化學(xué)工業(yè)的分類和特點(diǎn)課件

2020-5-301第一章緒論2020-5-301第一章緒論2020-5-302化工（化學(xué)工業(yè)），又稱化學(xué)加工工業(yè)，泛指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè)。是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)中最具活力，競爭力極強(qiáng)的一個部門。（1）為農(nóng)業(yè)提供化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜等農(nóng)用生產(chǎn)資料；（2）為輕紡、建材、冶金、國防、軍工以及其他工業(yè)提供各種配套原材料；（3）為微電子、信息、生物、航天技術(shù)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供新型化工材料和新產(chǎn)品；（4）為人們的衣、食、住、行提供各種化工產(chǎn)品。§1－1化學(xué)工業(yè)的分類和特點(diǎn)2020-5-302化工（化學(xué)工業(yè)），又稱化學(xué)加工2020-5-3031化學(xué)工業(yè)的分類

美國：化學(xué)工業(yè)包括：生產(chǎn)基本化工產(chǎn)品的企業(yè)以化學(xué)方法為主進(jìn)行產(chǎn)品加工的企業(yè)中國：化學(xué)工業(yè)包括：基本化學(xué)工業(yè)化肥工業(yè)石油化學(xué)工業(yè)其他化學(xué)工業(yè)2020-5-3031化學(xué)工業(yè)的分類美國：化學(xué)工業(yè)包括：化工行業(yè)主要產(chǎn)品或用途化學(xué)礦山磷礦、硫礦、硼礦、礬礦和石灰石礦等酸、堿硫酸、燒堿、純堿無機(jī)鹽磷酸鹽、碳酸鉀、小蘇打、無水硫酸鈉、氰化鈉、硫酸鋁、硝酸鈉、氯化鋅、輕質(zhì)碳酸鈣、過氧化氫、沉淀硫酸鋇等化肥氮肥（硫酸銨、硝酸銨、尿素、氯化銨、碳酸氫銨、氨水、石灰氮等）、磷肥（普通過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等）、鉀肥化學(xué)農(nóng)藥敵百蟲、樂果、甲胺磷、殺蟲雙、草甘磷、多菌靈等電石可作為生產(chǎn)聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡膠、乙酸、乙醛、乙炔黑、雙氰胺、硫脲等工業(yè)的原料熱固性塑料和工程塑料酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS樹脂、尼龍1010、尼龍6、尼龍66、聚砜等合成橡膠順丁橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等染料硫化染料、直接染料、酸性染料、活性染料、堿性染料、還原燃料、分散染料、冰染染料、陽離子染料等表1-1主要化工行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品42020-5-30化工行業(yè)主要產(chǎn)品或用途化學(xué)礦山續(xù)表1-1主要化工行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品化工行業(yè)主要產(chǎn)品或用途涂料天然樹脂漆、酚醛樹脂漆、醇酸樹脂漆、氨基樹脂漆、過氯乙烯漆、聚酯漆、聚氨酯漆、硝基漆、有機(jī)硅漆等增塑劑鄰苯二甲酸酯、對苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、烷基磺酸苯酯、氯化石蠟、磷酸酯等橡膠加工助劑防老劑、促進(jìn)劑表面活性劑陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性型等造紙化學(xué)品脫墨劑、助留劑、助濾劑、表面處理劑、漿內(nèi)施膠劑、紙張增強(qiáng)劑、涂布膠粘劑、分散劑等感光材料電影膠片、照相膠片、特種膠片、彩色像紙等磁性記憶材料磁帶、磁盤等橡膠加工輪胎、運(yùn)輸帶、膠管、膠鞋、碳黑等52020-5-30續(xù)表1-1主要化工行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品化工行業(yè)主要2020-5-3062化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)（1）增長速度快；（2）化工科研和新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用高；（3）大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)和技術(shù)的復(fù)雜性促使化學(xué)工業(yè)投資加大；（4）化工產(chǎn)品、工藝路線、技術(shù)創(chuàng)造性上競爭激烈；（5）新工藝的投入、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及設(shè)備的腐蝕，致使化學(xué)工業(yè)的工廠壽命縮短、報廢快；（6）在資金足夠的條件下，化工產(chǎn)品進(jìn)入市場的自由度大；（7）運(yùn)輸便利、均相及價值高的化工產(chǎn)品貿(mào)易有國際性；（8）化學(xué)工業(yè)與整個工業(yè)相輔相存，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起支柱作用。2020-5-3062化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)（1）增長速度快；2020-5-307化工學(xué)科的內(nèi)容化學(xué)工程

