第一章 绪 论

化学工业概况 化工生产过程概述 化学工程学简介

化学工业概况

化学工业在国民经济中的地位与作用 化学工业行业范畴与产品分类 化学工业的原料及选择原则 化学工业的特点 化学工业的发展与现状

化学工业概况

1 、化学工业在国民经济中的地位与作用 化学工业是国民经济的重要部门之一，在各国经济

发展中举足轻重。一般占 GDP 的 5-7% ，占工业产值的 7-10% 甚至更高。过去十年，世界化学工业以高于世界经济增长率的 20%-30 ％的速度发展。我国化工产业占 GDP 的 12-15% 左右。

化学工业的发展反映了人类对化工产品日益增加的需求，显示出其在人类社会生活中的作用愈来愈重要。

世界经济中的地位 作用：化工产品 生产资料 生活资料 工农业生产 国防建设 人民生活

２、化学工业行业范畴与产品分类

行业分类：

大类 : 有机工业 细分 : 石油炼制与裂解工业

无机工业 煤焦化与煤焦油工业

基本有机合成工业

合成高分子工业

氯碱工业、制酸工业、

肥料工业、精 细化学工业

化学工业概况

化学工业概况

２、化学工业行业范畴与产品分类

化工产品分类

分类方法一：分成 25 个小类

分类方法二：按其生产技密集度的高低、附加值和利润的大小、品种类型和产量的多少、产品更新速度的快慢以及应用范围的不同，又将化工产品分为两大类。

通用化学品 精细化学品

化学工业概况３、化学工业的原料及选择原则

化工原料 无机化工原料：空气、水、化学矿物

有机化工原料 ：煤、石油、天然气、生物质

选择原则：首先，要考虑原料的品位能满足生产要求，它的供应是否稳定可靠。其次，要分析原料的经济性。原料价格与品位有直接关系，高品位原料的价格自然较高。但选用低品位原料，虽然原料费用少，而生产中净化任务重，产品收率低，三废排放量大，总体上未必经济。最后，要从综合利用原料资源的角度考察原料使用的合理性。

化学工业概况

４、化学工业的特点

（１）化学工业是独特的、不可取代的工业部门

（２）化工产品品种繁多，工艺复杂

（３）化学工业是装置型工业，具有规模经济性

（４）化学工业 是资金密集，技术密集的工业部门

（５）化学工业是能源消耗的大户

（６）化学工业是易污染、重污染的工业部门

化学工业概况

５、化学工业的发展与现状

（１）化学工业发展的历史

（２）我国的化学工业

（３）世界化学工业

化工生产过程概述

１、化工生产过程分析

原料预处理 动量传递

化学反应 物理过程 单元操作 热量传递

产物的分离 化学过程 质量传递

单元作业

反应工程 三传一反

化工生产过程

原料预处理 化学反应 产物后处理

物理过程单元操作

化学反应过程 反应器

物理过程单元操作

任何一个化工生产过程统称为化工过程，都是由一系列化学反应操作 ( 如氧化、还原、硝化、磺化、……等等 ) 和一系列物理操作所构成。习惯上把化学反应操作称为化工单元过程，物理操作称为化工单元操作

以“三传”为物理内核的单元操作 Á ÷Ì åÊ äË Í ½Á° è

过滤与

沉降

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液液萃取

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Å çÎ í¸ ÉÔ ï动量传递

质量传递

热量传递

单元操作的研究内容与方向 单元操作的基本原理

单元操作典型设备的结构

单元操作设备选型设计计算

研究内容

高效率、低能耗、环保

开发新的单元操作

单元操作集成工艺与技术

研究方向

化工生产过程概述

２、化工生产过程的工业特征

３、化工生产过程的检测与控制

４、化工生产过程的研究与开发

５、化工生产过程的技术经济分析

６、化工生产过程的资源和能源综合利用

７、化工生产过程的优化

８、化工生产过程的流程图

化学工程的发展

化学工程的发展

化学工程学简介

１、化学工程学及其研究对象和任务

化学工程学的发展：化学工艺学、化工原理、化学反应工程

化学系统工程

２、化学工程学的研究方法：经验归纳法、演绎的模型法

３、化学工程学的几个基本概念

（１）物料衡算 （２）能量衡算

（３）平衡关系 （４）过程速率

物料衡算

物料衡算基于物质守恒定律，是对任一化工生产过程的进入物料量、排出物料量和累积物料量进行衡算，其衡算式为：∑ F ∑－ D=A ①

∑F－输入物料量的总和

∑D－输出物料量的总和

Ａ－积累物料量

①式为物料衡算的通式，适用于任何指定的空间范围及参加生产过程的全部物料。当没有化学变化时，混合物的任一组分都符合这个通式；有化学变化时，其中各元素仍然符合这个通式。

KNO3 水溶液

蒸发器KNO3 水溶液

20%

水

50%

物料衡算

操作过程分为连续过程和间歇过程，上式既适用于连续操作，也适用于间歇操作。

连续过程分为：连续稳定过程和连续不稳定过程

对于连续稳定过程： A ＝ 0 ∑F=∑D

对于间歇操作，物料一次加入，输入物料量就是累积物料量：∑ F＝Ａ

物料衡算

进行物料衡算，首先要确定：

衡算范围、衡算对象、衡算基准。

间歇操作物料衡算的衡算基准可按每一批（或一次）处理物料列出；而对于连续操作，则可按单位时间输入的物料量、输出的物料量和积累在设备里的物料量列出。

由电解食盐水得 1000Kg 的稀碱液 , 其组成为 :NaOH---10%, NaCl-----10%,H2O----80%, 在蒸发器内蒸发浓缩得到浓碱液 ,并有大部分食盐自溶液结晶析出 , 测得浓碱液的组成为 : NaOH---50%, NaCl-----20%, H2O----48%, 求蒸发的水量 m 水 ,析出的食盐量 m 盐及浓碱液量 m 碱液。

例题:

m 盐

H2O m

水1000Kg

10% NaOH

10% NaCl

80% H2O

m 碱液

50% NaOH

2% NaCl

48% H2O

解 :此操作为间歇操作。衡算范围：蒸发器

衡算基准：一批物料

衡算对象

(1)对 NaOH进行物料衡算

(2) 对 NaCl进行物料衡算

(3) 对 H2O进行物料衡算

作业 :

采用两个连续操作的串联的蒸发器浓缩NaOH溶液。每小时有 50吨 12%( 质量 %) NaOH溶液进入第一个蒸发器 ,浓缩到 20% 后输送到第二个蒸发器 ,进一步浓缩成 50% 的溶液而排出。试分别求出两个蒸发器每小时蒸发的水量及从第二个蒸发器送出的浓溶液量。

蒸发器１

蒸发器２