《化工原理讲义》word版

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1、化工原理绪论一、《化工原理》课程的性质、地位和作用(一)是化工类及其相近专业的一门基础技术课程和主干课程，是由理及工的桥梁，又是各种化工专业课程的基础。《化工原理》则属于工程技术科学的范畴。(二)从学科性质看，本课程是化学工程学的一个分支，主要研究化工过程中各种操作，它来自化工生产实践，又面向化工生产实践。进行化工技术和化工过程的开发、设计、生产及单元操作。(三)课程具有显著的工程性，要解决的问题是多因素、多变量的综合性的工业实际问题。因此，分析和处理问题的观点和方法也就与理科课程不同，应首先从实际出发

2、考虑问题。需从课程学习中得到工程设计的实际训练。二、化工过程与单元操作(一)化工过程的特征与构成化工过程可以看成是由原料预处理过程、反应过程和反应产物后处理过程三个基本环节构成的。反应过程是在各种反应器中进行的，它是化工过程的中心环节。反应过程必须在某种适宜条件下进行，例如，反应物料要有适宜的组成、结构和状态，反应要在一定的温度、压强和反应器内的适宜流动状况下进行等。而进入化工过程的初始料通常都会有各种杂质并处于环境状态下，必须通过原料预处理过程使之满足反应所需要的条件。同样，反应器出口的产物通常都是处

3、于反应温度、压强和一定的相状态下的混合物，必须经过反应产物的后处理过程，从中分离出符合质量要求的、处于某种环境状态下的目的产品，并使排放到环境中去的废料达到环保的规定要求；后处理过程的另一任务是回收未反应完的反应物、催化剂或其它有用的物料重新加以利用。可见，在原料预处理和反应产物后处理过程中都要进行一系列的物理变化过程，如加热、冷却、增减压、使物料发生相变化(如汽化、冷凝、结晶、溶解等)、使均相物料中各组分进行分离、使不同相态的物料彼此分离等。即使在反应器中，为了维持适宜的反应条件，也需组织一系列物理过

4、程，如加入或移走热量、混合、搅拌等。经过长期的化工生产实践发现，各种化工产品的生产过程所涉及的各种物理变化过程都可归纳成为数不多的若干个单元操作。可见，除反应器中的反应过程外，流程中包括了流体流动、流体输送、过滤、混合、汽化、冷凝冷却、加热、吸收、精馏等物理过程，这些过程都是在特定的设备中进行的。可以说，任何一个化工生产过程都是由若干种完成特定任务的设备(包括反应器、完成各单元操作的设备和贮料设备)按一定顺序、由各种管道和输料装置连接起来的组合体。(二)单元操作的研究内容与分类1.单元操作：根据化工生产

5、的操作原理，可将其归纳为应用较广的数个基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附及干燥等，这些基本操作过程称为单元操作。任何一种化工产品的生产过程都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。各种单元操作都是依据一定的物理或物理化学原理，在某些特定的设备中进行的特定的过程。过程和设备是相互依存的，因此《化工原理》研究内容主要是各种单元操作的基本原理与单元操作过程计算、典型单元操作设备的合理结构及其工艺尺寸的设计与计算、设备操作性能的分析以及组织工程性实验以取得必

6、要的设计数据，找出强化过程、改进设备的途径。2.单元操作分类根据操作方式，又可将单元操作分为连续操作和间歇操作两类。（1）在连续操作中，物料与能量连续地进入设备，并连续地排出设备。过程的各个阶段是在同一时间、在设备的不同空间位置上进行的。例如水吸收塔对HCN的吸收。（2）间歇操作的特点是操作的周期性。物料在某一时刻加入设备进行某种过程，过程完成后将物料一次卸出，然后开始新的周期。间歇过程的各个阶段是在同一设备空间而在不同时间进行的。如水壶中烧开水是间歇操作，而工业锅炉中产生水蒸汽则是连续操作。连续操作适

7、于大规模生产，其原料消耗、能量损失和劳动力投入都相对较少，因而操作成本也相应较低，同时也较易实现操作控制与生产自动化。间歇操作的设备较简单，因而设备的投资较低，操作灵活性较大，适于小批量规模生产以及某些原料或产品品种与组成多变的场合。根据设备中各种操作参数随时间的关系，又可将单元操作分为：（1）不定常操作：操作中设备中各部分的操作参数随时间而不断变化。这种情况通常是由于同一时间内进入和离开设备的物料量和能量并不相同，且随时间而变化，因而导致设备内部发生物料和能量的正的或负的积累。（2）定常操作：操作中设

8、备内各种操作参数统计水平上不随时间而变。对定常操作的物理过程，进、出设备的物料量或能量应相等，且不随时间而变，设备内部也不发生物料或能量的积累。3.单元操作的特点：（1）单元操作进行的绝大多数都是物理过程。这些操作只改变物料的状态或物理性质。比如相态的变化（冷凝）、浓度、组成的变化等，而物料的化学性质不变。（2）单元操作是化工、制药、食品生产过程中共有的操作。由于生产中处理的物料种类繁多，而且物理性质千差万别，所以化工过程是各种各样的。但是