化工-第一章_化学工业与化学工程
化工原理第一章(1)
本门课程主要讨论的内容
1、研究遵循流体动力学基本规律的单元操 作，包括流体流动、流体输送、流体通过 颗粒层的流动。 2、研究遵循热量传递基本规律的单元操 作，包括加热、冷却、冷凝。 3、研究遵循质量传递基本规律的单元操 作，包括蒸馏、吸收、萃取。 4、研究同时遵循热质传递规律的单元操 作，包括气体的增湿与减湿、干燥。
21
p1 表压 当地大气压 p2 真空度 绝对压强 绝对真空 压强的基准和度量
22
绝对压强
1-2-3流体静力学基本方程式 ——研究流体柱内压强沿高度变化的规律
1、推导 在垂直方向上，力的平衡：
p2=p1+ρg（Z1−Z2）
p2A=p1A+W=p1A+ρgA（Z1−Z2）
若Z1面在水平面上
p2=p0+ρgh
p1 = p A + ρgh1
p2 = p B + ρg (h2 − R) + ρ I gR
( p A + ρgz A ) − ( p B − ρgz B ) = Rg ( ρ i − ρ )
(℘ A − ℘B ) = Rg ( ρ i − ρ )
U形压差计直接测得的读数R不是 真正的压差，而是虚拟压强差。
PM m ρm = RT
体积分率表示
yA、yB…yn—气体混合物中各组分的体积分率。
或
M m = M A y A + M B y B + LL + M n y n
19
1-2-2 流体的静压强
1、 静压强 定义：流体垂直作用于单位面积上的压力。
P p = A
2、压强的单位 （1）直接按压强定义：N/m2，Pa（帕斯卡） （2）间接按流体柱高度表示：m H2O柱，mm Hg柱 （3）以大气压作为计量单位：标准大气压(atm)， 工程大气压（at）kgf/cm2
武汉大学《化学工程基础》考研重点笔记
以使用同样的破碎机进行破碎操作。
单元操作的分类——根据其内在的理论基础分类
以动量传递为基础
流体的输送、压缩、沉降、过滤、搅 拌
三传
以热量传递为基础
加热、冷却、热交换、蒸发等
以质量传递为基础
蒸馏、吸收、吸附、萃取等
一反：化学反应工程——各种类型的化学变化过程
通过三传一反，主要解决化工生产上的哪些问题？ ①设计高效能的装置和设备，或改进现有的设备，提高生产能力。 ②确定操作的适宜条件及允许的变动范围，使生产尽可能在最高效率
1．3 化学工程学简介 1．化学工程学及其研究对象和任务
形态各异的各种化工生产过程是由多个环节所组成。任何化工生产过程总 涉及两个基本内容：工程和工艺。因此，本课程的内容也包括化学工程和化学工 艺两个部分。 化工生产过程和工艺方法可以是千差万别，但是任何化工生产过程都可以分解成 为两类过程：化学反应过程和物理处理过程。 化学工程研究和探讨的是化工生产过程中共同性物理操作的规律及其工程性质 的问题。化学工艺学研究如何利用天然原料或半成品通过适 的化学和物理方法将其加工成产品。 2．化学工程学的几个基本概念 （1）物料衡算——基于质量守恒定律 它反映了生产过程中各种物料（原料、产物、副产物）等之间的量的关系。是分 析生产过程、每个设备操作情况以及进行过程设计的基础。 其衡算式为：输入物料量-输出物料量=累积物料量 对于连续稳定生产，过程中无积累：M 输入物料=M 输出物料
化工专业英语翻译全单元
化学工程与工艺专业英语课文翻译Unit 1 Chemical Industry化学工业 .......................................................... Unit 2 Research and Development研究和开发 ....................................... Unit 3 Typical Activities of Chemical Engineers化学工程师的例行工作 . Unit 4 Sources of Chemicals化学资源 ..................................................... Unit 5 Basic Chemicals基本化学品 .......................................................... Unit 6 Chlor-Alkali and Related Processes氯碱及其相关过程................. Unit 7 Ammonia, Nitric Acid and Urea氯、硝酸和尿素 .......................... Unit 8 Petroleum Processing石油加工 .................................................... Unit 9 Polymers 聚合物 ......................................................................... Unit 10 What Is Chemical Engineering?