化工基礎(chǔ)培訓(xùn)

化工基礎(chǔ)培訓(xùn)

李肇獎(jiǎng)化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(xì)化工等領(lǐng)域。1.1化學(xué)工業(yè)概況化學(xué)工程中具有共性的主要過程1、三傳一反動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)工程流體動(dòng)力過程：流體流動(dòng)及輸送、沉降過濾、固體流態(tài)化等。傳熱過程：熱傳導(dǎo)、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(xué)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(jìn)一步細(xì)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(dòng)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€(gè)方面

流體流動(dòng)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(dǎo)、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(jī)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(jī)械能動(dòng)量傳遞攪拌混合或分離氣-液輸入機(jī)械能動(dòng)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(dòng)量傳遞沉降非均相混合物分離氣-固,固-液密度差引起的動(dòng)量傳遞沉降運(yùn)動(dòng)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(xué)工業(yè)產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)流程千差萬(wàn)別，共同之處是都有原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物的分離三部分。

生產(chǎn)中，原料預(yù)處理和產(chǎn)物分離，缺一不可。化學(xué)反應(yīng)這一步是整個(gè)化工生產(chǎn)過程的核心，起主導(dǎo)作用，其要求和結(jié)果決定著原料預(yù)處理的程度和產(chǎn)物分離的任務(wù)，直接影響到其它兩部分的設(shè)備投資和操作費(fèi)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(jì)問題。如原料供應(yīng)、設(shè)備投資、能耗、銷售、投入、工時(shí)及生產(chǎn)管理等。經(jīng)濟(jì)效益是評(píng)價(jià)化工生產(chǎn)過程是否能實(shí)施的重要指標(biāo)。

(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(shí)驗(yàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)研究不盡相同。(4)化工生產(chǎn)需要設(shè)置專用供水、供電、動(dòng)力、貯存、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施。3．化工生產(chǎn)過程的檢測(cè)與控制

在任何化工生產(chǎn)過程中，需要檢測(cè)和控制的指標(biāo)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(gè)新的化工生產(chǎn)過程，都是從最初的創(chuàng)意或設(shè)想開始，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室研究、中間試驗(yàn)、工業(yè)化試驗(yàn)、放大設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等諸多環(huán)節(jié)，最后建成工業(yè)生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。在放大設(shè)計(jì)過程中,大小裝置之間會(huì)產(chǎn)生工藝結(jié)果的差別，歸結(jié)于“放大效應(yīng)”，尋求其產(chǎn)生因由和改善的方法是過程開發(fā)一項(xiàng)中心任務(wù)。5．化工生產(chǎn)過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

化工生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有：

①物料和能量的綜合利用。④生產(chǎn)的投資費(fèi)用。③生產(chǎn)強(qiáng)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(kuò)大使單位產(chǎn)品的原材料和能源消耗大大降低；勞動(dòng)效率高，產(chǎn)品的總成本低，因而在市場(chǎng)和資源條件具備的情況下，生產(chǎn)規(guī)模大型化是化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

化工生產(chǎn)中，物料循環(huán)和熱量回流，并達(dá)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(wù)，確定合理的工藝路線(原料、方法)，選擇合適的反應(yīng)器，配置相適宜的單元操作及設(shè)備，適當(dāng)組合構(gòu)成一個(gè)化工生產(chǎn)過程的整體，成為化工過程系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱化工系統(tǒng)?；は到y(tǒng)的諸多不確定性，決定了化工生產(chǎn)過程的復(fù)雜性?；どa(chǎn)過程自身的特點(diǎn)和復(fù)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(shè)計(jì)及過程運(yùn)行中的操作、管理和控制等各個(gè)方面。

化工系統(tǒng)優(yōu)化包含三個(gè)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(shè)計(jì)和選擇。(2)流程結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。即流程最優(yōu)化設(shè)計(jì)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(wù)分為三個(gè)階段

(1)為完成某類產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，將分散的單元遵循一定的法則，組織成對(duì)給定的性能指標(biāo)來說是最優(yōu)的過程系統(tǒng)，這個(gè)階段稱為最優(yōu)綜合。在給定過程結(jié)構(gòu)的條件下，確定各單元及整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算，叫最優(yōu)設(shè)計(jì)。

(3）在結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計(jì)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(jì)性，對(duì)操作參數(shù)和控制參數(shù)進(jìn)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(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面

技術(shù)優(yōu)化是使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，經(jīng)濟(jì)優(yōu)化是以最小費(fèi)用獲得最大利潤(rùn),達(dá)到高的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)。

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(hào)和代號(hào)表示設(shè)備，用箭頭表示物料流動(dòng)方向，將化工過程從原料到最終產(chǎn)品經(jīng)過的所有設(shè)備和相互關(guān)系以及物料流動(dòng)順序，以圖示的方式表達(dá)出來，這種表示整個(gè)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(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，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(diǎn)的工藝流程圖。

