化工原理-第一讲绪论

处理过的纸中蜡对纯纸的质量比：
0.199 0.00225 100 0.199 11.3
kg蜡/kg纸
每小时提取蜡的质量数： 150×（0.3333-0.00225）= 49.66kg/h (2)每小时循环煤油量 对图中虚线框作物料衡算，以1h为基准。 总物料衡算： 200+W1=W3+W2 蜡的衡算： 200 ×0.25+0.03W1=0.00199W3+0.4026W2 前面已算得纯纸量为150 kg/h， 因此：
沉降罐
换热器
加热炉
原油经过沉降罐脱盐、脱水 → 进入换热器换热 → 经过加热炉加热 →进常压蒸馏塔，得到不同产品。
重油
例 2：催化裂化(Catalytic Cracking)装置两器工艺流程
一、化工过程与单元操作
单元操作的特点： ①单元操作都是物理性操作。在操作过程中只改变了物理状 态和物性，并没有发生化学变化。 ②同一单元操作可以用在不同的工艺过程。 ③同一工艺过程可以用不同的单元操作来完成。

单位符号 m kg s A K mol cd rad sr
基本单位
电流 热力学温度 物质的量 发光强度
辅助单位
平面角 立体角
五、单位制及单位换算
（二）单位换算
对同一物理量采用不同单位度量时，需乘以两单位之间的换算因数 （不同单位表示时数值大小的关系）
例 4：将某温度下原油的密度0.9g/cm3换算成kg/m3 (SI单位）。
④不同的单元操作有统一的研究对象和统一的研究方法。
化工常用单元操作
单元操作 流体输送 搅拌 过滤 沉降 固体流态化 加热、冷却 蒸发 气体吸收 液体精馏 萃取 吸附 干燥 目 的 流体的输送 混合或分离 非均相混合物分离 非均相混合物分离 固体颗粒的输送 升温、降温，改变相态 溶剂与不挥发性溶质的分离 均相混合物分离 均相混合物分离 均相混合物分离 均相混合物分离 去湿 物态 液或气 气—液 液—液 固—液 液—固 气—固 液—固 气—固 液—固 气—固 气或液 液 气 液 液 液或气 固体 原理 输入机械能 输入机械能 尺度不同的截留 密度差引起的沉降运动 输入机械能 利用温度差而传入或移出热量 供热以汽化溶剂 各组分在溶剂中溶解度的不同 各组分间挥发度的不同 各组分在溶剂中溶解度的不同 各组分在吸附剂中的吸附能力不同 供热汽化 传递过程 动量传递 动量传递 动量传递 动量传递 动量传递 热量传递 热量传递 质量传递 质量传递 质量传递 质量传递 热质同时传递
P=14.7 lbf / in2 =14.7×6.9kPa =101.4kPa
六、要 求
1. 出 勤 率 —— 三次无故旷课取消考试资格 2. 作 业 —— 每周一交作业
3. 成绩评定 —— 平时成绩：10分 （作业及课堂测验） 实验成绩：10分 期中考试：20分 期末考试：60分
七、参考书目
教材类：
(A) (B)
100 W3 150 169 .5 kg/h 100 0.199 11.3
将W3的值带入（A)、( B) 两式，联解求出每小时循环煤油量 W1=100.3 kg/h （3）每小时所获得的含蜡煤油量 将W1的值带入式(A)可得W2=130.8 kg/h
能量衡算
根据能量守恒定律，对于连续、稳定的操作过程：
解：由于1g=10-3kg,1cm3=10-6m3
则 ρ=0.9g/cm3=0.9×10-3kg/(1 ×10-6m3) =0.9×103kg/m3
例 5：将压力P=14.7lbf(磅力) / in2(英寸2) 换算成kPa
解：由于1lb=0.454kgf=0.454×9.81N=4.45N
1 in2 =1×(2.54) 2 cm2 =6.45×10 -4 m2 则 1 lbf / in2 =4.45/6.45× 6.45×10 -4 N/m2 =6.9×103 Pa=6.9kPa
物料衡算
对单元过程： 进入的物料量必等于排出的物料量加上该过程积累的量
m
in
mout ma
稳定过程（从物料方面）：积累的量ma=0
m
in
mout
不稳定过程（从物料方面）：积累的量ma≠0
例 3：在某连续萃取设备中，用循环使用的煤油提取废蜡 纸中的蜡。

