第2章化工过程及参数资料.
化工设计化工过程分析常用资料
化工过程设计步骤 1.核心层,从反应器设计开始
进料
蒸汽
反应器
进料+产品+副产品
冷却水
反应器将原料转变为产品和副产品
第二章 化工过程分析
第二层 用分离系统来分离产品和循环利用未反应的原料
循环进料
进料
蒸汽
进料+产品 +副产品
冷却水
冷却水
反应器
冷却水
蒸汽
产品+ 副产品
产品 蒸汽
副产品
形成第四步的工艺流程
新鲜N2+H2
压缩
循环N2+H2
预热
合成
氨冷
氨分 合成氨成品
第二章 化工过程分析
在化工生产过程中,原料一般都不能一步全部转化为产品, 需通过一系列独立的操作步骤:反应、分离、混合、加热、 冷却、加压、减压等,并通过操作步骤的组合和优化,提 高原材的利用率,获得更多的产品。 表示这些操作步骤的图形就称为加工流程图。
第二章 化工过程分析
第二节 化工过程结构分析 1、化工过程的结构 2、化工过程的分层次设计 1)以乙醇生产乙酸 2)合成氨
第二章 化工过程分析
1)以乙醇为原料生产乙酸
反应分两步进行: 第一步反应:
C2H5OH + O2 → CH3CHO + H2O+173.1kJ/mol 反应条件: 气固相放热反应;
第二章 化工过程分析
根据以上反应条件,考虑: (1)热源从何处来?
2C + O2 → 2CO + 热量 C + O2 → CO2 + 热量 2CO + O2 → 2CO2 + 热量 CO2+C →2CO-热量 C+2H2O → CO2+2H2-热量 C+H2O → CO+H2-热量 (2)采用什么型式的反应器? (3)放热反应与吸热反应如何交替进行? (4)如何控制反应物的配比?
第2章 典型化工产品工艺学2.1硫酸生产教案(张近)
第2章典型化工产品工艺学2.1硫酸生产1.概述(1)硫酸的用途和产品规格硫酸是重要的化工产品,用途十分广泛。
工业硫酸是指SO3与H2O以一定比例混合而成的化合物,分为稀硫酸(H2SO4含量65%和75%)、浓硫酸(H2SO4含量92.5%和98%)和发烟硫酸(游离SO3含量20%)。
(2)硫酸生产的原料生产硫酸的原料主要有硫磺、硫铁矿、硫酸盐及含硫工业废物。
硫磺是理想原料(含硫99.5%),原料纯,流程简单、投资少、成本低。
世界上天然硫矿主要分布在美、日、意、墨西哥等国。
石油化工的发展,可从石油、天然气中回收硫。
硫铁矿是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。
分有普通硫铁矿、浮选硫铁矿和含煤硫铁矿。
硫酸盐有石膏(CaSO4)芒硝(Na2SO4)和明矾石[KA13(OH)6(SO4)2]等,这些原料生产硫酸,还可生产其它产品。
含硫废物指冶金厂、石油炼制副产气及低品位燃料燃烧废气中的SO2,炼焦的焦炉气和合成氨厂半水煤气中的H2S,及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废渣。
硫酸盐有石膏(CaSO4)芒硝(Na2SO4)和明矾石[KA13(OH)6(SO4)2]等,这些原料生产硫酸,还可生产其它产品。
如用石膏生产硫酸和水泥,芒硝生产硫酸、纯碱,明矾石生产硫酸和钾肥。
含硫废物指冶金厂、石油炼制副产气及低品位燃料燃烧废气中的S02,炼焦的焦炉气和合成氨厂半水煤气中的H2S,及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废渣。
采用哪种原料生产硫酸,取决于原料的来源和价格。
我国1997年硫酸,以硫铁矿制酸占71.52%,冶炼烟气占21.53%,硫磺占5.44%,石膏占1.2%.(3)硫酸生产的方法硫酸的制造始于10世纪的阿拉伯炼金术者,方法是干馏绿矾(FeSO4·7H2O),得到的硫酸称为矾油。
15世纪,用硫磺和硝石混合燃烧,借助氮氧化物的作用将二氧化硫氧化成酸(硝化法)出现。
18世纪,英国在玻璃容器中实现间歇批量生产;推出铅室取代玻璃瓶的(铅室法) 。
化工仪表及自动化第2章
途径
以换热器建模为例,可以先列写出其热量平衡方程 式,而其中的换热系数K值等可以通过实测的试验数据 来确定。
27
28
第三节 描述对象特性的参数
h K Q1
K h Q1
或
第三节 描述对象特性的参数
举例 以合成氨的转换炉为例,说明各个量的变化对被 控变量K的影响
生产过程要求一氧化碳的转化率要高,蒸汽消耗量要少, 触媒寿命要长。通常用变换炉一段反应温度作为被控变量, 来间接地控制转换率和其他指标。
Q1 Q12 dt Adh1
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Q12 Q2 dt Adh2
