化工基礎(chǔ)緒論培訓(xùn)課件

1、聯(lián)系方式：聯(lián)系方式： 電話：電話：151 173 074 80 QQ： 595 578 736 E-Mail: 地址地址 ：北校區(qū)教務(wù)處：北校區(qū)教務(wù)處 v化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化學(xué)工程基礎(chǔ)化學(xué)工程基礎(chǔ)v什么是化學(xué)工程？什么是化學(xué)工程？ 化學(xué)過(guò)程化學(xué)過(guò)程是指物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的反應(yīng)過(guò)程，如是指物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的反應(yīng)過(guò)程，如柴油的催化裂化制備高辛烷值汽油是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。柴油的催化裂化制備高辛烷值汽油是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 物理過(guò)程物理過(guò)程系指物質(zhì)不經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的組成、系指物質(zhì)不經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的組成、性質(zhì)、狀態(tài)、能量變化過(guò)程，如原油經(jīng)過(guò)蒸餾的分離而得性質(zhì)、狀態(tài)、能量變化過(guò)程，如原油經(jīng)過(guò)蒸餾的分離而得

2、到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。 實(shí)際上，實(shí)際上，化學(xué)過(guò)程往往和物理過(guò)程同時(shí)發(fā)生化學(xué)過(guò)程往往和物理過(guò)程同時(shí)發(fā)生。例如催。例如催化裂化是一個(gè)典型的化學(xué)過(guò)程，但輔有加熱、冷卻和分離，化裂化是一個(gè)典型的化學(xué)過(guò)程，但輔有加熱、冷卻和分離，并且在反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，伴隨有流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)。并且在反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，伴隨有流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)。 v 化學(xué)工程學(xué)化學(xué)工程學(xué)研究化學(xué)工業(yè)和其他過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中所進(jìn)研究化學(xué)工業(yè)和其他過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中所進(jìn)行的行的化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程共同規(guī)律化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程共同規(guī)律的一門(mén)的一門(mén)工程學(xué)科工程學(xué)科。v 這些工業(yè)包括這些工業(yè)包括石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、建筑材料工業(yè)、石油

3、煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、建筑材料工業(yè)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)食品工業(yè)、造紙工業(yè)等。等。 它們從石油、煤、天然氣、鹽、它們從石油、煤、天然氣、鹽、石灰石、其他礦石和糧食、木材、水、空氣等基本的原料石灰石、其他礦石和糧食、木材、水、空氣等基本的原料出發(fā)，出發(fā)，借助化學(xué)過(guò)程或物理過(guò)程，改變物質(zhì)的組成、性質(zhì)借助化學(xué)過(guò)程或物理過(guò)程，改變物質(zhì)的組成、性質(zhì)和狀態(tài)，使之成為多種價(jià)值較高的產(chǎn)品和狀態(tài)，使之成為多種價(jià)值較高的產(chǎn)品，如化肥、汽油、，如化肥、汽油、潤(rùn)滑油、合成纖維、合成橡膠、塑料等等。潤(rùn)滑油、合成纖維、合成橡膠、塑料等等。v 通過(guò)化學(xué)工程的研究，認(rèn)識(shí)和闡釋這些過(guò)程的規(guī)律性，并通過(guò)化學(xué)工程的研究，認(rèn)識(shí)和闡釋這些

4、過(guò)程的規(guī)律性，并使之應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和裝置的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、操作，以達(dá)到使之應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和裝置的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、操作，以達(dá)到優(yōu)化和提高效率的目的。優(yōu)化和提高效率的目的。 化學(xué)過(guò)程與化學(xué)工程化學(xué)過(guò)程與化學(xué)工程的區(qū)別的區(qū)別化學(xué)工程：如何通化學(xué)工程：如何通過(guò)一系列的設(shè)備、過(guò)一系列的設(shè)備、工藝、操作來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝、操作來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)過(guò)程。注重過(guò)化學(xué)過(guò)程。注重過(guò)程、條件、影響因程、條件、影響因素。關(guān)注操作性、素。關(guān)注操作性、合理性、經(jīng)濟(jì)性。合理性、經(jīng)濟(jì)性?；瘜W(xué)過(guò)程：化學(xué)化學(xué)過(guò)程：化學(xué)反應(yīng)的原理、機(jī)反應(yīng)的原理、機(jī)理，過(guò)程進(jìn)行的理，過(guò)程進(jìn)行的可行性。注重能可行性。注重能否進(jìn)行的問(wèn)題。否進(jìn)行的問(wèn)題。問(wèn)題：?？平逃c本科教育的

5、差異何在？問(wèn)題：專科教育與本科教育的差異何在？專科教育以應(yīng)用為目的，在理論學(xué)習(xí)上以夠用為度；而?？平逃詰?yīng)用為目的，在理論學(xué)習(xí)上以夠用為度；而本科本科教育重在培養(yǎng)學(xué)生的理論體系教育重在培養(yǎng)學(xué)生的理論體系。例子：虹吸現(xiàn)象。大家都知道水往低處流，但在虹吸中水先例子：虹吸現(xiàn)象。大家都知道水往低處流，但在虹吸中水先往高處流，越過(guò)一個(gè)高點(diǎn)后才往低處流。為什么呢？只有用流往高處流，越過(guò)一個(gè)高點(diǎn)后才往低處流。為什么呢？只有用流體動(dòng)力學(xué)的理論才能作出解釋。體動(dòng)力學(xué)的理論才能作出解釋。經(jīng)驗(yàn)只能解決現(xiàn)象問(wèn)題，理論才能解決本質(zhì)問(wèn)題經(jīng)驗(yàn)只能解決現(xiàn)象問(wèn)題，理論才能解決本質(zhì)問(wèn)題。請(qǐng)請(qǐng)珍惜本科教育機(jī)會(huì)，注重培養(yǎng)自己的理論體

