化工基础(张四方)绪论

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1、化工基础Elementary Chemical Engineering化工基础——化学工程基础什么是化学工程？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

2、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。通过化学工程的研究，认识和阐释这些过程的规律性，并使之应用于生产过程和装置的开发、设计、操作，以达到优化和提高效率的目的。化学过程与化学工程的区别化学工程：如何通过一系列的设备、工艺、操作来实现化学过程。注重过程、条件、影响因素。关注操作性、合理性、经济性。化学过程：化学反应的原理、机理，过程进

3、行的可行性。注重能否进行的问题。◆问题：专科教育与本科教育的差异何在？◆专科教育以应用为目的，在理论学习上以够用为度；而本科教育重在培养学生的理论体系。◆例子：虹吸现象。大家都知道水往低处流，但在虹吸中水先往高处流，越过一个高点后才往低处流。为什么呢？只有用流体动力学的理论才能作出解释。◆经验只能解决现象问题，理论才能解决本质问题。◆请珍惜本科教育机会，注重培养自己的理论体系，认真学好每门基础理论课。◆化工基础，是化工类各专业课的基础理论课，也是化学工艺等专业考研的必考专业课。一.化学工业概述化学工业（chemicalindustry）又称化学加工工业，是综合运用化学和

4、物理方法将原料加工成化学产品的加工工业。也泛指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。1.化学工业的重要性及其发展化学工业是国民经济重要的基础工业，是最具活力、最具竞争力、可发展前景极强的产业。随着石油工业的发展，化学工业从50年代起进入高速发展期，已成为世界经济发展的支柱产业。2.化学工业的分类化工生产装置实例——70万吨乙烯装置化工生产装置实例——甲醇回收装置化工生产装置实例——合成氨装置化工生产过程实例湿法磷酸生产工艺流程磷矿石破碎球磨酸解反应过滤浓缩精制磷酸（化肥、饲料用）磷酸（医药、食品用）硫酸HF气体（回收）过滤水滤渣石膏洗液加工成盐3.化学工业的特点(1)

5、化学工业与人类的生存和发展息息相关当今世界面临的三大挑战：A.人口增长：1804年10亿人→1927年20亿人→1960年30亿人→1974年40亿人→1987年50亿人→1999年60亿人，每年7800万人的增长速度，预计2013年70亿，实际2010年64.64亿人。→吃饭大问题！B.环境污染：人口增长→工业发展→大气和水污染。每年流入海洋的石油达1000多万吨，排入大气的CO2达230亿吨，水土流失240亿吨。C.能源短缺：以现有速度，全世界的石油只够用60年，煤炭300年左右。化学工业已担负起迎接三大挑战的历史重任：可提供充足的化肥、农药、化学纤维、合成医药及各

6、种新型合成材料，满足人口增长带来的衣、食、住、行的需要；在化工生产中合理使用能源和开发新能源，可有效解决能源紧缺问题（如生物能源、核能等）；“三废”的治理更是化学工业义不容辞的责任，其作用是其他工业无法替代的。(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

7、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30万吨合成氨,45万吨尿素的化肥厂，投资达到40-50亿元；年产30万吨的乙烯厂，需投资60-80亿元。化工技术更新速度快，