化工导论课件 第8章 生物化工
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第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离(提纯,回收)1.吸收2.气体的减湿3.液-液萃取4.固-液萃取(浸沥,浸取)5.结晶6.吸附(脱附)7.干燥 8精馏 目的:湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率mm a A A =mm a B B =mm a C C =……….......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 nn x A A =nn x B B =nn x C C =…….......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A AA A m m a m m x ==BB B m m a x =…….∑=++=iii B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i =故 ∑==iii AA A A m a m a nn xi iiAA A m xm a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1)X X x -=13.浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和(体积与混合物相等)∑=++=iB A CC C ........ρρA V m a V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp MVn M Vm C AAAA A A ===气体总摩尔浓度 RTp Vn C ==摩尔分率与分压分率相等 pp nn y A A A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB A A BB A A BA Mp M p Mn M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散: 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律: 对双组分物系下表达为: dzdl D J A ABA -=A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度,3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RTp c A A =得 dzdp RTD J AAB A -=定义A J 通过得截面是“分子对称”得,即有一个A 分子通过某一截面,就有一个B 分子反方向通过这一截面,填补原A 分子得空部位,这种分子对称面为固定时,较为简便。
1、化学工业的定义及分类。
(化学加工工业)广义:泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业,即经过反应过程实现原料向产品的转换的生产部门。
狭义:冶金、石油产品、建筑材料、纸张、皮革、食用化学品等的生产均列为其部门。
按化学工业产品:无机化工、基本有机化工、高分子化工、精细化工。
按原料:石油化工、煤化工、生物化工、农林化工;按产品吨位:大吨位产品、精细化学品;按化学特性:无机化工、有机化工。
2、常用的化工原料。
(P2)矿物原料:金属矿、非金属矿、化石燃料矿生物原料:动物原料、植物原料其它原料:空气、水、化学加工产品、垃圾废料3、化学与化工的区别化学:新物质合成、新化学反应、物质结构及性质、新机理、规律及理论。
化工:理论的应用、实验室中的物质或化学反应放大为工业装置。
4、化学工程与工艺包括的二级学科:化学工程:研究以化学工业为代表的过程工业中有关的化学和物理过程的一般原理和共性规律,解决过程及装置的开发、设计、操作及优化的理论和方法。
研究内容与方向包括化工热力学、传递过程原理、分离工程、化学反应工程、过程系统工程。
化学工艺:研究化学品的合成机理、生产原理、产品开发、工艺实施过程及装置的设计与优化,所涉及的工业领域以石油、煤、天然气和其他矿物为原料,采用化学加工过程,生产石油及石油化工、煤化工、基本有机化工、无机化工、化工冶金和高分子化工产品的工业部门。
生物化工:生物学、化学、工程学等多学科组成的交叉学科,研究有生物体或生物活性物质参与过程的基本理论和工程技术。
以实验研究为基础、理论和工程并重,综合遗传工程、细胞工程、酶工程及工程技术理论,通过工程研究、工程设计操作的优化与控制,实现生物过程的目标产物。
应用化学:研究精细化学品、专用化学品、功能材料及器件等的制备原理和工艺技术,其研究内容包括化工产品制备、分离与精制、产品复配与商品化,以及精细化学品、专用化学品、功能材料与器件研制过程中的合成化学、物理化学、化工单元反应、生物技术的应用等。
第八章传质过程导论第一节概述8-1 物质传递过程(传质过程)传质过程• 相内传质过程• 相际传质过程相内传质过程:物质在一个物相内部从浓度(化学位)高的地方向浓度(化学位)高的地方转移的过程。
实例:煤气、氨气在空气中的扩散,食盐在水中的溶解等等。
相际传质过程:物质由一个相向另一个相转移的过程。
相际传质过程是分离均相混合物必须经历的过程,其作为化工单元操作在工业生产中广泛应用,如蒸馏、吸收、萃取等等。
几种典型的相际传质过程●吸收:物质由气相向液相转移,如图8-1所示A图8-1 吸收传质过程●蒸馏:不同物质在汽液两相间的相互转移,如图8-2所示。
相界面AB图8-2 蒸馏传质过程●萃取,包括液-液萃取和液-固萃取液-液萃取:物质从一个相向另一个相转移。
