化工工程师专业课课件.pptx

化工工程师专业课课件

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目录

壹

化工基础理论

贰

化工单元操作

叁

化工设备与设计

肆

化工安全与环保

伍

化工过程控制

陆

化工专业软件应用

化工基础理论

第一章

化学反应原理

通过阿伦尼乌斯方程解释反应速率与温度的关系，阐述活化能对反应速率的影响。

反应速率理论

介绍勒沙特列原理，解释浓度、压力、温度如何影响化学反应平衡状态。

化学平衡概念

讨论反应焓变、熵变和吉布斯自由能变，以及它们在判断反应自发性中的作用。

反应热力学

物质传递过程

对流传质

分子扩散

在化工过程中，分子扩散是物质传递的基本形式，例如气体在容器中的自然扩散现象。

对流传质涉及流体流动时的物质传递，如在化工反应器中，搅拌作用促进反应物的混合和传递。

热传递与物质传递的关联

在化工过程中，热传递和物质传递常常相互影响，例如在精馏塔中，温度梯度驱动组分的分离。

热力学基础

热力学第一定律阐述了能量守恒原理，即系统内能的变化等于热量与功的代数和。

热力学第一定律

熵是衡量系统无序度的物理量，热力学第二定律表明在孤立系统中，熵总是趋向于增加。

熵的概念

热力学第二定律解释了能量转换的方向性，指出热能自发地从高温物体流向低温物体。

热力学第二定律

卡诺循环是理想热机的理论模型，它展示了热机效率与工作物质的温度关系。

卡诺循环

01

02

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04

化工单元操作

第二章

分离技术

化工中蒸馏是常见的分离技术，通过加热使混合物中的不同组分蒸发，再冷凝分离。

蒸馏过程

过滤用于固体与液体的分离，而离心则适用于密度不同的液体或固体颗粒的分离。

过滤与离心

萃取利用溶剂与混合物中组分的亲和力差异，实现物质的选择性分离。

萃取技术

反应工程

根据反应类型和条件，选择合适的反应器，如搅拌釜、管式反应器或固定床反应器。

反应器类型与选择

01

研究反应速率与反应物浓度之间的关系，为反应器设计和操作提供理论依据。

反应动力学基础

02

在化学反应过程中，有效控制温度是保证反应安全和效率的关键，涉及冷却或加热系统的设计。

热管理与控制

03

从小规模实验室研究到工业生产规模，放大过程中需考虑反应器的几何相似性、混合和传热问题。

反应器的放大问题

04

流体流动与输送

介绍流体流动的基本概念，如雷诺数、层流与湍流，以及它们在化工过程中的应用。

01

流体流动基础

讲解不同类型的泵（如离心泵、柱塞泵）及其在化工中的应用，包括输送流体的原理和特点。

02

泵的分类与应用

阐述化工中管道系统设计的基本原则，包括管径选择、流速控制以及压力损失的计算。

03

管道系统设计

化工设备与设计

第三章

常用化工设备

反应器是化工生产中的核心设备，如搅拌釜反应器用于混合和化学反应，提高生产效率。

反应器

换热器用于热量的传递，例如板式换热器在食品和制药行业中广泛应用，以控制温度。

换热器

分离设备如离心机和精馏塔，用于分离混合物中的不同组分，确保产品质量。

分离设备

储罐用于储存液体或气体原料和产品，如压力储罐在化工厂中用于储存易挥发或危险化学品。

储罐

设备选型与计算

01

确定设备参数

根据工艺要求确定设备的尺寸、容量和操作条件，如反应器的体积和压力。

03

选择材料和材质

根据介质特性和操作条件选择合适的材料和材质，确保设备的耐腐蚀性和安全性。

02

计算设备负荷

根据生产需求计算设备的负荷，例如换热器的热负荷或泵的流量负荷。

04

评估设备成本效益

对不同设备方案进行成本效益分析，选择性价比最高的设备配置。

工艺流程设计

化工工程师使用流程图来表示物料的流动和转化，确保设计的直观性和准确性。

流程图的绘制

根据工艺需求选择合适的设备，并合理布局以优化生产效率和操作安全。

设备选型与布局

计算工艺流程中的能量和物料平衡，以确保资源的有效利用和环境的可持续性。

能量与物料平衡

在设计过程中考虑潜在的安全风险和环保要求，以符合法规并预防事故。

安全与环保考量

化工安全与环保

第四章

化工安全知识

制定和熟悉紧急应变程序至关重要，包括火灾、泄漏等情况下的疏散路线和安全集合点。

紧急应变程序

妥善储存化学品可以预防意外事故，例如将易燃易爆物品与氧化剂分开存放，并确保通风良好。

化学品的正确储存

化工工程师在操作时必须穿戴适当的个人防护装备，如防护服、防毒面具，以减少化学品泄漏的风险。

个人防护装备的使用

01、

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03、

环境保护法规

化学品管理

排放标准法规

01

03

法规如REACH（欧盟化学品注册、评估、许可和限制法规）要求化工企业对化学品进行注册和风险评估。

各国政府制定严格的排放标准，如美国的清洁空气法，限制化工企业排放有害物质。

02

化工项目在建设前需进行环境影响评估，确保符合环保法规，如欧盟的环境影响评价指令。

环境影响评估

废弃物处理技术

通过