张近化工基础1绪论47页PPT
《化工原理绪论》课件
现代化工过程通常采用高度自动化的控制系 统,以实现高效、安全和可靠的生产。
化工过程的效率与能耗
效率
化工过程的效率是指输出有用产物与输入的原材料和能量之比,提高效率可以降低生产 成本和资源消耗。
能耗
化工过程的能耗是指生产过程中所消耗的能源和能量,降低能耗是化工过程的重要发展 方向,可以提高经济效益和环保性能。
VS
新技术
随着科技的不断发展,新技术也不断涌现 ,如微化工技术、3D打印技术等,这些 技术能够实现精细化工过程控制和产品制 造,提高化工过程的效率和安全性。
节能减排与可持续发展
节能减排
随着环保意识的不断提高,节能减排 成为了化工行业的重要发展方向,通 过优化化工过程和采用清洁能源,降 低能源消耗和减少污染物排放。
04
化工过程的优化与控制
化工过程的优化方法
数学模型法
通过建立数学模型描述化工过程 ,利用优化算法求解最优操作条
件。
实验优化法
通过实验设计、实验实施和实验数 据分析,找到最优的工艺参数。
人工智能法
利用机器学习、深度学习等人工智 能技术,对历史数据进行训练和学 习,自动找到最优操作条件。
化工过程的控制策略
化学反应
总结词:反应工程
详细描述:化学反应是化工生产的核 心,涉及到反应速率、反应条件以及 反应过程优化等,对于提高产品质量 和降低能耗具有重要意义。
03
化工过程的分类与特点
化工过程的分类
物理过程
物质状态变化或能量传递的过 程,如蒸发、冷凝、过滤等。
化学过程
物质发生化学反应的过程,如 燃烧、合成、分解等。
生物过程
生物发酵、酶催化等生物化学 过程。
化工基础 第一章 绪论
第一章 绪 论§1.1 课程的性质与任务1 课程的性质化工生产由各种各样的化工过程组成,化工产品的生产与应用都离不开化工的基础知识。
《化工基础》课程是讲述化工生产过程中的单元操作的课程,是化工类各专业都需要开设的专业基础课,属工程学科,具有工程性和应用性。
2 课程的任务通过本课程的学习,使学生初步掌握化学工程学中关于动量传递、热量传递和质量传递以及反应器的基本原理;初步掌握一些主要化工产品的生产过程的一般原则;了解一些典型化工设备的结构、性能和工作原理以及生产中涉及的一些实际问题和解决问题的基本方法,并把这些认识用于化工生产和研究之中,使生产技术不断改进。
借以逐步树立辩证唯物主义观点、技术经济观点、使学生具有初步的研究化工生产实际问题的能力和分析处理中学化学有关教材、联系化工实际开展课外活动的能力。
§1.2课程内容和学习目的1 课程内容化学工业包括各种各样的化工生产过程,各个生产过程又有多个环节组成。
尽管如此,任何化工生产过程总涉及两个基本内容:化学工程和化学工艺。
它们又都包含多个基本单元操作。
因此,本课程的内容包括三个方面:单元操作部分内容、化学反应工程部分内容和化学工艺学部分内容。
其中单元操作部分是我们本书学习的重点。
(1)单元操作部分内容化工过程是指化学工业的生产过程,特点之一是操作步骤多,原料在各步骤中依次通过若干个或若干组设备,经历各种方式的处理之后才能成为产品。
由于不同的化学工业所用的原料与所得的产品不同,所以各种化工过程的差别很大。
一个化工过程所包含的操作步骤可分为两大类。
一类以进行化学反应为主,通常是在反应器中进行;另一类则为不进行化学反应的物理过程,包括原料预处理过程和反应产物后处理过程。
尽管从生产某种产品的意义上说,反应过程是生产过程的核心,但它在工厂的设备投资和操作费用中通常并不占据主要比例,实际上起决定作用的往往是众多的物理过程,它们决定了整个生产的经济效益。
化工基础理论概述PPT
式中 M A、M B ——分别为组分A、B的分子量。
2.质量比与摩尔比 质量比是指混合物中某组分A的质量与惰性组分B(不参加传质的组 分)的质量之比,其定义式为 mA A mB 摩尔比是指混合物中某组分A的摩尔数与惰性组分B(不参加传质的 组分)的摩尔数之比,其定义式为
nA YA nB
式中
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第四章 质量传递
4.1.1 概述
4.1.1.1化工生产中的传质过程
4.1.1.2.相组成表示法
4.1.1.1化工生产中的传质过程
动量传递 化工三传 热量传递 质量传递
是指物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下,从 一处向另一处的转移,包括相内传质和相际传质两类。