6、系珍惜本科教育機(jī)會(huì)，注重培養(yǎng)自己的理論體系，認(rèn)真學(xué)好，認(rèn)真學(xué)好每門(mén)基礎(chǔ)理論課。每門(mén)基礎(chǔ)理論課?；せA(chǔ)化工基礎(chǔ)，是化學(xué)類各專業(yè)課的基礎(chǔ)理論課，也是化學(xué)工藝，是化學(xué)類各專業(yè)課的基礎(chǔ)理論課，也是化學(xué)工藝等專業(yè)考研的必考專業(yè)課。等專業(yè)考研的必考專業(yè)課。一一. .化學(xué)工業(yè)概述化學(xué)工業(yè)概述 化學(xué)工業(yè)（化學(xué)工業(yè)（chemical industrychemical industry）又稱化學(xué)）又稱化學(xué)加加工工業(yè)工工業(yè)，是綜合運(yùn)用化學(xué)和物理方法將原料加工成，是綜合運(yùn)用化學(xué)和物理方法將原料加工成化學(xué)產(chǎn)品的加工工業(yè)。也泛指生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)方法化學(xué)產(chǎn)品的加工工業(yè)。也泛指生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)方法占主要地位的占主要地位的過(guò)程工

7、業(yè)過(guò)程工業(yè)。1. .化學(xué)工業(yè)的重要性及其發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要性及其發(fā)展 化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是最具化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是最具活力、最具競(jìng)爭(zhēng)力、可發(fā)展前景極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)。隨著活力、最具競(jìng)爭(zhēng)力、可發(fā)展前景極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)從石油工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)從5050年代起進(jìn)入高速發(fā)年代起進(jìn)入高速發(fā)展期，已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。展期，已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。2.化學(xué)工業(yè)的分類化學(xué)工業(yè)的分類酒類蛋白質(zhì)油脂淀粉糖業(yè)食品合成纖維塑料橡膠高分子化工香料農(nóng)藥醫(yī)藥染料精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)煤的焦化及加工石油煉制及加工酯酮酸醛醇基本有工鋁產(chǎn)鈉電解融鹽電解食鹽水業(yè)電陶瓷水泥

8、玻璃硅酸鹽工業(yè)無(wú)機(jī)試劑催化劑藥品精細(xì)無(wú)機(jī)化工無(wú)機(jī)鹽三酸兩堿基本學(xué)、：化學(xué)工：、機(jī)化工：有機(jī)化)(、：化學(xué)工、：、：、無(wú)機(jī)化工：無(wú)機(jī)化工工業(yè)化、，、化工生產(chǎn)裝置實(shí)例化工生產(chǎn)裝置實(shí)例 7070萬(wàn)噸乙烯裝置萬(wàn)噸乙烯裝置化工生產(chǎn)裝置實(shí)例化工生產(chǎn)裝置實(shí)例 甲醇回收裝置甲醇回收裝置化工生產(chǎn)裝置實(shí)例化工生產(chǎn)裝置實(shí)例 合成氨裝置合成氨裝置濕法磷酸生產(chǎn)工藝流程 磷礦石 破碎 球磨 酸解反應(yīng) 過(guò)濾 濃縮 精制 磷酸（化肥、飼料用） 磷酸（醫(yī)藥、食品用） 硫酸HF氣體（回收） 過(guò)濾 水 濾渣石膏 洗液 加工成鹽 3.化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)(1)(1)化學(xué)工業(yè)與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)化學(xué)工業(yè)與人類的生存和發(fā)展

9、息息相關(guān) 當(dāng)今世界面臨的當(dāng)今世界面臨的三大挑戰(zhàn)三大挑戰(zhàn)：A.A.人口增長(zhǎng)人口增長(zhǎng)：18041804年年1010億人億人19271927年年2020億人億人1960年年30億人億人1974年年40億人億人1987年年50億人億人1999年年60億人，每年億人，每年7800萬(wàn)人的增長(zhǎng)速度，萬(wàn)人的增長(zhǎng)速度，預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)2013年年70億，實(shí)際億，實(shí)際2010年年64.64億人。億人。吃飯大問(wèn)題！吃飯大問(wèn)題！B.環(huán)境污染環(huán)境污染：人口增長(zhǎng)：人口增長(zhǎng)工業(yè)發(fā)展工業(yè)發(fā)展大氣和水污染。每年流入海洋的石大氣和水污染。每年流入海洋的石油達(dá)油達(dá)1000多萬(wàn)噸，排入大氣的多萬(wàn)噸，排入大氣的CO2達(dá)達(dá)230億噸，水土流失億