转到26页
第二节 对象数学模型的建立
第二节 对象数学模型的建立
机理建模缺点:
消去Q12、Q2、h1
dh1 1 Q1 Q12 dt A dh2 1 Q12 Q2 dt A
①复杂而烦琐、有时机理不清楚,很难得到数学表达式; ②作了许多假定和假设,忽略了很多次要因素。
(1)串联水槽对象 假定输入、输出量变化很小的情况下, 贮槽的液位与输出流量具有线性关系。
Q2为常数,变化量为0 1 dh Q1dt 其中,A为贮槽横 A 截面积 1 h Q1dt A 说明,所示贮槽具有积分特性。
图2-4 积分对象
19
假定每只贮槽的截面积都为A,则
图2-5 串联水槽对象
三、实验建模
实验方法 研究对象特性
整理得
T1T2 d 2 h2 dh T1 T2 2 h2 KQ1 dt 2 dt
式中 T1 AR1为第一只贮槽的时间常数;T2 AR2 为第二只 K R2 为整个对象的放大系数。 贮槽的时间常数;
21
化工原理第二章.
u1
4qv
d12
4 15 103 3.14 0.12
1.91m/s
u2
4qv π d22
2.98 m/s
H 0 f ,12
H 0.5 2.55105 2.67104 2.982 1.912
1000 9.81
2 9.81
29.5m
能适应物料特性(如黏度、腐蚀性、易燃易爆、 含固体等)要求。
流体输送设备分类:
按流体类型 按工作原理
输送液体—泵(pumps) 输送气体—通风机、鼓风机、压缩机
及真空泵
离心式 往复式 旋转式 流体动力作用式
第一节 离心泵
一、基本结构及工作原理
离心泵(centrifugal pump)
1.基本结构
第二章 流体输送机械
1. 本章学习的目的 通过学习,了解制药化工中常用的流体输送机
械的基本结构、工作原理及操作特性,以便根据生 产工艺要求,合理地选择和正确使用输送机械,并 使之在高效率下可靠运行。 2. 本章重点掌握的内容
离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安 装及选型。
概述
生产过程中的流体输送一般有以下几种情况:
效率64% 轴功率2.6kW
重量363N
(1)流量(qv):单位时间内泵所输送的液体体积。m3/s 常用单位为L/s或m3/h qv与泵的结构、尺寸、转速等有关 ,实际流量还与 管路特性有关。
(2)扬程或压头(H):是指单位重量(1N)液体流经 泵所获得的能量,单位:m 。H与泵的结构、转速 和流量有关。
旋转的叶轮(impeller) 固定的泵壳(Volute)
2、离心泵的工作原理
化工原理各章知识点
化工原理各章知识点化工原理是化工专业的基础课程之一,它主要涉及到化工过程中的一些原理、原理和理论。
下面是化工原理各章节的一些重点知识点的介绍。
第一章:化学工程概述化学工程概述主要介绍了化学工程的定义、发展历程、相关行业和化学工程的各种应用。
通过这一章节的学习,可以了解化学工程的基本概念、发展历史和现状,为后续章节的学习奠定基础。
第二章:物料平衡与能量平衡物料平衡和能量平衡是化工过程设计的基本工具。
学习这一章节,主要掌握物料平衡和能量平衡的基本原理和计算方法,能够进行物料和能量平衡的计算和分析。
第三章:化工流程与流体力学化工流程与流体力学主要介绍了流体在化工过程中的流动原理和流动性能的参数。
掌握这一章节的知识,可以了解流体在管道、泵以及其他设备中的流动特性,同时了解液体和气体的物理性质和计算方法。
第四章:传递过程与传递操作基础传递过程与传递操作基础主要涉及质量传递和能量传递的基本原理和方法。
通过学习这一章节,可以了解质量传递和能量传递的基本概念、原理和计算方法,为后续章节的学习打下基础。
第五章:多相反应与反应器多相反应与反应器是化学工程中的核心内容之一、这一章节主要介绍液相反应和气相反应的基本原理、机理和反应器的种类、结构和设计方法。
掌握这一章节的知识,可以理解多相反应的基本原理和反应器的工作原理,能够进行反应器的设计和优化。
第六章:分离工程基础分离工程基础主要介绍化工过程中的物质分离原理和技术。
学习这一章节,可以了解物质分离的基本原理和方法,能够进行分离工艺的设计和操作。
第七章:化工热力学化工热力学主要涉及化学反应的热力学原理和计算方法。
通过学习这一章节,可以了解化学反应的热力学基本原理和计算方法,能够进行热力学计算和分析。
第八章:化工流程动力学化工流程动力学主要涉及化学反应过程的动力学原理和方法。
学习这一章节,可以了解化学反应动力学的基本原理和计算方法,能够进行反应过程的动力学分析和优化。
第九章:计算机在化学工程中的应用计算机在化学工程中的应用主要介绍了计算机在化学工程中的应用方法和工具。
化工热力学第二章.
