化工基础PPT

基本量
长 度 cm (厘米) m (米) m (米)
质 量 g (克) kg (千克) ——
时 间 s (秒) s (秒) s (秒)
力 —— —— kgf (千克力)
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Hale Waihona Puke 厘米· 克· 秒制 CGS
米· 千克· 秒制 MKS
米· 千克力· 秒制 MKfS
国际单位制： 在1960年10月的第11届国际计量大会上 通过了一种新的单位制度，称为国际单位制 度，代号为 “SI”，也称为 SI单位制。SI 单 位制是目前国际上最先进的一种单位制，被 许多国家广泛使用。我国的法定计量单位也 是以 SI单位制为基础的。
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§1.2
化工生产过程概述
• 1、 化工过程 • 2、 单元操作及其分类
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• 1、 化工过程
化工过程：有目的的使原料经过一系列的化学 或物理变化，以获得产品的工业过程，也称为 化工生产，或化工生产过程。
（ 1）
（ 2）
（ 3）
原料
预处理
反 应
后处理
产品
基本化工生产过程
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例如： 甲醇的生产：
化学工业: 化学工业是将各种原材料通过不同条件 下所进行的化学反应，使其性质或形态产生 变化，定向加工成对国民经济发展和人民生 活水平改善有价值的化学产品的工业。
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一、 化学工业的重要性及其发展
其重要性可归纳为： （1）为农业提供化肥、农药、塑料薄膜等农用生产资 料； （2）为轻纺、建材、冶金、国防、军工以及其他工业提 供各种配套原材料； （3）为微电子、信息、生物、航天技术等高技术产业提 供新型化工材料和新产品；
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3.化学工程学的几个基本概念
在从事化学工程研究、进行化工过程 开发及设备的设计、操作时，经常运用下面 基本概念:
1、物料衡算 2、能量衡算 3、平衡关系 4、过程速率
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1)、物料衡算： 物料衡算也称为质量衡算，其依据是质量守 恒定律。它反映一个过程中原料、产物、副产物 等之间的关系，即进入的物料量必等于排出的物 料量和过程中的积累量。
温度差输入或输出热量
• 均相混合物的分离：气体吸收、液体蒸馏、萃取等
• 非均相混合物的分离：
过滤和沉降
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（2）按单元操作遵循的基本规律分： • 动量传递过程：
遵循流体力学基本规律的单元操作： 流体输送、沉降、过滤和离心分离等
• 热量传递过程：
遵循热交换基本规律的单元操作： 如传热、蒸发等
• 质量传递过程：
稳定的连续性操作：∑Q入 ＝ ∑Q出
热量衡算示意图
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4、化工基础在化学领域的地位
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1.4 化工数据
单位制与单位换算
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单位制与单位换算
1）、 单位制：
英国： 英制单位： 质量： “磅” 1 b ＝ 0.4536 kg 长度： “英尺” 1 ft ＝ 0.3048 m
中国：
单位制
附表1-4-1 我国几种旧单位制的基本量和基本单位
合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→冷却 →精馏→精甲醇（99.85~99.95%）
苯的生产： 原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压蒸馏 塔→精馏→苯（99.992~99.999%） 可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
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化学反应过程
化工生产的核心
表示的因数
10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15
词头名称
分 厘 毫 微 纳 [诺] 皮 [可] 飞 [母托]
词头符号
d c m μ n P f
1015 1012
109 106 103 102 101
拍 [它] 太 [拉]
吉 [咖] 兆 千 百 十
P T
G M k h da
量的名称 面 体
速 密 浓 力 压强，应力
单 位 名 称 平方米 立方米
米每秒 千克每立方米 摩尔每立方米 牛[顿] 帕 [斯卡]
单位符号 m2 m3
m/s kg/m3 mol/m3 N Pa (=N/m2)
用SI 基本单位表示的单 位
积 积
度 度 度
m2 m3
m/s kg/m3 mol/m3 kg· m/s2 kg/(m· s2)
2015-4-3
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第一章
绪言
§1.1 化学工业概述
§1.2 化工生产过程概述
§1.3 §1.4 化学工程学简介 化工数据
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§1.1 化学工业概述
一、 化学工业的重要性及其发展
二、 化学工业范畴及分类 三、 化学工业原料及选择原则
四、 化学工业的特点
五、 化工的发展与现状
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一、 化学工业的重要性及其发展
