力系统中的一种设施,它用来调节介质的流量或压力。其功能包括切断或接通介质,控制流量,改变流量,改变介质流向,防止介质回流,控制压力或泄放压力。一、阀门
24、的分类二、各种阀门的优缺点 现在学习的是第34页,共75页阀门分类 151.依照阀门的用途和作用来分:2.切断阀类(其作用是接通和截断管路内的介质,如球阀、闸阀、截止阀、蝶阀和隔膜阀);3.调节阀类(其作用是用来调节介质的流量、压力的参数,如调节阀、节流阀和减压阀等);4.止回阀类(其作用是防止管路中介质倒流,如止回阀和底阀);5.分流阀类(其作用是用来分配、分离或混合管路中的介质,如分配阀、疏水阀等);6.安全阀类。现在学习的是第35页,共75页阀门分类2n n2.依驱动形式来分:手动阀;动力驱动阀(如电动阀、气动阀);自动类(此类不手须外力驱动,而利用介质本身的能量来使阀门动作,如止回阀、
25、安全阀、自力式减压阀和疏水阀等)。现在学习的是第36页,共75页阀门分类3n n3.依公称压力分类可分为:真空阀门(工作压力低于标准大气压);低压阀门(公称压力小于或等于1.6Mp)中压阀门(公称压力为2.5MPA、4.0MPA、6.4MPA);高压阀门(公称压力10MPA-80MPA);超高压阀门(大于100MPA)。现在学习的是第37页,共75页阀门分类4n n4.按温度等级分类可分为:超低温阀门(工作温度低于80);低温阀门(工作温度介于4080);常温阀门(工作温度高于40,而低于或等于120);中温阀门(工作温度高于120,而低于450);高温阀门(工作温度高于450)现在学习的是第
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