《化工生產(chǎn)概述》PPT課件.ppt

1.1 化工生產(chǎn)大基本概念 1.2 化工原料和產(chǎn)品 1.3 化學(xué)基本概念 1.4 溶液及相平衡,第1章 化工生產(chǎn)概述,1.1 化工生產(chǎn)的基本概念,1.1.1 化工生產(chǎn)的基本任務(wù) 研究化工生產(chǎn)的基本過程相反應(yīng)原理； 化工生產(chǎn)的工藝流程和最佳工藝條件； 生產(chǎn)中運(yùn)用的主要設(shè)備的構(gòu)造、工作原理及強(qiáng)化生產(chǎn) 的方法。 1.1.2 化工單元操作及其分類 1、化工單元操作：化工生產(chǎn)遵循的基本的加工過程 。,若干單元操作串聯(lián)起來就構(gòu)成了一個(gè)化工產(chǎn)品的生產(chǎn) 過程。不同的生產(chǎn)過程中的同一種化工單元操作，它們所遵循的原理相同，所使用的設(shè)備相似。但是，不同的產(chǎn)品生產(chǎn)過程具有各自的獨(dú)特條件和要求而定。 2、化工單元操作的分類 按照各單元操作所遵循的基本規(guī)律不同，可將十幾種單元操作歸納為幾個(gè)基本過程：, 流體動(dòng)力學(xué)過程 符合流體力學(xué)原理 的一些單元操作，如流體的輸送、過 濾、李新、沉降、固體流態(tài)化等； 熱量傳遞過程 符合物質(zhì)間熱量交換基 本規(guī)律的過程，如傳熱、蒸發(fā)等； 質(zhì)量傳遞過程 符合物質(zhì)的質(zhì)量從一 個(gè)相傳遞到另一個(gè)相傳質(zhì)理論的單元 操作，如蒸餾，吸收、干燥等； 熱力學(xué)過程 符合熱力學(xué)原理的一些 單元操作，如冷凍，深度冷凍等；,機(jī)械過程 符合機(jī)械力學(xué)的一些單元 操作，如固體的粉碎、過濾、物料的 攪拌等。 1.1.3 化工過程的基本規(guī)律 1、物料衡算：按照物質(zhì)守恒定律對(duì)總物 料或其中某一組分進(jìn)行的計(jì)算，稱為 物料衡算。 根據(jù)物質(zhì)守恒定律，在一個(gè)穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程中向系統(tǒng)或設(shè)備所投入的物料量必等于所得產(chǎn)品量及過程損失量之和。,2、熱量衡算：按照能量守恒定律對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行的計(jì)算，稱為熱量衡算。 在化工生產(chǎn)中除了物質(zhì)發(fā)生變化外還常常伴有能量的變化。在化工設(shè)備寧所涉及的能量主要表現(xiàn)為熱量的變化，所依據(jù)的原則是能量守恒定律。 根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程，向系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)輸入的熱量應(yīng)等于輸出的熱量加上損失的熱量。,3、過程的平衡關(guān)系 當(dāng)吸收劑中所吸收的氣體濃度達(dá)到飽和時(shí)，吸收與解吸過程處于平衡狀態(tài)，即氣體的吸收達(dá)到了極限。過程的平衡是在一定條件下建立的，當(dāng)條件發(fā)生變化，則平衡就被破壞。在新的條件下建立新的平衡關(guān)系為止。 在許多化工過程中，建立過程的平衡關(guān)系具有重要的實(shí)際意義。一個(gè)過程在一定條件下能否進(jìn)行，以后進(jìn)行到什么程度，都可以由平衡關(guān)系推知。同時(shí)還未生產(chǎn)操作條件的選擇和改進(jìn)提供依據(jù)。,4、過程的速率 過程的速率是指單位時(shí)間里過程進(jìn)行的變化量。它與過程的推動(dòng)力成正比，與過程的阻力成反比。,1.2 化工原料和產(chǎn)品,1.2.1 化工原料 化工原料就其性質(zhì)和來源可分為：無機(jī)原料、有機(jī)原料和農(nóng)副產(chǎn)品原料三大類。 1、 無機(jī)原料 空氣 水 鹽（氯化鈉）,黃鐵礦（硫鐵礦）一般為金黃色。 磷灰石 常見的為含氟磷酸三鈣，一般為灰白色或淡綠色。 硼鎂礦 白色或灰色，用于玻璃、搪瓷、醫(yī)藥、尖端科學(xué)中的高能燃料及特殊材料。 2、有機(jī)原料 煤：植物埋沒在地下，在幾乎沒有空氣的情況下，經(jīng)過煤化而形成的?？煞譃槟嗝骸⒑置?、煙煤和無煙煤。, 煉焦：把煤隔絕空氣加熱至高溫使其分解的過程較煉焦。煉焦工業(yè)的初級(jí)產(chǎn)品有焦炭、焦?fàn)t氣和煤焦油。 焦炭 用于冶金或用作合成氣。 