化工过程开发
Development of Chemical Technological Process
课程基本情况
学分：2.0
学时：32
先修课程：四大基础化学、化工原理、反应工程、文献查阅、分离工程。
适用专业：化学工程与工艺
教材：《化工过程开发概要》，武汉：武汉大学出版社，2002 ；《化工过程开发》，于遵宏等. 上海：华东理工大学出版社，1996 .
课程分类：考查
开课教研室：化工工艺教研室
一、课程的性质与目的
课程性质：新的化工产品或新的化工工艺经由实验室研究、放大试验到工业化生产的全过程为化工产品开发。课程涉及合成、工艺、工程、设备、控制、经济、环保等多种学科知识。内容实用性强，是学生从学习知识到应用知识的桥梁。
课程目的：学生了解新的化工产品开发的过程，掌握新的化工产品开发的方法和相关的知识。
二、课程的基本内容及要求
基本内容
第一章绪论
第二章选题和立项
第三章化工过程开发中的实验室工作
第四章化工过程放大
第五章反应器的类型和设计
第六章化工过程开发实验中的数据处理
第七章投资、成本、折旧和盈利
第八章技术经济评价
基本要求
1.了解并掌握化工过程开发所涉及的基本观点、内容和步骤
2.掌握以小试为重点的开发研究实验方法和中试放大的基本方法
3.建立技术经济评价的思想
4.初步掌握化工过程开发的数据处理方法
第一章绪论
五节内容
第一节化工过程开发的基本内容
一、化工过程及化工工艺（几个概念）
过程：
指相互关联的一系列活动或变化，是事物的发展，是事情经历的经过。
化工过程：
指若干相互关联的化工单元操作以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的变化。
开发：
任何一新的化工过程都具有创造性，其内在的客观规律，是科学存在的。开发指人们对过去未能利用的东西加以利用，包括研究、改进和发展。任何开发过程均带有研究、改进、使之得到发展、体现出价值的创造性活动。
化工过程开发：（书P1）
指从一个有关新的化学产品、新技术或工艺的概念的形成，到科研、设计、建厂，从第一套
工业规模生产装置，付诸实施的全过程。
化工过程开发的任务：
开发满足国民经济的新产品、老产品生产工艺和设备的改造，促进化学工业的发展。
化工过程开发程序、方法：
基础研究的成果、资料，按科学方法，寻求技术可靠、经济合理的途径，扩大实验，评价可行性，工业装置。即基本内容
工艺：系统应用知识和经验（软件）、设备（硬件）于工业生产实际，将原材料或半成品加工成产品的方法和技术。
制造工艺（只改变外形、物性，工件型job shop生产方式）、化工工艺，化学品生产方法的技术科学，物流型flow shop。
后者是化工过程的精髓？同一种化学品生产不同原料、路线、条件、方案，差异巨大，经济效益不同。工程设计中设备的失误是局部的，工艺的失误是全局的。工艺即工业艺术。
二、化工过程开发的内涵
着重解决开发、放大、设计等工程技术问题。与化学的研究有一定的区别，具有自己的特点（表1.1）
我国96年以来，每年3万多项成果，20%转化，形成产业得到效益5%。原因：直接应用技术不多，研究与市场脱节；技术不成熟，实验室到工业生产桥梁未架通。
三、化工过程开发与化学工业及国民经济各领域的关系
化学工业发展速度快，产值占GDP10%，我国20%，在国民经济处中心地位。
表1.2 几种领域对化学工业产品的依赖关系
启示：化学工业需向国民经济各部门提供更多的新产品，化学工业本身也需一些新产品（催化剂）、新技术、工艺、设备，满足高温高压、腐蚀，这些都需从实验室研究开始，化工过程开发任重道远。
第二节化工过程开发的重要性
一、产品和生产工艺的生命周期
任何产品对市场而言，都有生命周期，如同人、哺乳动物出生、生长。衰老、死亡，也有产生、发展、淘汰的过程，如表
从经济学领域观点，以销售额或利润与时间做图，关系为：
图1.1典型产品的市场生命周期
启示：市场竞争的加剧，产品生命周期有缩短的趋势。产品需要更新，生产工艺同样。只有坚持研究、开发，化学工业才有强大的生命力。以下举例说明开发的重要性。
二、实例合成塑料的开发简史
从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起，塑料工业迄今已有120年的历史。其发展历史可分为三个阶段：天然高分子加工阶段、合成树脂阶段、大发展阶段。
三、实例乙二醇生产工艺进展
四、实例合成氨催化剂发展概况
五、技术进步周期（图）
启示：通过这些实例，无论化工产品、还是生产工艺都在不断发展中。1991年Roth提出了技术进步周期的概念。
认为：一般来讲，技术进步周期经历一个S型的发展周期，如图1，技术通过长期开发，解决了难点，实现技术突破，取得渐进快速发展，很快在技术经济指标达到极限，进入成熟期，发展缓慢或停滞，完成了连续性进步周期。这时技术进步只可能通过技术的非连续性转移到一个全新的、完全不同的知识基础上取得，如图2.