研究化工生產(chǎn)中的共同性操作的規(guī)律及其工程性質(zhì)的問題（包括化工原理和化學(xué)反應(yīng)工程）化學(xué)工藝也稱為化工生產(chǎn)技術(shù)。指將原料物質(zhì)主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)的和物理的措施§1－2化工基礎(chǔ)的內(nèi)容（化工學(xué)科的發(fā)展）

2020-5-307化工學(xué)科的內(nèi)容§1－2化工基礎(chǔ)的內(nèi)容2020-5-308化學(xué)工程

在20世紀(jì)前的幾百年時間里，出現(xiàn)了不少化學(xué)工業(yè)，如制糖工業(yè)、制堿工業(yè)、造紙工業(yè)等。介紹每一種工業(yè)從原料到成品的生產(chǎn)過程，作為一種特殊的知識講解，這是最早的化學(xué)工程學(xué)。單一化學(xué)工藝學(xué)階段2.單元操作階段

20世紀(jì)初，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，許多化學(xué)工業(yè)中存在共同的操作原理。例如，無論是制糖業(yè)還是制堿業(yè)，從溶液蒸發(fā)得到固體糖和固體堿的原理是相同的，于是，蒸發(fā)成為最早提出的單元操作之一。經(jīng)不斷總結(jié)，被稱為單元操作的有：流體流動與輸送、沉降與過濾、固體流態(tài)化、傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離等。2020-5-308化學(xué)工程在2020-5-309

到20世紀(jì)50年代，人們又發(fā)現(xiàn)，各單元操作之間還存在著共性。例如，傳熱和蒸發(fā)都是熱量傳遞的形式，蒸餾、吸附、吸收、萃取都是質(zhì)量傳遞的形式。于是，把單元操作歸納為動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞。3.傳遞過程階段4.“三傳一反”階段

20世紀(jì)50年代中期，化學(xué)工程中出現(xiàn)了“化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)”這一新的分支。對化學(xué)反應(yīng)器的研究，不僅要運(yùn)用化學(xué)動力學(xué)和熱力學(xué)原理，而且要運(yùn)用動量、熱量和質(zhì)量傳遞原理。于是“傳遞過程”與“反應(yīng)工程”成為當(dāng)今化學(xué)工程學(xué)的兩大支柱。簡稱“三傳一反”階段。2020-5-309到20世紀(jì)502020-5-3010化學(xué)工藝

化學(xué)工藝具有個別生產(chǎn)的特殊性，即生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品要采用不同的工藝，即使生產(chǎn)相同產(chǎn)品，但原料路線不同時，也要采用不同的化學(xué)工藝。盡管如此，化學(xué)工藝所涉及的范疇是相同的，一般包括原料的選擇和預(yù)處理，生產(chǎn)方法的選擇及方法原理；設(shè)備的作用、結(jié)構(gòu)和操作；催化劑的選擇和使用；其他物料的影響；操作條件的影響；生產(chǎn)控制；產(chǎn)品的分離；能量的利用與回收等。2020-5-3010化學(xué)工藝化學(xué)工藝2020-5-3011單元操作單元操作化工原理化工原理反應(yīng)工程+化工工藝單元過程2020-5-3011單元操作單元操作化工原理化工原理反應(yīng)工2020-5-3012§1－3化工中的一些基本規(guī)律

