合肥工业大学化工原理

《化工原理》教学大纲Principles of Chemical Engineering课程编码：27A22301 学分： 5.5 课程类别：专业基础课计划学时：104 其中讲课：72 实验或实践：32适用专业：制药工程推荐教材：陈敏恒，潘鹤林，齐敏斋，《化工原理》（少学时），华东理工大学出版社，2013年参考书目：1. 蒋维钧，戴猷元，顾惠君编著.《化工原理》（第二版），清华大学出版社，2003年2. 姚玉英主编.《化工原理》（第一版），天津科学技术出版社，1993年3. 丛德滋，丛梅，方图南，《化工原理详解与应用》，化学工业出版社，2002年课程的教学目的与任务《化工原理》是制药工程专业一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。

化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理为主的操作过程，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。

化工原理课程的目的是使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本计算能力，并受到必要的基本操作技能训练。

为学生学习后续专业课程和将来从事工程技术工作，实施常规工艺、常规管理和常规业务打好基础。

课程的基本要求基本要求如下：1）能正确理解各单元操作的基本原理；了解典型设备的构造、性能和操作原理，并具有设备选型及校核的基本知识。

2）熟悉主要单元操作过程及设备的基本计算方法；掌握基本计算公式的物理意义、应用方法和适用范围；具有查阅和使用常用工程计算图表、手册、资料的能力。

3）熟悉常见化工单元操作要领。

4）具有选择适宜操作条件、探索强化过程途径和提高设备效能的初步能力；具有运用工程技术观点分析和解决化工单元操作一般问题的初步能力。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）绪论建议学时：2[教学目的与要求] 了解《化工原理》课程的性质和学习要求。

[教学重点与难点] 化工原理课程中三大单元操作的分类和过程速率的重要概念的内涵；使学生通过对课程性质的了解，把基础课程的学习思维逐步转移到对专业技术课程的学习上，在经济效益观点的指导下建立起"工程"观念。

第一单元动量传递绪论一、化工过程产品2.引出单元操作的概念（化工过程由若干单元操作和反应过程串联而成）。

二、单元操作1.单元操作概念：化工生产中，设备相似、原理相近、基本过程相同的生产过程称为单元操作。

2.单元操作分类：三传一反——P2表0-1(1)动量传递（传动）：流体输送、沉降、过滤等——密度ρ、黏度μ。

(2)热量传递（传热）：热交换、蒸发等——温度t、热导率λ。

(3)质量传递（传质）：蒸馏、吸收、干燥等——相对挥发度α、溶解度x。

3.单元操作特点：(1)物理性操作；(2)共有性操作。

三、基本概念1.物料衡算（质量守恒）2.能量衡算（能量守恒）3.过程极限（平衡状态）——溶解，饱和；传热，温度相等。

4.过程速率（变化快慢）——过程速率=推动力/阻力第一讲流体静力学流体：气体和液体的总称（不可压缩流体、可压缩流体）。

一、主要物理量1.密度（物理性质，温度和压力的函数，可查表获得）ρ=m/V kg/m3定义式理想气体：ρ=m/V=nM/V=pM/RT（pV=nRT 符号说明：R=8.314，T=t+273）相对密度：物质密度与水的密度之比（4℃）。

常用密度：水（20℃）—998kg/m3；水银（20℃）—13.6×103 kg/m32.压力p=P/A Pa 定义式绝对压力：压力的真实值。

表压：表压=绝对压力－大气压力（压力表测得值，真实压力比大气压大的部分）真空度：真空度=大气压力－绝对压力（真空表测得值，真实压力比大气压小的部分）表压=－真空度真空度最大值=大气压常用压力：1atm≈0.1MPa=1.013bar=1.033工程大气压=10.33mH2O=760mmHg例题1-1。

