绪论(天大教材).ppt

1、化工原理 Unit Operations of Chemical Engineering任课教师：尚书勇E-mail:Tel绪论（Introduction）,课程内容和特点 化工原理课程的任务 化工生产过程实例 化工单元操作 化工原理课程特点 化工原理培养目标 单位制度及单位换算,化工原理课程的任务,通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程？ 反应物如何供给、产物又如何分离？ 如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？ 怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？,热力学和反应工程,“化工原理”课程的内容,在什么条件下所期望的化学反应才能发生？ 反应的速率将会是多

2、大？ 不期望的反应（副反应）速率又会是多大？ 转化率为多少？,化学工程学科,化工生产过程实例,湿法磷酸生产工艺流程,磷矿石,破碎,球磨,酸解反应,过滤,浓缩,精制,磷酸（化肥、饲料用）,磷酸（医药、食品用）,硫酸,HF气体（回收）,过滤,水,滤渣石膏,洗液,加工成盐,化工生产过程实例,柠檬酸生产工艺流程,白薯干,粉碎,发酵反应,过滤,中和过滤,酸解过滤,产品,石灰乳,CaCO3,粗盐液,净化,H2SO4,废糖液,浓缩,结晶,离心,干燥,菌体、残渣,化工生产过程实例,氨基比林生产工艺流程,吡唑酮 硫酸二甲酯 水,甲基化,碱处理,配料,亚硝化,还原,4氨基安替比林母液制安乃近,亚硝酸钠,结晶,还原

3、剂 液氨 硫酸,硫酸安替比林,离心脱水,4氨基安替比林晶体制氨基比林,安替比林,NaOH,H2SO4,化工生产过程实例,氨基比林生产工艺流程,4氨基安替比林晶体 水,溶解,氢化,脱色,压滤,母液浓缩回收,吸附后的活性炭,成品结晶,蒸馏水,洗涤脱水,氨基比林成品,氢气 甲醛 触媒,活性炭,气流干燥,氨基比林湿品,化工生产装置实例,乙烯厂环氧乙烷、乙二醇装置,化工生产装置实例,甲醇回收装置,化工生产装置实例,大芳烃装置,化工生产装置实例,合成氨装置,化工生产装置实例,尿素装置,化工生产装置实例,天然气净化,单级萃取最多为一次平衡，故分离程度不高，只适用于溶质在萃取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不

4、高的场合。,萃取相 Extract,萃余相 Raffinate,料液A+B Feed,萃取剂 Solvent,混合澄清槽 Mixer-settler,萃取(Extraction),一液相为连续相，另一液相为分散相，分散相和连续相呈逆流流动； 两相在流动过程中进行质量传递，其浓度沿塔高呈连续微分变化； 两相的分离在塔的上下两端进行。,萃取塔(Extraction column),一般为塔式设备(喷淋塔、填料塔、转盘塔、振动筛板塔等)。,轻液出口 Light Liquid outlet,轻液进口 Light liquid inlet,重液出口 Heavy liquid outlet,重液进口 He

5、avy liquid inlet,提馏段：下降液体（包括回流液和料液中的液体部分）中的轻组分向汽相（回流）传递，而汽相中的重组分向液相传递，从而完成下降液体重组分的提浓。,精馏 (Rectify),精馏段：汽相中的重组分向液相（回流液）传递，而液相中的轻组分向汽相传递，从而完成上升蒸气的精制。,料液, xF Feed,塔顶产品, xD Overhead product,塔底产品, xW Bottoms product,液相回流 Liquid reflux,汽相回流 Vapor reflux,精馏段 Rectifying section,提馏段 Stripping section,再沸器 Reb

6、oiler,冷凝器condenser,化工单元操作（Unit operations）,流体输送：流体通过管道的阻力损失，输送设备 过滤：液固混合物的分离 沉降：液固或气固混合物的分离（重力、离心） 搅拌：液液或液固体系的混合 颗粒流态化：强化气（液）固两相间的接触 气力输送：固体微粒的管道输送 加热冷却：增加或降低特定物质的温度 蒸发：对含有固体溶质的溶液进行浓缩制取固体产品 蒸馏：液体混合物的分离（组分挥发度的差异） 吸收：气体混合物的分离（组分在吸收液中的溶解度） 吸附：气体混合物的分离（组分在固体表面的吸附能力） 萃取：从液体混合物中分离有用组分（湿法冶金） 干燥：从固体产品中去除湿分

7、结晶：从液体混合物中得到纯的固体产品,遵循流体动力学基本规律的单元操作； 遵循热量传递基本规律的单元操作； 遵循质量传递基本规律的单元操作； 遵循热质传递基本规律的单元操作；,化工单元操作分类（Unit operations）,课程特点 理论与经验相结合的工程研究方法,经验方法,理论方法,相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大； 因次分析：得出无因次准数方程，利用实验数据确定参数。,动量守恒：动量传递质量守恒：质量传递热量守恒：热量传递,利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述（数学模型）,“三传一反”中的“三传”, 现象方程,注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理，得到的结果带有局限性 ，不可任意推而广之。,以“三传”为物理内核的单元操作,工程问题的复杂性与“化工原理”半理论、半经验的方法特点,实际工程复杂问题,理论与经验是化工工程技术人员迈向成功的两条腿,分析并抓住描述 过程物理本质的基本规律,实验数据回归确定待定模型参数,对次要因素作出合理假设（简化）,建立数学模型,通过实验或工程实践检验模型的可靠性,“传递过程”理论能够通过数学物理方程和动力学相似准则指明化工过程实验规划的策略、预测过程的结果或进行计算机模拟并且确定推广应用和放大设计的