10、噸，水土流失240億噸。億噸。C.能源短缺能源短缺：以現(xiàn)有速度，全世界的石油只夠用：以現(xiàn)有速度，全世界的石油只夠用60年，煤炭年，煤炭300年左右。年左右。 化學(xué)工業(yè)已擔(dān)負(fù)起迎接三大挑戰(zhàn)的歷史重任：可提供充足的化肥、化學(xué)工業(yè)已擔(dān)負(fù)起迎接三大挑戰(zhàn)的歷史重任：可提供充足的化肥、農(nóng)藥、化學(xué)纖維、合成醫(yī)藥及各種新型合成材料，滿足人口增長(zhǎng)帶來(lái)的農(nóng)藥、化學(xué)纖維、合成醫(yī)藥及各種新型合成材料，滿足人口增長(zhǎng)帶來(lái)的衣、食、住、行的需要；在化工生產(chǎn)中合理使用能源和開(kāi)發(fā)新能源，可衣、食、住、行的需要；在化工生產(chǎn)中合理使用能源和開(kāi)發(fā)新能源，可有效解決能源緊缺問(wèn)題（如生物能源、核能等）；有效解決能源緊缺問(wèn)題（如生物能源、

11、核能等）；“三廢三廢”的治理更是的治理更是化學(xué)工業(yè)義不容辭的責(zé)任，其作用是其他工業(yè)無(wú)法替代的?；瘜W(xué)工業(yè)義不容辭的責(zé)任，其作用是其他工業(yè)無(wú)法替代的。 (2)化工產(chǎn)品品種繁多，工藝復(fù)雜化工產(chǎn)品品種繁多，工藝復(fù)雜 品種繁多導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的多樣性。同一原料可生產(chǎn)多種產(chǎn)品，品種繁多導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的多樣性。同一原料可生產(chǎn)多種產(chǎn)品，同一產(chǎn)品又可利用多種原料生產(chǎn)，所以技術(shù)難度大。合理的資源配置同一產(chǎn)品又可利用多種原料生產(chǎn)，所以技術(shù)難度大。合理的資源配置和原料路線，恰當(dāng)工藝技術(shù)的選擇和組合，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)和原料路線，恰當(dāng)工藝技術(shù)的選擇和組合，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，是化工中要解決的主要問(wèn)題?；腔ぶ幸?/p>

12、解決的主要問(wèn)題。(3)化學(xué)工業(yè)是裝置型工業(yè)，具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性化學(xué)工業(yè)是裝置型工業(yè)，具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性 化工生產(chǎn)的主要設(shè)備大多是塔、罐、槽、器及管道，生產(chǎn)能力與化工生產(chǎn)的主要設(shè)備大多是塔、罐、槽、器及管道，生產(chǎn)能力與容積（即其線性尺寸的三次方）呈正比，制造費(fèi)與容器表面積（即其容積（即其線性尺寸的三次方）呈正比，制造費(fèi)與容器表面積（即其線性尺寸的二次方）呈正比。裝置的投資費(fèi)用線性尺寸的二次方）呈正比。裝置的投資費(fèi)用T與其生產(chǎn)能力與其生產(chǎn)能力M的的2/3次方呈正比（所謂的次方呈正比（所謂的0.6次方法則）：次方法則）：T=M0.60.7 如：如： M=10萬(wàn)元萬(wàn)元/年，則年，則T=4050萬(wàn)元，萬(wàn)元，45

13、倍倍 M=100萬(wàn)元萬(wàn)元/年，則年，則T=16002500萬(wàn)元，萬(wàn)元，1625倍倍 M=1000萬(wàn)元萬(wàn)元/年，則年，則T=6.312.6億元，億元，63126倍倍(4)(4)化學(xué)工業(yè)是資金密集型、技術(shù)密集型工業(yè)化學(xué)工業(yè)是資金密集型、技術(shù)密集型工業(yè) 工藝復(fù)雜性和裝置大型化決定了它的這一特征。如年產(chǎn)值工藝復(fù)雜性和裝置大型化決定了它的這一特征。如年產(chǎn)值3030萬(wàn)噸合成氨萬(wàn)噸合成氨,45,45萬(wàn)噸尿素的化肥廠，投資達(dá)到萬(wàn)噸尿素的化肥廠，投資達(dá)到40-5040-50億元；年億元；年產(chǎn)產(chǎn)3030萬(wàn)噸的乙烯廠，需投資萬(wàn)噸的乙烯廠，需投資60-8060-80億元。億元?；ぜ夹g(shù)更新速度快，化工技術(shù)更新速度快，

14、化工廠設(shè)備的壽命一般不超過(guò)化工廠設(shè)備的壽命一般不超過(guò)15年年 流動(dòng)資金占固定投資的流動(dòng)資金占固定投資的12-20%12-20%，每年的設(shè)備維修費(fèi)，每年的設(shè)備維修費(fèi)5-10%5-10%。如：如：M=100萬(wàn)元萬(wàn)元/年，年，T=2000萬(wàn)元，流動(dòng)資金萬(wàn)元，流動(dòng)資金300-400萬(wàn)元，萬(wàn)元，維修費(fèi)維修費(fèi)100-200萬(wàn)元萬(wàn)元/年。年。 技術(shù)密集表現(xiàn)在工藝流程長(zhǎng)，從原料到產(chǎn)品，涉及化學(xué)、技術(shù)密集表現(xiàn)在工藝流程長(zhǎng)，從原料到產(chǎn)品，涉及化學(xué)、機(jī)械、電子、儀表等諸多領(lǐng)域，有很高的知識(shí)密集度和很強(qiáng)的機(jī)械、電子、儀表等諸多領(lǐng)域，有很高的知識(shí)密集度和很強(qiáng)的技術(shù)綜合性。技術(shù)綜合性。若以機(jī)械工業(yè)的技術(shù)密集指數(shù)為若以機(jī)械