什么是化学工程学 ..................... Unit 11 Chemical and Process Thermodynamics化工热力学................... Unit 12 What do we mean by transport phenomena ?如何定义传递现象Unit 13 Unit Operations in Chemical Engineering化学工程中的单元操作Unit14 Distillation蒸馏............................................................................. Unit 15 Solvent Extraction, Leaching and Adsorption溶剂萃取，浸取和吸附Unit 16 Evaporation, Crystallization and Drying蒸发、结晶和干燥 ........Unit 17 Chemical Reaction Engineering化学反应工程 ............................Unit18 Chemical Engineering Modeling化工建模....................................Unit 19 Introduction to Process Design过程设计简介.............................Unit 20 Material Science and Chemical Engineer材料科学和化学工程 ..Unit 21 Chemical Industry and Environment化学工业与环境.................Unit 1 Chemical Industry化学工业1．化学工业的起源尽管化学品的使用可以追溯到古代文明时代，我们所谓的现代化学工业的发展却是非常近代（才开始的）。
化工基础-PPT
❖ 五、化学工业的发展与现状
（1）、化学工业的发展 化学工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是一个十分古老的工业，最早可追根 溯源至公元前２０００年以前，最早的化学工艺为 制陶、酿造、漂染、鞣革等行业
18世纪中硫酸生产; 19世纪中制碱; 20世纪初合成氨; 20世纪中石油工业 20世纪后精细化工
11
（2）、我国的化学工业 旧中国的化学工业基础十分薄弱。从1876年在
造纸化学品 感光材料
脱墨剂、助留剂、助滤剂、表面处理剂、浆内施胶剂、纸张增强剂、 涂布胶粘剂、分散剂等
电影胶片、照相胶片、特种胶片、彩色像纸等
磁性记忆材料 磁带、磁盘等
橡胶加工 轮胎、运输带、胶管、胶鞋、碳黑等
7
❖ 三、化工原料及选择原则 1.化学工业原料
按来源划分： 无机材料和有机材料 无机材料主要有：空气、水和化学矿物 有机材料主要有： 煤、石油、天然气和生物质
K
Cd mol
rad
sr
35
表1-4-3 化工中常用的SI 导出单位举例
量的名称
面积 体积 速度 密度 浓度
力 压强，应力
单 位 名 称 单位符号
平方米 立方米 米每秒 千克每立方米 摩尔每立方米 牛[顿] 帕 [斯卡]
m2 m3 m/s kg/m3 mol/m3 N Pa (=N/m2)
用SI 基本单位表示的单 位 m2 m3
敌百虫、乐果、甲胺磷、杀虫双、草甘磷、多菌灵等
可作为生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡胶、乙酸、乙醛、乙炔黑、 双氰胺、硫脲等工业的原料
酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯、聚 甲醛、ABS树脂、尼龙1010、尼龙6、尼龙66、聚砜等
顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等
化学工业与化学工程
化学工业与化学工程导言化学工业是将化学原理和技术应用于实际生产中的一门工程，主要涉及化学物质的合成、加工和转化等过程。
而化学工程则是在化学工业中进行的工程设计、实验和工艺优化的学科。
本文将对化学工业与化学工程进行初步介绍，并探讨它们的重要性和应用领域。
化学工业的意义化学工业是现代工业体系的重要部分，涵盖了众多领域，如医药、能源、材料、食品等等。
它的发展对国家经济和人民生活都有着重要影响。
首先，化学工业可以生产各种化学物质，例如有机合成药物、合成聚合物、肥料、化妆品等等。
这些物质在医药、农业、日化和其他行业中都有广泛应用，满足了人们日常生活和工业生产的需求。
其次，化学工业也是能源产业的基础。
石油、天然气和煤炭等化石燃料的开采、加工和利用都离不开化学工业技术。
同时，化学工业还涉及到新能源的研发和利用，如太阳能电池、燃料电池等技术的应用和推广。
此外，化学工业还在环境保护和减少资源浪费方面发挥着重要作用。
通过化学工程技术，废水、废气和废固体可以得到处理和回收利用，减少对环境的污染。
同时，化学工业也在研发和推广新材料，如可降解材料、高性能塑料等，以减少对有限资源的依赖。