物料衡算（質(zhì)量守恒）

能量衡算（能量守恒）動量衡算（動量守恒）*平衡關(guān)系過程速率2020-5-3012§1－3化工中的一些基本規(guī)律物2020-5-30131-3.1物料衡算（質(zhì)量守恒）：

物料衡算也稱為質(zhì)量衡算，其依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。它反映一個過程中原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等之間的關(guān)系，即進(jìn)入的物料量必等于排出的物料量和過程中的積累量。輸入物料的總量＝排出物料的總量＋過程積累的總量2020-5-30131-3.1物料衡算（質(zhì)量守恒）：2020-5-3014積累M∑M入∑M出系統(tǒng)圖1-1物料衡算示意圖物料衡算式：∑M入＝∑M出＋M(1-1)連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動：∑M入＝∑M出

(1-2)2020-5-3014積累M∑M入∑M出系統(tǒng)圖1-12020-5-3015進(jìn)行物料衡算時，必須明確下面幾點(diǎn)：1.首先要確定衡算的系統(tǒng)，即衡算對象包括的范圍。2.其次要確定衡算的基準(zhǔn)。3.然后確定衡算的對象。4.最后還要確定衡算對象的物理量及單位。2020-5-3015進(jìn)行物料衡算時，必須明確下面幾點(diǎn)：1.精餾塔原料液含乙醇5％10噸/時乙醇產(chǎn)品含乙醇95％含乙醇0.1％廢水例1-1附圖例1-1每小時有10噸5％的乙醇水溶液進(jìn)入精餾塔，塔頂餾出的產(chǎn)品中含乙醇95％，塔底排出的廢水中含乙醇0.1％。求每小時可得產(chǎn)品多少噸？若廢水全部排放，每年（按操作7200小時計）損失的乙醇多少噸？解：已知：原料液流量及其中乙醇含量產(chǎn)品和廢水中乙醇含量求：產(chǎn)品和廢水流量分析：兩個未知量，需列出兩個物料衡算方程求解！162020-5-30精餾塔原料液含乙醇5％10噸/時乙醇產(chǎn)品含乙醇95％含乙醇0確定：衡算范圍：包含精餾塔在內(nèi)的虛線框衡算對象：a.物流的流量b.物流中乙醇的量衡算基準(zhǔn)：單位時間：小時設(shè)：產(chǎn)品流量為X噸/時、廢水流量為Y噸/時。由物料衡算式：∑M入＝∑M出對物流的量進(jìn)行衡算：10＝X+Y(1)對乙醇的量進(jìn)行衡算：10×5％＝X×95％+Y×0.1％(2)X＝0.516噸/時Y＝9.484噸/時每年損失乙醇：9.484×0.1％×7200＝68.28

噸/年172020-5-30確定：衡算范圍：包含精餾塔在內(nèi)的虛線框衡算對象：a.物流的2020-5-30181-3.2能量衡算（能量守恒）：

能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。

能量衡算的目的是：計算單位產(chǎn)品的能耗了解過程中能量的利用和損失情況確定生產(chǎn)過程中需要輸入、輸出的熱量設(shè)計換熱設(shè)備2020-5-30181-3.2能量衡算（能量守恒）：2020-5-3019積累Q∑Q入∑Q出系統(tǒng)圖1-2能量衡算示意圖熱量衡算式：∑Q入＝∑Q出＋Q穩(wěn)態(tài)操作：∑Q入＝∑Q出(1-3)(1-4)2020-5-3019積累Q∑Q入∑Q出系統(tǒng)圖1-22020-5-30201-3.3平衡關(guān)系有關(guān)平衡的規(guī)律可以預(yù)測過程能夠達(dá)到的極限可以確定當(dāng)時條件下物料或能量能夠利用的極限可以考察外界參數(shù)對平衡的影響和體系中物料狀態(tài)對平衡轉(zhuǎn)化率的影響，從而優(yōu)化條件衡量過程的效率，從而找出改進(jìn)的方法2020-5-30201-3.3平衡關(guān)系有關(guān)平衡的規(guī)律可以2020-5-30211.3.4過程速率