第2章流体的p-V-T关系
主要内容
1) 流体的压力p、摩尔体积V 和温度T是物质最基
本的性质;
2)p、V、T 性质可以通过实验直接测量;
3)pVT+c p ig能推算其它不能直接从实验测量的热力
学性质如H、S、U、G等。
1
)
c
A B
对任何气体,
根据气体的临界参数,即可求出Z
计算常数需要
同时适用于汽液两相,
(1)
(2) EOS
(3)
与立方型状态方程相比,多参数状态方程的优多参数方程的基础是
能同时适用于汽、液两相
在计算和关联烃类混合物时极有价值;计算结果明显高于立方型状态方程;
该方程的数学规律性较弱,给方程的求解。
第2章化工过程及参数资料.
i
mi m
xinM i xinM i
xi M i xi M i
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2.4.2 压力
2.4.2.1 压力的测量 一般用压力表或压差计测量压力。
U形管压差计
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2.4.1.2 温度的测量
接触式仪器又可分为:
膨胀式温度计(包括液体和固体的、压力式温度计)、 电阻式温度计(热电阻和半导体热敏电阻温度计)、 热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)及其它。
2.1.2.2 依产品分类
➢ 合成氨及肥料工业 ➢ 硫酸工业 ➢ 制碱工业 ➢ 无机物工业 ➢ 基本有机原料工业
•染料及中间体工业 •产业用炸药工业 •化学农药工业 •医药药品工业 •合成树脂与塑料工业 •合成纤维工业 •合成橡胶工业 •涂料及颜料工业 •信息记录材料工业 •化学试剂工业 •军用化学品工业
d0,u0
ρ
孔板
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R d0
ρ'
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2.4.3.2 流率的测量--浮子流量计
m3/h
锥形
2
2
玻璃管
1
1
转子
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2.4.3.2 流率的测量--文丘里流量计
渐缩管 渐扩管 15-20° 5-7°
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R
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2.4.4 组成
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2.4 过程参数
化工四大参数:流率、组成、温度、压力
流率: 质量流率:m kg/s 体积流率:v m3/s 摩尔流率:F mol/s 三者之间的关系,就有:
化工原理-1-8章全
系统与外界可以有力的作用与能量的交换, 却无质 量交换。
2.控制体或称为划定体积 当划定一固定的空间体积来考虑问题, 该空间体积 称为控制体。 构成控制体空间界面称为控制面
控制面总是封闭的固定界面。
流体可自由进出控制体, 控制面上可有力的作用与 能量的交换。
体的增湿与减湿、结晶、干燥等。
流体输送
单
元
物料的混合
操
作
物料的加热与冷却
的 目
均相混合物的分离
的
非均相混合物的分离
2.单元操作特点
① 物理过程。
② 同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过 程规律, 但在操作条件及设备类型(或结构)方面会有很大 差别。
③ 对同样的工程目的, 可采用不同的单元操作来实 现。
② 单位及其换算 1Pa.s=10P=1000cP
③ 影响因素
流体种类 温度
气体
T↑,μ↑
液体
T↑,μ↓
压力 p<4MPa时可忽略 可忽略
温度影响因素分析:
气体的分子间距较大, 产生黏性的主要原因在于 气体分子本身的运动。
液体的分子紧密排列, 分子间距较小, 产生黏性的 主要原因在于液体分子间的引力。
单体 合成
反应热
3MPa
0.8MPa
分 裂 精制
聚 脱水 成
离 解 氯乙烯 合 干燥 品
HCl 220℃
反应热
0.5MPa
分离 氧氯化 提纯 乙烯
水
空气
一氯苯的生产(一氯苯的质量分数达99.9%)
苯
提纯 氯
化
氯气
化工过程分析与合成 第二版
3)适合于收敛单元的数值计算方法应满足条件 A、对初值的要求不高 ✓初值易得,不易引起迭代的发散; ✓初值组数少。