15、工業(yè)的技術(shù)密集指數(shù)為100100，則化學(xué)工，則化學(xué)工業(yè)達(dá)到業(yè)達(dá)到24802480。(5)化學(xué)工業(yè)是能耗大戶化學(xué)工業(yè)是能耗大戶 化學(xué)工業(yè)以煤、石油、天然氣等能源為原料，也作為生化學(xué)工業(yè)以煤、石油、天然氣等能源為原料，也作為生產(chǎn)的動(dòng)力和燃料。能源中約產(chǎn)的動(dòng)力和燃料。能源中約40作為生產(chǎn)原料，作為生產(chǎn)原料，60作為作為動(dòng)力和燃料，動(dòng)力和燃料，原料消耗費(fèi)占產(chǎn)品成本的原料消耗費(fèi)占產(chǎn)品成本的60%-70%。(6)(6)化學(xué)工業(yè)是易污染、重污染的工業(yè)部門(mén)化學(xué)工業(yè)是易污染、重污染的工業(yè)部門(mén) 化工產(chǎn)品大多是易燃、易爆、有毒的，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、化工產(chǎn)品大多是易燃、易爆、有毒的，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中，如果發(fā)

16、生泄露，就會(huì)嚴(yán)重危害人的健運(yùn)輸、使用過(guò)程中，如果發(fā)生泄露，就會(huì)嚴(yán)重危害人的健康，污染環(huán)境。例如廣西廣維集團(tuán)爆炸事件。康，污染環(huán)境。例如廣西廣維集團(tuán)爆炸事件。20082008年年8 8月月2626日日6 6時(shí)時(shí)4545分，廣維化工股份有限公司有機(jī)車間發(fā)生爆炸事故分，廣維化工股份有限公司有機(jī)車間發(fā)生爆炸事故，爆炸引發(fā)的火災(zāi)導(dǎo)致車間內(nèi)裝有甲醇、乙炔、醋酸乙烯等爆炸引發(fā)的火災(zāi)導(dǎo)致車間內(nèi)裝有甲醇、乙炔、醋酸乙烯等易燃易爆物品的儲(chǔ)罐發(fā)生爆炸，共造成易燃易爆物品的儲(chǔ)罐發(fā)生爆炸，共造成2020人死亡。事故還人死亡。事故還造成周圍造成周圍3 3公里范圍內(nèi)公里范圍內(nèi)1818個(gè)村屯和廣維集團(tuán)生活區(qū)的個(gè)村屯和廣維集團(tuán)

17、生活區(qū)的1150011500名群眾緊急疏散。名群眾緊急疏散。 二二.化學(xué)工程概述化學(xué)工程概述過(guò)程動(dòng)態(tài)學(xué)及控制化工系統(tǒng)工程化工熱力學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程傳遞過(guò)程單元操作程學(xué) 工化經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法理論方法理論方法數(shù)學(xué)模型法數(shù)學(xué)模型法相似準(zhǔn)則：利用經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)設(shè)計(jì)和工程進(jìn)行相似相似準(zhǔn)則：利用經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)設(shè)計(jì)和工程進(jìn)行相似性放大性放大因次分析：利用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定變量關(guān)系，用無(wú)因次數(shù)群構(gòu)成關(guān)因次分析：利用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定變量關(guān)系，用無(wú)因次數(shù)群構(gòu)成關(guān)系式系式利用基本定律對(duì)過(guò)程的微觀機(jī)理進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述（數(shù)學(xué)利用基本定律對(duì)過(guò)程的微觀機(jī)理進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述（數(shù)學(xué)模型）模型）注：該方法著眼于過(guò)程

18、參數(shù)的整體變化，不究其微觀機(jī)理，得到的結(jié)果帶有局限注：該方法著眼于過(guò)程參數(shù)的整體變化，不究其微觀機(jī)理，得到的結(jié)果帶有局限性性 ，不可任意推而廣之。，不可任意推而廣之。實(shí)際工程復(fù)雜問(wèn)題實(shí)際工程復(fù)雜問(wèn)題理論與經(jīng)驗(yàn)是化工工程技術(shù)人員邁向成功的兩條腿理論與經(jīng)驗(yàn)是化工工程技術(shù)人員邁向成功的兩條腿分析并抓住描述分析并抓住描述過(guò)程物理本質(zhì)的過(guò)程物理本質(zhì)的基本規(guī)律基本規(guī)律實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸確定待定模型參數(shù)定待定模型參數(shù)對(duì)次要因素作出合對(duì)次要因素作出合理假設(shè)（簡(jiǎn)化）理假設(shè)（簡(jiǎn)化）建立數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型通過(guò)實(shí)驗(yàn)或工通過(guò)實(shí)驗(yàn)或工程實(shí)踐檢驗(yàn)?zāi)３虒?shí)踐檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃孕偷目煽啃院诵牟糠郑汉诵牟糠郑夯瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程及

19、其設(shè)備（反應(yīng)器）化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及其設(shè)備（反應(yīng)器） 前處理過(guò)程：前處理過(guò)程：又稱預(yù)處理過(guò)程，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)之前，對(duì)原料進(jìn)行各種預(yù)又稱預(yù)處理過(guò)程，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)之前，對(duì)原料進(jìn)行各種預(yù)處理，以便為反應(yīng)過(guò)程創(chuàng)造最適宜的工藝條件，如適宜的物料狀態(tài)、純度處理，以便為反應(yīng)過(guò)程創(chuàng)造最適宜的工藝條件，如適宜的物料狀態(tài)、純度以及它應(yīng)具有的溫度、壓強(qiáng)等。以及它應(yīng)具有的溫度、壓強(qiáng)等。后處理過(guò)程：后處理過(guò)程：化學(xué)反應(yīng)后，對(duì)產(chǎn)物或中間產(chǎn)物需要進(jìn)行必要的后處理，以化學(xué)反應(yīng)后，對(duì)產(chǎn)物或中間產(chǎn)物需要進(jìn)行必要的后處理，以便獲得合格的最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)物。便獲得合格的最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)物。后處理過(guò)程前處理過(guò)程物理處理過(guò)程化學(xué)反應(yīng)過(guò)程化工