過程速率決定設(shè)備的生產(chǎn)能力，過程速率越高，設(shè)備生產(chǎn)能力越大，或設(shè)備的尺寸越小。過程速率（r）∝

在實際工作中，一個過程以多快的速率由不平衡向平衡移動是極為重要的問題。2020-5-30211.3.4過程速率∝2020-5-3022§1－4化工過程開發(fā)2020-5-3022§1－4化工過程開發(fā)2020-5-3023實驗室研究（小試）可行性研究中間試驗（中試）工業(yè)裝置的設(shè)計和投產(chǎn)

將實驗室研究擴(kuò)大為生產(chǎn)規(guī)模，使新產(chǎn)品、新工藝或新技術(shù)在工業(yè)裝置中運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)的全過程稱為化工過程開發(fā)。2020-5-3023實驗室研究（小試）將實驗室2020-5-3024§1－5物理量的因次與單位制物理量：表示物質(zhì)物理性質(zhì)的參數(shù)，如長度、面積、體積、密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、溫度、壓強(qiáng)等。這些物理量可通過幾個彼此獨(dú)立的基本物理量來表示，其大小則用各種單位來量度稱為基本單位。常用的基本單位長度、力或質(zhì)量，時間和溫度等，基本量以外的其它物理量，可通過物理量之間的規(guī)律（定義或定律），從基本量推導(dǎo)出來稱為導(dǎo)出物理量，他們的單位稱為導(dǎo)出單位。應(yīng)用這些基本量以表示物理量特性的式子稱為因次（或量綱）式。因次式中各物理量的指數(shù)稱為它的因次或量綱（有時也把物理量的量綱式簡稱為物理量的量綱）。因次可正、可負(fù)、整數(shù)、分?jǐn)?shù)等任意有理數(shù)。2020-5-3024§1－5物理量的因次與單位制物理量：2020-5-3025表示各物理量大小除了數(shù)字部分外，還要看該物理量的單位。1、國際單位制SI制7個基本單位，2個輔助單位，其余皆為導(dǎo)出單位。2、工程單位制（重力單位制）3.絕對單位制

4、單位換算2020-5-3025表示各物理量大小除了數(shù)字部2020-5-3026§1－6

學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）選擇（selection)——如何根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的特點(diǎn)，進(jìn)行“過程和設(shè)備”的選擇，以適應(yīng)指定物系的特征，經(jīng)濟(jì)而有效地滿足工藝要求。（2）設(shè)計（Design）——如何進(jìn)行過程的計算和設(shè)備的設(shè)計。在缺乏數(shù)據(jù)的情況下，如何組織實驗以取得必要的設(shè)計數(shù)據(jù)。（3）操作（Operation）如何進(jìn)行操作和調(diào)節(jié)以適應(yīng)生產(chǎn)的不同要求。在操作發(fā)生故障時如何尋找故障的緣由。

2020-5-3026§1－6學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）選擇（sele2020-5-3027§1－7

學(xué)習(xí)中注意的問題

（1）、要理論聯(lián)系實際

（2）、過程原理與設(shè)備并重（3）、掌握研究的方法（4）、著重培養(yǎng)自學(xué)能力、創(chuàng)新能力基礎(chǔ)：高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、化工機(jī)械2020-5-3027§1－7學(xué)習(xí)中注意的問題2020-5-30282020-5-30282020-5-3029第一章緒論2020-5-301第一章緒論2020-5-3030化工（化學(xué)工業(yè)），又稱化學(xué)加工工業(yè)，泛指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè)。是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)中最具活力，競爭力極強(qiáng)的一個部門。（1）為農(nóng)業(yè)提供化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜等農(nóng)用生產(chǎn)資料；（2）為輕紡、建材、冶金、國防、軍工以及其他工業(yè)提供各種配套原材料；（3）為微電子、信息、生物、航天技術(shù)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供新型化工材料和新產(chǎn)品；（4）為人們的衣、食、住、行提供各種化工產(chǎn)品。§1－1化學(xué)工業(yè)的分類和特點(diǎn)2020-5-302化工（化學(xué)工業(yè)），又稱化學(xué)加工2020-5-30311化學(xué)工業(yè)的分類

