CH1 绪论10

2011-3-8
第一章 绪 论
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化工基础
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3. 传递过程阶段
世纪50年代 到20世纪 年代，人们又发现，各单元操作之间还存 世纪 年代，人们又发现， 在着共性。例如，传热和蒸发都是热量传递的形式，蒸馏、 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， 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。 作归纳为动量传递、热量传递和质量传递。
第二节 化工生产的特点
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化学工业的特点： 化学工业的特点：
（1）增长速度快； ）增长速度快； （2）化工科研和新产品开发费用高； ）化工科研和新产品开发费用高； （3）大规模连续化生产和技术的复杂性促使化学工业投资加大； ）大规模连续化生产和技术的复杂性促使化学工业投资加大； （4）化工产品、工艺路线、技术创造性上竞争激烈； ）化工产品、工艺路线、技术创造性上竞争激烈； （5）新工艺的投入、生产规模的扩大以及设备的腐蚀，致使化学 ）新工艺的投入、生产规模的扩大以及设备的腐蚀， 工业的工厂寿命缩短、报废快； 工业的工厂寿命缩短、报废快； （6）在资金足够的条件下，化工产品进入市场的自由度大； ）在资金足够的条件下，化工产品进入市场的自由度大； （7）运输便利、均相及价值高的化工产品贸易有国际性； ）运输便利、均相及价值高的化工产品贸易有国际性； （8）化学工业与整个工业相辅相存，在经济发展中起支柱作用。 ）化学工业与整个工业相辅相存，在经济发展中起支柱作用。
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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。
原 料
（1） ）
（2） ）
（3） ）
预处理
反 应
后处理
产 品
图1-1 基本化工生产过程
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学习内容
化学反应过程
化工生产的核心
化工生产过程
物理处理过程 (单元操作 单元操作) 单元操作
原料的预处理
产品的加工
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3105 3186 2398 663 125 2164 834 646
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2006年中国基础化学品产量统计 年中国基础化学品产量统计
产品 乙烯 纯苯 精甲醇 冰醋酸 油漆 产量 同比增长 万吨） （万吨） 941.2 344.1 762.3 142.1 352.4 22.2% 11.7% 34% 3.6% 28.6% 产品 建筑涂料 油墨 颜料 染料 产量 同比增长 万吨） （万吨） 155.5 34.8 146.6 128.5 19.5% 10.2% 8.9% 11.5%
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甲醇的生产： 甲醇的生产：
中低压法合成甲醇工艺流程图
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尿素的生产： 尿素的生产：
2NH3+CO2 NH2COONH4 NH2COONH4 2(NH2)2CO+H2O
热量传递过程： 热量传递过程：
遵循热交换基本规律的单元操作：如传热、 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： 质量传递过程：
遵循通过扩散，从一相转移到另一相的过程： 遵循通过扩散，从一相转移到另一相的过程： 吸收、蒸馏、 吸收、蒸馏、 吸附、萃取、离子交换、 吸附、萃取、离子交换、膜分离等
Байду номын сангаас
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第一节 本课程的内容和学习目的
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化学工程的发展阶段： 化学工程的发展阶段
1. 化学工艺学阶段 世纪前的几百年时间里， 在20世纪前的几百年时间里，出现了不少 世纪前的几百年时间里 化学工业，如制糖工业、制碱工业、 化学工业，如制糖工业、制碱工业、造纸工业 介绍每一种工业从原料到成品的生产过程， 等。介绍每一种工业从原料到成品的生产过程， 作为一种特殊的知识讲解， 作为一种特殊的知识讲解，这是最早的化学工 程学。 程学。
物料衡算也称为质量衡算， 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、 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。 产物等之间的关系。 确定的衡算范围， 确定的衡算范围，进入的物料量必等于排 出的物料量和过程中的积累量： 出的物料量和过程中的积累量：
4. “三传一反”阶段 三传一反” 三传一反
20世纪 年代中期，化学工程中出现了“化学反应工 世纪50年代中期 化学工程中出现了“ 世纪 年代中期， 程学”这一新的分支。对化学反应器的研究， 程学”这一新的分支。对化学反应器的研究，不仅要运用 化学动力学和热力学原理，而且要运用动量、 化学动力学和热力学原理，而且要运用动量、热量和质量 传递原理。 传递过程” 反应工程” 传递原理。于是 “传递过程” 与 “反应工程” 成为当今 化学工程学的两大支柱。 三传一反” 阶段。 化学工程学的两大支柱。简称 “三传一反” 阶段。
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化学与材料科学学院
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
绪
论
本课程的内容和学习目的 化工生产的特点
化学工程和工艺中的一些基本规律
从实验室研究到工厂生产 有关技术经济评价的概念 我国化学工业的行业和近期发展
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第三节 化工中应用的几个基本规律
物料衡算 热量衡算 平衡关系 过程速率
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1、物料衡算： 、物料衡算：
单元操作： 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。
在当今化工及其相近工业生产中应用的 单元操作有几十种之多， 单元操作有几十种之多，而且随着生产的发 展和科技的进步还会不断地开发出一些新型 的单元操作。 的单元操作。
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学习目的
熟悉化工生产中涉及的基本原理和典型设备 认识化工生产中分析和解决问题的途径 有助于化学科研工作
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我国主要化学品产量（ 我国主要化学品产量（2000年） 年
（单位 合成氨 化肥 其中氮肥 磷肥 钾肥 硫酸 纯碱 烧碱
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万吨/年 万吨 年) 聚氯乙烯 农药 染料 涂料 轮胎(万条 年 轮胎 万条/年) 万条 甲醇 264 60 44 166 9980 177
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2、热量衡算： 、热量衡算：
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2）按单元操作遵循的基本规律分： ）按单元操作遵循的基本规律分：
动量传递过程： 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、 遵循流体力学基本规律的单元操作：流体输送、 沉降、 沉降、过滤和离心分离等
苯的生产： 苯的生产： 原料油（甲苯、二甲苯）、H 输送→加热 反应器→ 加热→ 原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送 加热→反应器→减压蒸 ）、 馏塔→精馏→ 馏塔→精馏→苯（99.992~99.999%） 99.992 ）
可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。 可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
单元操作的分类： 单元操作的分类
1）按操作目的分： ）按操作目的分：
流体输送： 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： 物料的混合： 或分散的目的 利用物料和环境之间的 物料的加热或冷却： 物料的加热或冷却： 温度差输入或输出热量 气体吸收、液体蒸馏、 气体吸收、液体蒸馏、萃取等 均相混合物的分离： 均相混合物的分离： 过滤和沉降 非均相混合物的分离： 非均相混合物的分离：