《化工生產概述》PPT課件.ppt

1.1 化工生產大基本概念 1.2 化工原料和產品 1.3 化學基本概念 1.4 溶液及相平衡,第1章 化工生產概述,1.1 化工生產的基本概念,1.1.1 化工生產的基本任務 研究化工生產的基本過程相反應原理； 化工生產的工藝流程和最佳工藝條件； 生產中運用的主要設備的構造、工作原理及強化生產 的方法。 1.1.2 化工單元操作及其分類 1、化工單元操作：化工生產遵循的基本的加工過程 。,若干單元操作串聯(lián)起來就構成了一個化工產品的生產 過程。不同的生產過程中的同一種化工單元操作，它們所遵循的原理相同，所使用的設備相似。但是，不同的產品生產過程具有各自的獨特條件和要求而定。 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基本過程：, 流體動力學過程 符合流體力學原理 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 符合物質間熱量交換基 本規(guī)律的過程，如傳熱、蒸發(fā)等； 質量傳遞過程 符合物質的質量從一 個相傳遞到另一個相傳質理論的單元 操作，如蒸餾，吸收、干燥等； 熱力學過程 符合熱力學原理的一些 單元操作，如冷凍，深度冷凍等；,機械過程 符合機械力學的一些單元 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：按照物質守恒定律對總物 料或其中某一組分進行的計算，稱為 物料衡算。 根據(jù)物質守恒定律，在一個穩(wěn)定的化工生產過程中向系統(tǒng)或設備所投入的物料量必等于所得產品量及過程損失量之和。,2、熱量衡算：按照能量守恒定律對系統(tǒng)或設備進行的計算，稱為熱量衡算。 在化工生產中除了物質發(fā)生變化外還常常伴有能量的變化。在化工設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，對于一個穩(wěn)定的化工生產過程，向系統(tǒng)和設備內輸入的熱量應等于輸出的熱量加上損失的熱量。,3、過程的平衡關系 當吸收劑中所吸收的氣體濃度達到飽和時，吸收與解吸過程處于平衡狀態(tài)，即氣體的吸收達到了極限。過程的平衡是在一定條件下建立的，當條件發(fā)生變化，則平衡就被破壞。在新的條件下建立新的平衡關系為止。 在許多化工過程中，建立過程的平衡關系具有重要的實際意義。一個過程在一定條件下能否進行，以后進行到什么程度，都可以由平衡關系推知。同時還未生產操作條件的選擇和改進提供依據(jù)。,4、過程的速率 過程的速率是指單位時間里過程進行的變化量。它與過程的推動力成正比，與過程的阻力成反比。,1.2 化工原料和產品,1.2.1 化工原料 化工原料就其性質和來源可分為：無機原料、有機原料和農副產品原料三大類。 1、 無機原料 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、尖端科學中的高能燃料及特殊材料。 2、有機原料 煤：植物埋沒在地下，在幾乎沒有空氣的情況下，經過煤化而形成的。可分為泥煤、褐煤、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)的初級產品有焦炭、焦爐氣和煤焦油。 焦炭 用于冶金或用作合成氣。 焦爐氣 氫氣和甲烷，粗笨餾分經精制分離可得到苯、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 古代動植物遺體在地下經微生物長期高溫高壓作用形成的。 天然氣 由有機物質徑生物化學作用分解而成。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、 農副產品 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 化工產品 1、化學肥料 氮肥 磷肥 鉀肥 2、 農藥 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，軟化時在外力作用下有流動傾向，常溫下是固態(tài)、半固態(tài)，有時也可以是液態(tài)的有機聚合物。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植物分泌物所得的無定形有機物質，如松香、琥珀、蟲膠等。合成樹脂是指由簡單有機物經化學合成或某些天然產物經化學反應而得到的樹脂產物。,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、潤滑劑，著色劑等添加劑為輔助成分，在加工過程中能流動成型的材料。 塑料主要有以下特性：大多數(shù)塑料質輕，化學穩(wěn)定性好，不會銹蝕；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 機械強度高、耐腐蝕、耐磨、滋潤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溶劑性能。,5、合成纖維 以有機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)級純 分析純 化學純 實驗試劑 9、化工其他產品 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 化學基本概念,1.3.1 物質 1、物質：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量。 物質以不同的形式在不停止地運動著。,2、 能量 物質的變化和運動，總是伴隨著各種能量的變換。 能量可以由一種形式轉換成另一種形式。 3、物質的質量和能量守恒定律 化學反應過程中，只是由一些物質變化成為另一些物質，但是變化前后物質的量是相等的，這就是物質守恒定律。 能量轉化過程中，能量只能相互轉化，而不能自生自滅，只能從一種形式轉化成另一種形式。這就是能量守恒定律。,1.3.2 物質的變化和性質 1、物理變化和物理性質 改變了物質的外部狀態(tài)和形狀，而沒有改變物質的組成，沒有新物質產生，這種變化叫做物理變化。 物質在物理變化時所表現(xiàn)出來的性質叫做物理性質。如狀態(tài)、顏色、氣味、密度、沸點、熔點等，都是物質的物理性質。,2、化學變化和化學性質 由一物質生成新物質的變化叫做化學變化。 物質在化學變化時所表現(xiàn)出來的性質叫做化學性質。如化合、分解、氧化和還原等。,1.3.3 物質的組成 1、分子：保持物質一切化學性質的最小粒子。 2、原子：物質在化學變化中的最小粒子。 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：任何物質中，只要含有6.021023個微粒（分子，原子，離子，電子），這種物質的量叫做1摩爾。是化學上一個常用的基本物質量的單位，它是以微粒數(shù)量表示的物質的量。 1摩爾物質的質量叫做摩爾質量。,1.4 溶液及相平衡,1.4.1 溶液 1、溶液：一種(或幾種)物質分散到另一種物質里，形成均勻的、穩(wěn)定的混合物叫做溶液。被溶解的物質叫做溶質。能溶解其他物質的物質叫溶劑。溶質可以是固體、液體和氣體。固體、氣體溶于液體時，固體、氣體叫溶質，液體是溶劑。兩種液體互相溶解時，習慣上把量多的一種叫溶劑，量少的叫溶質。,2、 溶液的分類 按物質的聚集狀態(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)溶液的導電性能可把液態(tài)溶液分為兩類：即電解質溶液和非電解質溶液。 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、物質的溶解過程 溶質溶解于溶劑中，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態(tài)平衡時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，有時簡稱蒸汽壓。 飽和蒸汽壓和溫度的關系 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，物質在一定量的溶劑中，達到溶解平衡時所溶解的量，叫做溶解度。 某種物質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的量。 常溫下，根據(jù)溶解度的大小把固體物質分為： 易溶物質：溶解度在10克以上的物質。 可溶物質：溶解度在110克之間的物 質。, 微溶物質：溶解度在1克以下的物質。 難溶物質：溶解度在0.01克以下的物 質。 影響溶解度的因素 溶質和溶劑的性質 同一溶劑中，不同溶質的溶解度不同。 不同溶劑中，同一溶質的溶解度也不同。 溫度對溶解度的影響 固體物質的溶解度，大多數(shù)都隨溫度的升高而增加。,氣體物質的溶解度，一般隨溫度的升高而減少。 壓力對溶解度的影響 壓力對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系增大。 7、稀溶液的性質 溶液蒸汽壓下降 同一溫度下