美國：化學(xué)工業(yè)包括：生產(chǎn)基本化工產(chǎn)品的企業(yè)以化學(xué)方法為主進(jìn)行產(chǎn)品加工的企業(yè)中國：化學(xué)工業(yè)包括：基本化學(xué)工業(yè)化肥工業(yè)石油化學(xué)工業(yè)其他化學(xué)工業(yè)2020-5-3031化學(xué)工業(yè)的分類美國：化學(xué)工業(yè)包括：化工行業(yè)主要產(chǎn)品或用途化學(xué)礦山磷礦、硫礦、硼礦、礬礦和石灰石礦等酸、堿硫酸、燒堿、純堿無機(jī)鹽磷酸鹽、碳酸鉀、小蘇打、無水硫酸鈉、氰化鈉、硫酸鋁、硝酸鈉、氯化鋅、輕質(zhì)碳酸鈣、過氧化氫、沉淀硫酸鋇等化肥氮肥（硫酸銨、硝酸銨、尿素、氯化銨、碳酸氫銨、氨水、石灰氮等）、磷肥（普通過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等）、鉀肥化學(xué)農(nóng)藥敵百蟲、樂果、甲胺磷、殺蟲雙、草甘磷、多菌靈等電石可作為生產(chǎn)聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡膠、乙酸、乙醛、乙炔黑、雙氰胺、硫脲等工業(yè)的原料熱固性塑料和工程塑料酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS樹脂、尼龍1010、尼龍6、尼龍66、聚砜等合成橡膠順丁橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等染料硫化染料、直接染料、酸性染料、活性染料、堿性染料、還原燃料、分散染料、冰染染料、陽離子染料等表1-1主要化工行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品322020-5-30化工行業(yè)主要產(chǎn)品或用途化學(xué)礦山續(xù)表1-1主要化工行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品化工行業(yè)主要產(chǎn)品或用途涂料天然樹脂漆、酚醛樹脂漆、醇酸樹脂漆、氨基樹脂漆、過氯乙烯漆、聚酯漆、聚氨酯漆、硝基漆、有機(jī)硅漆等增塑劑鄰苯二甲酸酯、對苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、烷基磺酸苯酯、氯化石蠟、磷酸酯等橡膠加工助劑防老劑、促進(jìn)劑表面活性劑陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性型等造紙化學(xué)品脫墨劑、助留劑、助濾劑、表面處理劑、漿內(nèi)施膠劑、紙張增強(qiáng)劑、涂布膠粘劑、分散劑等感光材料電影膠片、照相膠片、特種膠片、彩色像紙等磁性記憶材料磁帶、磁盤等橡膠加工輪胎、運(yùn)輸帶、膠管、膠鞋、碳黑等332020-5-30續(xù)表1-1主要化工行業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品化工行業(yè)主要2020-5-30342化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)（1）增長速度快；（2）化工科研和新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用高；（3）大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)和技術(shù)的復(fù)雜性促使化學(xué)工業(yè)投資加大；（4）化工產(chǎn)品、工藝路線、技術(shù)創(chuàng)造性上競爭激烈；（5）新工藝的投入、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及設(shè)備的腐蝕，致使化學(xué)工業(yè)的工廠壽命縮短、報廢快；（6）在資金足夠的條件下，化工產(chǎn)品進(jìn)入市場的自由度大；（7）運(yùn)輸便利、均相及價值高的化工產(chǎn)品貿(mào)易有國際性；（8）化學(xué)工業(yè)與整個工業(yè)相輔相存，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起支柱作用。2020-5-3062化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn)（1）增長速度快；2020-5-3035化工學(xué)科的內(nèi)容化學(xué)工程