焦?fàn)t氣 氫氣和甲烷，粗笨餾分經(jīng)精制分離可得到苯、甲苯和二甲苯等，硫化氫可知的硫磺。 煤焦油：含有幾百種不同的烴和烴的化合物，最后的煤焦油瀝青也是主要的防腐劑和建筑材料。, 石油 古代動(dòng)植物遺體在地下經(jīng)微生物長(zhǎng)期高溫高壓作用形成的。 天然氣 由有機(jī)物質(zhì)徑生物化學(xué)作用分解而成。主要成分是低分子量烷烴的混合物，還含有少量的氫、氮、氦、硫化氫和二氧化碳等。 干氣：含甲烷8090%。 濕氣：除甲烷外，含有較多的乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。,3、 農(nóng)副產(chǎn)品 薯類 如土豆、甘薯等，含有豐富的 淀粉。 殼類 棉籽殼，稻子殼等，戊聚糖 可水解制糠醛。 稈類 木材，竹子，蘆葦?shù)?，纖維 素可加工制得紙張，人造纖維等。 油類 蓖麻油、桐油等，各種脂肪 酸和甘油可制得油漆、肥皂、 甘油等。,1.2.2 化工產(chǎn)品 1、化學(xué)肥料 氮肥 磷肥 鉀肥 2、 農(nóng)藥 殺蟲劑，殺菌劑，殺螨劑，殺線蟲劑，殺鼠劑，除草劑，脫葉劑，植物刺激素。,3、合成樹脂及塑料 樹脂通常是指受熱后有軟化或熔融范圍，軟化時(shí)在外力作用下有流動(dòng)傾向，常溫下是固態(tài)、半固態(tài)，有時(shí)也可以是液態(tài)的有機(jī)聚合物。廣義地講，可以作為塑料制品加工原料的任何聚合物都稱為樹脂。 樹脂有天然樹脂和合成樹脂之分。天然樹脂是指由自然界中動(dòng)植物分泌物所得的無定形有機(jī)物質(zhì)，如松香、琥珀、蟲膠等。合成樹脂是指由簡(jiǎn)單有機(jī)物經(jīng)化學(xué)合成或某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹脂產(chǎn)物。,塑料是指以樹脂（或在加工過程中用單體直接聚合）為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤(rùn)滑劑，著色劑等添加劑為輔助成分，在加工過程中能流動(dòng)成型的材料。 塑料主要有以下特性：大多數(shù)塑料質(zhì)輕，化學(xué)穩(wěn)定性好，不會(huì)銹蝕；耐沖擊性好；具有較好的透明性和耐磨耗性；絕緣性好，導(dǎo)熱性低；一般成型性、著色性好，加工成本低；大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；尺寸穩(wěn)定性差，容易變形；多數(shù)塑料耐低溫性差，低溫下變脆；容易老化；某些塑料易溶于溶劑。, 通用塑料 聚氯乙烯 聚烯烴 聚苯乙烯 酚醛塑料 氨基塑料 工程塑料 機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐磨、滋潤(rùn)滑等性能好的一類塑料，如雙酚A，聚甲醛等。 耐高溫塑料 聚二苯醚和聚苯硫醚。 環(huán)氧樹脂 有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）,4、橡膠 通用合成橡膠 丁苯橡膠，丁腈橡膠，順丁橡膠，乙丙橡膠等。 特種合成橡膠 硅橡膠：具有獨(dú)特的耐高溫和低溫性能，使用溫度在-100300之間。 氟橡膠：耐高溫，低溫，又有高介電性。 聚硫橡膠：具有特殊的耐油和耐有機(jī)溶劑性能。,5、合成纖維 以有機(jī)原料人工合成的高聚物。 錦綸，滌綸，腈綸，維倫，丙綸等。 6、染料 天然染料 合成染料：主要以苯、萘、蒽等作原料制成。 7、顏料 8、涂料（漆）：天然漆，人造漆,8、試劑 優(yōu)級(jí)純 分析純 化學(xué)純 實(shí)驗(yàn)試劑 9、化工其他產(chǎn)品 各種藥物、炸藥、燃料、粘合劑、催化劑、助劑、添加劑、增塑劑、發(fā)泡劑、乳化劑、防老劑等。,1.3 化學(xué)基本概念,1.3.1 物質(zhì) 1、物質(zhì)：是作用于我們感覺器官而引起人們感覺的東西，它占有一定空間和具有質(zhì)量。 物質(zhì)以不同的形式在不停止地運(yùn)動(dòng)著。,2、 能量 物質(zhì)的變化和運(yùn)動(dòng)，總是伴隨著各種能量的變換。 能量可以由一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。 3、物質(zhì)的質(zhì)量和能量守恒定律 化學(xué)反應(yīng)過程中，只是由一些物質(zhì)變化成為另一些物質(zhì)，但是變化前后物質(zhì)的量是相等的，這就是物質(zhì)守恒定律。 能量轉(zhuǎn)化過程中，能量只能相互轉(zhuǎn)化，而不能自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。