启示：化学工业的百年发展，基础化工生产技术已非常成熟，未来的发展只有依靠非连续性技术进步，实现这种进步无疑需要开发者雄厚的知识基础和开拓能力。在我国尤其这样，技术、设备依赖进口，加工国外的粗产品、半成品，下游产品国外控制，返销我国，需提搞产品的精细化率，提高科技工作者的素质。
第三节化工过程开发的必要性和艰巨性
一、实验室研究与工艺生产的不同点（书P1，PPT表）
过程开发往往从实验室开始，其结果只能说明方案的可行性，不能用于工业生产，因为二者有区别。如表：
二、规模放大的必要性
放大：实验室到工业化、小规模到大规模。研究要考虑许多实验室规模无法考察的问题：原料来源、储存、运输、循环使用、加热、冷却、产品精制、热量回收、三废处理。放大是研究的核心。
产品到市场，必须在研究达到一定规模后。如电子级钛白粉，纯度99%不难达到。其金属杂质影响元器件的性能，必须以kg级向厂家提供“大样”。
产品的规模效应
三、化工过程开发的艰巨性
综合技术：涉及化学基本原理、化学工程理论、化工机械设备、自控、材料与腐蚀、技术经济等领域；包括选题、实验、放大、设计、试生产各个环节。
投入、风险高：成功率10%，要求开发者洞察力、创造力，实现一个好的设想，要对科学（化学、热力学、动力学）、技术（工艺、设备）、经济（投资、成本）的可能性、合理性考核、实验，由于技术、经济原因，80-90%的项目在不同阶段放弃（必须达到一定的经济指标）。
世界各大公司R和D的投入一般为销售额5-10%，如：Du pont20世界30年代花费2700美元，历时2年开发尼龙66，带来上亿利润；1990年其销售额155.7亿美元，科技投入14.3亿，当年利润19.7亿。
Dow化学公司披露：20世纪50年代其研制新品需120万、2年；60年代400万、4年；70年代1000-1150万，6-8年；90年代2亿，约10年。
研究医药的Merck公司，新药投放市场需10年，3.95亿，70%收不回投资。
我国需加强。早期投入为销售额的1%，到95年，高新企业占2.45%.单靠引进，得不到一流技术。95年山东齐鲁引进丙烯腈项目，催化剂自主研发，有所作为。
第四节化工过程开发的主要步骤
一、化工过程开发的三个阶段
无固定模式
1.探索研究
开发源于某种idea,其来自科学概念的移植、文献信息的启示、实验室的偶然发现（峰、反常实验现象、意外发现都能启发灵感、形成创新概念、方案路线）。
如乙醇脱水制乙烯，在催化剂Al2O3上，乙醇要求95%，受70年代甲醇在HZSM-5（憎水性）生成混合烃的启发，可以实现乙醇脱水。
粗略、需完善
2.过程研究：系统的实验室工作
3.过程开发：设计、技术经济评价
二、原化工部新技术开发管理条例
第五节化工过程开发涉及的若干基本概念
一、实验室研究、小试、模试、中试
1.实验室研究
可以是纯理论、应用基础或开发基础研究，与小试有区别
是立项之前为收集资料、验证文献和设想所作的实验，间歇、欠系统、玻璃仪器。
目的：确定原料路线、探索反应可行性、观察现象、获感性认识及样品。
2.小试
小型工业模拟试验（初步技术经济评价、正式立项后的系统工作）
以工程的观点收集情报资料，进行目的明确，尽量结合工业生产实际（金属设备、工业原料、连续、模拟化工单元操作）的实验
任务：a验证开发方案的可行性、完整性。b测定收集物化数据。C产品分析方法。d整理最佳方案，完成概念设计
2. 模试
模型试验：对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。
设备：一般比实验室研究规模大并具有工业设备的仿真性质。
主要内容：
考察化工过程运行的最佳条件；考察设备内传热、传质、物料流动与混合等工程因素对于化工过程的影响；观察设备放大后出现的放大效应；寻找产放大效应的原因，测定放大所需的有关数据或判据等等。
形式：热模、冷模
4. 中试
中试是‘”中间工厂试验”的简称，它是在小试或模试之后迸行的半工业化规模的模拟试验。在化工过程开发中，是一次较大规模的对开发的技术方案作较全面的试验考察。
由于中试规模要比小试大得多．它对工业过程的模拟则较接近于真实，故中试结果可作为基础设计的依锯。
中试考察的内客主要有以下几项：
（1）检验小试确定的工艺方案和工艺条件；
（2）考察工艺系统连续运转的可靠性；
（3）考察设备放大后所产生的放大效应的程度，分析产生的原因，寻找消除的办法；
（4）确定检测方法；
（5）考察物料对设备材质的腐蚀；
（6）考察物料循环产生的微量杂质积累带来的影响；
（7）提供一定量的产品供应用考察；
（8）考察“三废’”的生成量、危害程度和治理方法；
（9）为估算投资和成本，以及建立生产工作岗位的操作规程提供资料。
二、概念设计、基础设计、工程设计
1. 概念设计
定义：又称预设计、估量设计、设计研究等。根据试验室研究结果，对预定规模的工业生产装置进行假想设计。
目的：在于对所要开发的工艺的技术成熟程度和经济合理性作出初步评价，确定开发研究的内容重点，并估计开发过程中的风险。
内容：包括设计规模和范围、原材料和成品规格、工艺流程图和简要说明、物料衡算和热量衡算、主要设备的关键尺寸和材质、主要技术经济指标、投资估算和产品成本估算、“三废”处理方法以及对试验研究的建议等。
设计所需要的数据来源：试验室研究报告、文献资料、现有类似产品生产的经验，以及根据热力学、动力学等理论或经验式、半经验式的计算结果等。
数据的取舍和估计，特别是工艺流程的构成和设备的选型：则要取决于概念设计负责人的技术水平、经验和判断力。若在概念设计过程中，发现试验室研究结果中有较严重的缺陷或错误时，则要进行必要的补充试验。
2.基础设计
定义：在最终评价得到肯定结论后，根据中试研究结果和所收集的资料，对工业生产方案和装置型式所作的原则性设计。
是研究开发工作成果的主要表现形式，也是研究开发单位向用户进行技术转让的主要技术文件，又是设计单位为用户进行工程设计的主要技术依据。
基础设计的内容和深度可由研究－开发单位与设计单位协商确定，通常有：带控制点流程图、物料流程图、物料衡算和热量衡算、设备一览表和设备简图、投资和成本估算等。
3.工程设计
