化工基礎培訓

化工基礎培訓

李肇獎化學工業(yè)是國民經(jīng)濟重要支柱產(chǎn)業(yè)，包括以煤、石油和天然氣等資源作為原材料加工的石油化工、煤化工、鹽化工、天然氣化工、生物化工及精細化工等領域。1.1化學工業(yè)概況化學工程中具有共性的主要過程1、三傳一反動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學反應工程流體動力過程：流體流動及輸送、沉降過濾、固體流態(tài)化等。傳熱過程：熱傳導、蒸發(fā)、冷凝、熱交換、加熱。

傳質(zhì)過程：氣體吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等。2、化工單元操作化工生產(chǎn)過程可視為物理過程和化學過程組成。由于被加工物料的相態(tài)不同、過程原理和采用方法的差異，將物理過程可進一步細分為一系列遵循不同物理定律，有某種功用的基本操作過程，稱之為單元操作，每一種單元操作都概括了化工生產(chǎn)中一類有共性的操作，從本質(zhì)上歸納為動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三種傳遞過程。

?；卧僮骰景ㄎ鍌€方面

流體流動過程:包括流體輸送、過濾、固體流態(tài)化等。

傳熱過程:包括熱傳導、蒸發(fā)、冷凝等。

傳質(zhì)過程:即物質(zhì)傳遞，包括氣體吸收、蒸餾、萃取、

吸附、干燥等熱力過程:即溫度和壓力變化的過程，包括液化、冷凍等。機械過程:包括固體輸送、粉碎、篩分等。

。表1-1單元操作單元操作目的物態(tài)原理傳遞過程流體輸送輸送液或氣輸入機械能動量傳遞攪拌混合或分離氣-液輸入機械能動量傳遞液-液,固-液過濾非均相混合物分離氣-固,固-液尺度不同的截留動量傳遞沉降非均相混合物分離氣-固,固-液密度差引起的動量傳遞沉降運動加熱,冷卻升溫,降溫,改變氣或液利用溫差傳入熱量傳遞相態(tài)或移出熱量蒸發(fā)溶劑與不揮發(fā)性液供熱汽化溶劑熱量傳遞溶質(zhì)的分離1.2化工生產(chǎn)過程概述

1．化工生產(chǎn)過程分析化學工業(yè)產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)流程千差萬別，共同之處是都有原料預處理、化學反應和產(chǎn)物的分離三部分。

生產(chǎn)中，原料預處理和產(chǎn)物分離，缺一不可?；瘜W反應這一步是整個化工生產(chǎn)過程的核心，起主導作用，其要求和結果決定著原料預處理的程度和產(chǎn)物分離的任務，直接影響到其它兩部分的設備投資和操作費用。2．化工生產(chǎn)過程的工業(yè)特征

(5)化工生產(chǎn)涉及經(jīng)濟問題。如原料供應、設備投資、能耗、銷售、投入、工時及生產(chǎn)管理等。經(jīng)濟效益是評價化工生產(chǎn)過程是否能實施的重要指標。

(1)化工過程是大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，物料處理量大，與實驗研究相差懸殊。(2)化工生產(chǎn)多為連續(xù)化生產(chǎn)過程。(3)化工生產(chǎn)處理的物料從原料的純度到產(chǎn)品的收率都與化學實驗研究不盡相同。(4)化工生產(chǎn)需要設置專用供水、供電、動力、貯存、運輸?shù)仍O施。3．化工生產(chǎn)過程的檢測與控制

在任何化工生產(chǎn)過程中，需要檢測和控制的指標有溫度、壓力、流量、液面、組成等幾類。

4．化工生產(chǎn)過程的研究與開發(fā)

任何一個新的化工生產(chǎn)過程，都是從最初的創(chuàng)意或設想開始，經(jīng)過實驗室研究、中間試驗、工業(yè)化試驗、放大設計、技術經(jīng)濟評價等諸多環(huán)節(jié)，最后建成工業(yè)生產(chǎn)裝置，實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。在放大設計過程中,大小裝置之間會產(chǎn)生工藝結果的差別，歸結于“放大效應”，尋求其產(chǎn)生因由和改善的方法是過程開發(fā)一項中心任務。5．化工生產(chǎn)過程的技術經(jīng)濟分析

化工生產(chǎn)過程的工藝技術經(jīng)濟指標主要有：

①物料和能量的綜合利用。④生產(chǎn)的投資費用。③生產(chǎn)強度。②產(chǎn)品的產(chǎn)率及質(zhì)量。6．化工生產(chǎn)過程的資源和能源綜合利用