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续表1-4-3 化工中常用的SI 导出单位
量的名称 能，功，热量 功 率 单 位 名 称 焦 [耳] 瓦 [特] 单位符号 J (=N· m) W (=J/s) 用SI 基本单位表示的单 位 kg· m2/s2 kg· m2/s3
粘
度
帕 [斯卡]秒
平方米/秒 焦 [耳]每开[尔文] 瓦 [特]每米开[尔 文]
（1） 圆括号中 的名称与前面的 名称是同义词； （2）去掉方括 号后为全称，去 掉方括号和其中 的字后为简称。
热力学温度
发光强度
物质的量 辅 助 单 位 平 面 角 立 体 角
坎 [德拉]
摩 [尔] 弧 度
Candela
mole radian steradian
Cd
mol rad sr
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球面角
表1-4-3 化工中常用的SI 导出单位举例
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• 单元操作阶段
20世纪初，人们逐渐发现，许多门化学工业中存 在共同的操作原理。例如，无论是制糖业还是制碱 业，从溶液蒸发得到固体糖和固体碱的原理是相同 的，于是，蒸发成为最早提出的单元操作之一。
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•
传递过程阶段
到20世纪50年代，人们又发现，各单元 操作之间还存在着共性。例如，传热和蒸发 都是热量传递的形式，蒸馏、吸附、吸收、 萃取都是质量传递的形式。于是，把单元操 作归纳为动量传递、热量传递和质量传递。
化工生产过程 物理处理过程 （单元操作）
原料的预处理
产品的加工
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2、
单元操作及其分类
（１）概念
单元操作：化工生产中除化学反应单元以外的
所有物理性操作。
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２)．单元操作的分类：
(1）按操作目的分： • 流体输送： •
气体和液体的输送
主要指通过搅拌达到物料混合 物料的混合： 或分散的目的
• 物料的加热或冷却： 利用物料和环境之间的
（4）为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品。
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二、 化学工业范畴及分类
1、化学工业的分类：
美国： 按照美国标准工业分类手册（SIC）确定的分类法： 化学工业包括：生产基本化工产品的企业 以化学方法为主进行产品加工的企业 中国： 化学工业包括： 基本化学工业 化肥工业 石油化学工业 精细化学工业 其他化学工业 化学品: 分为25类
输入物料的总量 ＝ 排出物料的总量＋过程积累的总量
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系 统 ∑ M入
积累 M
∑ M出
物料衡算式： ∑M入 ＝ ∑M出 ＋ M 连续稳定流动：∑M入 ＝ ∑M出 物料衡算示意图
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2)、热量衡算：
热量衡算的依据是能量守恒定律。
系 统
∑Q入 积累 Q ∑Q出
热量衡算式： ∑Q入 ＝ ∑Q出 ＋ Q
Pa· s
m2/s J/K W/(m· K)
kg/(m· s)
m2/s kg· m2/(s2· K) kg· m/(s3· K) kg/(s3· K)
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扩散系数 热容，熵 导热系数 传热系数
瓦 [特]每平方米开 W/(m2· K) [尔文]
表1-4-4 SI 词头
表示的因数 1018 词头名称 艾 [可萨] 词头符号 E
20世纪后精细化工
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（2）、我国的化学工业 旧中国的化学工业基础十分薄弱。从1876年在 天津建立的一个2t/d铅室法制硫酸厂开始，只有几
个沿海、沿江城市有化工企业。除少数工厂生产基
本化工原料外，大多只有生产油漆、染料、橡胶制 品、医药制剂等加工产品。到1949年，国内化工产 品仅100种左右，主要产品产量为：化肥0.6万吨, 硫酸11万吨,烧碱1.5万吨,纯碱8.8万吨.全部化工 产值仅1.77亿元,占全国工业总产值的1.6%
(5)、化学工业是能源消耗的大户;
(6)、化学工业是易污染、重污染的工业部门
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五、化学工业的发展与现状
（1）、化学工业的发展
化学工业是一个十分古老的工业，最早可追根 溯源至公元前２０００年以前，最早的化学工艺为 制陶、酿造、漂染、鞣革等行业
18世纪中硫酸生产; 19世纪中制碱; 20世纪初合成氨; 20世纪中石油工业
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国际单位制的构成：
国际单位制 （SI）
SI 基本单位
SI 单位
SI 辅助单位 SI 导出单位
SI 词头 SI 单位的十进倍数和分数单位
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表1-4-2 SI 基本单位和辅助单位
量的名称 长 质 基 本 单 位 时 电 度 量 间 流 单 位 名 称 米 千克 (公斤) 秒 安 [培] 开 [尔文] metre kilogram second Ampere Kelvin 国际符号 m kg s A K 备 注
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2.选择原则
在选择原料路线和技术线路时应当全面地权衡 技术、经济、社会和环保等方面的利弊。 1.原料的品位、供应量
2.经济性
3.原料资源的综合利用