例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。
液-固萃取:物质从固相向液相转移。
●干燥:液体(通常为水)由固相向气相转移其它相际传质过程:如结晶、吸附、气体的增湿、减湿等等。
传质过程与动量传递、热量传递过程比较有相似之处,但比后二者复杂。
例如与传热过程比较,主要差别为: (1)平衡差别传热过程的推动力为两物体(或流体)的温度差,平衡时两物体的温度相等;传质过程的推动力为两相的浓度差,平衡时两相的浓度不相等。
例如1atm,20ºC 下用水吸收空气中的氨,平衡时液相的浓度为0.582 kmol/m3 ,气相的浓度为3.28×10 - 4kmol/m3 ,两者相差5个数量级。
(2)推动力差别传热推动力为温度差,单位为ºC ,推动力的数值和单位单一;而传质过程推动力浓度有多种表示方法无(例如可用气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等等表示),不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。
8-2浓度及相组成的表示方法1. 质量分数和摩尔分数● 质量分数:用w 表示。
以A 、B 二组分混合物为例,有w A = (8-1)● 质量分数:用x 或y 表示。
以A 、B 二组分混合物为例,有x A = (8-2)2. 质量比与摩尔比 ● 质量比:混合物中一个组分的质量对另一个组分的质量之比,用w 表示。
历年考题总结简答题1、简单解释化工的含义?化学工业(chemical industry)、化学工程(chemical engineering)和化学工艺(chemical technology)的总称或其单一部分都可称为化工。
化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺,也可指其综合。
2、指出按现行学科的分类,一级学科《化学工程与工艺》下分哪些二级学科?化学工程、化学工艺、应用化学、生物化工、工业催化3、简述化学工程与化学工艺的差别?化学工程研究以化学工业为代表的过程工业中有关的化学过程和物理过程的一般原理和共性规律,解决过程及装置的开发、设计、操作及优化的理论和方法问题。
化学工艺即化工技术或化学生产技术。
它是指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这一转变的全部措施。
化学工艺学是以产品为目标,研究化工生产过程的学科,目的是为化学工业提供技术上最先进、经济上最合理的方法、原理、设备、流程。
4、简述现代高等教育指导思想与培养目标?1、三大合成材料主要指什么?在日常生活中有哪些应用?请分别举出它们各自的3种常见品种名称塑料、合成纤维、合成橡胶2、指出至少5种功能高分子材料的类型。
3、离子交换树脂的基本功能是什么?4.常用的聚合反应有哪四大类型?1、重要的能源有几种?其中有哪些是可再生的?2、天然气资源的四种蕴藏形式的简单名称各是什么?指出天然气在化学工业中上的主要用途。
3、由气田采出的天然气和由油田气采出的天然气的主要区别是什么?4.试指出煤的三种化学利用方法。
5、煤的主要化学加工方法有哪几种?煤的高温干馏后的主要产品有哪四种?6、石油炼制和石油化工的主要产品有哪些?各列举5种。
7、石油一次加工的基本过程是什么?得到的燃料油主要包括哪几种?属于哪一种单元操作?1、无机化工包括哪些类产品?无机非金属材料中的硅酸盐材料包括哪几种?2、举出产量较大的五种无机化工产品及五种有机化工产品。
3.、指出侯氏制碱法与氨碱法(索尔维发)的主要区别。
中国海洋大学本科生课程大纲一、课程介绍1•课程描述:《现代化丄导论》课程是为化工类及相近专业本科生开设的了解现代化匸概貌及其工程与技术基础的导论性专业教育课程。
课程系统介绍了化工的传统领域及新兴领域的基础知识、典型生产过程及发展的方向,化工的专业技术基础;还对绿色化学与化工在全球的兴起,传统化工向绿色化、精细化、高科技化的现代化工的发展趋势以及我国化工高等教育改革进行了介绍。
2.设计思路:本课程教学主要采用图文并茂的多媒体教学形式,并结合同学们的相关文献资料的查阅和认知等来开展课堂讨论。
3.课程与其他课程的关系本课程教学内容涉及知识面广,在学习此课程之前,要求学生具有良好的工程认识,物理化学、无机化学和有机化学等基础课知识,例如《物理化学》、《无机化学》等。
二、课程目标《化工导论》是一门概述性课程,是对化工领域各专业的综合性介绍。
本课程的主要任务是增进学生对化学工程与工艺专业和化工领域的认识,了解化工的传统领域及新兴领域的基础知识、典型生产过程及发展方向,激发学生对化工专业的学习兴趣。
通过对典型化工案例的分析,以培养学生分析和解决化工实际问题的能力。
三、学习要求本课程可安排在无机及分析化学、有机化学、大学物理和物理化学课程之后进行;要求学生掌握化学工程、化学工艺和化学工业的概念以及与化工领域相关的生产过程的基本知识。
四、教学内容第1章绪论(1学时)1.1化工概述1.2化工在国民经济中的地位1.3化学工业发展史第2章化学工程与工艺的科学基础(1学时)介绍“化学工程”的形成与发展,单元操作的基本概念和种类,化工热力学、传递过程、分离工程、化学反应工程和化工过程系统工程的基本概念和发展趋势。
2.1化学工程的产生和发展2.2化工过程、过程单元和单元操作2.3化学工程的主要内容2.4化学工程进展的主要特征第3章无机化工(1学时)介绍无机化工的特点、原料、产品、典型产品的生产工艺。
3.1无机化工的特点3.2无机化工原料3.3无机化I-产品3.4典型无机产品的生产工艺3.5无机化工的发展第4章石油炼制与石油化工(2学时)介绍石油炼制、石油炷类裂解制烯炷、芳桂的生产、石油化工系列产品、典型石化产品的生产工艺。