第1章化学工业与化学工程.ppt

1887 年，英国人David. G. E . 在曼彻斯特工学院做了一系列化学工程问题的讲演； 1888 年，美国麻省理工学院，世界上第一次讲授“化学工程”这门课程； 1915 年，利特尔Little. A. D. 提出了单元操作（Unit Operation）的概念； 1923 年，第一本化学工程教科书《Principles of Chemical Engineering》； * * 1957 年，正式提出了“化学反应工程”（Chemical Reaction Engineering） 20 世纪 60 年代后期，计算机用于化学工程以解决最优规划，最优设计─“化工系统工程” 1983 年在美国化学工程师学会（AICHE）第 75 周年年会上，把化学工程定义为“经济地开发利用物质和能量的方法为人类造福的工学”。 * *  * * 化工生产 写实 19 世纪90 年代 化学工艺学 或工业化学 单元操作 （物理过程） 抽象 1923 年 化学反应工程 单元过程 （化学过程） 化工系统工程 传递过程 1960 年 抽象 计算机 20 世纪 60 年代 学科的发展 化学工程学科的内容 单元操作 固体和流体物料输送、加热和冷却、蒸发、吸收、蒸馏、萃取、干燥等基本操作的总称。 传递过程 “三传”： 动量传递、热量传递、质量传递 化学反应工程 研究理想反应器内化学反应的一些共同规律 化工热力学 研究化工过程中各种形式能量之间的相互转换规律和过程趋于平衡的条件 化工系统工程 以化工系统为研究对象，从整体目标出发确定最优决策 * * * * 化工 化学工艺 化学工业 化学工程 化工过程 单元操作 传递过程 化学反应工程 化工热力学 过程系统工程 生产的原料路线 生产方法、技术 操作程序 物料走向 相关单元操作设备的组合 动量、热量、质量传递的总称 研究化工过程中各种状态变化、能量转化和能量有效利用 包括系统分析、系统模拟、系统综合和系统优化等 化工原理 20世纪初美国李特尔提出，麻省理工学院率先开“化工原理”课程，现代“化学工程”是世界公认的一门系统性的工程学科 * * 化学工艺： —— 生产过程或技术 原料 制 造 Chemical Technology 化学工业： 原料 化学工艺 化学品 生 产 ——工厂企业形成的特定生产部门 化学方法 化学品 Chemical Industry * * 化学工程： 研究 工业生产过程的共同规律 指导 工业装置 放大 设计 生产操作 —— 学科 Chemical Engineering * * 化工过程 化学反应 物理过程 流体输送、沉降、过滤、传热、吸收、蒸馏、萃取、干燥 — 单元操作 — 核心 即：化工过程— 化学反应 + 若干单元操作 原料 产品 一系列加工处理步骤 Chemical Process 使物料发生所要求的物理变化的基本操作 * * * * 4-1 化工工艺流程及流程图 描述从物料开始，经过一系列按一定顺序并相互衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生产工艺过程称为化工工艺流程。用图表示的化工工艺流程称为化工工艺流程图。 工艺流程框图、装置流程图、 管线图、带控制点的流程图等。 类型有： * * 尿素生产工艺流程框图 * * 尿素生产流程简图 * * 乙烯 苯 V101 苯乙烯气相烷基化工艺流程图 P101 R101 T101 T102 V103 E101 E103 E104 产品 副产物 V101 E102 V102 填料 催化剂 塔板 物料衡算: 根据质量守恒定律，在一个化工过程中，进入的物料必须等于物料量和过程的积累量，即： ∑mi — ∑mo = ∑mA ∑mi为进入物料量的总和； ∑mo为排出物料量的总和； ∑mA为累积的物料量。 * * * * 例： 蒸发器 冷却结晶器 20％KNO3 1000 kg/h 水 W ? S 50％ R ? P ? 96％ 37.5％ 首先要确定衡算对象 F F = W + P F×0.2 = W×0 + P×0.96 S = R + P S×0.5 = R×0.375 + P×0.96 W 、 P R 能量衡算 （能量守恒定律） * * 无反应热效应： 系统累积能量 = 输入能量–输出能量 伴随反应热效应： 系统累积能量 = 输入能量–输出能量 + 反应放出（+）或吸收（-）的能量 过程速率 温差、浓度差 基础数据：物性数据 过程参数：控制生产过程的指标 无量纲量：由各种变量和参数组成的数群 * * 4-3 化工数据 国际单位制（SI） The Intern