化学工程基础ppt课件

昨天（始于18 世纪工业革命）
无机化 学工业
1746 年 英国人罗巴克 铅室法制硫酸 1791 年 法国人路布兰 制碱 1861 年 比利时人索尔维 氨碱法 1905 年 德国人哈伯 合成氨 1941 年 中国人侯德榜 联碱法
有机化 学工业
1826 年 从氰酸铵合成尿素 19 C 中叶、20 C 初利用煤、农副产品 20 C 30 年代开始石油、天然气的开发
2019/12/23
10
今天（2011年我国）
产品名称 化肥 染料65 380 1850
世界排名 1 1 2 1 2
三废
占排放总量份额 排名
废渣
8-10％
9
废水
20-30％
2
2019/12/23
废气
5-7％
3
11
明天（发展趋势）
以信息技术为先导 以新材料技术为基础 以新能源技术为支柱 微观尺度向生物技术开拓 宏观尺度向空间和海洋扩展
2个 考试：17周（暂定）
2019/12/23
3
参考书
化工原理. 姚玉英主编. 天津科学技术出版社 化学工程基础. 武汉大学主编. 高等教育出版社 化学工程基础. 林爱光编. 清华大学出版社 化学工程基础. 李德华编. 化学工业出版社 化学工程基础学习指引和习题解答. 林爱光编.
2019/12/23
20
流程图
描述从物料开始，经过一系列按一定顺序并相互 衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生 产工艺过程称为化工工艺流程。用图表示的化工 工艺流程称为化工工艺流程图。
类型有： 工艺流程框图、装置流程图、 管线图、带控制点的流程图等。
2019/12/23
21
2019/12/23
氧
乙 2CH 2ClCH 2OH Ca(OH )2 2EO CaCl2 2H2O
烷
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2019/12/23
13
生物工程
生物化学
生物学 生化
工程
化学
工程学
生物技术
化学工程
e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇， 时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
化学工程基础
Fundamentals of Chemical Engineering
1
规 则：
遵守课堂纪律 独立思考 按时完成作业
考核方式：
• 平时作业、实验、课堂表现 • 期末考试 （闭卷）
30％ 70％
2019/12/23
2
课程进度安排：
学时：40 + 12 教材内容讲解：2 ~ 11周 实验部分：平时空闲（周末等），
有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得 产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。
原料
（1）
预处理
（2）
反应
（3）
后处理
产品
基本化工生产过程
2019/12/23
17
例如:
甲醇的生产：
合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→ 冷却→精馏→精甲醇（99.85~99.95%）
化学工业不再局限于传统的化工领域，与这 六大技术渗透结合。
2019/12/23
12
发展趋势
材料工程
高分子功能材料、陶瓷、纳米材料、富勒碳
能源化工
发展煤化工（洁净煤技术）
环境化工
氯乙
CO2 化学 环境工程 清洁生产
醇法
环 C2 H4 H 2O Cl2 CH 2ClCH 2OH HCl
尿素生产工艺流程框图
22
尿素生产流程简图
2019/12/23
19
单元操作：
化工生产中除化学反应单元以外的所有物理性操作。
• 固体和流体物料输送 • 物料的加热和冷却 • 非均相混合物料的分离 • 液体混合物料的蒸发、蒸馏和萃取 • 气体物料的吸收 • 物料的干燥和冷却
单元操作的结果只改变物料的物理性质
化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺 序组合而成
6
§1.1 化学工业概述
1-1 化学工业的重要性
化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济 中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。
6.9% 7.1% 86%
其他工业 石油天然气 化学工业
2019/12/23
————工业和信息化部，2011年
7
触及现代生活的各个角落：
为农业提供化肥、农药等农用生产资料； 为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他行
2019/12/23
15
1-4 化学工业的分类
美国：
按照美国标准工业分类手册（SIC）确定的分 类法，化学工业包括：
生产基本化工产品的企业 以化学方法为主进行产品加工的企业
中国：
化学工业 包括：
2019/12/23
基本化学工业
化肥工业
石油化学工业
其他化学工业
16
1-5 化工生产工艺及流程
化工生产过程：
业提供各种配套原材料； 为微电子、信息、生物工程等高科技产业提
供新型化工材料和新产品； 为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；
…………
2019/12/23
8
化学工业
人类生存密切相关
—— 衣食住行 —— 能源
开源节流
—— 国防和科技现代化
—— 环保
2019/12/23
9
1-2 化学工业的发展
清华大学出版社 化学工程基础学习指导. 杨国泰等编. 化学工业
出版社
2019/12/23
4
主讲章节
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
化学工业与化学工程 流体流动与输送 传热过程 传质分离基础 吸收 精馏
2019/12/23
5
第一章 化学工业与化学工程
§1.1 化学工业概述 §1.2 化学工程学 §1.3 物料衡算与能量衡算
苯的生产： 原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压 蒸馏塔→精馏→苯（99.992~99.999%）
可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
2019/12/23
18
化学反应过程 化工生产的核心
化工生产过程
物理处理过程 （单元操作）
原料的预处理 产品的加工
2019/12/23
2019/12/23
14
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
世界面临着三大挑战：人口增长、环境污染和能源 短缺。
原料路线、工艺路线和产品品种的多样性 化学工业属于技术密集型和能源密集型产业
e.g. N 2 H 2 cat NH 3
提倡采用新工艺、新设备，提高物料的综合 利用，降低能耗。