定义：工程设计即“施工图设计”，它是依据基础设计来编制有关工程实施的技术文件。
内容：除基础设计所有内容外，还应增加说明设计程序的设计说明书，详细的定型设备型号、规咯、零部件及材质的明细表非定型役备加工制造的图纸和装配图，指导装置安装的详细工艺流程图带控制点的流程图和管线图，设备的平面布置图和立面布置图等等。此外，也有详细的消耗定额、投资和成本慨算，‘三废”排放量和非排放点说明等文件。
要求：工程设计一般是由工程设计人员来编制的。在进行工程设计时，工程技术入员应对项目的研究有较深刻的了解，通常应参加设计项目的中试和基础设计工作，否则容易造成研究与设计工作脱节。
三、技术经济评价
初步：立项之前的评价，对项目进行取舍。项目的科学性、实用性、可靠性。
中间：开发过程的评价，如对小试、概念设计、模式、中试、基础设计的评价。侧重技术方案的科学性、可靠性，经济的合理性
最终：工业化评价或项目评估，开发后期进行。目的：抉择投资建设。
四、几种关系
1.过程研究和工程研究的关系
过程研究：过程开发的基础研究之后，对已确立的课题所作的一系列模拟实验研究。
过程设计：概念设计、基础设计、技术经济评价。
2、小试和概念设计的关系
把小试和概念设计相互关联，反映了研究人员在实验室研究时，已开始构思项目的技术方案、从而可以避免在实验室研究中最容易出现不结合实际的单纯理想状态的考察。
在化工过程开发之初，就紧密联系开发目标来考察技术方案的技术可靠性和经济合理性，既保障了开发项目的试验研究是为了提供过程开发的技术经济信息这一目的来完成，又较容易从试验研究中逐渐形成正确的工艺技术方案。实际上在实验室研究工作完成之后，所作的概念设计可以看成是对实验室研究工作的总结和鉴定。一份正确的概念设计．对于指导以后的过程研究和工程研究都是十分有意义的。
如果在小试完成之后，不经过概念设计即转人中试，而且只把中试作为测取放大数据的手段．交由别的人员来完成，这样就往往因小试研究成果未经概念设计的严格检验而容易造成失误。如果把中试装置的设计建立在概念设计的基础上，因为概念设计既保证了小试的完整与正确．又避免了中试因小试不足而造成的失败。
概念设计的任务一般由试验研究人员来承担，因为只有研究者最了解项目研究的目标和内容，由他们来作概念设计，有利于提高概念设计的可靠性和科学性避免了因设计者和研究者之间不能沟通而造成设计上的失误。
3、模型试验与技术经济评价的关系
模型试验是考察在实验研究中因受规模和其他条件限制而不能考察的一些内容，如考察放大效应。寻找产生放大效应的原因，测定有关的工艺参数等等。
模型试验之后的技术经济评价，是对试验结果的鉴定。通过评价可以了解试验内容是否适当，试验结果是否正确，以及所形成的技术结论是否科学合理等等。
把模型试验和技术经济评价关联起来，能及时将评价结果和从评价中发现的问题返回模型试验．再进行考察，就可弥补原试验工作的不足。必要时可以调整试验内容，重新拟定试验方案，甚至改变试验的方法进行试验．这样可以确保模型试验的效果和试验结果的正确可靠，从
而可避免形成一些不当或错误的技术概念利技木措施。
4、中试和基础设计的关系
在化工过程开发中，有时把中试成果当成成熟的工艺技术并据此作工业装置设计，这样的开发程序是有缺陷的。因为中试成果未经检验。如果中试设计不当或不够完整，就会造成工业装置设计出现错误。在实际的化工过程开发中．这样的失误并不少见。
为了使中试获得检验，人们把工业装置设计分为基础设计和工程设计两个阶段，并把中试和基础设计联系起来，由研究入员参与这一工作，这样一来就使得中试的任务不仅仅是取得中试结果．更重要的是用基础设计来检验中试结果。如果从基础设计中发现中试提供的数据不全和不准确．则应将发现的问题返回中试，重新进行研究，直到取得满意结果为止。依照这样的开发程序．不仅保证了中试结果的科学可靠；而且也保证了基础设计的正确和完整、无疑对提高以后工程设计的效率和质量，避免造成装置建设时的失误利浪费是非常有益的。
1. 化工过程开发的任务是开拓满足国民经济需要的新产品及对老产品生产工艺及设备的改造。新的化工产品或新的化工工艺经由实验室研究、放大试验到工业化生产的全过程为化工产品开发。
2.通常化工过程开发的实验室研究内容包括基础研究部分和小试。
3.概念设计又称预设计，是根据实验室研究成果，结合收集的各种技术经济信息，对被开发过程的工业化方案提出的初步设想。
4.技术经济评价在不同的开发阶段有不同的评价方式，具体为初步评价、中间评价和最终评价。
5.模型试验是在模型装置中考察工程因素对化工过程的影响，寻找产生放大效应的原因。
6.工程设计又称为施工图设计，它以基础设计为依据，编制工程实施的技术文件。
7.研究课题的来源有纵向课题、横向课题和自选课题。
8.化工过程开发的核心问题是放大。
9.化工过程开发常用的模拟放大方法有经验放大法、数学模型放大法、部分解析法和相似放大法。
10.预试验有认识试验、析因试验和鉴别试验三种形式。
11.多因素多水平的试验设计方法主要有正交设计法、均匀设计法、序贯设计法等。
12.试验数据的处理方法主要有列表法、图解法和数学模型法。
13.化工过程开发所需的资料包括专门资料和外围资料。
14.按反应物的相态的不同，反应器可分为均相反应器和非均相反应器。
15.按操作方法的不同，反应器可分为间歇操作、连续操作和半连续操作反应器。
16.一项工程项目的投资包括固定资金、流动资金和贷款利息。
17.评价原料路线的原则应从可靠性、经济性和合理性等方面考虑。
18．市场预测的方法包括定性预测法和定量预测法。
19.实验室测定研究反应动力学采用的连续反应器有积分反应器、微分反应器、无梯度反应器和脉冲微型反应器。
20.以化学反应为工艺核心，并连接反应前、后对物料进行处理的工艺步骤，形成一个由原料到产品的生产工艺程序，称之为工艺流程。
21.在流程设计中，运用热交换网络技术，是合理利用能源，降低生产成本的有效措施。
主要名词：
1.冷模试验
2.基础设计
3.工程设计
4.放大效应
5.经验放大法
6.数学模型放大法
7.系统实验
8.中试试验.10.预试验.11.流动资金.12.化工过程开发.13过程研究.14工程研究15.生产成本.
