《化工设计第一章》ppt课件

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1、化工设计DesignofChemicalEngineering教师联系方式：代伟E-mail:daiwei@zjnu.cnTel：13989412452662452办公室：8幢403教学要求与安排1.学时:讲课36学时2.成绩评定:平时30%期末70%3.学习方法:预习、听讲、复习、作业；课堂讨论；答疑（时间？）教材1.《化工设计》.陈声宗主编.化学工业出版社.20082.《化工设计》.黄璐，王保国主编.化学工业出版社.2000.主要参考书:1.《高等学校毕业设计（论文）指导手册·化工卷》国家

2、教委高教司高教出版社2.《化工设计》娄爱娟华东理工大学出版社3.《化工设计》王静康主编化学工业出版社4.《化学过程设计》倪进方主编化学工业出版社5.《化工项目设计训练》著余立新等译清华大学出版社*综述：什么是化工设计？一、定义：以化工厂或化工生产装置的建设为目的的，在确保技术、经济、环境和安全可靠性的前提下，设计最佳原料和工艺技术路线，通过工艺软件的模拟分析，确定优化的工艺流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专业内容。目的：使新建工厂或装置具有技术先进，生产安全可靠，经济效益和环境效益优良。化工设

3、计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联系与区别化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。ChemicalDesign英文中没有如此名词！化工厂设计化工过程设计（核心）化工厂房建筑、结构设计总图设计，….等非工艺部分设计化工工艺设计（核心）公用工程设计、外管设计，…等化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。二、如何从一个化学反应变成一个工艺流程？化工生产一般是一个含有化学反应、混合物分离、能量交换的连续生产过程

4、。其中的核心是化学反应。因为化学反应必然和混合物分离、能量交换和流体输送有关系。例：CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O反应条件：有催化剂，强酸（一般采用硫酸）。可逆反应，反应平衡常数≈4，即在等物质量的情况下反应，66%的乙酸转化为乙酸乙酯。反应温度：对反应平衡常数几乎无影响，但对反应速度有影响。温度升高，反应速度加快。根据这些条件，如何来设计工艺过程？H2SO41.确定反应形式：气相、液相？根据反应速度，温度高，反应快？气相的可能性？液相的条件下，温度最高是沸腾状态。由于催

5、化剂的存在，腐蚀问题突出，如何解决？（材质；结构；……）确定反应温度范围。100-110℃。2.进行产物分离转化率66%，则必须进行产物分离。而混合物的分离依据什么？依据混合物中各组分不同的性质：沸点/挥发度/溶解度/颗粒度/重度……分离过程是一种由无序变有序过程，必须加入能量。产品(组成不同的物流）分离剂(物质或能量)原料物流（一股或几股）分离装置3.考虑能量的交换无论是能量分离剂还是质量分离剂，都有能量的输入输出。能量传递换热设备的设计和选型。注意：在工艺流程中，能量的变化并不改变物质的量，

6、所以在物料衡算中不出现换热设备。4.注意过程的循环反应产物与未反应原料或副产物分离后的去向,形成了过程的循环。有了过程的循环，增加了过程计算的难度。反应混合分离原料产品未反应原料一个化工生产过程的若干个过程阶段中间缓冲罐预处理第一步反应分离中间半成品第一工艺过程阶段中间缓冲罐……预处理最终反应分离成品第n工艺过程阶段原料小结：操作步骤：(1)在塔釜中加入酸醇比为2∶1(摩尔比)的酸醇混合液,加入一定量催化剂(浓硫酸)和带水剂。(2)加热塔釜中溶液至沸腾,当蒸气到塔顶时开冷凝水,保持全回流操作。至塔

7、顶温度稳定后,将酸醇比为2∶1和含一定量催化剂(浓硫酸)混合物料从塔上部进料,调节一定的回流比,使反应生产的粗酯产品从塔顶取出,并保持塔顶温度不变。同时从塔的下部气相出料,经冷凝进入分相器分水,有机相回流至塔釜。每隔一定时间取塔顶粗酯样分析其组成,塔釜液循环。(3)按实验条件操作,待过程稳定后以塔顶乙酸乙酯含量为考察指标,研究各条件对过程的影响。工业上采用四塔流程Question：直接酯化法缺点？乙酸乙酯其它生产方法乙醛缩合法乙酸/乙烯加成酯化法乙醇直接脱氢一步法制乙酸乙酯主要反应：2CH3CH2

8、OH(乙醇)CH3COOCH2CH5(乙酸乙酯)+H2(氢气)CH3CH2OH(乙醇)CH3CHO(乙醛)+H2(氢气)2CH3CH2OH(乙醇)CH3CHOCH2CH3(乙醚)+H2O(水)(OH)CH2CHO(半缩醛)CH3CH=CHCHO(巴豆醛)+H2O(水)CH3CH=CHCHO(巴豆醛)+2H2(氢气)CH3CH2CH2CH2OH(正丁醇)CH3COCH2CH3(2-丁酮)+H2(氢气)CH3CH(OH)CH2CH3(2-丁醇)乙醇直接脱氢一步法制乙酸乙酯反