化学工程的基本概念和主要内容化学工程是指将化学原理和工程技术应用于化学工业生产中的学科。
化学工程师在生产过程中扮演着重要角色，他们负责工艺设计、设备选型、生产管理等任务。
下面将介绍化学工程的基本概念和主要内容。
基本概念化学工程是在化学原理的指导下，通过实验、计算和分析的方法，开发化学产品的工艺流程，并设计相应的生产设备和工作条件的学科。
化学工程师需要掌握化学原理、工程技术及相关领域的知识，以解决生产过程中的技术问题。
主要内容化学工程的主要内容包括工艺设计、设备选型、工艺优化和生产管理等方面。
首先，工艺设计是化学工程的重要环节。
它包括确定产品的生产工艺流程、反应条件和原料选择等。
化学工程师需要考虑产品质量、生产效率以及安全性等因素，并在实际生产中进行验证和改进。
(完整word版)化工的发展进展
第一章、化工的发展历程回顾近代化学工业的兴起（1）随着产业革命在西欧开始，首先无机化学工业开始形成及发展。
1740年英国人Wald制得硫酸；1749年Roeback在英国建立了用铅宝法生产硫酸的工厂（第一个化工工业产品），标志着世界第一个典型的化工厂的诞生，是近代化学工业的开始。
1771年吕布兰获取以食盐为原料制的纯碱，副产氧化氢至盐酸、氧气、漂白粉等，纯碱又可经苛化生成烧碱。
18世纪后期，炼铁用焦碳量大大增加，使煤化工产生。
1763年在英国产生了蜂窝式煤气炉，提供了大量焦碳。
1792年开始用煤生产民用煤气。
近代化学工业的兴起（2）-煤化工的发展1812年，欧洲干馏煤气用于街道照明。
1816年，美国煤干馏法生产煤气。
1825年，英国人从煤焦油中分离出苯、甲苯、萘等。
19世界中叶，欧洲已有许多国家建立了炼焦厂，德国成功建立了有化学品回收装置的炼焦炉，由煤焦油中提取了大量的芳烃，作为医药、农药、染料等工业的原料。
近代化学工业的兴起（3）-三大化工材料工业的开始1839年，美国人固特异用硫磺硫化天然橡胶，应用于轮胎及其他橡胶制品-第一个人工加工的高分子橡胶产品。
1872年，美国开始生产赛璐珞，被认为是第一个天然加工高分子的塑料产品-开创了塑料工业。
1891年，在法国建立了人造纤维（硝酸酯纤维）工厂，其产品质量差，易燃，虽未能大量发展，但仍被认为是化学纤维工业的开始。
近代化学工业的兴起（4）-炼油工业开始1854年，美国建立最早的原油分馏装置。
1860年，在美国第一个炼油厂是炼油工业。
19世纪后期，在世界已建设了许多炼油厂或炼油装置，主要生产照明用的煤油，而汽油及重质油还是用处不大的“副产”，直到80年代，电灯的发明大大减少了煤油的重要性、汽油和柴油因汽车工业的发展而成为主要炼油产品。
近代化学工业的兴起（5）-传统与化学制药及染料工业等19世纪初至60年代，科学家先后从传统的药用植物中分离得到纯的化学成分。
化工原理
82.06 10330 6 3 10 10
848kgf m / kmol K
(b)国际单位
82.06atm cm 3 10330kgf 9.81N R 2 mol K m 1kgf 1m 3 1mol 1 10 6 cm 10 3 kmol K
82.06 10330 9.81 N m 8314 6 3 10 10 kmol K
(2)单位：是因次的具体表示。 如：厘米和米表示长度的单位，克和千克表示质量 的单位。长度、质量是因次，而厘米、米、克和千 克是单位。 (3)单位制度：选定一些彼此独立的物理量及单位作 为基本单位。再利用这些基本单位和其它物理量之 间的联系，用基本单位表示其它物理量，成为导出 单位。
2. 常用的单位
物料衡算可按下列步骤进行： 1、画出流程示意图，标出 物料流向与流量、组成等；
2、用虚线划出衡算范围； 3、定出衡算基准； 4、列出衡算式并求解。
FxF Dx D VxV F D V
2.能量衡算（energy balance） 在化工生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济 指标，它是衡量工艺过程、设备设计、操作制度是 否先进合理的主要指标之一。 能量衡算的基础是物料衡算，只有在进行完备的物 料衡算后才能作出能量衡算。 根据能量守恒定律： 输入的能量=输出的能量+积累的能量
3.经济核算 为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备 的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对 同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到 设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经 济的设计方案。
3 化工生产过程
原料预处理 物理过程 单元操作 化学反应 化学反应过程 反应器 产物后处理 物理过程 单元操作
化学工程基础 ppt课件
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2020/2/17
11
➢ 生物工程
生物化学
生物学 生化
工程