例: 用直接迭代法求解方程组
P22例2-2
解: 令猜值为x1=2;x2=10;x3=5
解: 令猜值为x1=6;x2=3.5;x3=5
(2)
qS/(S-1)
S
g(xk)g(xk1) xk xk1
(3)
✓对于隐式一维代数方程:
f(x)xg(x)0 (4)
相应的迭代公式称作割线法,其迭代公式可从Wegstein迭
代公式导出
从(4)式可得出:
g(xk)xkf(xk)
(5)
将上式代入(2)式
x k 1 q k ( 1 x q ) x x k [ f ( x k ) x ] k ( 1 q ) f ( x k )
f ( X )(k)
( X )(k) ( X )(k) X (k)
( X )(k)
5)收敛容差 ✓在方程的迭代求解过程中,收敛判据中设定的前后两次迭代 结果的差值。为一足够小的正数。
一般用 来表示。
✓实践中,一般根据工程计算所要求的精度,或凭经验进行估计。
合适的容差应能使迭代时间不过长,又能使计算结果具有一定精度。
✓从上例可见,阻尼因子q值的选取具有较大的任 意性和经验性。1958年Wegstien提出了一种简便的 方法,可以弥补这种阻尼因子取值困难的弱点.
2)Wegstien法 A、一维Wegstien法
求解一维方程:x=g(x)
(1)
Wegstien迭代公式如下:
x k 1 q k x ( 1 q ) g ( x k )
化工仪表及自动化第2章 第三节 描述对象特性的参数
第二章 过程特性及其数学模型
内容提要
化工过程的特点及其描述方法
对象数学模型的建立
建模目的 机理建模 实验建模
描述对象特性的参数
放大系数Κ 时间常数Τ 滞后时间τ
1
第三节 描述对象特性的参数
一、放大系数K
对于前面介绍的水槽对象,当流入流量Q1有一定的阶跃 变化后,液位h也会有相应的变化,但最后会稳定在某一 数值上。如果我们将流量Q1的变化ΔQ1看作对象的输入, 而液位h的变化Δh看作对象的输出,那么在稳定状态时, 对象一定的输入就对应着一定的输出,这种特性称为对象 的静态特性。
用初始条件y(0)=0, y(0)=0代入式( 2-52 )
可分别解得
ห้องสมุดไป่ตู้
C1
T1 T2 T1
KA
C2
T2 T2 T1
KA
(2-53) 图2-22 具有容量滞 后对象的反应曲线
(2-54)
42
第三节 描述对象特性的参数
将上述两式代入式(2-52),可得
y t
T1 T2
T1
et
T1
T2 T2 T1
图2-24 滞后时间τ示意图
结论
自动控制系统中,滞后的存在是不利于控制的。所以,在设 计和安装控制系统时,都应当尽量把滞后时间减到最小。
45
2. 容量滞后 一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。
举例 前面介绍过的两个水槽串联的二阶对象
将输出量h2用y表示,输入量Q1用x表示,则方程式可写为
T1T2
d2y dt 2
T1
T2
dy
dt
y
Kx
(2-46)
假定输入作用为阶跃函数,其幅值为A。已知,二阶常系 数微分方程式的解是
化工工艺学 第二章 化工生产过程的基础知识
第一节化工生产过程及工艺流程一、化工生产过程在化工生产中,将原料经过一系列的物理和化学加工处理制成目标产物的过程称为化工生产过程。
化工生产过程一般是由原料预处理、化学反应、产物的分离与精制及“三废”治理四个部分组成。
1 原料预处理在化工生产中,当一个反应确定之后,它就必须对原料有一定的要求,原料预处理的目的是为了使其达到化学反应所需要的条件。
例如:对固体原料需要进行粉碎、筛选,除去部分杂质;对液体原料一般需要配制成一定的浓度,再进行加热或气化;对气体原料通常需要一定的温度和压力等。
2 化学反应化学反应是化工生产过程的核心部分,通过化学反应实现原料到产物的转化过程。
1)化学反应的种类及条件◆化学反应种类很多,按反应体系中物料相态的不同分为均相反应和非均相反应;◆按催化剂的使用与否分为催化反应和非催化反应,当催化剂与反应物处于同一相态时称为均相催化反应,处于不同相态时称为非均相催化反应;◆按化学反应的特性分为氧化、还原、加氢或脱氢、聚合、缩合、重排、烃化、酰化、重氮化、硝化、磺化、歧化、异构化反应等。
实现化学反应通常需要一定的条件,如反应的温度、压力、催化剂、溶剂以及原料投料配比如何、反应的停留时间多少。
所以如何使反应过程进行较为合理,是化工工艺所要讨论的重点内容。
2)化学反应器实现化学反应过程的设备称为化学反应器,它是化工生产的关键设备。
反应器的设计和选型十分重要,这是因为反应器中进行的反应过程通常比较复杂,在反应的同时还有动量、热量和质量的传递。