1.实验室研究成果与与工业生产的有哪些区别？
2.化工过程开发的主要内容是什么？
3.自选课题应注意的问题是什么？
4.技术开发项目的立项应考虑哪些条件？
5.经验放大法的特点是什么？
6.数学模型放大法的特点是什么？
7.中试包括哪些内容？
8.正交设计法的步骤？
9.过程开发所需的外围资料包括哪些方面？
10.间歇搅拌釜放大因注意的问题是什么？
11.管式反应釜放大应注意的问题是什么？
12什么是生产成本？按生产产品费用的地点，成本可分为哪几部分？
13.技术经济评价标准应哪些方面？
14.如何利用相似放大理论进行冷模试验？
一、填空题（每空1分，共20分）
二、名词解释（每小题3分，共15分）
三、简答题（每小题8分，共40分）
四、计算题（共10分）
参见p118-125例5-15-2,5-3
五、综述题（共15分）
1 化工原理期末考试试题 一．填空题 1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。 2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。 3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。 4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。 5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。（减小，增大，不变，变化不确定） 6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。 （泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间） 7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。（降低，升高，保持恒定）。 8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。（增 大、减小、不变） 9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。升温，气提，降压(三写二) 11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。（减小，增多） 12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。（升高，升高） 13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。 14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。 15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。 16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相
西安交通大学17年9月课程考试《化工分离过程》作业考核试题 一、单选题（共35 道试题，共70 分。） 1. 简单精馏塔是指 A. 设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置 B. 有多股进料的分离装置 C. 仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备 D. 无 正确答案： 2. 平均吸收因子法（） A. 假设全塔的温度相等 B. 假设全塔的压力相等 C. 假设各板的吸收因子相等 D. 无 正确答案： 3. 如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（） A. 正偏差溶液 B. 理想溶液 C. 负偏差溶液 D. 不一定 正确答案： 4. 气液两相处于相平衡时，（） A. 两相间组分的浓度相等 B. 只是两相温度相等 C. 两相间各组分的逸度相等 D. 相间不发生传质 正确答案： 5. lewis提出了等价于化学位的物理量（） A. 蒸馏 B. 吸收 C. 膜分离 D. 离心分离 正确答案：
6. 关于均相恒沸物的那一个描述不正确（） A. P-X线上有最高或低点 B. P-Y线上有最高或低点 C. 沸腾的温度不变 D. 部分气化可以得到一定程度的分离 正确答案： 7. 液相双分子吸附中，U型吸附是指在吸附过程中吸附剂（） A. 始终优先吸附一个组分的曲线 B. 溶质和溶剂吸附量相当的情况 C. 溶质先吸附，溶剂后吸附 D. 溶剂先吸附，溶质后吸附 正确答案： 8. 二无理想溶液的压力组成图中，P-X线是（） A. 曲线 B. 直线 C. 有最高点 D. 有最低点 正确答案： 9. 平衡常数较小的组分是 A. 难吸收的组分 B. 较轻组份 C. 挥发能力大的组分 D. 吸收剂中的溶解度大 正确答案： 10. 关于均相恒沸物的那一个描述不正确（） A. P-X线上有最高或低点 B. P-Y线上有最高或低点 C. 沸腾的温度不变 D. 部分气化可以得到一定程度的分离 正确答案： 11. A. B. C. D. 正确答案： 12. 约束变量数就是（） A. 过程所涉及的变量的数目； B. 固定设计变量的数目 C. 独立变量数与设计变量数的和； D. 变量之间可以建立的方程数和给定的条件. 正确答案： 13. 约束变量数就是（）
绪论 1、过程工程的内容有： a、过程开发实验室研究成果到工业化 b、过程设计提供建设过程所需要的文件及图纸 c、过程改善对已建的过程经行优化挖潜 2、什么是过程开发？ 从实验室的成果实现工业生产装置的成功开发和运转。or从立项开始，经过研究、设计、建设，直到一项新产品、新工艺或新技术投入生产的整个过程。 3R原则： 减量化原则要求用较少的原料和能耗投入来达到既定的生产目的，进而从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。 在使用原则要求制造生产品和包装容器能够以初始的形式被反复使用。 再循环原则要求产品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可恢复的垃圾。 3R原则与化工设计的目标是一致的，其表述更强调节约能源和减少环境污染。 第一章 一、化工过程开发的主要环节、目的和意义 A主要环节：1、资料收集用工程观点收集和整理与过程有关的技术情报 2、概念设计进行预设计 3、过程评价对过程进行技术和经济评价 4.、中试经行模拟实验和中间实验 5、整理资料按照工程设计的观点整理情报资料和实验结果 6、基础设计、工程设计 目的和意义：化工过程开发是要把生产“设想”变为生产“现实”，即从实验室研究成果过度到第一套工业生产装置。化工过程开发是实验中的构想和研究成果能否顺利投入工业生产的关键环节，这一过程对新技术、新产品的工业实施以及现有过程的改进具有举足轻重，不可缺少的作用。但是从实验室研究成果到工业生产过程存在放大效应，因此，单靠在实验阶段取得的研究资料是不够的，需要进行化工过程开发研究。 二、从实验室到工业存在放大效应的原因 a、热力学、动力学数据大多数还不足以解决从小规模装置过渡到大规模的工业化生产装置的所有问题 b、副产物对反应过程和最终产品性质的影响还不够清楚 c、实验室里得到的产品样品，往往是经过最有利的操作步骤而制得的，反应物也往往是采用试剂级原料，因此最终产品的特性尚不能最后定论 d、实验室一般是在操作参数有限的范围内进行的 e、实验所用的材料、设备和物料与工业并非完全相同，而且实验时间相对较短，在实验室里一般较少考虑使用设备材料的腐蚀和产品的污染等问题。 三、中试的必要性、任务及注意事项 A必要性：1、基础研究是原理性实验，规模小，设计的影响因素少;而工业的规模大，涉及的因素多，过程复杂。 2、通过中试可以验证放大模型或设计结果的可靠性 B主要任务：1、验证基础研究得到的规律
