化学工程基础-林爱光-清华大学出版社-绪论.pptVIP

绪论 郭宁 guoning@126.com 一、化学工业概述 化学工业 将自然界的各种物质，经过化学和物理方法处理，制造成生产资料和生活资料的工业。 化工过程 一种产品的生产过程中，从原料到成品，往往需要几个或几十个加工过程。其中除了化学反应过程外，还有大量的物理加工过程。这些过程就是化学工业的生产过程，常称作化工过程。 化工单元操作 化工单元操作是组成各种化工过程、完成一定加工目的的基本过程。 化工单元操作是应用于各种化工生产中，在20世纪初，由美国麻省理工学院的科学家总结成一门独立的学科，和化工单元过程一起，组成学习化学工业生产的基础知识，这些单元的原理和计算方法，可以应用到各种化工门类的设计和生产过程中。 单元操作的分类： 动量传递过程：流体流动、沉降过滤、固体流态化等。 热量传递过程：热传导、蒸发、冷凝、热交换、加热。 质量传递过程：气体吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。 二、化学工业的分类 按产品分 无机化学工业 基础有机化学工业 高分子化学工业 精细化学工业 按原料来源分 石油化工 煤化工 天然气化工 油页岩化工 按中国工业统计方法分 合成氨及肥料工业 硫酸工业 制碱工业 无机物工业 基本有机原料工业 染料及中间体工业 …… 按产品数量 通用化学品、精细化学品 三、化学工业的特点及原料 化学工业的特点 多样性及复杂性 能耗大 知识和资金的密集 危险、重污染 化学工业的原料及资源 原料：矿物、生物原料、水和空气 资源：煤、石油、天然气、天然矿石 四、化工过程及其开发 化工生产过程的工业特征 化工过程是大规模的工业生产，物料处理量大，与实验研究相差悬殊。 化工生产多为连续化生产过程。 化工生产处理的物料从原料的纯度到产品的收率 都与化学实验研究不尽相同 化工生产需要设置专用供水、供电、动力、贮存、 运输等设施。 化工生产涉及经济问题。 化工生产过程的研究与开发 任何一个新的化工生产过程，都是从最初的创意或设想开始，经过实验室研究、中间试验、工业化试验、放大设计、技术经济评价等诸多环节，最后建成工业生产装置，实现规模生产。 在放大设计过程中, 大小装置之间会产生工艺结果的差别，归结于“放大效应”，寻求其产生因由和改善的方法是过程开发一项中心任务。 化工生产过程的技术经济分析 物料和能量的综合利用。 产品的产率及质量。 生产强度。 生产的投资费用。 五、化工设计初步 分类 根据项目性质分类 新建项目设计 重复建设项目设计 已有装置的改造设计 设计性质分类 新技术开发过程中的设计 概念设计、中试设计 、基础设计 工程设计 初步设计、扩大初步设计 、施工图设计 化工厂设计的工作程序 项目建议书 可行性研究 编制设计任务书 施工图设计 设计代表工作 化工车间（装置）工艺设计的程序 设计准备工作 方案设计 化工计算 车间布置设计 化工管路设计 提供设计条件 编制概算书及编制设计文件 设计文件 扩大初步设计文件 (P237) 工艺施工图设计文件 (P239) 六、化学工程与技术的学科体系 化工原理（单元操作） 化学反应工程 化工热力学 化工系统工程 传递过程……化学工程方向 化学工艺学……化学工艺方向 七、化工过程的基本研究方法 实验研究方法 因次分析 一致性原则：凡是根据基本的物理规律导出的物理方程式，其中各项的因次必然相同，即物理方程左边的因次应与右边的因次相同. π定理：任何因次一致的物理方程都可以表示为一组无因次数群的零函数，组成的无因次数群的数目等于影响该过程的物理量的数目减去用以表示这些物理量的基本因次的数目 通过实验研究建立经验关系式的方法在化工中非常常用，其基本步骤为： 相似理论 主要在化工工程放大中应用。 因次分析和相似理论的共同点 把各种因素的影响表示为由若干个有关因素组成的、具有一定物理意义的无因次数群（或称为准数）的影响。 例子：雷诺准数Re流体的流动状况和流体的流速u、流体的密度ρ、流体粘度μ＆流道的几何尺寸（如圆形管道的管径d）有关。 数学模型方法 八、因次和单位 任何物理量都是由数字与单位的乘积表示的。 SI单位制 基本单位和辅助单位 导出单位 SI导出单位 英美制与SI值和其他单位的换算 1 ft（英尺） =0.3048m 1 lb（磅）=0.4536kg 1gal（加仑） =4.5459 l 温度的单位 TF=1.8Tc+32 TK=Tc+273.15 TR=1.8TK TR=TF+459.67 1 ℃=1K=1.8 ℉=1.8R 九、单元操作的基本规律 物料衡算 基本计算过程 画简图 标参数 定基准和范围（体系） 写化