化工原理课程绪论.ppt
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1、1程岳山程岳山泰山医学院化学工艺教研室2绪论3一、化工原理课程的性质和基本内容(一)课程的基本内容 1 1化工生产过程化工生产过程 对原料进行化工加工,最终获得有用产品的过程对原料进行化工加工,最终获得有用产品的过程称为化工生产过程。称为化工生产过程。例例:聚乙烯生产的主要步骤聚乙烯生产的主要步骤 4化工生产工艺流程:化学(生物)反应+物理操作(单元操作)化工生产的核心-反应工程物理操作过程起到为化学反应准备必要条件以及将反应物分离提纯而获得最终产品的作用。另一说法:反应+分离本课程研究的主要内容:化工单元操作52化工原理 19231923年美国麻省理工学院的著名教授年美国麻省理工学院的著名教
2、授W.H.W.H.华克华克尔等人编写出版的尔等人编写出版的第一部关于单元操作的著作第一部关于单元操作的著作化化工原理,工原理,奠定了化学工程作为一门独立工程学科奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础,完成了从化工生产工艺到单元操作的发的基础,完成了从化工生产工艺到单元操作的发展,推进认识上的一个飞跃展,推进认识上的一个飞跃-化学工程发展的第化学工程发展的第一个里程碑一个里程碑 。6 3化学工程的发展2020世纪世纪6060年代年代“三传一反三传一反”概念的提出,开辟了概念的提出,开辟了化学工程发展过程的化学工程发展过程的第二个历程第二个历程 第二个里程碑第二个里程碑 。计算机应用的快速发展,
3、使化学工程成为更完整计算机应用的快速发展,使化学工程成为更完整的体系,并推向了的体系,并推向了“过程优化集成过程优化集成”、“分子模分子模拟拟”的新阶段的新阶段 第三个里程碑第三个里程碑?。随着科学技术的高速发展,化学工程与相邻学科随着科学技术的高速发展,化学工程与相邻学科相融合逐渐形成了相融合逐渐形成了若干新的分支与生长点若干新的分支与生长点,诸如:,诸如:生物化学工程、分子化学工程、环境化学工程、生物化学工程、分子化学工程、环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、软化学工程、微能源化学工程、计算化学工程、软化学工程、微电子化学工程等。电子化学工程等。同时,上述新兴产业与学科的同时,上述新
4、兴产业与学科的发展,也推动了特殊领域化学工程的进步。发展,也推动了特殊领域化学工程的进步。7 化学工程已成为过程工业的基础国民经济两类支柱制造业国民经济两类支柱制造业:1 1过程工业过程工业(有物理和化学变化的加工业有物理和化学变化的加工业)2 2机电工业机电工业过程工程内容过程工程内容不再局限于化学工业过程不再局限于化学工业过程:分离工程分离工程 反应工程反应工程系统工程系统工程 控制工程控制工程热过程工程热过程工程 流体工程流体工程(电力工程电力工程 热力工程热力工程 矿山工程矿山工程)8(二)单元操作分类和特点 1单元操作分类 各种单元操作根据不同的物理化学原理,采用各种单元操作根据不同
5、的物理化学原理,采用相相应的设备,达到各自的工艺目的。相相应的设备,达到各自的工艺目的。根据各单元操作所遵循的规律,将其划分为如根据各单元操作所遵循的规律,将其划分为如下类型:下类型:(2 2)遵循热量传递基本规律的单元操作)遵循热量传递基本规律的单元操作:加热、冷却、冷凝、蒸发等。加热、冷却、冷凝、蒸发等。以上两点是本学期的学习内容以上两点是本学期的学习内容(1 1)遵循流体动力学基本规律的单元操作)遵循流体动力学基本规律的单元操作:流体输送、沉降、过滤、物料混合(搅拌)。流体输送、沉降、过滤、物料混合(搅拌)。9(3 3)遵循质量传递基本规律的单元操作)遵循质量传递基本规律的单元操作:蒸馏
6、、吸收、萃取、吸附、膜分离等。从工程目蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。从工程目的来看,这些操作都可将混合物进行分离,故又的来看,这些操作都可将混合物进行分离,故又称之为分离操作。称之为分离操作。(4 4)同时遵循热质传递规律的单元操作)同时遵循热质传递规律的单元操作:气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。另外,还有热力过程(制冷)、粉体工程(粉另外,还有热力过程(制冷)、粉体工程(粉碎、颗粒分级、流态化)等单元操作。碎、颗粒分级、流态化)等单元操作。102单元操作特点(1 1)物理过程;)物理过程;(2 2)同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同)同一单元操作在不同
7、的化工生产中遵循相同的过程规律,但在操作条件及设备类型(或结构)的过程规律,但在操作条件及设备类型(或结构)方面会有很大差别;方面会有很大差别;(3 3)对同样的工程目的,可采用不同的单元操作)对同样的工程目的,可采用不同的单元操作来实现。来实现。113开发新的单元操作随着新产品、新工艺的开发或为实现绿色化工随着新产品、新工艺的开发或为实现绿色化工生产,对物理过程提出了一些特殊要求,又不断生产,对物理过程提出了一些特殊要求,又不断地发展出地发展出新新的单元操作或化工技术,如膜分离、的单元操作或化工技术,如膜分离、参数泵分离、电磁分离、超临界技术等。参数泵分离、电磁分离、超临界技术等。以节约能耗
8、,提高效率或洁净无污染生产的以节约能耗,提高效率或洁净无污染生产的集集成化工艺成化工艺(如反应精馏、反应膜分离、萃取精馏、(如反应精馏、反应膜分离、萃取精馏、多塔精馏系统的优化热集成等)将是未来的发展多塔精馏系统的优化热集成等)将是未来的发展趋势。趋势。12单元操作的研究包括单元操作的研究包括“过程过程”和和“设备设备”两个两个方面的内容,故方面的内容,故单元操作又称为化工过程和设备单元操作又称为化工过程和设备。化工原理是研究诸单元操作共性的课程。化工原理是研究诸单元操作共性的课程。“三传理论的建立三传理论的建立”是单元操作在理论上的进是单元操作在理论上的进一步发展和深化。传递过程是联系各单元
9、操作的一步发展和深化。传递过程是联系各单元操作的一条主线。一条主线。13(三)课程的研究方法 两种基本研究方法:两种基本研究方法:1 1实验研究方法(经验法)实验研究方法(经验法)该方法一般用因次分析和相似论为指导,依靠实该方法一般用因次分析和相似论为指导,依靠实验来确定过程变量之间的关系,通过无因次数群验来确定过程变量之间的关系,通过无因次数群(或称准数)构成的关系式来表达。是一种工程(或称准数)构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。上通用的基本方法。142数学模型法(半经验半理论方法)该方法是在对实际过程的机理深入分析的基础该方法是在对实际过程的机理深入分析的基础上,在抓住过程本
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