化工过程开发 Development of Chemical Technological Process 课程基本情况 学分：2.0 学时：32 先修课程：四大基础化学、化工原理、反应工程、文献查阅、分离工程。 适用专业：化学工程与工艺 教材：《化工过程开发概要》，武汉：武汉大学出版社，2002 ；《化工过程开发》，于遵宏等. 上海：华东理工大学出版社，1996 . 课程分类：考查 开课教研室：化工工艺教研室 一、课程的性质与目的 课程性质：新的化工产品或新的化工工艺经由实验室研究、放大试验到工业化生产的全过程为化工产品开发。课程涉及合成、工艺、工程、设备、控制、经济、环保等多种学科知识。内容实用性强，是学生从学习知识到应用知识的桥梁。 课程目的：学生了解新的化工产品开发的过程，掌握新的化工产品开发的方法和相关的知识。 二、课程的基本内容及要求 基本内容 第一章绪论 第二章选题和立项 第三章化工过程开发中的实验室工作 第四章化工过程放大 第五章反应器的类型和设计 第六章化工过程开发实验中的数据处理 第七章投资、成本、折旧和盈利 第八章技术经济评价 基本要求 1.了解并掌握化工过程开发所涉及的基本观点、内容和步骤 2.掌握以小试为重点的开发研究实验方法和中试放大的基本方法 3.建立技术经济评价的思想 4.初步掌握化工过程开发的数据处理方法 第一章绪论 五节内容 第一节化工过程开发的基本内容 一、化工过程及化工工艺（几个概念） 过程： 指相互关联的一系列活动或变化，是事物的发展，是事情经历的经过。 化工过程： 指若干相互关联的化工单元操作以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的变化。 开发： 任何一新的化工过程都具有创造性，其内在的客观规律，是科学存在的。开发指人们对过去未能利用的东西加以利用，包括研究、改进和发展。任何开发过程均带有研究、改进、使之得到发展、体现出价值的创造性活动。 化工过程开发：（书P1） 指从一个有关新的化学产品、新技术或工艺的概念的形成，到科研、设计、建厂，从第一套
泰山学院材料与化学工程系2004级、2006级（3＋2）化学工 程与工艺专业(本)科2007～2008学年第一学期 《化工分离过程》试卷A 答案及评分标准 (试卷共7页，答题时间120分钟) 一、 填空题(每空1分，共30分) 1.萃取剂回收段 2. KV L A =、难易程度 3.设计、操作 4. 分配组分 5.1个、单向传质 6. 稀释 7. 增大 8. S 、H 9. 塔釜 10.理论板数 11. 可逆 12. 大于 13. 平衡分离过程、速率控制过程 14. 气相组成和液相组成的比值（y/x ） 15. ∑=1i i x K 16. 越多 17.底 18.P 2s 、P 1s 19不利 20. 硅胶、活性氧化铝、活性炭 21. 能量ESA 、物质MSA 二、选择题(共10题，每题2分，共20分) 1.a 2.a 3.a 4.c 5.c 6.c 7.b 8.d 9.d 10.a 三、简答题(共6题，每题5分，共30分)
1.采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需C-1个塔（2分）安排分离流程的一些经验规则： 1）按相对挥发度递减顺序分离； 2）最困难的分离应放在塔序的最后； 3）尽可能对分（塔顶与塔釜采出相差不大）； 4）分离要求高的组分最后分； 5）含量多的组分先分； 6）特殊组分先分（特殊组分：热敏性、强腐蚀性、易爆、易燃等）。（以上每小点0.5分） 2.多组分精馏分离，馏出液中除了重关键组分外没有其他重组分，重组分全部由塔釜排出，而釜液中除了轻关键组分外没有其它轻组分，轻组分全部由塔顶排出，这种分离情况称为清晰分割，此时非关键组分为非分配组分。（3分）而馏出液中除了重关键组分外还有其他重组分，釜液中除了轻关键组分外还有其它轻组分，这种分离情况称为非清晰分割，此时非关键组分为分配组分。（2分） 3. 1）原理不同：吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。（1分） 2）传质形式不同：精馏操作中，汽液两相接触时，汽相中的较重组分冷凝进入液相，而液相中较轻组分被气化转入汽相，因此传质过程是双相传质过程；而吸收过程则是气相中的某些组分溶到不挥发的吸收剂中去的单向传质过程。（2分） 3）塔式不同：一般的精馏塔是一处进料，塔顶和塔釜出料，而吸收塔是两处进料、两处出料。（1分） 4）多组分精馏过程有两个关键组分，多组分吸收过程只有一个关键组分（1分）。 4.最小回流比是馏的极限情况之一，此时，未完成给定的分离任务，所需
一、名词解释(10分) 1、化学工艺（Chemical Techonlogy）：凡是运用化学方法改变物质组成、结构，合成新物质的生产过程和技术。 2、化学工业（Chemical Industry）：运用化学工艺生产化学品的产业部们。 3、化学工程（Chemical Engineering）：研究化学工业生产过程中的共同规律，解决规模放大、设计和生产操作的科学。包括传递过程、化工热力学、化学反应工程、分离工程、单元操作和过程系统工程等。 4、化工过程：是指若干相互关联的化工单元操作以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的变化。 5、化工过程开发：是指从一个有关新产品、新技术或新工艺概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功的过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。 6、工程设计：用文件化的语言将工艺技术转化为图纸的过程。 7|、工艺发表：工艺专业向项目内部有关专业发表工艺文件的一种行为。 8、折旧：将固定资产的损耗按一定方法逐步转移到生产成本之中，通过产品销售的收入加以补偿。 9、放大系数：放大后与放大前的规模之比为放大系数。 10、柱距和跨度：纵向定位轴线间距称为跨度，横向定位轴线间距称为柱距。 11、概念设计：依据小试提供的技术信息和收集的相关技术经济资料，对开发项目的工业化方案提出的一个初步设想。 12、返混：不同停留时间物料的混合称为返混。 13、增值税：纳税人在特定时期生产或销售产品及提供劳务等各环节所取得的收入，大于购进原料支付金额的差额，此部分为新增加值。对此增值部分形成的征税科目，即增值税。 14、开间与进深：开间指房间在建筑外立面上占的宽度；垂直于开间的房间深度尺寸叫进深 15、风玫瑰图：即风向频率玫瑰图。将风向分为8个或16个方位，按照个各方位风的出现频率以相应的比例长度点在8个或16个轴线图的轴线上，再将各相邻方向的线段用直线连接，即成为闭合折线，此闭合折线即风向玫瑰图。 五、问答题(60分) （一）化工过程开发的基本内容： 根据实验室开发基础研究的成果和有关的工程资料，按照科学的方法，寻求技术可靠、经济合理的途径来制备该化学品，然后进行扩大实验，评价过程的可行性，设计工业装置，实现工业化。 （二）化工过程开发是研究概念的形成并涉及从化学实验室研究成果成功地过渡到大规模商品生产的一门工程技术研究。其核心是“放大”和“优化” （三）化工过程开发的特点： 1、原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性。 2、化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用 3、环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题 4、在化工过程开发中技术经济观点十分重要 （四）数学模型方法用于过程开发和放大时的步骤： ①将过程分解成若干个子过程； ②分别研究各子过程的规律并建立数学模型；如反应动力学模型、流动模型、传热模型、传质模型等； ③过程综合，或称计算机模拟，即通过数值计算联立求解各子过程的数学模型，以预测不同