1.传质分离过程:利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的 差异来造成一个两相物系,使其中某一组分或某些组分从一相转移 到另一相,达到分离的目的,这一过程称为传质分离过程。 以传质分离过程为特征的基本单元操作在化工生产中很多,有:
pG 气相主体
相界面
水
pi
液相主体 传质方向
Ci CL 空气+氨气 吸收
板式塔 3. 汽液传质塔设备 填料塔
(1) 板式塔
无溢流塔板:结构简单 、压降小、塔板面积利 用率高、 弹性小、效率低 有溢流塔板: 气液两相在设备中要有良好的接触: 接触充分,接触面大,相界面不断更新 无溢流塔板
解: 混合气可视为理想气体,以下标2表示出塔气体的状态。
y A2 0.02
YA2 y A2 0.02 0.02 1 - y A2 1 0.02
pA2 pyA2 101.3 0.02 2.026kPa
cA2 nA2 p A2 2.026 8.018 104 kmol/m3 V RT 8.314 298
高校精品课件、讲义——化工基础 第一章绪论
几种单位制比较
单位制 长 度 m 质量 时 间 s 速度 力 功 功率
SI
kg
m•s-1
kg•m•s-2
kg•m2•s-2
kg•m2•s-3
MKS
m
kg
s
m•s-1
kg•m•s-2
kg•m2•s-2
kg•m2•s-3
CGS
cm
g
s
cm•s-1
g•cm•s-2
g•cm2•s-2
g•cm2•s-3
at
在化工生产中的作用: 1)根据能量的形式及转化方式确定输出 输入的方法和措施; 2)根据需输入或输出能量的数值,确定 设备的尺寸; 3)根据能量的关系,确定能量综合利用 的途径。
3、平衡关系 变化的极限是过程的平衡状态,预告过程 能够达到的极限。
意义:决定着过程能否进行,也是设备设计、 工艺条件选择及工艺改进的依据。
化学工艺学
单元操作
化学工程学
生产 研究
共同 规律
主导 规律
2、性质和任务
以化工生产过程为研究对象,研究生 产过程的基本规律和工程技术,为有 效实现工业化提供可靠的基本规律和 技术。
3、研究内容 硫铁矿——矿石处理——焙烧——气相除尘——转化炉——产品 乙苯——苯乙烯——精馏提纯——聚苯乙烯
动量传递 质量传递 热量传递 化学反应动力学 俗称“三传一 反”
化学工程基础
第一章 绪论
内容
• • • • • 化学与化工生产 化学工程的形成与发展 化学工程与化工数据 化学工程和工艺中的一些基本规律 学习目的和学习方法
一、化学与化工生产 化学研究包括:基础研究和应用研究
基础研究:未知物、性质结构、化学变化
化工原理教学绪论课件PPT
解:(1)结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水,W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
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在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应,且为连续稳定过程,故可写出总物
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概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理: 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识,有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象, 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素,抽出 关键环节,以合理的简化方式建立物 理和数学模型,解决工程问题。
经验方法 相似准则:利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析:得出无因次准数方程,使实验参数最少,简化实验。
注:该方法着眼于过程参数的整体变化,不究其微观机理, 得到的结果带局限性 ,不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
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课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