工藝流程圖中的設(shè)備的圖形和符號(hào)已標(biāo)準(zhǔn)化。生產(chǎn)工藝流程圖常將設(shè)備的大致幾何形狀畫出，或以方框表示。無(wú)論采用那種流程圖表達(dá)工藝流程，從左向右展開，有必要的文字進(jìn)行說明，如設(shè)備名稱(符號(hào)代號(hào))、物料流向、物料名稱、圖名、圖號(hào)、設(shè)計(jì)階段等。1.3化庸學(xué)工程學(xué)映簡(jiǎn)介1．化錘學(xué)工程校學(xué)及其穩(wěn)研究對(duì)炊象和任粗務(wù)化學(xué)反應(yīng)餅是它的核瞞心，化學(xué)俘學(xué)科是它攔的基礎(chǔ)。究化學(xué)工業(yè)按在大型設(shè)測(cè)備中大批漢量連續(xù)化虛的生產(chǎn)所繩提出的技蜘術(shù)間題，沿僅靠化學(xué)謝學(xué)科的知鍋?zhàn)R是遠(yuǎn)不熊夠的，它選需要機(jī)械腸、電氣、澇儀表、控舌制等工程嬸學(xué)科的理勸論支持和堂技術(shù)上的蛇應(yīng)用，因工此便誕生帖了一門源蛋自化學(xué)、胃又不同于氧化學(xué)，綜殖合了諸多減工程技術(shù)鳥學(xué)科的新芽學(xué)科—化學(xué)工仍程學(xué)。化學(xué)工程棟學(xué)始于1佩9世紀(jì)末寫。20世錘紀(jì)初，明洽確認(rèn)識(shí)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(shè)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(xué)怒反應(yīng)工程截分支。7篩0年代以雁后，化工費(fèi)生產(chǎn)日趨騙大型化、婦連續(xù)化以勤及計(jì)算機(jī)巨技術(shù)的迅敏速發(fā)展，番化學(xué)工程遮學(xué)的研究秋已不再局央限于單個(gè)僑單元操作軋或化學(xué)反鍬應(yīng)過程，孫形成了化像學(xué)系統(tǒng)工揭程，主要蹤蝶是研究系院統(tǒng)的設(shè)計(jì)懲、控制和樓管理。2．化則學(xué)工程攀的研究痰方法數(shù)學(xué)模型島法：將復(fù)部雜的研差究對(duì)象病合理地壺簡(jiǎn)化為促某個(gè)模忌型，簡(jiǎn)賓化的模磁型與原須過程近雜似而等孫效?；綄W(xué)方面漲的問題工歸納為禍研究反磨應(yīng)對(duì)象等，提出劇反應(yīng)動(dòng)鮮力學(xué)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(yīng)器脾，提出佳反應(yīng)器告的傳遞歡模型；鑄而兩者閃的結(jié)合雁方面的紐奉問題，雞則是將醋各種反義應(yīng)模型僻和各種注傳遞模磚型相結(jié)虧合的問梁題。在化學(xué)工煩程學(xué)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(yàn)歸老納法和覺數(shù)學(xué)模競(jìng)型法。經(jīng)驗(yàn)歸納望法：借助物糧理學(xué)的相肝似論和因柳次分析法余的指導(dǎo)。例熱交換寧中的傳秒熱系數(shù)腰，通過串實(shí)驗(yàn)測(cè)耗定歸納析成量綱碑為一的宮相似特導(dǎo)征數(shù)的吳關(guān)系式師確定。3．化學(xué)寧工程的幾匠個(gè)基本概洪念在從事化老學(xué)工程研招究、進(jìn)行貴化工過程踐開發(fā)及設(shè)渴備的設(shè)計(jì)酷、操作時(shí)犬，經(jīng)常運(yùn)蝴用物料衡蝴算、能量們衡算、平訓(xùn)衡關(guān)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(xùn)守恒定律層，是對(duì)任賀一化工生撇產(chǎn)過程的努進(jìn)入物料瀉量、排出再物料量和陜累積物料紛量進(jìn)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(jì)遺算的最基須本、最重籃要的計(jì)算氣，也是化長(zhǎng)工計(jì)算的慚基礎(chǔ)。(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(jìn)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(chǔ)增，它可敵確定有港熱傳遞翼設(shè)備的垂熱負(fù)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(yù)。平衡是亦在一定嬌條件下敘物系變案化可能史達(dá)到的漲極限。凝不論傳戚熱、傳舟質(zhì)還是狡反應(yīng)過傻程，在扇經(jīng)過足展夠的時(shí)態(tài)間后，緞最終均踢能達(dá)到畏平衡狀區(qū)態(tài)。（3）平籍衡關(guān)系(4）液過程速潔率動(dòng)量傳芹遞過程懶的推動(dòng)及力是壓本力差，儉阻力為匹摩擦阻獎(jiǎng)力;熱奮量傳遞距過程的瘡?fù)苿?dòng)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(dòng)力御是濃度征差，阻螺力則為倒擴(kuò)散阻姥力。自然界芹任何過務(wù)程的速弱率都可暈表示為鵝：過程速紛率＝過面程推動(dòng)劫力／過鐘程阻力過程速率融是決定設(shè)海備尺寸的知重要因素重。(5)經(jīng)紛濟(jì)核算在設(shè)計(jì)勸具有一學(xué)定生產(chǎn)宜能力的量設(shè)備時(shí)淡，選用棕不同的撲材料，廢不同的押設(shè)備型無(wú)式以及算操作條壁件，可皺以提出困多種不濫同的設(shè)嗚計(jì)方案芒。但是編最終應(yīng)兔該從技朝術(shù)經(jīng)濟(jì)盼的觀點(diǎn)冰出發(fā)進(jìn)淹行比較克，即從稼設(shè)備的記造價(jià)、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(jìn)拼行綜合紹評(píng)價(jià)，掠從中選柔擇經(jīng)濟(jì)躍上最有筐利的方煎案。在進(jìn)行經(jīng)喜濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)逃，設(shè)備造號(hào)價(jià)和耐用框年限折算沾成設(shè)備費(fèi)孤（攤派到舟單位產(chǎn)品皆上的設(shè)備落折舊費(fèi)）概，而消耗矩的人力、救水電和燃續(xù)料的費(fèi)用風(fēng)則總括為啞操作費(fèi)。謝謝謝謝觀看/