研究化工生產(chǎn)中的共同性操作的規(guī)律及其工程性質(zhì)的問題（包括化工原理和化學(xué)反應(yīng)工程）化學(xué)工藝也稱為化工生產(chǎn)技術(shù)。指將原料物質(zhì)主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)的和物理的措施§1－2化工基礎(chǔ)的內(nèi)容（化工學(xué)科的發(fā)展）

2020-5-307化工學(xué)科的內(nèi)容§1－2化工基礎(chǔ)的內(nèi)容2020-5-3036化學(xué)工程

在20世紀(jì)前的幾百年時間里，出現(xiàn)了不少化學(xué)工業(yè)，如制糖工業(yè)、制堿工業(yè)、造紙工業(yè)等。介紹每一種工業(yè)從原料到成品的生產(chǎn)過程，作為一種特殊的知識講解，這是最早的化學(xué)工程學(xué)。單一化學(xué)工藝學(xué)階段2.單元操作階段

20世紀(jì)初，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，許多化學(xué)工業(yè)中存在共同的操作原理。例如，無論是制糖業(yè)還是制堿業(yè)，從溶液蒸發(fā)得到固體糖和固體堿的原理是相同的，于是，蒸發(fā)成為最早提出的單元操作之一。經(jīng)不斷總結(jié)，被稱為單元操作的有：流體流動與輸送、沉降與過濾、固體流態(tài)化、傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離等。2020-5-308化學(xué)工程在2020-5-3037

到20世紀(jì)50年代，人們又發(fā)現(xiàn)，各單元操作之間還存在著共性。例如，傳熱和蒸發(fā)都是熱量傳遞的形式，蒸餾、吸附、吸收、萃取都是質(zhì)量傳遞的形式。于是，把單元操作歸納為動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞。3.傳遞過程階段4.“三傳一反”階段

20世紀(jì)50年代中期，化學(xué)工程中出現(xiàn)了“化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)”這一新的分支。對化學(xué)反應(yīng)器的研究，不僅要運(yùn)用化學(xué)動力學(xué)和熱力學(xué)原理，而且要運(yùn)用動量、熱量和質(zhì)量傳遞原理。于是“傳遞過程”與“反應(yīng)工程”成為當(dāng)今化學(xué)工程學(xué)的兩大支柱。簡稱“三傳一反”階段。2020-5-309到20世紀(jì)502020-5-3038化學(xué)工藝

化學(xué)工藝具有個別生產(chǎn)的特殊性，即生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品要采用不同的工藝，即使生產(chǎn)相同產(chǎn)品，但原料路線不同時，也要采用不同的化學(xué)工藝。盡管如此，化學(xué)工藝所涉及的范疇是相同的，一般包括原料的選擇和預(yù)處理，生產(chǎn)方法的選擇及方法原理；設(shè)備的作用、結(jié)構(gòu)和操作；催化劑的選擇和使用；其他物料的影響；操作條件的影響；生產(chǎn)控制；產(chǎn)品的分離；能量的利用與回收等。2020-5-3010化學(xué)工藝化學(xué)工藝2020-5-3039單元操作單元操作化工原理化工原理反應(yīng)工程+化工工藝單元過程2020-5-3011單元操作單元操作化工原理化工原理反應(yīng)工2020-5-3040§1－3化工中的一些基本規(guī)律

物料衡算（質(zhì)量守恒）

能量衡算（能量守恒）動量衡算（動量守恒）*平衡關(guān)系過程速率2020-5-3012§1－3化工中的一些基本規(guī)律物2020-5-30411-3.1物料衡算（質(zhì)量守恒）：