這就是能量守恒定律。,1.3.2 物質(zhì)的變化和性質(zhì) 1、物理變化和物理性質(zhì) 改變了物質(zhì)的外部狀態(tài)和形狀，而沒有改變物質(zhì)的組成，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，這種變化叫做物理變化。 物質(zhì)在物理變化時(shí)所表現(xiàn)出來的性質(zhì)叫做物理性質(zhì)。如狀態(tài)、顏色、氣味、密度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)等，都是物質(zhì)的物理性質(zhì)。,2、化學(xué)變化和化學(xué)性質(zhì) 由一物質(zhì)生成新物質(zhì)的變化叫做化學(xué)變化。 物質(zhì)在化學(xué)變化時(shí)所表現(xiàn)出來的性質(zhì)叫做化學(xué)性質(zhì)。如化合、分解、氧化和還原等。,1.3.3 物質(zhì)的組成 1、分子：保持物質(zhì)一切化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。 2、原子：物質(zhì)在化學(xué)變化中的最小粒子。 3、元素：具有相同核電荷數(shù)的同一類原子。 1.3.4 原子量、分子量和摩爾 摩爾：任何物質(zhì)中，只要含有6.021023個(gè)微粒（分子，原子，離子，電子），這種物質(zhì)的量叫做1摩爾。是化學(xué)上一個(gè)常用的基本物質(zhì)量的單位，它是以微粒數(shù)量表示的物質(zhì)的量。 1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量。,1.4 溶液及相平衡,1.4.1 溶液 1、溶液：一種(或幾種)物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里，形成均勻的、穩(wěn)定的混合物叫做溶液。被溶解的物質(zhì)叫做溶質(zhì)。能溶解其他物質(zhì)的物質(zhì)叫溶劑。溶質(zhì)可以是固體、液體和氣體。固體、氣體溶于液體時(shí)，固體、氣體叫溶質(zhì)，液體是溶劑。兩種液體互相溶解時(shí)，習(xí)慣上把量多的一種叫溶劑，量少的叫溶質(zhì)。,2、 溶液的分類 按物質(zhì)的聚集狀態(tài)可把溶液分為三類：即氣態(tài)溶液(氣體混合物)、液態(tài)溶液和固態(tài)溶液(如合金)。 按液態(tài)溶液的導(dǎo)電性能可把液態(tài)溶液分為兩類：即電解質(zhì)溶液和非電解質(zhì)溶液。 按液態(tài)溶液的形成過程：固體溶于液體中的溶液，氣體溶于液體中的溶液和液體溶于液體中的溶液。,3、物質(zhì)的溶解過程 溶質(zhì)溶解于溶劑中，常常有溫度和體積的變化。 4、飽和溶液 在一定溫度下達(dá)到溶解平衡的溶液，叫做飽和溶液。 在一定溫度下，還能繼續(xù)溶解溶質(zhì)的溶液，叫做不飽和溶液。,5、飽和蒸汽壓 蒸汽和液體間建立了動(dòng)態(tài)平衡時(shí)液體上方的蒸汽壓力即為該液體在該溫度下的飽和蒸汽壓，有時(shí)簡(jiǎn)稱蒸汽壓。 飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系 同一溫度，不同液體，飽和蒸汽壓不同。 同液體，不同溫度，飽和蒸汽壓也不同。,6、溶解度 把一定溫度和壓力下，物質(zhì)在一定量的溶劑中，達(dá)到溶解平衡時(shí)所溶解的量，叫做溶解度。 某種物質(zhì)的溶解度也就是在一定溫度和壓力下，飽和溶液中所含溶質(zhì)的量。 常溫下，根據(jù)溶解度的大小把固體物質(zhì)分為： 易溶物質(zhì)：溶解度在10克以上的物質(zhì)。 可溶物質(zhì)：溶解度在110克之間的物 質(zhì)。, 微溶物質(zhì)：溶解度在1克以下的物質(zhì)。 難溶物質(zhì)：溶解度在0.01克以下的物 質(zhì)。 影響溶解度的因素 溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì) 同一溶劑中，不同溶質(zhì)的溶解度不同。 不同溶劑中，同一溶質(zhì)的溶解度也不同。 溫度對(duì)溶解度的影響 固體物質(zhì)的溶解度，大多數(shù)都隨溫度的升高而增加。,氣體物質(zhì)的溶解度，一般隨溫度的升高而減少。 壓力對(duì)溶解度的影響 壓力對(duì)固體溶解度沒有顯著的影響，但氣體的溶解度一般隨壓力的增加成比例的關(guān)系增大。 7、稀溶液的性質(zhì) 溶液蒸汽壓下降 同一溫度下