二、流体静力学1.静力学基本方程的推导设：敞口容器内盛有密度为ρ的静止流体，取任意一个垂直流体液柱，上下底面积均为A m 2。

a .作用在液柱上端面上的总压力P 1 P 1= p 1 Ab .作用在液柱下端面上的总压力P 2 P 2= p 2 Ac .作用于整个液柱的重力G G =ρg A (z 1－z 2)液柱静止，垂直方向上的三个作用力的合力为零，即 ：p 1 A + ρg A (z 1－z 2)－p 2 A = 0 令： h = (z 1－z 2) 整理得：p 2 = p 1 + ρg h若将液柱上端取在液面，并设液面上方的压强为p 0, 则： p = p 0 + ρg h上式均称为流体静力学基本方程式：静止流体内部某一点的压强等于作用在其上方的压强加上液柱的重力压强。

化工原理实验教程合肥工业大学2011年9月前言化工原理是一门工程应用科学，它利用自然科学的原理来考察、研究化工单元操作中的实际问题，研究强化过程的方法，寻找开发新技术的途经。

化工原理课程要求理论联系实际，其发展离不开实验研究与数学模型分析，所以化工原理实验是化工原理课程的一个重要教学环节，也是化工、制药、环境、食品、生物工程等院系或专业教学计划中的一门必修课程，属于工程实验范畴，与一般化学实验相比，其不同之处在于它具有工程特点，每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作，通过实验能建立起一定的工程概念，同时，随着实验课的进行，会遇到大量的工程实际问题，对理工科学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段，发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系，也可以认识到对于一个看起来似乎很复杂的过程，一经了解，可以只用最基本的原理来解释和描述。

因此，在实验课的全过程中，学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高，为今后的工作打下坚实的基础。

通过教学实验，达到以下目的：1.验证化工单元操作的基本理论与经验公式，将书本知识转变为感性知识，并使学生在运用理论对实验进行分析的过程中巩固和加深对课程教学内容的理解。

2.通过实验环节熟悉化工单元操作设备的结构、性能，掌握测试方法，培养学生的实际操作技能。

3.在实验环节中学习如何根据实验任务制订实验方案，学会如何控制和测量操作参数，如何获得准确、完整的数据，以及如何整理、分析实验数据与结果，从而使学生掌握科学实验的全过程，提高学生独立分析与解决问题的能力，为今后从事科学研究活动打下良好的基础。

根据教学计划的变更和化学工程与工艺专业认证对化工原理课程和实验教学新的要求，我室在原有实验装置的基础上新添置了“液-液萃取塔的操作及其传质单元高度的测定”和“流化床干燥器的操作及其干燥速率曲线的测定”两个实验，各套实验数据均采用计算机处理，可直接得到实验结果与图表，以直观地验证实验过程的准确性。

化工原理实验教程(环境工程专业用)合肥工业大学2010年10月前言化工原理是一门工程应用科学，它利用自然科学的原理来考察、研究化工单元操作中的实际问题，研究强化过程的方法，寻找开发新技术的途经。

化工原理课程要求理论联系实际，其发展离不开实验研究与数学模型分析，所以化工原理实验是化工原理课程的一个重要教学环节，也是化工、制药、环境、食品、生物工程等院系或专业教学计划中的一门必修课程，属于工程实验范畴，与一般化学实验相比，其不同之处在于它具有工程特点，每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作，通过实验能建立起一定的工程概念，同时，随着实验课的进行，会遇到大量的工程实际问题，对理工科学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段，发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系，也可以认识到对于一个看起来似乎很复杂的过程，一经了解，可以只用最基本的原理来解释和描述。

因此，在实验课的全过程中，学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高，为今后的工作打下坚实的基础。

通过教学实验，达到以下目的：1.验证化工单元操作的基本理论与经验公式，将书本知识转变为感性知识，并使学生在运用理论对实验进行分析的过程中巩固和加深对课程教学内容的理解。

2.通过实验环节熟悉化工单元操作设备的结构、性能，掌握测试方法，培养学生的实际操作技能。

3.在实验环节中学习如何根据实验任务制订实验方案，学会如何控制和测量操作参数，如何获得准确、完整的数据，以及如何整理、分析实验数据与结果，从而使学生掌握科学实验的全过程，提高学生独立分析与解决问题的能力，为今后从事科学研究活动打下良好的基础。

为此，根据化工原理课程教学基本要求的规定，我室建立了“流体流动阻力的测定”等十种实验装置，以及“机械能转化”等演示实验装置，各套实验数据均采用计算机处理，可直接得到实验结果与图表，以直观地验证实验过程的准确性。

