《石油化工过程》PPT课件.ppt
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1、过程工程导论过程工程导论Introduction to Process Engineering(上海交通大学化学工程系)从化学工程学到过程工程学从化学工程学到过程工程学From Chemical Engineering to Process Engineering?Raw materialsIndustrial ProcessesUseful Product矿矿 物物植植 物物动动 物物水水大大 气气石油炼制石油炼制 煤气化煤气化 分离分离浸取浸取 萃取萃取 分离分离油脂加工油脂加工 牛油脱脂牛油脱脂电解电解 水热合成水热合成 水解水解空气分离空气分离燃料油燃料油 化学品化学品 药品药品食用油
2、食用油 香料香料 药品药品润滑润滑 护肤护肤 药品药品氢气氢气氮气氮气 氧气氧气何谓过程工业?何谓过程工业?*第第第第190190190190次香山科学会议,次香山科学会议,次香山科学会议,次香山科学会议,2002200220022002,9 9 9 9从化学工程学到过程工程学从化学工程学到过程工程学From Chemical Engineering to Process Engineering?化学工业化学工业过程工业过程工业From Chemical Industry to Process Industry化工过程化工过程化学反应化学反应-反应器反应器物理过程物理过程单元操作单元操作实实实
3、实例例例例:V:VA A 生生生生产产产产分离提纯分离提纯甲基庚烯酮合成脱氢芳樟脱氢芳樟醇生产醇生产重排为柠檬醛异戊二烯氯化氢VA紫罗兰酮乙炔B胡萝卜素过程工业的基本特点过程工业的基本特点u工工业业生生产产使用的原材料主要是自然使用的原材料主要是自然资资源(源(矿矿物、生物物、生物质质、空气和水等);空气和水等);u生生产过产过程主要程主要为连续为连续化生化生产产;u原材料在生原材料在生产过产过程中程中经历许经历许多化学多化学变变化和物理化和物理变变化;化;u产产量的增加主要依靠量的增加主要依靠扩扩大工大工业业生生产规产规模来达成,或者模来达成,或者说说依依靠靠“放大生放大生产规产规模模”(S
4、cale-up)来达到;)来达到;u有相当高比例的有相当高比例的过过程工程工业产业产品作品作为产为产品工品工业业的基的基础础原料;原料;利用化工与催化过程(催化裂化、催化重整)将石油炼制生产出利用化工与催化过程(催化裂化、催化重整)将石油炼制生产出利用化工与催化过程(催化裂化、催化重整)将石油炼制生产出利用化工与催化过程(催化裂化、催化重整)将石油炼制生产出各种燃料(汽油、柴油和煤油)去驱动汽车、飞机等交通工具各种燃料(汽油、柴油和煤油)去驱动汽车、飞机等交通工具各种燃料(汽油、柴油和煤油)去驱动汽车、飞机等交通工具各种燃料(汽油、柴油和煤油)去驱动汽车、飞机等交通工具炼油过程工业炼油过程工业
5、过程工业实例过程工业实例氨合成氨合成氨合成氨合成过过过过程解决了全世界粮食问题。催化过程设计是核心程解决了全世界粮食问题。催化过程设计是核心程解决了全世界粮食问题。催化过程设计是核心程解决了全世界粮食问题。催化过程设计是核心氨合成催化剂的研究与改进已经尝试氨合成催化剂的研究与改进已经尝试10万多个配方,至今仍是工业催化界万多个配方,至今仍是工业催化界研究的方向之一研究的方向之一生物医药产品生产离不开过程工业技术进步生物医药产品生产离不开过程工业技术进步生物医药产品生产离不开过程工业技术进步生物医药产品生产离不开过程工业技术进步需求需求:推动化工学科与过程工业的发展源动力推动化工学科与过程工业的
6、发展源动力推动化工学科与过程工业的发展源动力推动化工学科与过程工业的发展源动力化学工程与技术学科发展沿革化学工程与技术学科发展沿革工工程程学学科科支支柱柱土木工程土木工程机械工程机械工程电机工程电机工程化学工程化学工程瓦特发明蒸汽机瓦特发明蒸汽机(1736-1819)伏特伏特法拉第法拉第爱迪生爱迪生(1800-)英国土木工程师学会成立英国土木工程师学会成立(1750-)美国化学工程师学会成立美国化学工程师学会成立(1908-)1921年,美国麻省理工年,美国麻省理工(MIT)设立世界上第一个化工系,设立世界上第一个化工系,1922年,系主任在年,系主任在MIT尝试开设尝试开设”工业化学工业化学
7、”课程,将化学课程,将化学与机械、电工和土木等工程知识有机结合起来进行化工教育与机械、电工和土木等工程知识有机结合起来进行化工教育1922年,在美国化学工程师学会年,在美国化学工程师学会(AIChE)年会上,确立年会上,确立“单单元操作元操作”概念,提出概念,提出“化学工程化学工程”的的“独立宣言独立宣言”(Declaration of Independence)第一第一阶阶段,化学工段,化学工业业“初始条件初始条件”的建立(的建立(17801880)第二第二阶阶段,段,“化学工程学化学工程学”的起源(的起源(18801910)第三第三阶阶段,段,“化学工程学化学工程学”与与“化学工程化学工程
