化工生产基础知识

化工生产基础知识

第一章化工生产概述

一化工的基本概念：

1 化工生产的三大要素：水、电、汽。

2 化工生产的基本任务：

a. 研究化工生产的基本过程和反应原理。

b. 化工生产的工艺流程和最佳的工艺条件。

c. 生产中运用的主要设备的构造、工作原理及强化生产的方法。

3 化工生产单元操作及分类

A 什么是化工单元操作？

化工生产的门类很多，如酸、碱、化肥、农药、橡胶、染料、制药等行业。不仅原料来源广泛，而且产品种类繁多，加工过程

各不相同。把除了化学反应外其余的步骤归纳为一些生产的基本

加工过程。如液体的输送与压缩、沉降、过滤、蒸发、传热、结

晶、离心、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻、粉碎、等这些基本

加工过程称为化工单元操作。若干单元操作串连起来就构成一个

化工产品的生产过程。

B 化工单元操作的分类归纳为几个过程：

a. 流体动力学过程：如液体的输送与压缩、过滤、沉降、离心

等。

B 热量传递过程.：如传热、蒸发等。

C 质量传递过程：如蒸馏、吸收、干燥等。

d 热力学过程：如冷冻、深度冷冻等。

e 机械过程：如固体粉碎、过筛、物料的搅拌等。将其

4 化工过程的基本规律：

对于千变万化的各种化工生产过程都可以将其单元操作归纳

在上述的几个化工基本过程中，并都遵循着共同的规律，它也是指导生产实践的方法和手段。

（1））物料衡算：根据物质守恒定律。

. W 原=W 产+W 损.

W 原——投入物料量

W 产——所得的产品量

W 损——损失物料量

（2））热量衡算. 根据能量守恒定律。

Q 入=Q 出+Q 损

Q 入——输入的热量Q

出——输出的热量

Q 损——损失的热量

按照这一规律可以检查热量消耗的程度，确定经济合理的用能方案和对热能

综合利用的选择。

（3）过程的平衡关系；

化工生产中固体的溶解、气体的吸收、溶液的蒸馏等操作过

程都是在一定条件下由不平衡向平衡状态转化，以达到过程进行

的最大限度。如食盐溶解水的过程。气体的吸收过程；冷、热两

流体进行热量传递过程；当两者的传递过程达到了平衡就不再进

行了。也就是在化工生产过程中建立过程平衡关系，对生产具有很重要的实际意义。一个过程在一定条件下能否进行，进行到什么程度都可以由平衡关系推知。同时为生产条件的选择和改进提供依据。

（4）过程的速率；

过程的速率指单位时间里过程进行的变化量。它与过程的推

动力成正比，与阻力成反比。提高过程的推动力是提高过程的速率的基本方法。如流体流动的推动力是压力差，传热过程的推动力是温度差，吸收过程的推动力是浓度差等。

二化工原料和产品：

1 a 化工原料：

无机原料：（空气、水、盐、黄矿石、磷灰石、硼镁矿）

空气: 主要成分氧气、氮气、二氧化碳、氦气等，其中He 、Ne 、Ar、Kr、Xe 五种为稀有气体，因为不容易发生化学反应，

又叫惰性气体。空气的密度是 1.293g/L 。

水:是地球上分布最广、最常见、最需要的一种化合物。

水的物理性质：自然界的水以气态、液态、固态存在。纯净水

是无色、无味、无嗅的透明液体。水的凝固点为0℃，在4℃时密度最大为1000kg/m 3,水在373K 的蒸发潜热为2258.8kj/kg, 凝固热为330kj/kg 。冰的密度为920 kg/m 3, ,所以冰比水轻,水变

成冰时体积是增大的。

水的化学性质：水很稳定，只有在2730K 以上开始离解为氢和氧。水进行电解可生成氢和氧很容易和其他物质反应。水的用途很广，是化工工业的重要起原料始。水可以和许多物质参加反应生成基本原料和中间体，广泛用于作溶剂，洗涤剂、吸收剂、

润滑剂和氧化还原剂等，水更是目前最常用的加热、冷却和冷冻的介质。水的净化处理采用有药剂沉淀法和离子交换法。

b 有机原料：有煤、石油、天然气。

c 农副产品:有薯类、壳类、秆类和油类。

2 化工产品

a 化学肥料:农作物不仅需要碳、氢、氧还要氮、磷、钾。大

多数化学肥料是无机化合物，吸收效果好但长期使用土壤会变

质，最后是农家有机肥料使用效果更好。

b 农药:是用于农业防治病虫害、除草、调节植物生长等药剂。

发展方向是高效低毒低残毒的药剂和微生物农药。

c 合成树脂及塑料: 塑料是多种有机物单体经聚会或缩聚而成

的高分子化合物。是制成合成树脂再加一些填充料、增塑剂和染

料而成能保持现状不变的有机材料。

（1）聚通用塑料：有聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、酚醛塑料、

氨基塑料。

（2）工程塑料：是指机械强度高，耐磨，耐腐蚀自润滑等性能

好的一类塑料。如尼龙1010 、聚甲醛等。

(3) 耐高温塑料：是具有耐热性好、价格高的一类塑料。如聚四

氟乙烯、硅树脂，在高温下具有很强粘结能力的苯二醚和聚苯硫醚。

（4) 环氧树脂：由于它硬化后产物具有很优良的物理机械性能、

电绝缘性能、耐化学腐蚀和金属、非金属优异的结力。

（5）有机玻璃是具有高度透明性的塑料。又有很高的机械强度。

d 橡胶：通用合成橡胶和特种合成橡胶。

e 合成纤维：棉、麻、丝、毛属于天然纤维。合成纤维以有

机原料人工合成的高聚物，具有强度高、耐磨、比重轻、不吸水、保暖性好、耐酸碱、不发霉、不虫蛀等特性，但也有透气性和染

色性较差的缺点。

F 化工其它产品：颜料、涂料、试剂和各种药物、燃料、催

化剂添加剂、乳化剂、粘合剂、发泡剂、防老剂等等。

三化学基本概念

(一)物质

1 物质的概念

化学研究的对象是物质。物质是作用于我们感觉器官而引起

人们感觉的东西，它有一定空间和具有质量。物质以不同的形式在不停地运动着。所以物质存在必然有物质运动。

2 能量

物质的变化和运动总是伴随着各种能量的变化。水加热产生

高压蒸汽可以带动火车运行，电又可以使马达带动机器工作，汽