西安石油大学：《化工原理》课程教学资源（电子教案）绪论（李彦）

声

化工原理 1.课程的性质和重要性 该课程是化工类及相近专业一门重要的技术基础课,是进入 化学工程专业学习的第一步,是理科(物理、化学、数学)学 习转向工科学习的一个桥梁,为以后专业课的学习打下基础。 兼有“科学”与“技术”的特点,它是综合运用数学、物理、化学 等基础知识,分析和解决化工类型生产中各种物理过程的工程 问题的学科。本课程强调工程观点、定量运算、实验技能及设 计能力的培养,强调理论联系实际。 作为一门综合性技术学科的一个重要组成部分,主要研究各 单元操作的基本原理,所用的典型设备结构,工艺尺寸设计和 设备的选型的共性问题,是一门重要的专业基础课

化工原理 1.课程的性质和重要性 该课程是化工类及相近专业一门重要的技术基础课，是进入 该课程是化工类及相近专业一门重要的技术基础课，是进入 化学工程专业学习的第一步，是 化学工程专业学习的第一步，是理科（物理、化学、数学）学 （物理、化学、数学）学 习转向工科学习的一个桥梁 转向工科学习的一个桥梁，为以后专业课的学习打下基础。 ，为以后专业课的学习打下基础。 兼有 “科学 ” 与 “技术 ”的特点，它是综合运用数学、物理、化学 的特点，它是综合运用数学、物理、化学 等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程的工程 等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程的工程 问题的学科。本课程强调 问题的学科。本课程强调工程观点、定量运算、实验技能及设 工程观点、定量运算、实验技能及设 计能力的培养， 计能力的培养，强调理论联系实际。 强调理论联系实际。 作为一门综合性技术学科的一个重要组成部分，主要研究各 作为一门综合性技术学科的一个重要组成部分，主要研究各 单元操作的基本原理，所用的典型设备结构，工艺尺寸设计和 单元操作的基本原理，所用的典型设备结构，工艺尺寸设计和 设备的选型的共性问题，是一门重要的 设备的选型的共性问题，是一门重要的专业基础课

2要求: (1)成绩:平时20%;期末考试80% (2)按时交作业,相互抄袭者0分,1/3作业不交者不能参加 考试。 (3)上课点名缺课1/3者不能考试。 3参考书: KUnit Operations of Chemical Engineering). C Smith (1985) 化工原理,陈敏恒等编,北京:化学工业出版社,1998年 化工原理,蒋维钧编,北京:清华大学出版社,1998年

2.要求： （1）成绩: 平时20%；期末考试80%。 （2）按时交作业，相互抄袭者0分，1/3作业不交者不能参加 考试。 （3）上课点名缺课1/3者不能考试。 3.参考书： 《Unit Operations of Chemical Engineering》. J.C.Smith （1985） 化工原理，陈敏恒等编，北京：化学工业出版社，1998年 化工原理，蒋维钧编，北京：清华大学出版社，1998年

、化工原理课程研究内容、特点和学习要求 (一)化工原理课程研究内容 1.化工生产过程 对原料进行化工加工获得有用产品的过程称为化工生产过程 例:聚氯乙烯树脂的生产过程: 反应热 反应热 乙炔 提纯 单体 单体精制 聚 脱水 成 氯化氢 ]-色 除去氯化氢以免腐蚀后面设备、管路,并除去杂质。 除去有害物质,以 免催化剂中毒。 图0-1化工过程举例

一、化工原理课程研究内容、特点和学习要求 一、化工原理课程研究内容、特点和学习要求 （一）化工原理课程研究内容 （一）化工原理课程研究内容 1．化工生产过程 ．化工生产过程 对原料进行化工加工获得有用产品的过程称为化工生产过程。 对原料进行化工加工获得有用产品的过程称为化工生产过程。 例：聚氯乙烯树脂的生产过程: 提纯 提纯 单 体 合成 单体精制 压缩、冷凝 聚 合 脱水、 干燥 乙炔 成 品 氯化氢 除去氯化氢以免腐蚀后面设备、管路，并除去杂质。 除去有害物质，以 免催化剂中毒。 反应热 反应热 图0-1 化工过程举例

聚氯乙烯(乙炔法)生产工艺流程图() 尾排空 C2H2 来 王 上水 凝水 冷凝器 水 成品冷凝器 预 水 混合器水 目 烯槽 气相 粗 HCI 馏去聚合工段 塔 来自氯化氢工段 酸10%减液 水 压缩机 水碱液槽回收的氯乙烯 去蒸出釜 后去气柜

聚氯乙烯(悬浮法)生产工艺流程图(二) 非空 氯乙烯 13N00 明胶及偶氮 风 旋风分离器 处理槽 细料定 燥 期包装 聚合釜水 脱盐水器 滚筒筛 离心机 粗料 料斗 螺旋输送器 热风 成品送仓库