由于各单元反应的特点各异,所以对反应器的要求也不相同,工业生产过程不仅与反应本身的特性有关,而且还与反应设备的特性有关。
反应器的种类繁多,结构各异,既可以按照反应的特性分类,也可以按照设备的特性进行分类。
◆按反应器中物质相态、反应器可分为均相和非均相反应器;◆按反应器的结构可分为釜式(槽式)、管式、塔式、固定床、流化床反应器等;◆按操作方式可分为间歇式、半间歇式和连续式反应器;◆按操作温度分为恒温式(等温式)和非恒温式反应器;◆按反应器与外界有无热量的传递可以分为绝热式和外部换热式反应器等。
《化学工艺学》化工生产过程及流程 ppt课件
(2)改进操作条件;
(3)催化剂有助于开发新的反应过程,发展新的化工技术; (4)催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。
ppt课件
25
2.4.1 催化剂的基本特征
催化剂有以下三个基本特征:
(1)催化剂是参与了反应的,但反应终了时,催化剂本 身未发生化学性质和数量的变化; (2)催化剂只能缩短达到化学平衡的时间(即加速用), 但不能改变平衡; (3)催化剂具有明显的选择性
乙烯的收率=50%*85.7%*100%=42.9%
例2 丙烷脱氢生产丙烯时,原料丙烷处理量为3000kg/h, 丙烷单程转化率为70%,丙烯选择性为96%,求丙烯产量。 解:丙烯产量=3000*70%*96%*42/44=1924.4(kg/h) ppt课件
11
2.2.3 平衡转化率和平衡产率的计算
ppt课件 32
2.5 反应过程的物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算是化学工艺的基础之一,通过物 料、热量衡算,计算生产过程的原料消耗指标、热负荷和
产品产率等,为设计和选择反应器和其他设备的尺寸、类
型及台数提供定量依据;可以核查生产过程中各物料量及 有关数据是否正常,有否泄漏,热量回收、利用水平和热 损失的大小,从而查出生产上的薄弱环节和限制部位,为 改善操作和进行系统的最优化提供依据。
低,也愈有利于产物的后处理,故工业催化剂的选择性应较 高。
ppt课件 28
③寿命 系指其使用期限的长短,寿命的表征是生产单 位量产品所消耗的催化剂量,或在满足生产要求的技术水平
上催化剂能使用的时间长短,有的催化剂使用寿命可达数年
有的则只能使用数月。 催化剂的寿命影响因素:化学稳定性、热稳定性、 机械 稳定性、耐毒性。 ④其他 如廉价、易得、无毒、易分离等。
化工设计概论第二章
第二节 工艺流程的设计
工艺流程设计是工艺设计的核心,它 通过工艺流程图的形式,形象地反映化 工生产由原料输入到产品输出的过程, 其中包括物料和能量发生的变化,物料 的流向以及生产中所经历的工艺过程和 使用的设备仪表等。
第二节 工艺流程的设计
工艺流程设计的主要任务
( 1)确定生产流程中各个过程的具体内容, 顺序和组织方式,操作条件,控制方案,确定 “三废”治理方案,确定安全生产措施,达到 加工原料以制得所需产品的目的。 (2)在工艺流程设计的不同阶段,绘制不 同的工艺流程图。
wt% kgmol/h mol%
1 2 合 计 1 温 度
2
3 4
压 力
密 度 黏 度
二、工艺物料流程图的绘制
(5)物流变化和物流表 对于物料发生变化的设备,要从物 料管线上画一个引出线,并于引出线端用 列表的形式表示物料的组成、名称、质量 流量(kg/h)、质量百分数、摩尔流量 (kmol/h)。 物料的某些工艺参数,例如物料温 度、压力等可在流程线旁注明。
一、方框流程图(Block Flowsheet)
绘制要求:矩形框用细实线,用粗实线加箭头表示出主要物 流方向,并加上必要的文字注释。
硫酸 氧化铜 滤液
反应
过滤
母液
结晶
离心
产品
生产硫酸铜的方框流程图
生产聚甲醛的方框流程图
一、方框流程图和工艺流程草图
2、工艺流程草图
在方框图流程图的基础上,将各个工序过 程换成设备示意图,进一步修改、完善可得到 工艺流程草图。
三、管道及仪表流程图
(PID)
piping and instrument diagram
作用:为设备布置、管道布置设计提供依 据;为设备布置、管道布置及仪表控制等 施工安装提供依据;它是施工安装的指导 性文件。 要求:表示出全部工艺设备、物料管路、 阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪 表的图例、符号等。
第二章-化工生产基本过程PPT课件
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(2)安全