1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分）
分离工程习题 第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。 答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1） 总变更量数Nv; （2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni; （4） 固定和可调设计变量数Nx , Na ； （5） 对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解： （1） Nv = 3 ( c+2 ) V-2 F zi T F P F V , yi ,Tv , Pv L , x i , T L , P L 习题5附图
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 前言 (1) 1化工过程开发的步骤 (1) 1.1收集资料 (1) 1.2概念设计 (2) 1.3技术经济评价 (2) 1.4模型试验 (2) 1.5中试 (3) 1.6基础设计 (3) 1.7工程设计 (3) 2化工放大过程的步骤 (3) 3过程放大的方法 (4) 3.1全流程逐级放大 (4) 3.2数学模拟放大 (4) 4放大过程应注意的问题 (4) 4.1过程放大实验室化学家和过程工程师的任务及相互配合 (4) 4.2必须保证设备放大后经济上的合理性和各项指标的先进性及系统调优 (5) 5过程优化 (5) 5.1大系统优化 (5) 5.2系统优化是单元过程优化的前提 (5) 5.3系统和单元过程的优化都是以模型为基础 (5) 5.4离线优化中有关特殊或专用模块需要使用者自行开发 (6) 结语 (6) 参考文献 (6)
化工过程开发与放大 摘要：化工的发展，新技术大多都是从实验室试验开始的，但是在付诸生产之前要进行必要的科学论证，才能过渡到化工的装置生产。而化工过程的放大是新产品开发过程中的必由之路，是科研转化为生产力的必经途径。处理好这个环节，就能加速实现新产品的工业化。 关键词：过程开发；过程放大；过程优化 Abstract: chemical development, new technologies are mostly from laboratory tests started, but before put into production to conduct the necessary scientific proof to the transition to the production of chemical apparatus. The chemical amplification process is a new product development process in the only way, is to research into productivity necessary way. Handle this aspect, we can accelerate the industrialization of new products. Keywords: process development; amplification process; Process Optimization 前言 从化学工业的发展看，各种新产品、新工艺、新技术，在他们实现工业化之前，大多都是从实验室研究开始的。但是，在实验室研究和工业生产之间，由于处理物料量等许多条件相差悬殊，两者的差别很大。实验室研究成果往往不能真实反映工业生产的情况，而只能在理论上说明该过程的可能性。若要把实验室的研究成果付诸工业化生产，必须对该成果进行多种形式的研究和反复论证，深入考察在实验室条件下无法考察的各种工程技术问题，并进行必要的技术经济评价。 化工过程有下面两种类型，一是传递过程，包括传动、传热和传质过程，属于没有物系组成变化的物理变化；二是化学反应过程，属于有组分变化的化学过程。这些过程是在设备中实现的，所以过程放大就是设备能力的放大。 1化工过程开发的步骤 化工过程开发是一种高投资、高风险、高效益、涉及面广的工程项目，要经过如下一系列步骤。 1.1收集资料 化工过程开发所需的资料十分广泛，除了开发放大和过程优化所需的一切技术资料外，还有原料、产品、副产品、能源以及地理环境等方面的许多重要技术
浅谈对化工过程开发的认识 化学化工学院2011级应用化学 课程名称化工过程开发概要 摘要：本文从化工过程开发的基本概念，化工过程开发的步骤，化工过程开发的主要影响因素三方面系统的归纳了关于对化工过程开发的认识；以及“现代模试系统”在化工过程开发中的发展与应用。 关键词：化工过程开发;开发步骤; 化工工艺; 研究;模拟系统 Abstract: This article from the basic concept of development for chemical process, chemical process development steps, the main influence factors of chemical process development three aspects of the system summarizes the knowledge about chemical process development; development and application of "modern mold test system in chemical process development. Keywords: chemical process development; development process; chemical process; research; simulation system 引言 从化学工业发展看，化工过程开发是指把在实验室研究出来的新产品、新工艺、新技术在用于工业生产之前，而进行的放大和经济技术评估，它是把一个新产品、新工艺、和新技术用工业生产的关键环节。本文主要对化工过程开发的基本概念、化工过程开发的步骤、化工过程开发的主要影响因素进行叙述，并对化工产品开发进行举例分析设置实验点。 1化工过程开发的基本概念 任何一种化工过程都是由若干单元过程（或设备) 按一定的流程组成的人们对化工生产过程的认识在不断深化，从本世纪20年代至今已发生了三次飞跃。从化学工业的发展来看，化工过程开发是指从一个有关新的化学产品、新技术或工艺的概念的形成，到科研、设计、建厂，到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全过程。化工过程开发基本内容是基础研究的成果、资料，合理的途径，扩大实验，评价可行性和工业装置。 化工开发研究是在“应用基础研究、应用研究和各种科技信息的基础上，开展新技术的工艺条件、技术规范、工程放大、技术经济评价等方面的研究，取得化工生产装置设计、制造、建设、操作及销售所需的数据与资料，为实现新技术在工业生产中