已知：每小时废蜡纸处理量W=200kg/h，其中含 25%蜡，75%纸；循环使用的煤油W1中，含3%蜡； 用过的煤油为W2，含40.26%蜡；处理过的纸为W3， 含11.3%煤油，0.199%蜡。 求：① 从废纸中提取蜡的质量数；② 循环煤油量 W1 = ？ ； ③ 所获得的含蜡煤油量W2 = ？
1.《化工原理》(第二版）（上、下册），谭天恩、麦本熙、
丁惠华编，化学工业出版社，1990.6第二版。
2. 《化工原理》(上、下册)，天津大学化工原理教研室，姚玉
英主编，天津科学技术出版社，1992.11第一版
七、参考书目
习题类： 3.《化工原理示例与练习》，丛德滋、方图南编，华东化 工学院出版社，1988.3第一版。
4.《化工原理例题与习题》，姚玉英主编，化学工业出版
社，1998.5第三版。
五、单位制及单位换算
1. 绝对单位制（物理单位制）
厘米·克·秒制(CGS制）及米·千克·秒制（MKS制）
2. 工程单位制
米·千克（力）·秒制
3. 国际单位制 （SI）
7个基本量及其单位，2个辅助单位
五、单位制及单位换算
国际单位制的基本单位和辅助单位
类别
物理量 长度 质量 时间
单位名称 米 千克 秒 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉] 弧度 球面度
（1）以化学反应为主，通常在反应器中进行，如催化裂化，高分子聚合等。
化工过程＝若干单元操作＋反应
一、化工过程与单元操作
化工过程的特点：
原 产 料 —— 来源广泛 品 —— 种类繁多
加工过程 —— 复杂多样
例 1：常压蒸馏（Atmospheric Distillation)工艺
汽油
煤 油 轻柴油 原油 常 压 塔 泵 重柴油
y i k i xi
过程速率
指单位时间通过某一指定面积的物质
量或热量。它取决于体系的不平衡程度及影 响过程变化的诸多其他因素。主要决定过程 设备的尺寸。
过程推动力 过程速率 过程阻力
五、单位制及单位换算
（一）单位与单位制 一个物理量的大小是通过数值和单位来表示的。 通常选定几个必不可少的独立物理量，称之为 基本量。所规定的基本量的单位为基本单位。 其他物理量的单位可根据其定义或物理方程导 出，这些物理量被称为导出量，其单位为导出 单位。基本单位和导出单位的和称为单位制。

解：先依题画出示意图
煤油W2 kg/h ， 含蜡40.26%
循环使用的煤油W1 kg/h ， 含蜡3%
废蜡纸W=200 kg/h 含蜡25% ，纸 75%
（1）每小时从从废纸中提取蜡的质量数
处理过的蜡纸W3 kg/h 含蜡0.199%，煤油11.3%
在萃取过程中，纯纸的质量不会变化，故在物料计算中，以1kg之 为基准会使计算变得比较简单。 废纸中含纸的质量数： 200×0.75=150 kg/h 废蜡纸中蜡对纯纸的质量比： 25/75=0.3333 蜡/kg纸
三、研究本学科的基本方法
经验公式法：建立在实验基础上。通过实验直接测得
各变量间的关系，得出经验公式。这种方法数学公式 较简单，但适用范围窄，没有理论依据。
数学模拟法：对过程的实质有了一定的了解，经过理
论分析和数学推导，初步建立数学模型。然后通过实 验确定待定参数，得到半经验的定量模型。这种方法 是半经验的，但它在一定程度上反映了过程的实质， 适用范围较广。
输入系统的总能量 = 输出系统的总能量
化工设备中主要涉及机械能衡算和热量衡算，计算
方法与物料衡算基本相同，也要确定衡算范围和 基准。
相平衡关系
在炼油和化工生产中，经常会遇到系统处于两相 或多相状态，如气液两相共存。当两相接触时， 在相与相间会发生物质交换，直到达到平衡状态。 这时各相的组成一般是不相等的。我们用xi表示 液相组成，yi表示气相组成。我们正是利用这种 平衡组成的差别来进行混合物的分离。
二、《化工原理》课程的研究对象、内容与任务
研究对象：炼油、化工过程。
内容：以传递过程和研究方法论为主线，对各单元操作进行系统的
研究。 单元操作的基本原理； 单元操作典型设备的结构；
单元操作设备选型设计计算。
经验公式法，数学模拟法 任务：培养运用单元操作及与石油加工有关的基本理论，解决石油 加工及石油化工单元过程中各种工程实际问题的能力。
绪 论
一、化工过程与单元操作 二、《化工原理》课程的研究对象、内容与任务
三、研究本学科的基本方法
四、研究单元过程的四个基本工具
五、单位制及单位换算
六、要求 七、参考书目
一、化工过程与单元操作
化工过程——通过对原料进行大规模的加工处理，使其物理性质
或/与化学性质发生变化，以生产合格产品
的工业过程（又称化学工业的生产过程）。 化工过程包含的步骤可分为两大类： （2）不发生化学反应， 如蒸馏操作，干燥操作 单元操作（Unit Operation)——化工过程中共有的基本物理过程。例 如流体输送，蒸馏，吸收，过滤 等。
四、研究单元过程的四个基本工具
物料衡算： 质量守恒原理在化工过程中的应用
能量衡算： 能量守恒原理在化工中的应用
相平衡关系：两相接触时在相间发生物质传递，直至各相的性
质 （如温度压力和组成等）不再变化为止。化工过程
进行的方向和极限。 过程速率：指单位时间通过某一指定面积的物质量或热量。主 要决定过程设备的尺寸。化工过程进行的快慢。