化工过程开发与试验设计重点.doc

第一章 化工过程开发概论 ⒈概念 ⑴化学工艺：凡是运用化学方法改变物质组成、结构，合成新物质的生产过程和技术。 ⑵化学工业：运用化学工艺生产化学品的产业部们。 ⑶化学工程：研究化学工业生产过程中的共同规律，解决规模放大、设计和生产操作的科学。包括传递过程（特别是流体力学）、化工热力学、化学反应工程、过程工程和过程系统工程五个分支。 ⑷化工过程：是指若干相互关联的化工单元操作以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的变化。 ⑸化工过程开发：是指从一个有关新产品、新技术或新工艺概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功的过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。 ⒉化工过程开发的基本内容 化工过程开发的基本内容：根据实验室开发基础研究的成果和有关的工程资料，按照科学的方法，寻求技术可靠、经济合理的途径来制备该化学品，然后进行扩大实验，评价过程的可行性，设计工业装置，实现工业化。 ⒊化工过程开发的核心是放大和优化。 ⒋化工过程开发的特点 ⑴原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性。 ⑵化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用 ⑶环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题 ⑷在化工过程开发中技术经济观点十分重要 5、数学模型方法用于过程开发和放大时的步骤？ ①将过程分解成若干个子过程； ②分别研究各子过程的规律并建立数学模型；如反应动力学模型、流动模型、传热模型、传质模型等； ③过程综合，或称计算机模拟，即通过数值计算联立求解各子过程的数学模型，以预测不同条件下大型装置的性能。 6、数学模型方法的优点？ ①可以实现高倍数的放大； ②用数学模型在计算机上进行“试验”可大量节省人力、物力和时间； 第二章 绿色化学与工艺 1、绿色化学的概念 绿色化学：即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用，同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。 2、绿色化学的前两条原则（可能论述） ⑴It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it is formed（防止废物的生成比其生成后再处理更好） 绿色化学是对传统化学思维方式的更新和新发展，它的目的是把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染，后治理”改变为“从源头上根除污染”。绿色化学与环境治理是两个不同的概念，后者是对已经被污染的环境进行治理，而前者是从源头上阻止污染物的生成。 ⑵Synthetic methods should be designed to maximize the incorporation of all materials used in the process into the final product (设计合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入最终产物中) 3、原子经济性：化学合成应考虑原料分子中的原子进入最终所希望产品中的数量。原子经济性的目标是在设计化学合成时使原料分子中的原子更多或全部地转化成最终希望的产品中的原子。 4、原子经济性计算方法： 被利用原子的质量为被利用的进入目的产物的质量 5、催化过程，包括各种形式的化学催化和生物催化是实现高原子经济反应的重要途径。 应用催化方法还可实现常规方法不能进行的反应，从而缩短合成步骤。使用催化剂的主要作用是提高选择性和降低反应的活化能。 6、基因工程：基因工程是采用人工方法改组基因，培养新品种的生物技术。其基本原理是用限制性核酸内切酶将细胞染色体中的基因剪切下来，然后利用连接酶，将目的基因连接到载体的DNA上，并将这个DNA分子植入宿主细胞，在宿主细胞繁殖过程中，目的基因得到表达。由此而来的宿主细胞的子代细胞也将表现出目的基因的遗传特性，随着细胞的大量繁殖，就产生了大量带有人们所希望特性的新产物。 7、超临界流体：处于临界点以上温度和压力区域下的流体。 8、超临界流体（SCF）的特点是什么？ ①密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化； ②粘度接近于气体,具有很强传递性能和运动速度； ③扩散系数比气体小，但比液体高一到两个数量级； ④SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别。 9、超临界CO2萃取的特点有哪些？ ⑴CO2超临界萃取具有广泛的适应性，特别对于天然物料的萃取，其产品称得上是100%纯天然产品。 ⑵可在较低温度下操作，特别适合于热敏性物质，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发度，易热解的物质分离出来。 ⑶溶剂没有污染，可以回收使用，简单方便，节省能源。 ⑷须在高压下操作，设备与工艺要求高，一次性投资比较大 第三章 科