《化工基本知识.doc

第一篇：化工生产基础知识 第一章：化工生产概叙 第一节：化工生产的基本概念 化工生产的基本任务 是以燃料、矿石、水空气等天然资源或农副产品为原料，经过一系列化学变化或化学处理为主要生产手段，改变物质原来的性质状态和组成支撑所需的产品。例如：白碳黑的生产。化工生产的基本任务：（举例：白碳黑的生产）。 了解（研究）化工生产的基本过程和反应原理。 了解（熟知）化工生产的工艺流程和最佳工艺条件。 了解（熟知）生产过程中运用的主要设备的构造、工作原理及强化生产的方法。 硅酸钠采用干法生产工艺技术，是将石英沙和纯碱按工艺要求比例混匀，投入到高温（1400℃）池窑中，熔融化合成熔融液状硅酸钠。 1350~1400℃ MSiO2 + NaCO3 = Na2O.mSiO2 + CO2 ↑ 经水淬、蒸球溶化成液体，沉淀过滤得到工艺所需的硅酸钠，净化好的液体硅酸纳。 白碳黑（水合二氧化硅）分子式为SiO2. nH2O工艺技术有浓酸液相沉淀法即（一步法），晶种稀酸沉淀法即二步法。稀酸稀碱沉淀法，稀酸稀碱凝胶法等。化学反应式为： Na2O.mSiO2 + nH2SO4 → mSiO2.nH2O + Na2SO4 mSiO2.nH2O → mSiO2.n‘H2O + （n-n‘）H2O 经合成反应后：再压滤、洗涤、制浆、干燥（粉末）得粉末状产品。 化工单元操作及分类： 化工生产过程中，除化学反应过程之外，还有多项物理加过程如流体的输送、沉淀、（过滤）传热、蒸发、结晶、干燥、粉碎等，这些加工过程均称化工单元操作。 按照各单元所遵循的基本规律不同，可将几十种单元操作归纳为如下几个基本过程。 流体动力学过程。如输送、过滤、离心、沉降、固体流态化等。 热量传递过程。如传热、蒸发等 质量传递过程。如蒸发、吸收、干燥等 热力学过程。如冷冻、深度冷冻等。 机械过程。如固体的粉碎、过筛、物料的搅拌等。 化工过程的基本规律 化工生产都可以即将单元操作纳入上述几个化工过程中，并遵循其各自的基本规律。这些基本过程同时遵循着某些共同的规律。掌握和运用这些过程的共同规律，是指导和了解进行生产实践的方法和手段。 物料衡算 根据物质守恒定律，在一个稳定的化工生产过程中，向系统或设备所投入的物料量必须等于所得产品量及过程损失量和。即： W投=W产+W投 式中W投——投入物料量 W产——所得的产品量 W损——损失的物料量 按照这一规定对总物料或其中某一组分进行的计算，称为物料衡算。 热量衡算 在化工生产过程中除了物质发生变化以外还常伴有能量的变化，在化工设备中所涉及的能量主要表现热量的变化，所依据的原则是能量守恒定律。 根据能量守恒定律，对于一个稳定的化工生产过程中，向系统或设备输入的热量应等于输出的热量加上损失的热量。即： Q入=Q出+Q损 式中Q入——输入的热量 Q出——输出的热量 Q损——损失的热量 按照这一规律对系统或设备热量进行计算，称为热量衡算。通过热量衡算，可以检查热量消耗的程度，确定经济合理的热量消耗方案、热能综合利用的途径和选择最适宜的生产资料等。 过程的平衡关系 在化工生产过程中，各单元操作过程都是一定条件下由不平衡向平衡状态转化，以达到过程的最大限度。出现平衡也是动态平衡。过程的平衡是在一定条件下建立的，当条件发生变化，叫平衡被破坏。在新的条件下建立新的平衡为止。 在许多化工生产过程中，建立过程的平衡具有重要的实际意义。一个过程在一定条件能否进行，以后进行到什么程度都可以由平衡关系推知。同时还为生产条件的选择和改进提供依据。 过程的速率： 过程的平衡关系只表明一个变化过程的可能性与极限。对于任何一个过程，如果不是处于平衡状态，则必然会趋向平衡，而过程进行的快慢确实工程上更为重要的问题。 过程的速率是指单位时间里过程进行的变化量。它与过程的推动力成正比，与过程的阻力成反比。例如：流体流动的推动里是位差或者压力差；热过程中的推动力是温度差；吸收过程的推动里是浓度差；它们都是过程进行的动力。推动力相对应的阻力则与过程的性质、操作条件、物性有关，提高过程的推动力是提高过程速率的基本方法。 第二节：工原料和化工产品 化工原料 就性质和来源分类，可分为无机原料、有机原料和农副产品三大类。 无机原料 空气：是包围地球周围的大气，其在地面上的平均高度约300Km，接近地面的空气密度是1.293g/L，离地面越远空气越稀薄，也就是密度越小。 成分：干燥空气中的主要成分（按体积百分数）有：氧气（O2）20.99，氮气（N2）78.03，氩气（Ar）0.00011氦气（He）0.94，氖气（Ne）0.0015，氙气（Xe）0.000009，二氧化碳（CO2）0.03。 其中He、Ne、Ar、Kr、Xe