生產(chǎn)規(guī)模的大型化是化工生產(chǎn)過程資源和能源綜合利用的保障。生產(chǎn)規(guī)模擴大使單位產(chǎn)品的原材料和能源消耗大大降低；勞動效率高，產(chǎn)品的總成本低，因而在市場和資源條件具備的情況下，生產(chǎn)規(guī)模大型化是化學工業(yè)的發(fā)展趨勢。

化工生產(chǎn)中，物料循環(huán)和熱量回流，并達到多種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，是節(jié)能降耗的主要途徑。7．化工生產(chǎn)過程的優(yōu)化

按具體的生產(chǎn)任務，確定合理的工藝路線(原料、方法)，選擇合適的反應器，配置相適宜的單元操作及設備，適當組合構成一個化工生產(chǎn)過程的整體，成為化工過程系統(tǒng)，簡稱化工系統(tǒng)。化工系統(tǒng)的諸多不確定性，決定了化工生產(chǎn)過程的復雜性?；どa(chǎn)過程自身的特點和復雜性，使其存在大量的過程最優(yōu)化問題，涉及過程研究中的開發(fā)和設計及過程運行中的操作、管理和控制等各個方面。

化工系統(tǒng)優(yōu)化包含三個層次：

(1)化工工藝路線的最優(yōu)化。即系統(tǒng)總體方案的最優(yōu)化設計和選擇。(2)流程結構的最優(yōu)化。即流程最優(yōu)化設計和選擇。(3)流程工藝參數(shù)和操作參數(shù)的最優(yōu)化?；どa(chǎn)過程優(yōu)化任務分為三個階段

(1)為完成某類產(chǎn)品的生產(chǎn)任務，將分散的單元遵循一定的法則，組織成對給定的性能指標來說是最優(yōu)的過程系統(tǒng)，這個階段稱為最優(yōu)綜合。在給定過程結構的條件下，確定各單元及整個系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù)的優(yōu)化計算，叫最優(yōu)設計。

(3）在結構參數(shù)和設計參數(shù)都已固定的條件下，為避免干擾,使生產(chǎn)過程能在外界條件變化及各干擾因素出現(xiàn)的情況下，保證過程系統(tǒng)的經(jīng)濟性，對操作參數(shù)和控制參數(shù)進行優(yōu)化，稱為最優(yōu)操作或最優(yōu)控制。

過程優(yōu)化涉及技術和經(jīng)濟兩方面

技術優(yōu)化是使各項指標達到最優(yōu)，經(jīng)濟優(yōu)化是以最小費用獲得最大利潤,達到高的經(jīng)濟效益為目標。

8．化工生產(chǎn)過程的流程圖

為描述化工生產(chǎn)過程，工程上通常用形象的圖形、符號和代號表示設備，用箭頭表示物料流動方向，將化工過程從原料到最終產(chǎn)品經(jīng)過的所有設備和相互關系以及物料流動順序，以圖示的方式表達出來，這種表示整個化工生產(chǎn)過程全貌的圖形稱為工藝流程圖。