徐州工程学院试卷 — 学年第 学期 课程名称 化工原理 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名 一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是 D A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大 2. 判断流体流动类型的准数为___ A ____。 A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数 3. 在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 形压差计，当流体流过该管 段时，压差计读数R 值反映的是 A A A 、 B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力 C A 、B 两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是 A 。 A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是 D A Z 2-Z 1=0 B Σh f = 0 C 22 21022 u u -= D p 2-p 1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置 上宜 A A. 先除尘后升温 B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓 7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t 1=100℃, △t 2=25℃，则第一、二层 的热阻R 1、R 2的关系为_____D______。 A. 无法确定 B. R 1 = 0.25R 2 C. R 1 = R 2 D. R 1 = 4R 2 8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效 B A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。 9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y 10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条 件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分 30 15 15 40 100 得分
化工分离过程试题库 朱智清 化学工程系有机教研室
目录 前言................................. 错误!未定义书签。目录................................................ II 第一部分填空题 (3) 第二部分选择题 (8) 第三部分名词解释 (14) 第四部分计算题 (15)
第一部分填空题 1.分离作用是由于加入（）而引起的，因为分离过程是（）的逆过程。 2.质量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。 3.分离过程是（）的逆过程，因此需加入（）来达到分离目的。 4.工业上常用（）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又 称为（）。 5.固有分离因子是根据（）来计算的。它与实际分离因子的差别用（）来 表示。 6.汽液相平衡是处理（）过程的基础。相平衡的条件是（）。 7.当混合物在一定的温度、压力下，满足（）条件即处于两相区，可通过（） 计算求出其平衡汽液相组成。 8.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（）。 9.最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。 10.吸收因子为（），其值可反应吸收过程的（）。 11.对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（）合成的。 12.吸收剂的再生常采用的是（），（），（）。 13.精馏塔计算中每块板由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。 14.用于吸收过程的相平衡关系可表示为（）。 15.多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（）型计算和（）型计算。 16.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。 17.吸收过程在塔釜的限度为（），它决定了吸收液的（）。 18.吸收过程在塔顶的限度为（），它决定了吸收剂中（）。 19.吸收的相平衡表达式为（），在（）操作下有利于吸收，吸收操作的限度 是（）。 20.若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为 （）。 21.解吸收因子定义为（），由于吸收过程的相平衡关系为（）。 22.吸收过程主要在（）完成的。 23.吸收有（）关键组分，这是因为（）的缘故。 24.图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为（），因此可得出 （）的结论。 25.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。 26.恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（）以上。 27.吸收过程只有在（）的条件下，才能视为恒摩尔流。
化工1210 舒丹丹学号：2012011304 浅谈对化学工程与工艺的认识 化学工程与工艺专业是一门厚基础、宽口径、适应性强的大专业，它对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求。 因为化学工业是具有技术密集、人才密集、资本密集的特征，对学习化学工程与工艺的学生是有一定的培养要求的。一是掌握化学工程、化学工艺等学科的基本理论和基本知识。二是掌握化工装置工艺与设备设计方法，掌握化工过程模拟优化方法。三是对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力。四是熟悉国家对于化工生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针、政策和法规。五是了解化学工程学的理论前沿，了解新工艺、新技术与新设备的发展动态。六是掌握文献、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。七是具有创新意识和独立获取新知识的能力。只有具备了这些基本的能力之后，我们才能真正的学好化学工程与工艺这门学科。 在我们学校，化学工程与工艺主要有化学工程、化学工艺和工业催化。下面我将从化学工程和化学工艺这两个方面简单的谈谈对化学工程与工艺的认识。 首先，化学工程是研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程与物理过程的共同规律一门工程学科。化学过程是指物质发生化学变化的反应过程，而物理过程是指物质不经过化学反应而发生的组成、性质、状态、能量变化过程。化学工程是研究工业生产过程