20、生產(chǎn)過(guò)程（核心部分）（核心部分）（輔助部分）（輔助部分）三三.化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程原料原料前處理前處理化學(xué)處理（核心）化學(xué)處理（核心）后處理后處理產(chǎn)品產(chǎn)品 （或中間產(chǎn)品）（或中間產(chǎn)品） 例如，高壓法生產(chǎn)聚乙烯，上述過(guò)程可圖示如下：例如，高壓法生產(chǎn)聚乙烯，上述過(guò)程可圖示如下： 壓縮機(jī)壓縮機(jī)加熱器加熱器聚合聚合反應(yīng)器反應(yīng)器分離器分離器?；髁；?聚乙烯聚乙烯 乙烯乙烯回收乙烯回收乙烯 粒狀聚乙烯粒狀聚乙烯 乙烯的壓縮與預(yù)熱為預(yù)處理過(guò)程；聚合反應(yīng)后，乙烯的壓縮與預(yù)熱為預(yù)處理過(guò)程；聚合反應(yīng)后，物料的分離與聚乙烯的粒化，則為產(chǎn)物的后處理過(guò)程。物料的分離與聚乙烯的粒化，則為產(chǎn)物的后處理過(guò)程。 人們?cè)?/p>

21、長(zhǎng)期從事化工生產(chǎn)實(shí)踐中，自然而然地把人們?cè)陂L(zhǎng)期從事化工生產(chǎn)實(shí)踐中，自然而然地把組成不組成不同化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程所共有的基本的物理操作過(guò)程同化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程所共有的基本的物理操作過(guò)程抽提出來(lái)，抽提出來(lái)，研究其各自內(nèi)在的規(guī)律性，并在理論上加以總結(jié)和提高，再研究其各自內(nèi)在的規(guī)律性，并在理論上加以總結(jié)和提高，再應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，這些基本的物理操作過(guò)程就稱為應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，這些基本的物理操作過(guò)程就稱為單元單元操作。操作。 單元操作定義：?jiǎn)卧僮鞫x：指在各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，具有指在各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，具有共同的物理變化，遵循共同的物理學(xué)定律和具有共同作用的共同的物理變化，遵循共同的物理學(xué)

22、定律和具有共同作用的基本操作?；静僮?。如：流體的輸送與壓縮、沉降、過(guò)濾、傳熱、蒸如：流體的輸送與壓縮、沉降、過(guò)濾、傳熱、蒸發(fā)、結(jié)晶、吸收、蒸餾、萃取、冷凍等。發(fā)、結(jié)晶、吸收、蒸餾、萃取、冷凍等。流體輸送攪拌過(guò)濾與沉降流態(tài)化氣體液化液體汽化蒸發(fā)濃縮加熱冷卻結(jié)晶精餾氣固吸附液液萃取氣液吸收噴霧干燥動(dòng)量傳遞質(zhì)量傳遞熱量傳遞以以“三傳三傳”為物理內(nèi)核的單元操作為物理內(nèi)核的單元操作四四. 化學(xué)工程中的一些基本規(guī)律化學(xué)工程中的一些基本規(guī)律1.質(zhì)量守恒（物料衡算）質(zhì)量守恒（物料衡算）： 它反映一個(gè)過(guò)程中原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等之間的關(guān)系，它反映一個(gè)過(guò)程中原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等之間的關(guān)系，即進(jìn)入的物料量必等于排出

23、的物料量和過(guò)程中的積累量。即進(jìn)入的物料量必等于排出的物料量和過(guò)程中的積累量。積累或積累或損失損失 MM入入M出出系系 統(tǒng)統(tǒng)物料衡算式物料衡算式： M入 M出 M累或損對(duì)連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)對(duì)連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)：M入 M出 進(jìn)行物料衡算時(shí)，必須明確下面幾點(diǎn)：進(jìn)行物料衡算時(shí)，必須明確下面幾點(diǎn)：1. 首先要確定衡算的系統(tǒng)，即衡算對(duì)象包括的范圍。首先要確定衡算的系統(tǒng)，即衡算對(duì)象包括的范圍。2. 其次要確定衡算的基準(zhǔn)。其次要確定衡算的基準(zhǔn)。3. 然后確定衡算的對(duì)象（指標(biāo)、參數(shù)）。然后確定衡算的對(duì)象（指標(biāo)、參數(shù)）。4. 最后還要確定衡算對(duì)象的物理量及單位。最后還要確定衡算對(duì)象的物理量及單位。例例1-1 每小時(shí)有每小時(shí)有

