高中化学工程与工艺课件.pptx

高中化学工程与工艺课件

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目录

第一章

化学工程基础

第二章

化学工艺流程

第四章

化学工程计算

第三章

化学工程设备

第六章

化学工程前沿

第五章

化学工程实验

化学工程基础

第一章

工程化学概念

化学反应工程关注反应速率、转化率和选择性，是化学工程的核心，如合成氨过程。

化学反应工程

化工热力学研究物质的热能转换，指导化工过程设计，如制冷系统和锅炉设计。

热力学在化工中的应用

分离技术是化学工程中的关键环节，涉及蒸馏、萃取等方法，例如石油炼制中的分馏塔。

分离技术原理

化工过程控制涉及自动化技术，确保生产过程的稳定性和安全性，例如使用PID控制器。

化工过程控制

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基本原理介绍

在化学反应中，质量既不会被创造也不会被消灭，这是化学工程计算的基础。

质量守恒定律

能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，是化工热力学的核心。

能量守恒定律

研究反应速率及其影响因素，对化工过程的优化和控制至关重要。

反应动力学

涉及物质和能量在化工系统中的传递，是设计和操作化工设备的基础。

传递过程原理

工程应用案例

石油炼制是化学工程的典型应用，通过蒸馏、裂化等过程将原油转化为汽油、柴油等产品。

石油炼制过程

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合成氨是化肥工业的基础，哈伯-博施法是工业上大规模合成氨的常用方法。

合成氨生产

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聚合反应是化学工程中的重要过程，如聚乙烯和聚丙烯的生产，广泛应用于包装和建筑行业。

聚合反应在塑料制造中的应用

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化学工艺流程

第二章

原料处理过程

在化学工程中，原料筛选和清洗是基础步骤，确保原料纯净度，如矿石的筛选和煤炭的洗选。

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原料的筛选与清洗

原料如矿石、岩石等需要经过粉碎和研磨，以达到化学反应所需的粒度，例如水泥生产中的原料处理。

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原料的粉碎与研磨

原料在进入反应之前常常需要干燥或脱水，以去除多余的水分，如化肥生产中的磷矿石干燥过程。

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原料的干燥与脱水

反应器设计原理

选择合适的反应器材料至关重要，需考虑耐腐蚀性、机械强度和成本等因素，以保证反应器的长期稳定运行。

反应器的材料选择

流体力学设计关注反应器内物料的流动模式，如层流或湍流，以优化混合效率和反应速率。

反应器的流体力学设计

在设计反应器时，必须考虑反应的热效应，确保热量的合理传递和分布，以维持反应的稳定进行。

反应器的热力学分析

产品分离纯化

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离子交换

通过离子交换树脂交换溶液中的离子，实现物质的纯化，如水处理中的软化过程。

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吸附分离

利用固体吸附剂对混合物中不同物质的吸附能力差异进行分离，如活性炭去除水中的杂质。

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萃取方法

使用溶剂将混合物中的目标物质溶解出来，再通过分离得到纯净物，如咖啡豆的萃取过程。

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结晶技术

利用物质在不同温度下溶解度差异进行分离，例如食盐的海水晒制过程。

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蒸馏过程

通过加热使混合物中的不同组分沸点不同而分离，如石油炼制中的原油分馏。

化学工程设备

第三章

设备分类与功能

反应器是化学工程的核心设备，用于进行化学反应，如搅拌釜反应器、管式反应器等。

反应器

分离设备用于将反应产物中的不同组分进行分离，例如蒸馏塔、过滤器和离心机。

分离设备

换热器用于传递热量，控制反应温度，常见的有壳管式换热器和板式换热器。

换热器

储罐和容器用于储存原料和产品，保证生产过程的连续性，如压力容器和储液罐。

储罐与容器

设备操作与维护

介绍化学工程设备操作时必须遵守的安全规程，如穿戴防护装备、遵守操作顺序等。

安全操作规程

讲解如何对化学工程设备进行故障诊断，以及在发现异常时应采取的紧急处理措施。

故障诊断与处理

强调定期对化学工程设备进行检查和维护的重要性，以预防故障和延长设备使用寿命。

定期维护检查

安全使用规范

穿戴个人防护装备

在操作化学工程设备时，必须穿戴适当的个人防护装备，如防护眼镜、手套和实验服，以防止化学品伤害。

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遵守操作程序

严格遵循设备操作手册和安全指南，确保每一步操作都符合规定的程序，避免操作失误导致事故。

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定期检查维护设备

定期对化学工程设备进行检查和维护，确保设备处于良好状态，预防因设备故障引发的安全事故。

化学工程计算

第四章

物料平衡计算

物料平衡的基本原理

物料平衡计算基于守恒定律，确保输入物料与输出物料的量相等，是化工过程设计的基础。

连续流动过程的物料平衡

在连续流动反应器中，物料平衡计算涉及反应速率、停留时间以及反应器的体积等因素。

单组分系统的物料平衡

多组分系统的物料平衡

在单一反应物或产物的系统中，通过计算可以确定反应前后物料的质量变化，如纯水的蒸发过程。

对于包含多种反应物和产物的复杂系统，物料平衡计算需考虑各组分间的转化率和分离效率。

能量平衡计算

在化学工程中，能量守恒原理是能量平衡计算的基础，