化学
工程学
生物技术
化学工程
e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇， 时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
2020/2/17
12
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
华大学出版社 ➢ 化学工程基础学习指导. 杨国泰等编. 化学工业出
版社
2020/2/17
2
主讲章节
第一章 化学工业与化学工程 第二章 流体流动与输送 第三章 传热过程 第四章 传质分离基础 第五章 吸收 第六章 精馏
2020/2/17
3
第一章 化学工业与化学工程
§1.1 化学工业概述 §1.2 化学工程学 §1.3 物料衡算与能量衡算
§1.1 化学工业概述
1-1 化学工业的重要性
化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济 中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。
2020/2/17
5
触及现代生活的各个角落：
➢ 为农业提供化肥、农药等农用生产资料； ➢ 为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他行
业提供各种配套原材料； ➢ 为微电子、信息、生物工程等高科技产业提
e.g. a. 搅拌 b. 放大效应 D →10 D V（容积）? S（传热器壁面积）? c. 加料
化学实验与化工生产过程比较
2020/2/17
23
项目
原料 工艺
设备 产品
化学实验
化工生产
数量少、纯度高、配比严格、 量大，因来源不同、价格不一、纯
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/8/4
12
1-4 化学工业的分类
Ø美国：
按照美国标准工业分类手册（SIC）确定的分 类法，化学工业包括：
生产基本化工产品的企业 以化学方法为主进行产品加工的企业Ø中国：化学源自业 包括：2020/8/4
基本化学工业
化肥工业
石油化学工业
其他化学工业
13
1-5 化工生产工艺及流程
化工生产过程：
苯的生产： 原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压 蒸馏塔→精馏→苯（99.992~99.999%）
可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
2020/8/4
15
化学反应过程 化工生产的核心
化工生产过程
物理处理过程 （单元操作）
原料的预处理 产品的加工
2020/8/4
16
单元操作：
2020/8/4
7
l 发展趋势
➢ 材料工程
高分子功能材料、陶瓷、纳米材料、富勒碳
➢ 能源化工
发展煤化工（洁净煤技术）
➢ 环境化工
CO2 化学 环境工程 清洁生产
➢ 信息化工
电脑模拟 高效科学
➢ 精细化工
专门化 精细化 深度加工
2020/8/4
8
化学工业分类
性质：无机化学 有机化学 学科：基本无机化工 基本有机化工 高分子化工
2020/8/4
11
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
世界面临着三大挑战：人口增长、环境污染和能源 短缺。
原料路线、工艺路线和产品品种的多样性
化学工业属于技术密集型和能源密集型产业
e.g. N 2H 2 ca t N3H
提倡采用新工艺、新设备，提高物料的综合 利用，降低能耗。
精细化工 生物化工
资源：石油化工 煤化工 天然气化工 盐化工
生物化工
用途：医药化工 染料化工 农药化工 化肥化工
涂料化工 橡胶化工 塑料化工
END
➢ 生物工程
生物化学
生物学 生化
工程
化学
工程学
生物技术
化学工程
e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇， 时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
—— 衣食住行 —— 能源
开源节流
—— 国防和科技现代化
—— 环保
2020/8/4
4
1-2 化学工业的发展
昨天（始于18 世纪工业革命）
硫酸、纯碱被称为化学工业之母。
1746 年 英国人罗巴克 铅室法制硫酸
1791 年 法国人路布兰 制碱
无机化
三大
学工业 1861 年 比利时人索尔维 氨碱法
制碱 法
17
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。
类型有：工艺流程框图、装置流程图、 管线图、带控制点的流程图等。
2020/8/4
18
2020/8/4
尿素生产工艺流程框图
19
2020/8/4
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
2020/8/4
23
想一想
实验室
直接过渡 是否可行 ?