中有关工程因素对过程和装置的效应，特别是放大效应的影响，以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。它是以物理学、化学和数学的原理为基础，广泛应用于各种实验手段，与化学工艺相配合，去解决工业生产过程。也就是说，化学工程的研究对象实际上就是单元操作，单元操作是构成多种化工产品生产的物理过程，通过对单元操作的研究，得到具有共性的结果，这些共性的结果以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。 化学工艺是研究原料经过化学反应转变为产品的过程，所以化学工艺的研究对象是工业生产的总过程，而不是过程中的某一单元操作，这是与化学工程的最大的区别。化学生产过程一般有三个步骤：原料处理、化学反应、产品的精化。化学工艺是要研究这三个过程，以达到产品的最优化。化学工艺的主要课程有化工原理、化工热力学、化工传递过程、化学反应工程、化工机械、精细有机合成原理等。 上周学院组织学院学生去东区参观了我校的国家重点实验室。虽然现在我的专业知识很薄弱，对很多的实验室的装置和设备原理不是很懂，但至少让我了解到化学工程与工艺真的是一门很重要的专业，如果生活中缺少了化学工程与工艺，世界的科技水平是不可能发展到今天的水平的。现在我将简单介绍我校的传质与分离实验室膜分离研究室。 传质与分离实验室膜分离研究室现在主要有4位教师。张卫东老师，他是博士、教授、博士生导师。他长期从事于膜分离方面的科研工作，尤其是在中空纤维膜器结构设计及中空纤维膜萃取过程及纳滤
模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C,
1.分离过程可分为（机械分离）和（传质分离）两大类。按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即（平衡分离）和（速率分离）。过滤属于（机械分离），精馏操作属于（平衡分离） ，超滤属于（速率分离）。 2. 平衡分离过程所用的分离剂包括（物质媒介）和（能量媒介）。 3. 设计变量由（描述系统的独立变量数）和（变量之间的约束关系数）确定，计算设计变量的表达式是（Ni=Nv-Nc），设计变量分为（固定设计变量）和（可调设计变量）。 4. 工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（理想分离因子）。 5. 汽液相平衡是处理（传质）过程的基础。相平衡的条件是（各相的温度、压力相等，各相组分的逸度相等）。 6. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分），只在塔顶或塔釜出现的组分为（非分配组分）。 7. 常见的特殊精馏有（共沸精馏）和（萃取精馏）。 8. 精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（质量传递），（能量传递）和（动量传递） 9. 气体吸收按照溶质与液体溶剂之间的作用性质可分为（物理吸收）和（化学吸收）。吸收因子的定义为（A=L/KV ），其与（L/V ）成正比，与（K ）成反比。 10. 结晶过程要经历两个过程，即（成核）和（晶体生长）。 1. 当把一个常温溶液加热时，开始产生气泡的温度点叫作（C） A.露点 B.临界点 C.泡点 D.熔点 2. 溶液的蒸气压大小（B ） A.只与温度有关 B.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关 C.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关 D.只与组分的浓度有关 3. 汽液相平衡K值越大，说明该组分越（A ）
开发 是指研制新产品，开拓新方法，发展现有过程，扩大应用领域。 化工过程开发 是指从实验室研究成果（新产品、新工艺等）过渡到实现工业化的科学技术活动。 科学 科学技术是第一生产力。 科学是发现，技术是发明。 科学是认识、改造世界的原动力，技术是改造世界的手段。 研究意指钻研，推究，反复探索。 基础研究：没有特定商业目的，以创新探索知识为目标的研究。 应用研究：运用基础研究成果和相关知识，为创造新产品、新方法、新技术、新材料的技术基础所进行的研究 技术开发研究：为创造新产品、新方法、新技术、新材料，以生产产品为目的的研究。 方法： 指解决思想、说话、行动等问题的程序、门路、途径等。 适当的方法是研究者取得成功的钥匙，是提高认识水平的阶梯。 科学研究方法论 思考过程：科学理论与方法指导，理论思维、计算与预测。 研究过程：收集材料方法、观察、测量、情报调研、试验、模拟。 思维加工方法、整理事实材料、建立系统理论、随机搜索、数学处理。 检验成果、科学实验、工程验证。 化工在人类生活中的地位 化工在国民经济中的地位第一次生产力提高——农业 第二次生产力提高——机械 第三次生产力提高——化工 第四次生产力提高——电子 第五次生产力提高——技术综合 化工与衣食住行的关系 化学纤维（醋酸纤维、聚酰胺66（尼龙））、塑料（ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯））、合成橡胶（丁苯橡胶）、化肥、农药、医药、能源、建筑。 化工过程研究与开发 是指从一个有关新产品、新技术或新工艺的概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功地过渡到第一套工业规模生产装置，附诸实施的全部过程。 化工过程研究与开发的目的为 产品开发、工艺工程开发、工艺改进、应用开发 实验室研究与工业生产的不同处 原料来源不同、杂质积累影响不同、传递规律变化 化工过程开发的特点 原料、生产方法和产品的多样性、化工开发与设计的多方案性、技术经济观点、重视能源和资源的充分利用、环境保护和过程安全（放大是化工过程开发的核心） 化工过程开发的基本方法 化工过程开发面临的实际问题非常复杂、化工等技术学科不能完全实现理论演绎 实验研究方法、数学模型方法（理论研究法）
模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生：而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大（大、小）一侧的：?值。间壁换热器管壁温度t w接近于：?值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a. Q.（y i —Y2）/ △ Y m,式中：△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;（Y i—丫2） /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 （A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C,