830化工原理
参考书目：《化工原理》（第四版），陈敏恒、方图南等编，化学工业出版社，2016年；
考试范围：流体流动:概述、流体静力学、流体流动中的守恒原理（质量守恒、机械能守恒）、流体流动的内部结构、阻力损失、流体输送管路的计算、流速和流量的测定；流体输送机械：概述、离心泵、往复泵；流体通过颗粒层的流动：过滤过程、过滤设备和操作强化；颗粒的沉降和流态化：颗粒的沉降运动、沉降分离设备、固体流态化技术；传热：概述、热传导、对流给热、传热过程的计算、换热器；气体吸收：概述、气液相平衡、扩散和单相传质、相际传质、低浓度气体吸收；液体精馏：概述、双组份溶液的汽液相平衡、平衡蒸馏与简单蒸馏、精馏、双组份精馏的设计型计算；气液传质设备：板式塔、填料塔；液液萃取：概述、液液相平衡；固体干燥：概述、干燥静力学、干燥速率与干燥过程的计算。

合肥工业大学化工原理课程设计mea吸收co2课程设计：MEA吸收CO2引言在化工原理课程设计中，我们将探讨使用MEA（Monoethanolamine）溶液吸收CO2的过程。

MEA吸收是一种常见的二氧化碳（CO2）捕捉技术，广泛应用于工业领域。

本设计旨在通过实验验证MEA吸收CO2的原理和操作过程。

实验设备和材料MEA溶液：高纯度的Monoethanolamine溶液CO2源：可使用CO2气体瓶或CO2发生器实验室反应器：用于进行MEA吸收CO2的反应器电子天平：用于称量MEA和其他实验材料温度计：用于测量反应器中的温度pH计：用于监测MEA溶液的pH值收集瓶：用于收集反应器中产生的气体样品实验步骤步骤1：准备MEA溶液使用电子天平称量适量的MEA溶液并将其放入反应器中。

确保MEA溶液的浓度和温度符合实验要求。

步骤2：设置实验装置将实验室反应器连接到CO2源和收集瓶。

确保实验装置密封良好，防止CO2泄漏。

步骤3：开始实验打开CO2源并调节气体流量，使其与MEA溶液接触。

启动反应器搅拌器以促进气液传质。

监测反应器中的温度和pH值，并记录实验数据。

步骤4：收集样品定期从收集瓶中取出气体样品，并进行分析。

分析方法可以包括气相色谱法或其他适用的分析技术。

步骤5：数据处理和分析对实验数据进行整理和分析。

计算MEA对CO2的吸收效率或其他相关参数。

绘制实验结果的图表或曲线。

结果与讨论根据实验数据和分析结果，讨论MEA吸收CO2的效果和影响因素，例如MEA溶液浓度、温度、气体流量等。

可以讨论吸收效率、CO2去除率以及吸收过程中可能出现的副产物和问题。

结论总结实验结果并得出结论，包括MEA吸收CO2的效果、优势和局限性。

课程设计设计题目：乙醇-水溶液板式精馏塔设计学生姓名：牛璐学号：2015212054专业班级：高分子材料与工程15-3班指导教师：张传玲设计时间：2018.7.2-2018.7.15化工原理课程设计任务书设计任务：年处理44000 吨乙醇- 水溶液系统1.料液含乙醇50% ,馏出液含乙醇不少于94%，残液含乙醇不大于0.5%（wt %）2.操作条件：（1）泡点进料，回流比自选。

