(2.6)-緒論化工原理化工原理

《化工原理》

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ofChemicalEngineering

干紅葡萄酒釀造工藝流程示意圖紅葡萄品種除梗破碎壓榨分離橡木桶貯存精心挑選葡萄原酒成品調(diào)配穩(wěn)定處理灌裝瓶貯貼標成品帶皮發(fā)酵與白酒工藝比較白蘭地(Brandy)威士忌(Whisky)伏特加(Vodka)金酒(Gin)朗姆酒(Rum)中國白酒(Spirit)關于課程考核

總評=平時20%+泵設計25%+換熱器設計25%+期末30%每次設計完成后將有一次Seminar，根據(jù)同學們設計作品挑選2-3名同學上臺講解（有加分）。平時成績包括作業(yè)、上課回答問題和一些有意思的要求，比如英語學習（20單詞/天,

150單詞/周）、體力鍛煉（平板支撐：女生1.5分鐘、男生3分鐘/天）等。期末考試包括：選擇題；判斷題；簡答題；讀圖題；計算題。關于學科素養(yǎng)如果能夠說出國內(nèi)外：20個化工大型生產(chǎn)基地20個國內(nèi)外的研究基地50個國內(nèi)外的專家學者；能夠對所學的每一門課在整體人才培養(yǎng)中的作用說個大概；對整個學科在社會上的地位和能解決什么問題說個大概！到了研究生階段，則要求對本研究方向的至少了解20個相關專家。這就表明具備了初步的學科素養(yǎng)，畢竟你見了別人不能總是用專業(yè)術語，能夠使用簡潔通俗的語言和朋友交流或者介紹你的專業(yè)問題，那就說明具有了一定的學科素養(yǎng)！化學工程與技術化學工程化學工藝工業(yè)催化應用化工生物工程制藥工程高分子科學與工程化工機械（過程裝備與控制工程）安全工程材料工程環(huán)境工程能源工程…………ChemicalEngineeringisWhat?化學有機化學無機化學物理化學分析化學應用化學高分子化學材料化學環(huán)境化學生物化學制藥化學…………ChemistryisWhat?Chemistry化學工業(yè)的發(fā)展歷程——化工原理的位置第一階段：古代的化學生產(chǎn)（17世紀以前）實用化學、煉丹和煉金、醫(yī)藥化學和冶金化學等。第二階段：近代化學工業(yè)十八世紀末始，以硫酸，硝酸，純堿的工業(yè)生產(chǎn)為開端，至20世紀初，出現(xiàn)了載入史冊的合成氨工業(yè)生產(chǎn)。第一次綜合：20世紀初，英國的Davis,美Walker,Lewis等提出了“化學工程”的概念，發(fā)展成為以“單元操作”（unitoperations）為基本研究內(nèi)容的化學工程學。第三階段：現(xiàn)代化學工業(yè)（二戰(zhàn)前后）“三傳一反”。第二次綜合：動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞的角度深入研究化工生產(chǎn)的物理變化過程，以及從“化學反應工程”的角度來研究化工生產(chǎn)的化學過程?；瘜W工業(yè)的發(fā)展歷程1894年起，他在卡爾斯魯厄工業(yè)大學任教，1906年化學教授；1911年改任在柏林近郊的威廉物理化學及電化學研究所所長，同時兼任柏林大學教授。1913年實現(xiàn)一個日產(chǎn)30噸的合成氨工廠建成并投產(chǎn)。1914年世界大戰(zhàn)爆發(fā)，哈伯承擔了戰(zhàn)爭所需的材料的供應和研制工作，特別在研制戰(zhàn)爭毒氣方面。他曾錯誤地認為，毒氣進攻乃是一種結束戰(zhàn)爭、縮短戰(zhàn)爭時間的好辦法。哈伯，1868年12月出生于德國的布雷斯勞，大學畢業(yè)后，由于所發(fā)表的論文有獨到的見解，使德國化學界為之轟動，德國皇家科學院破格授予化學博士學位，年僅23歲。1909年在600℃的高溫、200個大氣壓和鋨為催化劑的條件下，得到產(chǎn)率約為8％的合成氨。化學工業(yè)的發(fā)展歷程——化工原理的位置1880年，化學工程概念的提出者，英國曼徹斯特地區(qū)的制堿業(yè)污染檢查員G.E.戴維斯指出：化學工業(yè)發(fā)展中所面臨的許多問題往往是工程問題。1888年，根據(jù)L.M.諾頓提議，MIT開設世界上第一個定名為化學工程的四年制學士學位課程，即著名的第十號課程?；瘜W工程將成為繼土木工程、機械工程、電氣工程之后的第四門工程學科。隨后,賓夕法尼亞大學(1892)、戴倫大學(1894)、密歇根大學(1898)也相繼開設了類似的課程。1902年W.H.華克爾受命徹底改造麻省理工學院化學工程的實驗教育，1915年，提出“單元操作”概念。1920年，在麻省理工學院，化學工程脫離化學系而成為一個獨立的系，由W.K.劉易斯任系主任?；瘜W工業(yè)的發(fā)展歷程——化工原理的位置1920年，華克爾、劉易斯和W.H.麥克亞當斯完成《化工原理》初稿。油印后立即用于化工系的教育，后于1923年正式出版。1939年韋伯寫出了第一本化工熱力學教科書《化學工程師用熱力學》。1944年耶魯大學的B.F.道奇教授寫的第一本取名為《化工熱力學》的著作出版了，于是化學工程的一個新的分支學科──化工熱力學誕生了。1940年代，碳四餾分分離和丁苯橡膠的乳液聚合、粗柴油的流態(tài)化催化裂化以及曼哈頓原子彈工程計劃等，化學工程都發(fā)揮了重要作用（曼哈頓工程中放大倍數(shù)高達1000）1950年代，石油化工引發(fā)連續(xù)反應過程研究，提出返混、停留時間分布、宏/微觀混合、反應器參數(shù)敏感性、反應器穩(wěn)定性。1957年。阿姆斯特丹舉行第一屆歐洲化學反應工程大會，標志著化學反應工程這一學科的誕生。化學工業(yè)的發(fā)展歷程——化工原理的位置1957年在普渡大學召開美國工程學科的系主任會議，傳遞過程和力學、熱力學、電磁學等一起被列為基礎工程學科，并制訂了這一課程的詳細計劃。在這種背景下，威斯康星大學教授R.B.博德、W.E.斯圖爾德和E.N.萊特富特著手編寫《傳遞現(xiàn)象》，先在威斯康星大學試用，經(jīng)修訂后于1960年正式出版。化學工業(yè)的發(fā)展歷程——化工原理的位置1880年，提出化學工程概念1888年，MIT設置化學工程專業(yè)1915年，“單元操作”概念提出1920年，MIT獨立設置化學工程系1923年，華克爾等著首部《PrinciplesofChemicalEngineering》1939年，化學工程分支——化工熱力學誕生1957年，化學工程分支——化學反應工程誕生1960年，化學工程分支——傳遞現(xiàn)象誕生，三傳一反形成1895年，北洋大學（天津大學）設礦務學涉及化學工藝內(nèi)容。能源化學工程，環(huán)境化學工程，計算化學工程，生物化學工程，分子化學工程，微電子化學工程等?，F(xiàn)代化學工業(yè)的三大挑戰(zhàn)：原料、能源與環(huán)境?！痘ぴ怼氛n程內(nèi)容通過什么樣的工程方法和設備來實現(xiàn)其工藝過程？反應物如何供給、產(chǎn)物又如何分離？如何提供反應所需的熱量及使用反應放出的熱量？怎樣才能從工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中獲得最佳的經(jīng)濟效益？熱力學和反應工程化工原理在什么條件下所期望的化學反應才能發(fā)生？反應的速率將會是多大？不期望的反應（副反應）速率又會是多大？轉化率為多少？化學工程學科化工生產(chǎn)過程實例濕法磷酸生產(chǎn)工藝流程磷礦石破碎球磨酸解反應過濾濃縮精制磷酸（化肥、飼料用）磷酸（醫(yī)藥、食品用）硫酸HF氣體（回收）過濾水濾渣石膏洗液加工成鹽化工生產(chǎn)過程實例檸檬酸生產(chǎn)工藝流程

