第三章化工计算;化工计算;第一节化工过程及过程参数;在不同的生产过程中,有一些具有共性的物理操作,它们不改变物料的化学性质,只改变物料的物理性质,这类操作被称为单元操作,如流体输送、传热、蒸馏、干燥、蒸发、结晶、萃取、吸收、吸附、过滤及破碎等操作。化工过程中还包括一些改变物料的化学性质的反应过程,如氢与氮合成氨反应、乙烯氧化成环氧乙烷反应等等。
化工过程就是由反应过程和若干个单元操作组合而成的一个系统。;化工过程的类型;二、化工过程基本参数;3华氏温标,℉
水盐混合物的温度:0℉健康人的血液温度:96℉
水的正常冰点:32℉,水的正常沸点:212℉
其间均分180等份其单位为℉
4、兰金温标,°R
与开氏温标相似,也是以最低理论温度为0度的一种绝对温标。其0度为-459、58℉(-460℉),所以0℉即460℉。
四种温度的关系;二)压力(压强)
三)流量
四)组成;三、化工过程开发;四、化工基础数据;(l)基本物性数据——
如临界常数(临界压力、临界温度、临界体积)、密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。
(2)热力学物性数据——
如内能、焓、嫡、热容、相变热、自由能、自由焓等。
(3)化学反应和热化学数据——
如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常数、活化能,化学平衡常数等。
(4)传递参数——
如粘度、扩散系数、导热系数等。
;数据的获取:
1、查手册或文献资料;2、估算;3、用实验直接测定;4、计算机检索;第二节物料衡算;物料衡算有两种情况:;一、物料衡算的依据;二、物料衡算式;对某一个体系,输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。;物料平衡形式
总平衡式
*总质量平衡式
总摩尔平衡式
组分平衡式
组分质量平衡式
组分摩尔平衡式
元素原子平衡式
*元素原子质量平衡式
*元素原子摩尔平衡式;三、物料衡算的基本方法;物料衡算与能量衡算;物料衡算与能量衡算;物料衡算;物???衡算的分类;物料平衡方程式;物料衡算的步骤;物料衡算步骤;列物料平衡式时应注意的事项;列物料平衡式时应注意的事项;2、衡算对象
参加过程的全部物料。
对无化学反应:可选任一物料
对有化学反应:未发生变化的物质;3、计算基准及其选择
原则上计算基准是任意选择。但是,计算基准选择得恰当,可以使计算简化,避免错误。对于不同化工过程,采用什么基准适宜,需视具体情况而定,不能作硬性规定。
根据不同过程的特点,选择计算基准时注意以下几点:
(l)应选择已知变量数最多的流股作为计算基准。
(2)对液体或固体的体系,常选取单位质量作基准。
(3)对连续流动体系,用单位时间作计算基准有时较方便。
(4)对于气体物料,如果环境条件(如温度、压力)已定,则可选取体积作基准。
;具体:⑴时间基准
连续(小时,天……)
间歇(釜,批……)
⑵质量基准
kg,mol,kmol……
⑶体积基准
m3(STP),Nm3
⑷干湿基准
干基(不含水),湿基(含水)
;4、物料衡算的程序(步骤)
(l)搜集计算数据。
(2)画出物料流程简图。
(3)确定衡算体系。
(4)写出化学反应方程式,包括主反应和副反应,标出有用的分子量。
;(5)选择计算基准,并在流程图上注明所选的基准值。
(6)列出物料衡算式,然后用数学方法求解。
(7)校核计算结果。(数据归一)
(8)将计算结果列成输入一输出物料表(物料平衡表)。(三线表、表头名称、基准)
;;四、无化学反应过程的物料衡算;一)、简单过程的物料衡算;(要求:画出物料流程简图、列出物料平衡表并进行核算);二)、有多个设备过程的物料衡算;五、有化学反应过程的物料衡算;一)、反应转化率、选择性及收率等概念;4、转化率(x)
某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。
5、选择性(S