第1章化学工业与化学工程.ppt

化工生产过程 化学反应过程 物理处理过程 化工生产的核心 原料的预处理 产品的加工 （单元操作） 单元操作： 化工生产中除化学反应单元以外的所有物理性操作。 固体和流体物料输送 物料的加热和冷却 非均相混合物料的分离 液体混合物料的蒸发、蒸馏和萃取 气体物料的吸收 物料的干燥和冷却 单元操作的结果只改变物料的物理性质 化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺序组合而成 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： 乙烯 苯 V101 苯乙烯气相烷基化生产流程简图 P101 R101 T101 T102 V103 E101 E103 E104 产品 副产物 V101 E102 V102 填料 催化剂 塔板 项目 化学实验 化工生产 原料 数量少、纯度高、配比严格、易储存、无需预处理 量大，因来源不同、价格不一、纯度不同，故使用前需预处理 工艺 操作简单、变更容易、可以精密控制反应条件，无物料返回利用问题 操作复杂，不易随意变更，单元操作控制难度大，杂质易积累，中间检测多 设备 以玻璃器皿为主，防腐，易清洗 要求设备强度高、耐腐蚀，结构复杂，清洗、操作难 产品 量少，易采集，通常无需分离 量大，需专门的分离与精制过程 公用工程 简单易行，无需专门设施 需供水、供气、供电、动力等设施 环境保护 三废排放量少，易于处理，无需专用设施 三废排放量大，必须通过专用设施予以治理 1-6 实验室研究与化工过程开发 实验室 工业过程 直接过渡 想 一 想 是否可行 ? 举例说明： 萘 邻苯二甲酸酐 + Q 催化剂 氧化 实验室 化工生产 催化剂升温活化 电加热 空气预热至活化温度，通入少量反应物 量 催 萘 反应温度控制 外加热 冷却 即： 1.量上 少 多 2.传质、传热及材质上的差别 3.能源、动力及技术与经济上的差别 1 - 20 g 0.04 - 0.8 g·h-1 10 - 30 吨 400 - 1200 kg·h-1 萘 〔O〕 邻苯二甲酸酐 + Q 实验室反应器 加热 工业反应器 冷却 从实验室研究到工业生产 实验室成果能否进行工业化的四个要求: 对环境无危害 技术上可靠 经济上可行 生产上安全 2. 化学工程学 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》； 2-1 化学工程学的形成和发展 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”。 1996年在美国圣地亚哥第五届世界化学工程学年会上，把化学工程学重新定义为“即用尽量少的资源和消耗，能更好、更便宜、更快地完成特定的生产，并对环境和生态是友好的。”  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 2-2 化学工程学研究特点、内容和对象 热力学与基础数据 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 单元操作和分离工程 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 传递过程 “三传”： 动量传递、热量传递、质量传递 反应工程 研究理想反应器内化学反应的一些共同规律 系统和控制工程 以化工系统为研究对象，从整体目标出发确定最优决策；研究控制理论在化工中的应用 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