• 正确地储存原料也是减少原料的损耗、避免安全事故 的发生,提高生产经济效益的重要方面。在过去或即 使现在有些化工厂无论从工程设计、工程施工直到正 常生产,都忽略了化工原料储存的环节,以至于化工 原料在储存的过程中造成原料的流失,甚至燃烧、爆 炸事故的发生,给人们的生命财产造成了不必要的损 失。所以,在化工生产过程中必须重视化工原料的储 存,以防止流失或安全事故的发生。
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第二节 反应过程
(Reaction Process)
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应用知识:
1.不同反应器的结构特征、优缺点以及适用范围; 2.反应影响因素分析的方法,选择反应条件的依据; 3.操控各反应条件的方法与技巧。 技能目标:
1.能根据反应类型和对反应的要求正确地选用化学 反应器;
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一、原料的选用与储存
(Selection, Use and Storing of Raw Material)
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一、原料的选用与储存
• 1、原料的选用
化工原料的选用,首先要考虑原料来源是否可靠; 其次要考虑运输是否方便、安全;再者在确定原料后, 要选择成本低廉、安全可靠的运输方式。所以原料的 选用是一个复杂的系统工程,要从技术的、经济的、 安全的、环保的等多方面综合考虑后,确定技术成熟、 经济合理、来源可靠,而且环境友好,又符合国家能 源政策的原料作为该生产装置的原料路线。
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2.固体原料输送
• 固体原料的输送都是敞开输 送过程,有的利用皮带输送 机,如右上图,进行具有一 定斜坡高度的输送,如电解 食盐水溶液之前的粗盐的精 制,就是利用皮带输送机械 将工业粗盐从粗盐仓库输送 到具有一定高度的食盐溶解 槽中;
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西安石油大学化学化工学院
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2.2化工过程的工程问题
反应物的来源 可行性分析 产物的处理 加热与冷却 反应器设计 材料 公用工程 安全 环境保护
08:06
西安石油大学化学化工学院
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2.3 化工过程开发与放大
✓经验放大 ✓数学模拟放大 ✓综合放大
实验室试验—工程小试—中试—工业试验
化工计算
第二章 化工过程及过程参数
2 化工过程及过程参数
2.1 化工过程
2.1.1 化工过程
对原料进行大规模加工处理
物理变化+化学变化
单元操作+单元设备 组合而成的一个有机整体。
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西安石油大学化学化工学院2ຫໍສະໝຸດ 以石油为原料生产聚乙烯和聚丙烯
石 油 分 馏 石 脑 油 裂 解 c1....c8 分 离 乙 烯 聚 合 聚 乙 烯
2.1.2.2 依产品分类
➢ 合成氨及肥料工业 ➢ 硫酸工业 ➢ 制碱工业 ➢ 无机物工业 ➢ 基本有机原料工业
•染料及中间体工业 •产业用炸药工业 •化学农药工业 •医药药品工业 •合成树脂与塑料工业 •合成纤维工业 •合成橡胶工业 •涂料及颜料工业 •信息记录材料工业 •化学试剂工业 •军用化学品工业
燃料
丙烯 聚合 聚丙烯
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3
化工过程
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4
常减压蒸馏
冷凝器
抽真空
残压几十mmHg
换 热 器
含水<0.5% 含盐<10mg/L
原油
原油泵
汽油 回流
减一线
常
煤油
减
压
压
减二线
闪 蒸 塔
塔
轻柴油
塔
<350℃ 重柴油 <420℃
减三线
365℃
常压炉 初底泵
2.4.4.1 质量分率与摩尔分率
✓ 质量分率: ωi=mi/m m=mi 每一相中 ωi=1
✓ 摩尔分率: xi=ni/n n=ni
xi=1
✓ 体积分率: ψi=vi/v v=vi
ψi=1
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质量分率与摩尔分率的换算:
