化学工业与化学工程(I)

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1、绪论2021/7/21第一章化学工业与化学工程4、20世纪初，合成氨技术的问世，标志着化学工业发展到一个新阶段。1化学工业发展概况1、公元前2000多年前，最早化学工艺为制陶、冶炼、酿造、漂染、揉革等，规模小、技术简单，作坊式生产。2、18世纪中期，纺织业实现机械化，出现以食盐和硫酸为原料制纯碱的路布兰法-----里程碑1-1化学工业概述3、19世纪中叶，出现了氨碱法制碱的索尔维法。随后，电解法制碱问世，5、20世纪初汽油的需求量增大，促进了炼油技术发展，重整、裂解等工艺的开发，提供了丰富的基本有机化工原料。2021/7/217、20世

2、纪80年代以来，化工产品品种多样化、功能化、精细化成为化学工业的起点，化学工业由发展基础化工转向重点发展精细化工。1化学工业发展概况6、20世纪中叶，塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的原料几乎全部来自石油化工。引发了化工产业结构的变革，带动了精细化工的发展。1-2我国化学工业的发展与进步1-3化学工业分类产物组成：无机化学工业、有机化学工业原料资源：煤炭化学工业、石油化学工业、农产化学工业世界上：产品的性质、用途及加工过程相似原则我国：行业划分、产品划分P42021/7/211、特点1化学工业发展概况1-4化学工业的特点与发展趋势

3、2、现代化学工业的发展趋势A、生产规模大型化B、原料的生产方法的多样化C、产品的精细化和专业化A、与人类的生存和发展息息相关人口增长、环境污染和能源短缺三大挑战B、原料路线、工艺路线和产品品种的多样性C、技术密集型和能源密集型D、生产过程的节能与绿色化2021/7/212化学工程基础课程简介化学反应和若干个单元操作串联而成化学工程基础——研究各个独立的单元操作化学工程的研究对象——单元操作（UnitOperations）(1)单元操作的概念化工生产过程原料的预处理进行化学反应反应产物的分离与提纯单元操作原料的预处理反应产物的分离与提纯—

4、—化工生产中共有的物理操作2021/7/212）单元操作的特点①所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质，并不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作，只是不同的化工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用的设备也是通用的。2021/7/213）单元操作的分类根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类（三传）流体动力过程——遵循流体动力基本规律，用动量传递理论研究如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化热过程——遵循传热基本规律，用热量传递理论研究如：传热、冷凝

5、、蒸发等传质过程——遵循传质基本规律，用质量传递理论研究如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等2021/7/212.化学工程原理学科性质与研究方法1）学科性质——工程学科用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程2）研究方法——工程方法因次分析法数学模型法参数综合法当量法类比法——直管湍流阻力——双膜模型的建立——过滤常数——当量直径、当量长度等——动量、热量、质量传递的类似律2021/7/213.化学工程原理的学习方法发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个单元操作，寻本求源。选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和

6、设备作合理的选择和组合。设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算以及对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验，测取设计数据，做逐级放大。操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措施。2021/7/213化学工程处理问题的方法物料衡算依据——质量守恒定律输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统中积累的物料质量。——物料衡算的通式2021/7/21定态过程，积累为零。则：衡算的系统整个生产过程某一设备系统中的所有物料某一个组分衡算的对象例2021/7/21例：在两个蒸发器中，每小

7、时将5000kg的无机盐水溶液从12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸出水分的量；（2）第一蒸发器送出的溶液浓度。解：首先画一个流程图表示进行的过程用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。划定衡算的范围为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。2021/7/21选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）由于连续操作，以1小时为基准。蒸发器1蒸发器2x1W1W2F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3202

8、1/7/21确定衡算对象此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。对盐作物料衡算：对总物料作衡算：代入已知数据，得：由题意知2021/7