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2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
化工基础课件第一章绪论
(4)SI制(国际单位制)
是在MKS制的基础上发展起来的。
基本单位:长度——米(m) ,质量——千克(kg),时间——秒 (s)
热力学温度——开尔文(K), 物质的量——摩尔 (mol)
电流——安培(A),
发光强度——坎德拉(cd)
辅助单位:平面角——弧度(rad),
立体角——球面度(Sr)
了解各种单位制及熟悉单位换算是学好本课的必备技巧,应
随着经济的发展,要求化学系化学、应用化学等专业的学生 也应具有一定的化学工程知识,改善专业知识结构, 以适应科技 发展、经济建设的需要, 提高学生联系实际分析问题、解决问题 的能力。
本课程的任务是研究化工单元操作的基本原理, 了解典型设 备的构造,掌握单元操作中各工艺参数的计算方法,进行单元操 作实验,培养学生对化学工业生产过程的工程概念。通过学习本 课程训练学生分析和解决有关工艺单元操作问题的能力。
在实际工作中,一个过程以多快的速率由不平衡向平衡移动是极 为重要的问题。
在考察过程速率时,要注意到对整个过程起决定作用的控制步骤 或控制因素。
第一章 绪论
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四、国际单位制及其换算
(1)CGS制(物理单位制),cm-g-s,厘米-克-秒制
(2)MKS制(绝对单位制),m-kg-s,米-千克-秒制
(3)工程单位制 ,m-kgf-s,米-公斤(力)-秒制
⑶特别重视物理量的单位和量纲;
⑷要求对基本计算方程的物理意义及应用的条件有清晰的了解,但 并不要求记熟经验公式或特征数关联式(但重要的特征数应当记 住)。
正确选用单位,正确使用物性数据
单位一致及换算
注意一些物性(如密度、比热、潜热)数据随温度变化
物理方程使用同一单位制(多采用SI制),经验方程则采用指定
化工基础绪论培训课件
❖ 化学工程学——研究化学工业和其他过程工业生产中所进 行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。
❖ 这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、 食品工业、造纸工业等。 它们从石油、煤、天然气、盐、 石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料 出发,借助化学过程或物理过程,改变物质的组成、性质 和状态,使之成为多种价值较高的产品,如化肥、汽油、 润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料等等。
(2)化工产品品种繁多,工艺复杂 品种繁多导致生产工艺的多样性。同一原料可生产多种产品,
同一产品又可利用多种原料生产,所以技术难度大。合理的资源配 置和原料路线,恰当工艺技术的选择和组合,产品结构和产业结构 的优化,是化工中要解决的主要问题。 (3)化学工业是装置型工业,具有规模经济性
化工生产的主要设备大多是塔、罐、槽、器及管道,生产能力与 容积(即其线性尺寸的三次方)呈正比,制造费与容器表面积(即 其线性尺寸的二次方)呈正比。装置的投资费用T与其生产能力M的 2/3次方呈正比(所谓的0.6次方法则):
T=M0.6~0.7 如: M=10万元/年,则T=40~50万元,4~5倍
M=100万元/年,则T=1600~2500万元,16~25倍 M=1000万元/年,则T=6.3~12.6亿元,63~126倍
(4)化学工业是资金密集型、技术密集型工业 工艺复杂性和装置大型化决定了它的这一特征。如年产值
化学过程——是指物质发生化学变化的反应过程,如 柴油的催化裂化制备高辛烷值汽油是一个化学反应过程。
物理过程——系指物质不经化学反应而发生的组成、 性质、状态、能量变化过程,如原油经过蒸馏的分离而得 到汽油、柴油、煤油等产品。
实际上,化学过程往往和物理过程同时发生。例如催 化裂化是一个典型的化学过程,但辅有加热、冷却和分离, 并且在反应进行过程中,伴随有流动、传热和传质。
化工基础-PPT
❖ 五、化学工业的发展与现状
(1)、化学工业的发展 化学工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 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
造纸化学品 感光材料
脱墨剂、助留剂、助滤剂、表面处理剂、浆内施胶剂、纸张增强剂、 涂布胶粘剂、分散剂等