i m
i
xi
ni n
m
Mi
i
Mi
Mi
i
Mi
本章内容在后续《化工热力学》第一章学习,此处略
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i
mi m
xinM i xinM i
xi M i xi M i
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2.4.2 压力
2.4.2.1 压力的测量 一般用压力表或压差计测量压力。
U形管压差计
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2.4.1.2 温度的测量
接触式仪器又可分为:
膨胀式温度计(包括液体和固体的、压力式温度计)、 电阻式温度计(热电阻和半导体热敏电阻温度计)、 热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)及其它。
>350℃
常底泵
减压炉
减压渣油 渣油泵
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新氢 原料油
化工过程
加氢精制的典型工艺流程
加氢反应器 冷 氢
加热炉
排放气体
高分
含硫污水 低分气体
低分
产品去 分馏系统
脱氧水
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化工过程
不同的化工过程,可以有不同的工艺路线。 共同的基本原理、类似的操作方法和设备。
d0,u0
ρ
孔板
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R d0
ρ'
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2.4.3.2 流率的测量--浮子流量计
m3/h
锥形
2
2
玻璃管
1
1
转子
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2.4.3.2 流率的测量--文丘里流量计
渐缩管 渐扩管 15-20° 5-7°
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R
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2.4.4 组成
非接触式温度计又可分为: 辐射温度计、亮度温度计和比色温度计,由于它
们都是见光辐射为基础,故也按统称为辐射温度计。
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第三章 化工基础数据
化工基础数据的来源: (1)查手册、文献:
《化学工程手册》共26册 《化学工程手册》上、下册 《化工工艺设计手册》上下册 《石油化工工艺设计手册》上中下 《化工工艺算图》 中外文杂志、期刊、专利和文摘、百科全书及其他 (2)经验估算 (3)实验测定
原料 物理操作
化学操作
产品 物理操作
预处理过程——化学反应过程——后处理过程
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2.1.2 化工工艺过程的构成与分类
2.1.2.1 依原料分类
➢ 石油化工 ➢ 天然气化工 ➢ 煤化工 ➢ 硅酸盐化工…
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2.1.2 化工工艺过程的构成与分类
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2.1.2 化工工艺过程的构成与分类
2.1.2.3 依操作特性分类
间歇过程 连续过程 半间歇过程
稳态过程 非稳态过程
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2.1.3 化工过程主要特点
多样性与复杂性 高能耗 知识密集性 资金密集 防污染与安全要求高
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2.4 过程参数
化工四大参数:流率、组成、温度、压力
流率: 质量流率:m kg/s 体积流率:v m3/s 摩尔流率:F mol/s 三者之间的关系,就有:
m
v
F m
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2.4.3.2 流率的测量--孔板流量计
缩脉
d