化工基础(张四方)绪论资料讲解.ppt

(5)化学工业是能耗大户 化学工业以煤、石油、天然气等能源为原料，也作为生产的动力和燃料。能源中约40％作为生产原料，60％作为动力和燃料，原料消耗费占产品成本的60%-70%。 (6)化学工业是易污染、重污染的工业部门 化工产品大多是易燃、易爆、有毒的，在生产、储存、运输、使用过程中，如果发生泄露，就会严重危害人的健康，污染环境。例如广西广维集团爆炸事件。2008年8月26日6时45分，广维化工股份有限公司有机车间发生爆炸事故，爆炸引发的火灾导致车间内装有甲醇、乙炔、醋酸乙烯等易燃易爆物品的储罐发生爆炸，共造成20人死亡。事故还造成周围3公里范围内18个村屯和广维集团生活区的11500名群众紧急疏散。 生产中会产生废气、废水和固体废弃物，给大气、水、土壤带来危害。对产生的“三废”，力求实现生产过程内循环或综合利用；对最终排入环境的“三废”，必须进行无害化处理。要治理污染、解决废弃物的处理和资源利用等问题，离不开化工过程和操作。 二.化学工程概述 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。 单一化学工艺学阶段 2. 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。 3. 传递过程阶段 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——“三传”。 对应的三大定律：动量守恒定律、能量守恒定律和质量守恒定律，贯穿化工基础的始终。 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。 4. “三传一反”阶段 课程特点 —— 理论与经验相结合的工程研究方法 经验方法——实验方法 理论方法——数学模型法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程的相似性放大 因次分析：利用实验来确定变量关系，用无因次数群构成关系式 动量守恒：动量传递 质量守恒：质量传递 热量守恒：热量传递 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述（数学模型） “三传一反”中的“三传” —— 现象方程 注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理，得到的结果带有局限性 ，不可任意推而广之。 工程问题的复杂性与“化工原理”半理论、半经验的方法特点 实际工程复杂问题 理论与经验是化工工程技术人员迈向成功的两条腿 分析并抓住描述 过程物理本质的基本规律 实验数据回归确定待定模型参数 对次要因素作出合理假设（简化） 建立数学模型 通过实验或工程实践检验模型的可靠性 核心部分：化学反应过程及其设备（反应器）是整个化工生产过程的核心 前处理过程：又称预处理过程，在进行化学反应之前，对原料进行各种预处理，以便为反应过程创造最适宜的工艺条件，如适宜的物料状态、纯度以及它应具有的温度、压强等。 后处理过程：化学反应后，对产物或中间产物需要进行必要的后处理，以便获得合格的最终产品或中间产物。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ （核心部分） （辅助部分） 三.化工生产过程 原料→前处理→化学处理（核心）→后处理→产品 （或中间产品） 例如，高压法生产聚乙烯，上述过程可图示如下： 压缩机 加热器 聚合 反应器 分离器 粒化器 聚乙烯 乙烯 回收乙烯 粒状聚乙烯 乙烯的压缩与预热为预处理过程；聚合反应后，物料的分离与聚乙烯的粒化，则为产物的后处理过程。 前后处理工序中所进行的过程多数是纯物理过程。同样，其它各种化工生产过程，除化学反应外，其余操作步骤都可归纳为若干种基本的物理过程，如：流体的输送与压缩、沉降、过滤、传热、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、冷冻等。 人们在长期从事化工生产实践中，自然而然地把组成不同化工行业生