工藝流程圖是工廠設計的基礎，也是操作和檢修的指南。一般分為生產(chǎn)工藝流程圖、物料流程圖和帶控制點的工藝流程圖。

工藝流程圖中的設備的圖形和符號已標準化。生產(chǎn)工藝流程圖常將設備的大致幾何形狀畫出，或以方框表示。無論采用那種流程圖表達工藝流程，從左向右展開，有必要的文字進行說明，如設備名稱(符號代號)、物料流向、物料名稱、圖名、圖號、設計階段等。1.3化庸學工程學映簡介1．化錘學工程校學及其穩(wěn)研究對炊象和任粗務化學反應餅是它的核瞞心，化學俘學科是它攔的基礎。究化學工業(yè)按在大型設測備中大批漢量連續(xù)化虛的生產(chǎn)所繩提出的技蜘術間題，沿僅靠化學謝學科的知鍋識是遠不熊夠的，它選需要機械腸、電氣、澇儀表、控舌制等工程嬸學科的理勸論支持和堂技術上的蛇應用，因工此便誕生帖了一門源蛋自化學、胃又不同于氧化學，綜殖合了諸多減工程技術鳥學科的新芽學科—化學工仍程學?；瘜W工程棟學始于1佩9世紀末寫。20世錘紀初，明洽確認識到光各行各業(yè)屈通用的物兄理操作的躺共性，提朵出了單元乏操作的概抖念，形成期化工過程占與設備課同程，后多橋稱為化工快原理。5迎0年代形有成了化學怒反應工程截分支。7篩0年代以雁后，化工費生產(chǎn)日趨騙大型化、婦連續(xù)化以勤及計算機巨技術的迅敏速發(fā)展，番化學工程遮學的研究秋已不再局央限于單個僑單元操作軋或化學反鍬應過程，孫形成了化像學系統(tǒng)工揭程，主要蹤蝶是研究系院統(tǒng)的設計懲、控制和樓管理。2．化則學工程攀的研究痰方法數(shù)學模型島法：將復部雜的研差究對象病合理地壺簡化為促某個模忌型，簡賓化的模磁型與原須過程近雜似而等孫效?；綄W方面漲的問題工歸納為禍研究反磨應對象等，提出劇反應動鮮力學模啟型；傳古遞方面依的問題姥歸納為原研究不晚同類型鋒反應器脾，提出佳反應器告的傳遞歡模型；鑄而兩者閃的結合雁方面的紐奉問題，雞則是將醋各種反義應模型僻和各種注傳遞模磚型相結虧合的問梁題。在化學工煩程學的暴歷史發(fā)酷展中形牙成了兩陡種基本訊的研究珠方法經(jīng)驗歸老納法和覺數(shù)學模競型法。經(jīng)驗歸納望法：借助物糧理學的相肝似論和因柳次分析法余的指導。例熱交換寧中的傳秒熱系數(shù)腰，通過串實驗測耗定歸納析成量綱碑為一的宮相似特導征數(shù)的吳關系式師確定。3．化學寧工程的幾匠個基本概洪念在從事化老學工程研招究、進行貴化工過程踐開發(fā)及設渴備的設計酷、操作時犬，經(jīng)常運蝴用物料衡蝴算、能量們衡算、平訓衡關系和犧過程速率攀等概念。(1)物料委衡算物料衡算印基于物質(zhì)訓守恒定律層，是對任賀一化工生撇產(chǎn)過程的努進入物料瀉量、排出再物料量和陜累積物料紛量進行衡古算，其衡書算式為：輸入物睬料量-斬輸出物脫料量＝柱累積物駛料量物料衡算匆是化工計遺算的最基須本、最重籃要的計算氣，也是化長工計算的慚基礎。(2)能聯(lián)量衡算能量衡食算依據(jù)獄于能量融守恒定連律。指出進入系統(tǒng)勻的能量與絕排出系統(tǒng)岸能量之差河等于系統(tǒng)莫內(nèi)積累能沈量。熱量衡情算以物翁料衡算枯為基礎增，它可敵確定有港熱傳遞翼設備的垂熱負荷，確定傳仍熱面積飄以及加避熱和冷響卻載體討的消耗搏量；還瓣可以考虛察過程攤能量損楚耗情況匠，尋求跪節(jié)能和貢綜合利肉用熱量閉的途徑預。平衡是亦在一定嬌條件下敘物系變案化可能史達到的漲極限。凝不論傳戚熱、傳舟質(zhì)還是狡反應過傻程，在扇經(jīng)過足展夠的時態(tài)間后，緞最終均踢能達到畏平衡狀區(qū)態(tài)。（3）平籍衡關系(4）液過程速潔率動量傳芹遞過程懶的推動及力是壓本力差，儉阻力為匹摩擦阻獎力;熱奮量傳遞距過程的瘡推動力包是溫度帆差，阻淚力為熱辟阻；質(zhì)撓量傳遞棟過程(弱傳質(zhì)過蘿程)的忠推動力御是濃度征差，阻螺力則為倒擴散阻姥力。自然界芹任何過務程的速弱率都可暈表示為鵝：過程速紛率＝過面程推動劫力／過鐘程阻力過程速率融是決定設海備尺寸的知重要因素重。(5)經(jīng)紛濟核算在設計勸具有一學定生產(chǎn)宜能力的量設備時淡，選用棕不同的撲材料，廢不同的押設備型無式以及算操作條壁件，可皺以提出困多種不濫同的設嗚計方案芒。但是編最終應兔該從技朝術經(jīng)濟盼的觀點冰出發(fā)進淹行比較克，即從稼設備的記造價、搖操作的廟難易、排人力、聚水電和邊燃料的展消耗、套耐用年槽限等多歸方面進拼行綜合紹評價，掠從中選柔擇經(jīng)濟躍上最有筐利的方煎案。在進行經(jīng)喜濟評價時逃，設備造號價和耐用框年限折算沾成設備費孤（攤派到舟單位產(chǎn)品皆上的設備落折舊費）概，而消耗矩的人力、救水電和燃續(xù)料的費用風則總括為啞操作費。謝謝謝謝觀看/