第一章 化学工业与工程.ppt

1、2020/7/28,化学工程基础,2020/7/28,2020/7/28,目 录,第一 章 化学工业与化学工程 第二章 流体流动与输送 第三章 热量传递 第四章 传质分离基础 第五章 吸收 第六章 精馏 第七章 其他传质分离技术,2020/7/28,课程教学目的与任务,教学目的：通过学习本课程训练学生分析和解决有关工艺单元操作问题的能力 课程任务：研究化工单元操作的基本原理, 了解典型设备的构造，掌握单元操作中各工艺参数的计算方法，进行单元操作实验，培养学生对化学工业生产过程的工程概念,2020/7/28,第一章 化学工业与化学工程,2,化学工程学,物料衡算与能量衡算,2020/7/28,一、

2、化学工业概述,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 有机化学工业,用途广泛 生产量大 化学名称 分子式 规格以主要物质的含量为基础,用途专一 生产量小 附加值大 商品名（牌号） 规格以功能为基础,2020/7/28,1-1 .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

3、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 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,2020/7/28,1-2.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,2020/7/28,（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,（3）我国化学工业的分类,1.化学矿； 2.无机盐；3.有机化工原

4、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,2020/7/28,1-5. 化工生产工艺及流程,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,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，不改变物料

5、化学性质的过程,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,2020/7/28,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。,2020/7/28,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,2020/7/28,200C、150MPa,乙烯,压缩机,预 热 器,反 应 器,分 离 器,粒化器,常

6、温、150MPa,聚乙烯 成品,尿素生产工艺流程,聚乙烯生产工艺流程,2020/7/28,二、 化学工程学,2-1.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： 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。,2020/7/28,3-1.物料衡算 依据质量守恒定律 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

7、积累的物料质量,物料衡算的通式,三、物料衡算与能量衡算,定态过程，积累为零,2020/7/28,系统中的所有物料,(3) 确定衡算对象,(2) 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:,(1) 确定衡算系统,用虚线将其圈出,2020/7/28,求：W=? V=?,【例0-3】,已知：F, xF ，xw,（1）确定衡算系统,解：,（2） 确定衡算基准,以1h为基准,（3） 确定衡算对象,总 溶质,2020/7/28,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,以热

8、量衡算为例：,或写成,3-2 能量衡算,2020/7/28,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：基本单位与导出单位的总和,3-3 单位制与单位换算,（1）单位及单位制,物理单位制、工程单位制、国际单位制,2020/7/28,物理单位制：基本单位：长度cm 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）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：,2020/7/28,1kgf=9.81N， 1cm=0.01m 上述关系代入 ，得：,（3）单位的正确运用 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