24、10 噸噸 5 的乙醇水溶液進(jìn)入精餾塔，塔的乙醇水溶液進(jìn)入精餾塔，塔頂餾出的產(chǎn)品中含乙醇頂餾出的產(chǎn)品中含乙醇 95，塔底排出的廢水中含乙醇，塔底排出的廢水中含乙醇 0.1。求每小時(shí)可得產(chǎn)品多少噸？若廢水全部排放，每。求每小時(shí)可得產(chǎn)品多少噸？若廢水全部排放，每年（按操作年（按操作 7200小時(shí)小時(shí) 計(jì)）損失的乙醇多少噸？計(jì)）損失的乙醇多少噸？精餾塔精餾塔原料液原料液含乙醇含乙醇510噸噸/時(shí)時(shí)乙醇產(chǎn)品乙醇產(chǎn)品含乙醇含乙醇95含乙醇含乙醇0.1 廢水廢水 解：解：已知已知：原料液流量及其中乙醇含量原料液流量及其中乙醇含量產(chǎn)品和廢水中乙醇含量產(chǎn)品和廢水中乙醇含量確定：確定：衡算范圍：衡算范圍：衡算對(duì)

25、象：衡算對(duì)象：衡算基準(zhǔn)：衡算基準(zhǔn)：設(shè)：產(chǎn)品流量為設(shè)：產(chǎn)品流量為 X 噸噸/時(shí)、廢水流量為時(shí)、廢水流量為 Y 噸噸/時(shí)時(shí)。由物料衡算式由物料衡算式：M入入 M出出對(duì)物流的量進(jìn)行衡算：對(duì)物流的量進(jìn)行衡算：10 X + Y (1)對(duì)乙醇的量進(jìn)行衡算：對(duì)乙醇的量進(jìn)行衡算：10 5 X 95 + Y 0.1 (2)解得：解得： X 0.516 噸噸/時(shí)時(shí) ， Y 9.484 噸噸/時(shí)時(shí) 每年損失乙醇：每年損失乙醇：9.484 0.1 7200 68.28 噸噸/年年2.能量守恒（能量衡算）能量守恒（能量衡算）：目的：目的：計(jì)算單位產(chǎn)品的能耗，計(jì)算單位產(chǎn)品的能耗，了解過(guò)程中能量的利用和損了解過(guò)程中能量的利

26、用和損失情況，確定生產(chǎn)過(guò)程中需要輸入、輸出的熱量，失情況，確定生產(chǎn)過(guò)程中需要輸入、輸出的熱量，設(shè)計(jì)換熱設(shè)備設(shè)計(jì)換熱設(shè)備積累或積累或 損失損失QQ入入Q出出系系 統(tǒng)統(tǒng)熱量衡算式：熱量衡算式： Q入入 Q出出 Q累或損累或損穩(wěn)定的連續(xù)性操作：穩(wěn)定的連續(xù)性操作：Q入入 Q出出 3.平衡關(guān)系平衡關(guān)系 平衡決定過(guò)程進(jìn)行的方向各可能夠達(dá)到的極限平衡決定過(guò)程進(jìn)行的方向各可能夠達(dá)到的極限 可以確定當(dāng)時(shí)條件下物料或能量能夠利用的極限，從而可以確定當(dāng)時(shí)條件下物料或能量能夠利用的極限，從而確定加工方案確定加工方案4.過(guò)程速率過(guò)程速率 過(guò)程速率決定裝置和設(shè)備的生產(chǎn)能力，過(guò)程速率越過(guò)程速率決定裝置和設(shè)備的生產(chǎn)能力，過(guò)程

27、速率越高，設(shè)備生產(chǎn)能力越大，或設(shè)備的尺寸越小。高，設(shè)備生產(chǎn)能力越大，或設(shè)備的尺寸越小。 過(guò)程阻力過(guò)程推動(dòng)力 過(guò)程速率（過(guò)程速率（r）5.從實(shí)驗(yàn)室研究到工廠生產(chǎn)從實(shí)驗(yàn)室研究到工廠生產(chǎn) 將實(shí)驗(yàn)室研究擴(kuò)大為生產(chǎn)規(guī)模，使新產(chǎn)品、新工藝或新技將實(shí)驗(yàn)室研究擴(kuò)大為生產(chǎn)規(guī)模，使新產(chǎn)品、新工藝或新技術(shù)在工業(yè)裝置中運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)的全過(guò)程稱為術(shù)在工業(yè)裝置中運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)的全過(guò)程稱為化工過(guò)程開(kāi)發(fā)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)。 實(shí)驗(yàn)室與化工生產(chǎn)過(guò)程的區(qū)別實(shí)驗(yàn)室與化工生產(chǎn)過(guò)程的區(qū)別：（1）原料數(shù)量、質(zhì)量上的不同）原料數(shù)量、質(zhì)量上的不同（2）工藝方法、工藝條件、工藝要求、操作手段的不同）工藝方法、工藝條件、工藝要求、操作手段的不同（3

28、）設(shè)備大小、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的不同）設(shè)備大小、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的不同如：邊長(zhǎng)為如：邊長(zhǎng)為1m的正方體容器，的正方體容器，V=1m3，S=6m2 ，若將每條邊長(zhǎng)擴(kuò)大，若將每條邊長(zhǎng)擴(kuò)大10倍倍為為10m，則，則V=1000m3，S=600m2，體積擴(kuò)大體積擴(kuò)大1000倍而表面積只擴(kuò)大倍而表面積只擴(kuò)大100倍，不同步倍，不同步，則必然造成散熱不均。故必須采用其他措施，如水，則必然造成散熱不均。故必須采用其他措施，如水冷、風(fēng)冷等，否則反應(yīng)結(jié)果必然改變。冷、風(fēng)冷等，否則反應(yīng)結(jié)果必然改變。（4）產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量不同，分離要求及分離設(shè)備也不同）產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量不同，分離要求及分離設(shè)備也不同（5）附屬設(shè)施：生產(chǎn)上須設(shè)置水、電