归纳各种化工过程如下: 核心 原料 物理操作 化学操作 物理操作品 这些物理操作统称为化工单元操作 2.化工原理1923年美国麻省理工学院的著名教授啊.H.华克尔等人编写 出版的第一部关于单元操作的著作一一化工原理( Principles of Chemical Engineering)。从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础,完成了从 化工生产工艺到单元操作的发展,推进认识上的一个飞跃。 3.“三传一反”20世纪60年代“三传一反”概念的提出,开辟了化学工程 发展过程的第二个历程。计算机应用的快速发展,使化学工程成为更完整的体 系,并推向了“过程优化集成”、“分子模拟”的新阶段。随着科学技术的高速发 展,化学工程与相邻学科相融合逐渐形成了若干新的分支与生长点,诸如:生 物化学工程、分子化学工程、环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、 软化学工程、微电子化学工程等。同时,上述新兴产业与学科的发展,也推动 了特殊领域化学工程的进步

归纳各种化工过程如下： 归纳各种化工过程如下： 物理操作 化学操作 原料 产品 物理操作 2．化工原理 1923年美国麻省理工学院的著名教授W. H. 华克尔等人编写 出版的第一部关于单元操作的著作――化工原理 (Principles of Chemical Principles of Chemical Engineering) Engineering) 。从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础，完成了从 化工生产工艺到单元操作的发展，推进认识上的一个飞跃。 3．“三传一反 ” 20世纪60年代 “三传一反 ”概念的提出，开辟了化学工程 发展过程的第二个历程 。计算机应用的快速发展，使化学工程成为更完整的体 系，并推向了 “过程优化集成 ” 、 “分子模拟 ”的新阶段。随着科学技术的高速发 展，化学工程与相邻学科相融合逐渐形成了若干新的分支与生长点，诸如：生 物化学工程、分子化学工程、环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、 软化学工程、微电子化学工程等。同时，上述新兴产业与学科的发展，也推动 了特殊领域化学工程的进步。 这些物理操作统称为化工单元操作 核心

(二)单元操作分类和特点 单元操作分类 单元操作基本原理、典型设备的构造 及工艺计算、设备选型 三传 流体输送、 沉降、过滤 动量传递 单 物理加 工过程 加热、冷却、从本质上 蒸发 热量传递 作(传递过程) 吸收、蒸馏、 萃取、膜分离 质量传递 同时遵循热质传递规律的单元操作,包括气体的增湿与减 湿、结晶、千燥等 另外,还有热力过程(制冷)、粉体工程〔粉碎、颗粒分 级、流态化)等单元操作

同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减 同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减 湿、结晶、干燥等。 湿、结晶、干燥等。 另外，还有热力过程（制冷）、粉体工程（粉碎、颗粒分 另外，还有热力过程（制冷）、粉体工程（粉碎、颗粒分 级、流态化）等单元操作。 级、流态化）等单元操作。 （二）单元操作分类和特点 （二）单元操作分类和特点 三传 动量传递 物理加 工过程 从本质上 热量传递 质量传递 (传递过程 ) 流体输送、 沉降、过滤... 加热、冷却、 蒸发... 吸收、蒸馏、 萃取、膜分离... 单元操作 1．单元操作分类 ．单元操作分类 单元操作基本原理、典型设备的构造 及工艺计算、设备选型

2.单元操作特点 (1)物理过程; (2)同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过程规 律,但在操作条件及设备类型(或结构)方面会有很大差别。 3)对同样的工程目的,可采用不同的单元操作来实现 如:液体混合物可以用精馏、萃取、膜分离等等 3.开发新的单元操作 如膜分离、电磁分离、超临界技术等

2．单元操作特点 ．单元操作特点 （1）物理过程； （2）同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过程规 ）同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过程规 律，但在操作条件及设备类型（或结构）方面会有很大差别。 律，但在操作条件及设备类型（或结构）方面会有很大差别。 （3）对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现。 ）对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现。 如：液体混合物可以用精馏、萃取、膜分离等等 3．开发新的单元操作 ．开发新的单元操作 如膜分离、电磁分离、超临界技术等 如膜分离、电磁分离、超临界技术等

(三)本课程研究方法 实验法「测试手段与技术因次分析为指导 工程学科(经验法)数据处理 得到准数关联式 研究方法 过程分析、简化→物理模型 数学模型法 半理论半经验法了过程描述 一数学模型 实验检验及测定模参数 (四)化工过程计算的理论基础 化工过程计算类型:设计型计算和操作型计算 计算基础:质量守恒 能量守恒 平衡关系 速率关系

（四）化工过程计算的理论基础 （四）化工过程计算的理论基础 化工过程计算类型： 化工过程计算类型：设计型计算和操作型计算 设计型计算和操作型计算 计算基础：质量守恒 能量守恒 平衡关系 速率关系 工程学科 研究方法 实验法 （经验法） 数学模型法 (半理论半经验法) 测试手段与技术 数据处理 过程分析、简化 过程描述 实验检验及测定模参数 因次分析为指导 得到准数关联式 物理模型 数学模型 （三）本课程研究方法 （三）本课程研究方法