物料衡算也稱為質(zhì)量衡算，其依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。它反映一個過程中原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等之間的關(guān)系，即進(jìn)入的物料量必等于排出的物料量和過程中的積累量。輸入物料的總量＝排出物料的總量＋過程積累的總量2020-5-30131-3.1物料衡算（質(zhì)量守恒）：2020-5-3042積累M∑M入∑M出系統(tǒng)圖1-1物料衡算示意圖物料衡算式：∑M入＝∑M出＋M(1-1)連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動：∑M入＝∑M出

(1-2)2020-5-3014積累M∑M入∑M出系統(tǒng)圖1-12020-5-3043進(jìn)行物料衡算時，必須明確下面幾點(diǎn)：1.首先要確定衡算的系統(tǒng)，即衡算對象包括的范圍。2.其次要確定衡算的基準(zhǔn)。3.然后確定衡算的對象。4.最后還要確定衡算對象的物理量及單位。2020-5-3015進(jìn)行物料衡算時，必須明確下面幾點(diǎn)：1.精餾塔原料液含乙醇5％10噸/時乙醇產(chǎn)品含乙醇95％含乙醇0.1％廢水例1-1附圖例1-1每小時有10噸5％的乙醇水溶液進(jìn)入精餾塔，塔頂餾出的產(chǎn)品中含乙醇95％，塔底排出的廢水中含乙醇0.1％。求每小時可得產(chǎn)品多少噸？若廢水全部排放，每年（按操作7200小時計）損失的乙醇多少噸？解：已知：原料液流量及其中乙醇含量產(chǎn)品和廢水中乙醇含量求：產(chǎn)品和廢水流量分析：兩個未知量，需列出兩個物料衡算方程求解！442020-5-30精餾塔原料液含乙醇5％10噸/時乙醇產(chǎn)品含乙醇95％含乙醇0確定：衡算范圍：包含精餾塔在內(nèi)的虛線框衡算對象：a.物流的流量b.物流中乙醇的量衡算基準(zhǔn)：單位時間：小時設(shè)：產(chǎn)品流量為X噸/時、廢水流量為Y噸/時。由物料衡算式：∑M入＝∑M出對物流的量進(jìn)行衡算：10＝X+Y(1)對乙醇的量進(jìn)行衡算：10×5％＝X×95％+Y×0.1％(2)X＝0.516噸/時Y＝9.484噸/時每年損失乙醇：9.484×0.1％×7200＝68.28

噸/年452020-5-30確定：衡算范圍：包含精餾塔在內(nèi)的虛線框衡算對象：a.物流的2020-5-30461-3.2能量衡算（能量守恒）：

能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。

能量衡算的目的是：計算單位產(chǎn)品的能耗了解過程中能量的利用和損失情況確定生產(chǎn)過程中需要輸入、輸出的熱量設(shè)計換熱設(shè)備2020-5-30181-3.2能量衡算（能量守恒）：2020-5-3047積累Q∑Q入∑Q出系統(tǒng)圖1-2能量衡算示意圖熱量衡算式：∑Q入＝∑Q出＋Q穩(wěn)態(tài)操作：∑Q入＝∑Q出(1-3)(1-4)2020-5-3019積累Q∑Q入∑Q出系統(tǒng)圖1-22020-5-30481-3.3平衡關(guān)系有關(guān)平衡的規(guī)律可以預(yù)測過程能夠達(dá)到的極限可以確定當(dāng)時條件下物料或能量能夠利用的極限可以考察外界參數(shù)對平衡的影響和體系中物料狀態(tài)對平衡轉(zhuǎn)化率的影響，從而優(yōu)化條件衡量過程的效率，從而找出改進(jìn)的方法2020-5-30201-3.3平衡關(guān)系有關(guān)平衡的規(guī)律可以2020-5-30491.3.4過程速率

過程速率決定設(shè)備的生產(chǎn)能力，過程速率越高，設(shè)備生產(chǎn)能力越大，或設(shè)備的尺寸越小。過程速率（r）∝

在實際工作中，一個過程以多快的速率由不平衡向平衡移動是極為重要的問題。2020-5-30211.3.4過