29、、氣、動(dòng)力、安全、運(yùn)輸、貯存）附屬設(shè)施：生產(chǎn)上須設(shè)置水、電、氣、動(dòng)力、安全、運(yùn)輸、貯存等設(shè)施等設(shè)施（6）廢水、廢氣、廢渣的排放量不同，治理要求和設(shè)施也不同）廢水、廢氣、廢渣的排放量不同，治理要求和設(shè)施也不同 開(kāi)發(fā)步驟開(kāi)發(fā)步驟：實(shí)驗(yàn)室研究（小試）：實(shí)驗(yàn)室研究（小試）可行性研究（技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性研究（技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)）評(píng)價(jià)）中間試驗(yàn)（中試）中間試驗(yàn)（中試）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)）工業(yè)裝置的設(shè)計(jì)和投產(chǎn)工業(yè)裝置的設(shè)計(jì)和投產(chǎn)6.單位制與單位換算單位制與單位換算有關(guān)規(guī)則輔助單位導(dǎo)出量（導(dǎo)出單位）基本量（基本單位）單位制（1）國(guó)際單位制）國(guó)際單位制 國(guó)際單位制國(guó)際單位制是是19601960

30、年年1010月第十一界國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的月第十一界國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的一種優(yōu)越性較大的新單位制，其代號(hào)為一種優(yōu)越性較大的新單位制，其代號(hào)為SISI。通用性通用性：SI具有高度的通用性或者統(tǒng)一性。具有高度的通用性或者統(tǒng)一性。 一貫性一貫性： 使用使用SI在導(dǎo)出單位時(shí)，不需引入比例系數(shù)，而且在導(dǎo)出單位時(shí)，不需引入比例系數(shù)，而且SI中任何一中任何一個(gè)物理量只有一個(gè)單位。個(gè)物理量只有一個(gè)單位。A、SI的基本量與基本單位的基本量與基本單位基本量的名稱基本量的名稱基本單位名稱基本單位名稱基本單位符號(hào)基本單位符號(hào)長(zhǎng)長(zhǎng) 度度米米m質(zhì)質(zhì) 量量千千 克克kg時(shí)時(shí) 間間秒秒s電電 流流安安 培培A熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度

31、開(kāi)爾文開(kāi)爾文K物質(zhì)的量物質(zhì)的量摩摩 爾爾mol發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度坎德拉坎德拉cd表表1. 國(guó)際單位制的基本量與基本單位國(guó)際單位制的基本量與基本單位 （7個(gè)）個(gè)） 其他物理量的單位，都可以由這七個(gè)基本單位中的某幾個(gè)單位根其他物理量的單位，都可以由這七個(gè)基本單位中的某幾個(gè)單位根據(jù)物理定義或規(guī)律組合而成。據(jù)物理定義或規(guī)律組合而成。表表2. 國(guó)際單位制的輔助單位（國(guó)際單位制的輔助單位（2個(gè)）個(gè)） 表表3. 國(guó)際單位制中具有專門(mén)名稱的導(dǎo)出單位國(guó)際單位制中具有專門(mén)名稱的導(dǎo)出單位 （共（共17個(gè)）個(gè)）量量 的的 名名 稱稱單單 位位 名名 稱稱單單 位位 符符 號(hào)號(hào)平面角平面角弧度弧度rad立體角立體角球面角

32、球面角sr量量 的的 名名 稱稱單單 位位 名名 稱稱單單 位位 符符 號(hào)號(hào)其它表示式示例其它表示式示例頻率頻率赫茲赫茲Hzs1 力；重力力；重力牛頓牛頓Nm/s2壓力（壓強(qiáng)）壓力（壓強(qiáng)）應(yīng)力應(yīng)力帕斯卡帕斯卡PaN/m2 能量，功，熱能量，功，熱焦耳焦耳JNm 功率功率瓦特瓦特WJ/s 攝氏溫度攝氏溫度攝氏度攝氏度*（2）目前我國(guó)使用的單位制）目前我國(guó)使用的單位制 19841984年國(guó)務(wù)院發(fā)布命令，確定我國(guó)年國(guó)務(wù)院發(fā)布命令，確定我國(guó)統(tǒng)一使用以統(tǒng)一使用以SISI為基為基礎(chǔ)，包括由我國(guó)指定的若干非國(guó)際單位制在內(nèi)的中華人民礎(chǔ)，包括由我國(guó)指定的若干非國(guó)際單位制在內(nèi)的中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位制，簡(jiǎn)稱共

33、和國(guó)法定計(jì)量單位制，簡(jiǎn)稱法定計(jì)量單位制法定計(jì)量單位制，并且并且規(guī)定，從規(guī)定，從19911991年起，除個(gè)別領(lǐng)域外，不允許使用非法定計(jì)年起，除個(gè)別領(lǐng)域外，不允許使用非法定計(jì)量單位制。量單位制。 SI我國(guó)指定的若干非）國(guó)際單位制（法定計(jì)量單位制SI 非國(guó)際單位制是指，如時(shí)間的單位除了用秒外，還可以非國(guó)際單位制是指，如時(shí)間的單位除了用秒外，還可以用分（用分（minmin）、小時(shí)（）、小時(shí)（h h），天（），天（d d）；質(zhì)量的單位除了用）；質(zhì)量的單位除了用kgkg外，還可以用噸（外，還可以用噸（t t），體積的單位除了用），體積的單位除了用m m3 3外，還可以用外，還可以用升（升（l l）等。）等