电影胶片、照相胶片、特种胶片、彩色像纸等
磁性记忆材料 磁带、磁盘等
橡胶加工 轮胎、运输带、胶管、胶鞋、碳黑等
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❖ 三、化工原料及选择原则 1.化学工业原料
按来源划分: 无机材料和有机材料 无机材料主要有:空气、水和化学矿物 有机材料主要有: 煤、石油、天然气和生物质
K
Cd mol
rad
sr
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表1-4-3 化工中常用的SI 导出单位举例
量的名称
面积 体积 速度 密度 浓度
力 压强,应力
单 位 名 称 单位符号
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]
m2 m3 m/s kg/m3 mol/m3 N Pa (=N/m2)
用SI 基本单位表示的单 位 m2 m3
敌百虫、乐果、甲胺磷、杀虫双、草甘磷、多菌灵等
可作为生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡胶、乙酸、乙醛、乙炔黑、 双氰胺、硫脲等工业的原料
酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯、聚 甲醛、ABS树脂、尼龙1010、尼龙6、尼龙66、聚砜等
顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等
《化工原理第一讲》ppt课件
•单元操作特点: •1〕.都是物理操作。 •2〕.都是化工消费过程中共有的操作。 •3〕.用于不同化工消费过程的同一单元操作,其原理一 样,所用设备亦通用。
化工单元操作的目的是:
①物料的保送;
②物料物理形状的改动;
③混合物料的分别。
三传实际:动量;热量;质量
一反:化学反响
2 单位制与单位换算
•1〕 单位制
结晶器
II
I
P kg/h
96%KNO3
R kg/h 37.5%KNO3
• 4.列算式: • 方框I:总物料:1000=W+P • KNO3组
方分框:1I0I0:0×总0物.2料=W:×S=0+PP+×R 0.96
KNO3组分:S×0.5=P×0.96+R×0.375
W=791.7 kg/h P=208.3 kg/h S=974.8 kg/h R=766.5 kg/h
解:1.绘简图 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
2.定基准:1s,0℃,液体 3.划范围:以换热器为衡算范围
120℃饱和水 0.095kg/s
120℃饱和水蒸汽 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
120℃饱和水 0.095kg/s
• 阅历公式的单位换算,也可采用换算因数将规定单位换 算成所要求单位。
• 例0-2:水蒸汽在空气中分散系数为:
1.46104
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T2
D
P T441
式中:D-分散系数,ft2/h;
P-压强,atm;
T-兰氏温度,oR。
试将式中各符号单位换算成 D:m2/s;P:Pa;T:K
化工基础第一章绪论
15.02.2021
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前后处理工序中所进行的过程多数是纯物理过 程。同样,其它各种化工生产过程,除化学反应外, 其余操作步骤都可归纳为若干种基本的物理过程, 如流体的输送与压缩、沉降、过滤、传热、蒸发、 结晶、吸收、蒸馏、萃取、冷冻等。
人们在长期从事化工生产实践中,自然而然地 把组成不同化工行业生产过程所共有的基本的物理 操作过程抽提出来,研究其各自内在的规律性,并 在理论上加以总结和提高,再应用到生产实践中去, 这些基本的物理操作过程就称为单元操作。
尽管各单元操作多种多样,但就它们发生的过程
和所遵循的物理规律的共性而言,可以将它们从物理
本质上归纳为三类基本传递过程,即:动量传递过程、
热量传递过程、质量传递过程,简称“三传”。
(1)动量传递过程:主要讨论流体动力学过程的
基本规律,即研究流体的流动及流体和与之接触的固
体壁面间发生相对运动时的基本规律,以及受这些规
后处理过程:化学反应后,对产物或中间产物需要进
行必要的后处理,以便获得合格的最终产品或中间产
物。 15.02.2021