（2）塔釜加热蒸汽压力：间接0.2MPa（表压）,直接0.1MPa （绝压）。

（3）塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50℃。

（4）常压操作。

年工作日300天，每天工作24小时。

（5）设备形式筛板塔。

任务来源：某中药厂设计成果：1.设计说明书一份。

2.主体设备条件图（1#图纸）一张，带控制点工艺流程图（3#图纸）一张。

摘要工业上乙醇-水分离的过程是在精馏塔中进行的。

乙醇-水分离过程为物理过程。

回流是构成气、液两相接触传质的必要条件，而板式精馏塔的设备设计是关键部分。

此次课程设计是用于分离乙醇-水的筛板式精馏塔的设计,进料口处乙醇的流量为236.16kmol/h。

设计的回流比为最小回流比的 1.2倍，精馏塔径为1.2 m，全塔高度为27.62 m。

最后经设计校核后，此次课程我们设计出了安全且满足生产要求的板式精馏塔。

关键词：乙醇；回流；筛板式；精馏塔AbstractThe process of industrial ethanol-water separation is carried out in a rectification column. The ethanol-water separation process is a physical process. Reflow is a necessary condition for the gas-liquid two-phase contact mass transfer, and the equipment design of the plate rectification column is a key part. The course design was designed for the separation of ethanol-water sieve plate distillation column, and the flow rate of ethanol at the feed port was 236.16 kmol/h. The designed reflux ratio is 1.2 times the minimum reflux ratio, the distillation column diameter is 1.2 m, and the full tower height is 27.62 m. After the final design review, we designed a plate rectification tower that is safe and meets production requirements.Keywords:benzene, toluene, plate type, distillation column目录1 绪论 (8)1.1 概述 (8)1.1.1 乙醇的性质与用途 (8)1.1.2 乙醇的应用 (8)1.2 操作条件的确定 (9)1.2.1 操作压力 (9)1.2.2 进料状态 (9)1.3 设备型式 (9)1.3.1 筛板塔 (9)2 设计方案论证及确定 (10)2.1已知设计条件 (10)2.2 选择塔型 (11)2.3 精馏方式 (11)2.4 操作压力 (11)2.5加热方式 (11)2.6 工艺流程 (11)3 筛板式精馏塔的工艺设计 (12)3.1 塔的物料衡算 (12)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (12)3.2 塔板数的确定 (13)3.2.1最小回流比及操作回流比的计算 (13)3.2.2操作方程的确定 (14)3.2.3板效率及实际塔板数的确定 (14)3.3 精馏段物性衡算 (15)3.3.1物料衡算 (15)3.3.2气液体积流率的计算 (19)3.4 塔和塔板主要工艺尺寸计算 (19)3.4.1 塔板横截面的布置计算 (19)3.4.2 筛板能校塔流体力学校核 (26)3.5 精馏段塔板负荷性能图 (28)3.5.1 过量液沫夹带线 (28)3.5.2溢流液泛线 (29)3.5.3液相上限线 (30)3.5.4漏液线（气相负荷下限线） (30)3.5.5液相下限线 (30)3.5.6 操作线 (31)4 精馏塔的附属设备及选型 (31)4.1 辅助设备的选型 (31)4.1.1 直接蒸汽加热 (32)4.1.2冷凝器 (32)4.1.3馏出液冷却器 (33)4.1.4釜液冷却器 (33)4.2 塔的主要接管尺寸的选取 (35)4.2.1塔附件设计 (35)4.2.2 筒体与封头 (36)4.2.3除沫器 (36)4.2.4 裙座 (37)4.2.5 人孔 (37)4.3输送泵的选取 (38)5 塔高的确定及塔的其它工艺条件 (39)5.1 塔高的设计计算 (39)5.1.1塔高的确定 (39)5.1.2塔板结构的确定 (40)6.塔设备的机械设计 (41)6.1按计算压力计算塔体和封头厚度 (41)6.2 塔设备质量载荷计算 (41)6.3 风载荷与风弯矩计算 (42)6.4地震弯矩计算 (45)6.5各种载荷引起的轴向应力 (47)6.6 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (48)6.6.1 塔体的最大组合轴向拉应力校核 (48)6.6.2 塔体与裙座的稳定校核 (49)6.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核 (49)6.7.1 水压试验时的各种载荷引起的应力 (49)6.7.2水压试验时应力校核 (50)6.8基础环设计 (50)6.8.1基础环尺寸 (51)6.8.2基础环的应力校核 (51)6.8.3基础环厚度 (51)6.9地脚螺栓计算 (52)6.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (52)6.9.2地脚螺栓的螺纹小径 (53)7 设计结果概要及汇总表 (54)8.附录 (59)9.设计方案讨论 (60)参考文献 (62)课设感想 (63)1绪论1.1概述1.1.1 乙醇的性质与用途乙醇它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。