化工原理2012-1概论

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1、化工原理化学与材料科学学院孙婷教材：《化工原理》谭天恩等，第三版，化学工业出版社化工原理课程介绍化工（专业必修课）：化工原理：材料，环境和生物化工基础：化学类似：物理化学公式多，计算多，过程复杂考试：半开卷不允许带书，只允许带“一张”A4的纸，正反面手写成绩作业+提问+出勤+一张纸=平时成绩（30%）期末考试占70%基本要求：不迟到，不讲话，按时交作业上课带书、计算器、纸笔第一章绪论第一节化学工业与化学工程概述第二节化工过程与单元操作第三节化工中应用的几个基本规律第四节化工数据及单位2021/10/7第一章绪论42021/10/7第一章绪

2、论5化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。其重要性可归纳为：（1）为农业提供化肥、农药、塑料薄膜等农用生产资料；（2）为轻纺、建材、冶金、国防、军工以及其他工业提供各种配套原材料；（3）为微电子、信息、生物、航天技术等高技术产业提供新型化工材料和新产品；（4）为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品。2021/10/7第一章绪论6化学工业的特点：（1）增长速度快；（2）化工科研和新产品开发费用高；（3）大规模连续化生产和技术的复杂性促使化学工业投资加大；（4）化工产品、工艺路线、技术创造性上

3、竞争激烈；（5）新工艺的投入、生产规模的扩大以及设备的腐蚀，致使化学工业的工厂寿命缩短、报废快；（6）在资金足够的条件下，化工产品进入市场的自由度大；（7）运输便利、均相及价值高的化工产品贸易有国际性；（8）化学工业与整个工业相辅相存，在经济发展中起支柱作用。2021/10/7第一章绪论7化学工程的研究内容：2021/10/7第一章绪论8化学工程的发展阶段：在20世纪前的几百年时间里，出现了不少化学工业，如制糖工业、制碱工业、造纸工业等。介绍每一种工业从原料到成品的生产过程，作为一种特殊的知识讲解，这是最早的化学工程学。化学工艺学阶段2.

4、单元操作阶段20世纪初，人们逐渐发现，许多门化学工业中存在共同的操作原理。例如，无论是制糖业还是制碱业，从溶液蒸发得到固体糖和固体碱的原理是相同的，于是，蒸发成为最早提出的单元操作之一。经不断总结，被称为单元操作的有：流体流动与输送、沉降与过滤、固体流态化、传热、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等。2021/10/7第一章绪论9到20世纪50年代，人们又发现，各单元操作之间还存在着共性。例如，传热和蒸发都是热量传递的形式，蒸馏、吸附、吸收、萃取都是质量传递的形式。于是，把单元操作归纳为动量传递、热量传递和质量传递。3.传递

5、过程阶段4.“三传一反”阶段20世纪50年代中期，化学工程中出现了“化学反应工程学”这一新的分支。对化学反应器的研究，不仅要运用化学动力学和热力学原理，而且要运用动量、热量和质量传递原理。于是“传递过程”与“反应工程”成为当今化学工程学的两大支柱。简称“三传一反”阶段。返回2021/10/7第一章绪论10化工过程：有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。图1-1基本化工生产过程原料（1）预处理（2）反应（3）后处理产品2021/10/7第一章绪论11化工生产过程化学反应过程物理处理过

6、程化工生产的核心原料的预处理产品的加工(单元操作)2021/10/7第一章绪论12单元操作：化工生产中共有的过程，用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应产物分离制成纯净产品在当今化工及其相近工业生产中应用的单元操作有几十种之多，而且随着生产的发展和科技的进步还会不断地开发出一些新型的单元操作。2021/10/7第一章绪论13单元操作的分类：1）按操作目的分：流体输送：物料的混合：气体和液体的输送主要指通过搅拌达到物料混合或分散的目的物料的加热或冷却：利用物料和环境之间的温度差输入或输出热量均相混合物的分离：气体吸收、液体蒸馏、萃取等非均

7、相混合物的分离：过滤和沉降2021/10/7第一章绪论142）按单元操作遵循的基本规律分：动量传递过程：热量传递过程：遵循流体力学基本规律的单元操作：流体输送、沉降、过滤和离心分离等遵循热交换基本规律的单元操作：如传热、蒸发等质量传递过程：遵循通过扩散，从一相转移到另一相的过程：吸收、吸附、蒸馏、萃取、离子交换、膜分离等尿素生产流程生产尿素的原料是氨和二氧化碳。合成反应分两步：（1）氨与二氧化碳生产氨基甲酸铵；2NH3（气）+CO2（气）=NH4COONH2（固）（2）甲酸铵脱水生成尿素；NH4COONH2=NH2CONH2+H2O尿素生

8、产流程尿素生产流程图2021/10/7第一章绪论17第三节化工中应用的几个基本规律物料衡算热量衡算平衡关系过程速率2021/10/7第一章绪论181、物料衡算：物料衡算也称为质量衡算，其依据是