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例如,高压法生产聚乙烯,上述过程可图示如 下:
回收乙烯
乙烯 压缩机
加热器
聚合 反应器
分离器
粒状聚乙烯 粒化器
聚乙烯
乙烯的压缩与预热为预处理过程;聚合反应后, 物料的分离与聚乙烯的粒化,则为产物的后处理过程。
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基本单位、导出单位再加上一些辅助单位及有 关的规则,即可构成一种单位制。
基本量(基本单位)
单位制
导出量(导出单位) 辅助单位
有关规则
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一、过去常用的单位制
化工基础---第一章+绪论 共35页
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3、化工工艺学部分内容:(一工)
化工工艺学是研究如何利用天然原料或半成品 通过适当的化学和物理的方法加工成化工产品的生产 过程的学科。
它的任务是依据化学、物理化学、化学工程原理 ,寻求技术上先进、经济上合理的生产方法、工艺流 程、最佳操作条件和适宜的设备构型。
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基本单位、导出单位再加上一些辅助单位及有 关的规则,即可构成一种单位制。
基本量(基本单位)
单位制
导出量(导出单位) 辅助单位
有关规则
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一、过去常用的单位制
常用单位制
cgs制(物理单位制)
长度
cm
时间
s
质量
g
重量
(力)
MKS制 重力制(工程制)
物理方程又称量纲一致性方程。
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例1-1 SI中,质量为1kg的物体在重力场的作用 下受到多大的力?
解:F=mg=1×9.81=9.81N
质量为1kg的物体在重力场的作用下受到的力,定 义为重力单位制中的基本量重量(力)的单位kgf,
工程观点--理论上的正确性、技术上的可行性、 操作上的安全性、经济上的合理性。
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二、本课程的主要内容(“三传一反一工”)
本课程包括“化工原理(“三传”)”、“化学反 应工程(基本反应器)”及“化工工艺学”三大部分 内容。习惯上称为“三传一反一工”。共八章的内容 。
用化工手段将原料加工成产品的生产过程统称为化
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(一)单元操作(Unit Operation) 1、单元操作概念:不同化工行业生产过程中所共
1.11化工基础第一章绪论课件
液
供热汽化溶剂
溶质的分离
传递过程
动量传递 动量传递
动量传递 动量传递
热量传递
热量传递
而化学反应,也类似于单元操作,我们 按其反应的特点,寻求共性,提炼出诸多单 元操作。
“动量传递、热量传递、质量传递”, 这三种传递过程和化学反应工程,即“三传 一反”,构成化学工程学研究的一条主线。 也就是我们这门课程的主要内容。
三、本课程的学习目标
1、了解化学工业的发展史。 2、具备化工设计的初步能力。 3、具备用工程技术语言进行沟通和交流的能 力。 4、具有绿色发展、节能降耗的理念,具有严 谨治学、环境保护的意识,具有爱国主义情怀。
一、化学工业在国民经济中 的地位与作用
化学工业是国民经济的重要部门之一,在各国经 济发展中占据举足轻重的地位。一般占工业产值的710%甚至更高。
过去几十年,世界化学工业以高于世界经济增长率 20%-30%的速度发展。
在我国,化工产业大约占GDP的12-15%左右。
因此说: 化学工业的发展,反映了人类对化
常见的单元操作
单元操作 目的
物态
原理
流体输送
输送液或气输入Fra bibliotek械能搅拌
混合或分离
气-液
输入机械能
液-液,固-液
过滤 非均相混合物分离 气-固,固-液 尺度不同的截留
沉降 非均相混合物分离 气-固,固-液 密度差引起的
沉降运动
加热,冷却 升温,降温,改变 气或液 利用温差传入
相态
或移出热量
蒸发
溶剂与不挥发性
工产品日益增加的需求,显示出它在人 类社会生活中的作用越来越重要。
二、化工生产过程分析
化工生产过程,可看做是:物理过程和化学过 程的组成。