8、师师”的定位(的定位(19101945)第四第四阶阶段,段,“化学工程学化学工程学”的完善与化学工的完善与化学工业业持持续发续发展期(展期(19451970)第五第五阶阶段,从化学工程学到段,从化学工程学到过过程工程学:新挑程工程学:新挑战战,新机遇(,新机遇(1970)化工理论体系发展与化工教育发展历程化工理论体系发展与化工教育发展历程n1881年,年,Gerorge E.Davis主持在英国成立了主持在英国成立了“化学工程化学工程师协师协会会”n1901年,英国出版了年,英国出版了“化学工程手册化学工程手册”n1908年,美国化学工程年,美国化学工程师师学会(学会(AIChE)成立成立n1
9、922年,在年,在AIChE年会上,提出年会上,提出“化学工程独立宣言化学工程独立宣言”(Declaration of Independence for Chemical Engineering),确立确立“Unit Operation”概念概念n1923年,年,Principles of Chemical Engineering(化工原理)出版,(化工原理)出版,标标志着化工学科理志着化工学科理论论体系的体系的诞诞生生“化学工程学化学工程学”产生产生“化学工程化学工程化学工程化学工程不是化学、机械和土木工程的组合体,而是一门属于不是化学、机械和土木工程的组合体,而是一门属于不是化学、机械和土
10、木工程的组合体,而是一门属于不是化学、机械和土木工程的组合体,而是一门属于自己的科学,其基础就是那些单元操作。这些单元操作的合理排列及自己的科学,其基础就是那些单元操作。这些单元操作的合理排列及自己的科学,其基础就是那些单元操作。这些单元操作的合理排列及自己的科学,其基础就是那些单元操作。这些单元操作的合理排列及配合产生了工业规模的化学流程配合产生了工业规模的化学流程配合产生了工业规模的化学流程配合产生了工业规模的化学流程”化学工程独立宣言化学工程独立宣言化学工程独立宣言化学工程独立宣言“三传一反三传一反”化工理论体系的建立化工理论体系的建立1915年,年,A.D.Little 提出单元操作概
11、念,将复杂的化工生产过程归纳为提出单元操作概念,将复杂的化工生产过程归纳为有限的操作单元,如精馏、萃取、吸收和干燥等。有限的操作单元,如精馏、萃取、吸收和干燥等。1922年,在年,在AIChE年年会上,确立会上,确立“Unit Operation”概念概念。1923年,年,MIT的的W.H.Walker,W.K.Lewis,W.H.McAdams 编写出版编写出版 Principles of Chemical Engineering,重点阐述了重点阐述了“单元操作单元操作”,被公认为化工学科体系第一阶,被公认为化工学科体系第一阶段标志段标志(First paradigm)19571957年,随
12、着石油炼制与化工技术发展,化学反应工程形成独立的理论,年,随着石油炼制与化工技术发展,化学反应工程形成独立的理论,标志着化学工程学科第二个里程碑的诞生标志着化学工程学科第二个里程碑的诞生(Second paradigm)1960年,年,正式出版了正式出版了 Transport Phenomena(中译本在中译本在1990年由化年由化工出版社出版),即从分子水平阐述单元操作、化学反应过程、设备设工出版社出版),即从分子水平阐述单元操作、化学反应过程、设备设计与过程控制中的共性科学问题,确立了计与过程控制中的共性科学问题,确立了动量传递、热量传递、质量传动量传递、热量传递、质量传递递和和反应工程反
13、应工程在化工学科中的基础理论地位,在化工学科中的基础理论地位,“三传一反三传一反”成为化工学成为化工学科理论基石科理论基石.传递现象传递现象-化工理论基础化工理论基础1960年,年,,出版了出版了 Transport Phenomena(中(中译译本在本在1990年出年出版),从分子水平版),从分子水平阐阐述述单单元操作、化元操作、化学反学反应过应过程、程、设备设计设备设计与与过过程控制中程控制中的共性科学的共性科学问题问题1969年年3W出版了出版了动动量、量、热热量和量和质质量量传递传递原理原理(已(已经经出第四版)出第四版)我国化学工业发展先驱我国化学工业发展先驱1917年范旭东与侯德榜
14、在天津塘沽创办的永利碱厂,它是亚洲第一座苏尔维法氨碱厂,是我国化学工业策源地1941年侯德榜博士发明了将合成氨与氨碱法联合制碱的新工艺候氏碱法 我国化学工程与技术学科发展先驱我国化学工程与技术学科发展先驱陈世璋(北大教授)陈世璋(北大教授)陈世璋(北大教授)陈世璋(北大教授)俞同奎(北大教授)俞同奎(北大教授)俞同奎(北大教授)俞同奎(北大教授)1922年陈世璋、俞同奎在北京创立中华化学工业会。1923年9月8日成立了中华化学工业会上海分部(现上海市化学化工学会)根据学以致用之本意,不欲专以学术相号召,成在促进化学界与实业界之联系,以振兴吾国之化学工业中华化学工业会宗旨中华化学工业会宗旨中华化
15、学工业会宗旨中华化学工业会宗旨uu以中国科学院以中国科学院以中国科学院以中国科学院“化工冶金研究所化工冶金研究所化工冶金研究所化工冶金研究所”更名为更名为更名为更名为“过程工程研究所过程工程研究所过程工程研究所过程工程研究所”为契机,为契机,为契机,为契机,把把把把“化学工程学化学工程学化学工程学化学工程学”拓展到拓展到拓展到拓展到“过程工程过程工程过程工程过程工程学学学学”显得更为迫切。显得更为迫切。显得更为迫切。显得更为迫切。uu香山科学会议讨论了化学工程向过香山科学会议讨论了化学工程向过香山科学会议讨论了化学工程向过香山科学会议讨论了化学工程向过程工程发展的趋势,以及过程工程、程工程发展
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