白薯干粉碎發(fā)酵反應過濾中和過濾酸解過濾產(chǎn)品石灰乳CaCO3

粗鹽液

凈化H2SO4

廢糖液濃縮結晶離心干燥菌體、殘渣化工生產(chǎn)裝置實例乙烯廠環(huán)氧乙烷、乙二醇裝置化工生產(chǎn)裝置實例甲醇回收裝置化工生產(chǎn)裝置實例合成氨裝置化工生產(chǎn)裝置實例天然氣凈化化工單元操作（Unitoperations）

流體輸送：流體通過管道的阻力損失，輸送設備過濾：液固混合物的分離沉降：液固或氣固混合物的分離（重力、離心）攪拌：液液或液固體系的混合顆粒流態(tài)化：強化氣（液）固兩相間的接觸氣力輸送：固體微粒的管道輸送加熱冷卻：增加或降低特定物質(zhì)的溫度蒸發(fā)：對含有固體溶質(zhì)的溶液進行濃縮制取固體產(chǎn)品蒸餾：液體混合物的分離（組分揮發(fā)度的差異）吸收：氣體混合物的分離（組分在吸收液中的溶解度）吸附：氣體混合物的分離（組分在固體表面的吸附能力）萃?。簭囊后w混合物中分離有用組分（濕法冶金）干燥：從固體產(chǎn)品中去除濕分結晶：從液體混合物中得到純的固體產(chǎn)品遵循流體動力學基本規(guī)律的單元操作遵循熱量傳遞基本規(guī)律的單元操作遵循質(zhì)量傳遞基本規(guī)律的單元操作遵循熱質(zhì)傳遞基本規(guī)律的單元操作化工單元操作分類（Unitoperations）動量守恒：動量傳遞質(zhì)量守恒：質(zhì)量傳遞熱量守恒：熱量傳遞“三傳一反”中的“三傳”以“三傳”為物理內(nèi)核的單元操作理論與經(jīng)驗相結合的工程研究方法動量守恒：