34、。思考1：化學(xué)與化工的關(guān)系思考2：什么是單元操作，什么是過(guò)程？?jī)烧叩膮^(qū)別與聯(lián)系。 化工生產(chǎn)過(guò)程可視為物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程組成。由于被加工物化工生產(chǎn)過(guò)程可視為物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程組成。由于被加工物料的相態(tài)不同、過(guò)程原理和采用方法的差異，將物理過(guò)程可進(jìn)一料的相態(tài)不同、過(guò)程原理和采用方法的差異，將物理過(guò)程可進(jìn)一步細(xì)分為一系列遵循不同物理定律，有某種功用的基本操作過(guò)程，步細(xì)分為一系列遵循不同物理定律，有某種功用的基本操作過(guò)程，稱之為稱之為單元操作。單元操作。 每一種單元操作都概括了化工生產(chǎn)中一類有共性的操作每一種單元操作都概括了化工生產(chǎn)中一類有共性的操作，從本從本質(zhì)上歸納為質(zhì)上歸納為動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)

35、量傳遞動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三種傳遞過(guò)程三種傳遞過(guò)程。 三種傳遞過(guò)程和反應(yīng)工程，即三種傳遞過(guò)程和反應(yīng)工程，即“三傳一反三傳一反”構(gòu)成化學(xué)工程學(xué)科構(gòu)成化學(xué)工程學(xué)科研究的一條主線。研究的一條主線。單元操作單元操作 目的目的 物態(tài)物態(tài) 原理原理 傳遞過(guò)程傳遞過(guò)程流體輸送流體輸送 輸送輸送 液或氣液或氣 輸入機(jī)械能輸入機(jī)械能 動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞 攪拌攪拌 混合或分離混合或分離 氣氣- -液液 輸入機(jī)械能輸入機(jī)械能 動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞 液液- -液液, ,固固- -液液 過(guò)濾過(guò)濾 非均相混合物分離非均相混合物分離 氣氣- -固固, ,固固- -液液 尺度不同的截留尺度不同的截留 動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞 沉降

36、沉降 非均相混合物分離非均相混合物分離 氣氣- -固固, ,固固- -液液 密度差引起的密度差引起的 動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞 沉降運(yùn)動(dòng)沉降運(yùn)動(dòng)加熱加熱, ,冷卻冷卻 升溫升溫, ,降溫降溫, ,改變改變 氣或液氣或液 利用溫差傳入利用溫差傳入 熱量傳遞熱量傳遞 相態(tài)相態(tài) 或移出熱量或移出熱量 蒸發(fā)蒸發(fā) 溶劑與不揮發(fā)性溶劑與不揮發(fā)性 液液 供熱汽化溶劑供熱汽化溶劑 熱量傳遞熱量傳遞 溶質(zhì)的分離溶質(zhì)的分離單元操作單元操作思考3：化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)(1)化學(xué)工業(yè)是獨(dú)特的、不可取代的工業(yè)部門(mén)化學(xué)工業(yè)是獨(dú)特的、不可取代的工業(yè)部門(mén) 化學(xué)工業(yè)以化學(xué)加工為主要特征，是創(chuàng)造新物質(zhì)的工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)以化學(xué)加工為主要特征，是創(chuàng)

37、造新物質(zhì)的工業(yè)。(2)化工產(chǎn)品品種繁多，工藝復(fù)雜化工產(chǎn)品品種繁多，工藝復(fù)雜(3)化學(xué)工業(yè)是裝置型工業(yè)，具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性化學(xué)工業(yè)是裝置型工業(yè)，具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性 化工生產(chǎn)的主要設(shè)備大多是塔、罐、槽、器及管道，一般裝置化工生產(chǎn)的主要設(shè)備大多是塔、罐、槽、器及管道，一般裝置的投資費(fèi)用與其生產(chǎn)能力的的投資費(fèi)用與其生產(chǎn)能力的2/3次方呈正比。次方呈正比。(4)化學(xué)工業(yè)是資金密集，技術(shù)密集的工業(yè)部門(mén)化學(xué)工業(yè)是資金密集，技術(shù)密集的工業(yè)部門(mén) 以機(jī)械工業(yè)的技術(shù)密集指數(shù)為以機(jī)械工業(yè)的技術(shù)密集指數(shù)為100，化學(xué)工業(yè)則達(dá)到，化學(xué)工業(yè)則達(dá)到2480。以。以醫(yī)藥和農(nóng)藥新品種開(kāi)發(fā)為例，開(kāi)發(fā)成功率為萬(wàn)分之一，完成一個(gè)醫(yī)藥和農(nóng)藥新品種開(kāi)發(fā)為例，開(kāi)發(fā)成功率為萬(wàn)分之一，完成一個(gè)新品種研制，在美國(guó)需新品種研制，在美國(guó)需10年左右時(shí)間，耗資年左右時(shí)間，耗資6000萬(wàn)美元。萬(wàn)美元。(5)化學(xué)工業(yè)是能源消耗的大戶化學(xué)工業(yè)是能源消耗的大戶(6)化學(xué)工業(yè)是易污染、重污染的工業(yè)部門(mén)化學(xué)工業(yè)是易污染、重污染的工業(yè)部門(mén)思考思考4：物料衡算的理論依據(jù)是什么？進(jìn)行物料衡算時(shí)注意什么？物料衡算的理論依據(jù)是什么？進(jìn)行物料衡算時(shí)注意什么？依據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行，進(jìn)入和離開(kāi)