2
触及现代生活的各个角落：
➢ 为农业提供化肥、农药等农用生产资料； ➢ 为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他行
业提供各种配套原材料； ➢ 为微电子、信息、生物工程等高科技产业提
供新型化工材料和新产品； ➢ 为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；
➢ …………
2020/8/4
3
化学工业
人类生存密切相关
第一章 化学工业与化学工程
§1.1 化学工业概述
§1.1 化学工业概述
1-1 化学工业的重要性
化学工业是指生产化工产品的工业。以自然资源或人 工合成原料，采用物化方法，生产生活用化学品或生 产资料
化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济 中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。
2020/8/4
利用问题
检测多
以玻璃器皿为主，防腐，易清 要求设备强度高、耐腐蚀，结构复
洗
杂，清洗、操作难
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 三废排放量大，必须通过专用设施
需专用设施
予以治理
2020/8/4
化学实验与化工生产过程比较
2020/8/4
22
项目
原料 工艺
设备 产品
化学实验
化工生产
数量少、纯度高、配比严格、 量大，因来源不同、价格不一、纯
易储存、无需预处理
度不同，故使用前需预处理
操作简单、变更容易、可以精 操作复杂，不易随意变更，单元操
密控制反应条件，无物料返回 作控制难度大，杂质易积累，中间
有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得 产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。
原料
（1）
预处理
（2）
反应
（3）
后处理
产品
基本化工生产过程
2020/8/4
14
例如:
甲醇的生产：
合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→ 冷却→精馏→精甲醇（99.85~99.95%）
1905 年 德国人哈伯 合成氨
1941 年 中国人侯德榜 联碱法
有机化 学工业
1826 年 从氰酸铵合成尿素 19 C 中叶、20 C 初利用煤、农副产品 20 C 30 年代开始石油、天然气的开发
2020/8/4
5
今天（2012年我国）
产品名称 化肥 染料 农药
合成橡胶 乙烯
产量（万吨） 7432 83 355 380 1487
尿素生产流程简图
20
E103
E104
V102
催化剂
R101
填料
乙烯
E101
苯
V101 V101
T101
T102
2020/8/4
P101
E102
苯乙烯气相烷基化生产流程简图
V103
产品 塔板
副产物
21
1-5 实验室研究与化工过程开发
e.g. a. 搅拌 b. 放大效应 D →10 D V（容积）? S（传热器壁面积）? c. 加料
世界排名 1 1 2 1 2
三废
占排放总量份额 排名
废渣
8-10％
9
废水
20-30％
2
2020/8/4
废气
5-7％
3
6
明天（发展趋势）
以信息技术为先导 以新材料技术为基础 以新能源技术为支柱 微观尺度向生物技术开拓 宏观尺度向空间和海洋扩展
化学工业不再局限于传统的化工领域，与这 六大技术渗透结合。