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化工工艺学课件-朱志庆
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目录
第一章
化工工艺学基础
第二章
化工单元操作
第四章
化工过程控制
第三章
化工设备与机械
第六章
化工工艺案例分析
第五章
化工产品与应用
化工工艺学基础
第一章
工艺学定义与重要性
工艺学是研究工业生产过程中物质变化规律和操作方法的科学，是化工领域的基础学科。
工艺学的定义
合理运用工艺学原理，可以减少工业生产对环境的污染，实现可持续发展。
工艺学与环境保护
工艺学指导化工生产，确保产品质量、提高生产效率，对工业发展具有决定性影响。
工艺学在工业中的作用
01
02
03
基本化工过程
化工生产中，混合过程是基础，如将不同原料均匀混合，以确保产品质量。
混合过程
化学反应是化工过程的核心，如合成氨的哈伯-博施过程，是合成氨的关键步骤。
反应过程
分离过程包括蒸馏、萃取等，用于从混合物中分离出所需组分，如石油炼制中的分馏塔。
分离过程
工艺流程图解读
掌握流程图中的标准符号，如箭头、矩形、圆形等，是解读流程图的基础。
理解工艺流程图符号
通过流程图可以追踪原料从进入系统到最终产品的整个转化过程。
分析物料流动路径
流程图中特定的设备和操作单元，如反应器、分离器，是工艺的核心部分。
识别关键操作单元
流程图展示了能量和物料在各个单元操作中的输入和输出，对优化工艺至关重要。
理解能量和物流平衡
化工单元操作
第二章
传质过程
01
扩散传质
在化工过程中，扩散传质是分子从高浓度区域向低浓度区域自然移动的现象，如气体在容器中的扩散。
02
对流传质
对流传质涉及流体流动，流体中的物质被携带到新的位置，例如在搅拌反应器中的混合过程。
03
膜传质
膜传质利用半透膜的选择透过性，实现物质的分离，如反渗透淡化海水的过程。
传热过程
热传导
01
在化工过程中，固体材料内部的热量传递主要通过热传导方式，如金属管道的热传递。
对流传热
02
流体流动时，热量随流体一起传递的现象称为对流传热，常见于换热器中的流体。
辐射传热
03
不依赖介质，热量通过电磁波形式传递，如高温炉壁向周围环境的热辐射。
流体流动与输送
介绍流体在管道中的流动特性，如层流、湍流，以及影响流动的因素，如粘度和压力。
流体流动的基本原理
阐述不同类型的泵（如离心泵、柱塞泵）的工作原理及其在化工中的具体应用案例。
泵的分类与应用
解释压缩机如何提高气体的压力，以及在化工过程中输送气体时的常见类型和用途。
压缩机的工作原理
讨论阀门的种类及其在控制流体流动中的作用，以及管道系统设计的基本原则和考量因素。
阀门与管道系统设计
化工设备与机械
第三章
反应器设计原理
设计反应器时需考虑热交换效率，如使用夹套式反应器以实现有效的温度控制。
反应器的热传递设计
根据反应类型选择合适的流动模式，如连续搅拌反应器(CSTR)或管式反应器。
反应器的物料流动模式
反应器设计需基于化学反应动力学原理，确保反应速率和转化率符合预期。
反应器的反应动力学
从小规模实验室测试到工业生产，反应器设计需遵循规模放大原则，保证放大过程的可靠性。
反应器的规模放大原则
分离设备应用
在化工生产中，蒸馏塔用于分离混合物，如石油炼制过程中分离不同沸点的烃类。
蒸馏塔的应用
过滤器根据孔径大小不同，用于分离固体和液体，例如在食品工业中过滤果汁。
过滤器的分类
离心机广泛应用于化工领域，用于分离固体颗粒和液体，如在制药工业中分离悬浮液。
离心机的使用
压力容器与管道
设计压力容器时需考虑材料强度、温度和压力等因素，确保安全可靠，如高压反应釜。
压力容器的设计与制造
01
选择管道材料时需考虑耐腐蚀性、耐温性和机械强度，例如不锈钢和碳钢管道。
管道材料的选择
02
定期进行压力测试和无损检测，确保容器无裂纹、腐蚀等缺陷，如液压试验。
压力容器的安全检测
03
定期检查管道连接处的密封性，防止泄漏，如法兰连接处的检查和更换。
管道系统的维护与检修
04
化工过程控制
第四章
自动控制基础
控制系统由传感器、控制器、执行器和被控对象组成，共同完成对化工过程的自动调节。
控制系统的基本组成
反馈控制是自动控制系统的核心，通过比较设定值与实际输出值来调整控制动作，以达到稳定状态。
反馈控制原理
PID控制算法是化工过程控制中最常用的调节方法，包括比例、积分和微分三个环节，以实现精确控制。
PID控制算法
过程监控技术
实时数据采集
化工生产中，通过传感器和数据采集系统实时监控温度、压力等关键参数，确保工艺稳定。
01
02
异常报警系统
设置报警阈值，当过程参数超出正常范围时，系统自动发出警报，以便及时采取措施。
03
质量控制图分析
利用统计过程控制图监控产品质量，通过数据点的分布判断生产过程是否处于受控状态。
04
先进过程控制(APC)
应用模型预测控制等先
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