化 工 基 础
化 工 基 础
参考书：
1,北京大学：化学工程基础，高教出版社,1983 年。
2,姚玉英主编：化工原理，天津科技出版社,1999
年。
3,朱炳辰主编：化学反应工程学，化工出版社，
1998年。
绪论
第一节 化工技术学科的发展
了解化工课
单元操作
化学工艺学
化学反应工程学
化学工程学
绪论
第一节 化工技术学科的发展
第二节 化工基础课的内容和学习目的
内容
目的
(1)在科研工作中提高产业化意识。树立技术
经济的观点；
(2)与工程技术人员建立共同语言。了解工程
技术的基本观点和方法；
(3)指导开发和科研工作,改进实验技术。
第三节 化工过程开发
参考书：
郑洁修编：化工过程开发概要, 高等教育出版社, 1991年 。
一、化工过程开发的含义和步骤
科研成果怎样产业化?
一、化工过程开发的含义和步骤
开发基础研究
初步筛选原料路线；了解过程特征；归纳工艺条
件；拟定分析方法。
过程研究
工程研究
概念设计
一、化工过程开发的含义和步骤
基础设计
工艺流程图、工艺条件、物料衡量及能量衡算、设
备明细表等。
技术经济评价
技术（速率和效率即先进性、可靠性）、经济、社
会和生态环境的评价。
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
1.小型工业模拟试验
?比较可能的流程和反应器；
?初步优选工艺条件；
?寻找消除放大效应的判据或识别模型的特征规律。
2.模型试验
3.中间工厂试验
?检验工艺流程及连续运转的可靠性；
?确定最优工艺条件；
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
3.中间工厂试验
?寻求放大判据，修正数学模型，测取过程参数；
?考察其它工程因素的影响，考察“三废”，寻求治
理；
?生产一定的产品。
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计（ Conceptual Design）的内容和方法
1.方案概述
原料路线和原则流程
2.工艺过程的优化 （ optimization）
目标函数 决策变量 约束条件
?确定优化目标；
?写出目标函数和约束条件；
?求目标函数的最优解。
3.物料衡算和能量衡算
例 1 苯氯代生产氯苯反应器的物料衡算和工艺优化 。
C6H6+Cl2 ?C6H5Cl+HCl
C6H5Cl +Cl2 ? C6H4Cl2 + HCl
C6H4Cl2 + Cl2 ? C6H3Cl3+HCl
动力学方程为：
BA
B
A
A
ckck
dt
dc
ck
dt
dc
21
1
??
??
RT
RT
ek
ek
/13640020
2
/8200012
1
107.2
1072.4
?
?
??
??
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
输 入 输 出
项 目 物质量 / k m o l 项 目 物质量 / k m o l
苯 1/ C
B
苯基 1/ C
B
其中：氯苯
1
苯
C
A
/ C
B
二氯苯
1/ C
B
— C
A
/ C
B
— 1
氯气
2/ C
B
— 2C
A
/ C
B
— 1
氯化氢
2/ C
B
— 2C
A
/ C
B
— 1
总计 3/ C B — 2C
A
/ C
B
— 1 3/ C B — 2C
A
/ C
B
— 1
反应器的物料衡算
工艺优化
生产费用 原料费用 操作费用 设备费用
原料费为 636484 (1-CA) / CB -224728美元 /年；
分离操作费为 82295 CA / CB +7900 美元 /年；
其它过程操作费为 279美元 /日；
设备费用为 42000美元 /年；
动力学方程的解为：
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
3
21
1
2
2
2
1
1
2
3
1
1
11
1111
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
c
RR
R
RR
R
RR
R
B
3
11
1
?
?
?
?
?
? ?
?
F
Nk
c
R
A
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
3
21
1
2
2
2
1
1
2
3
1
1
11
1111
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
c
RR
R
RR
R
RR
R
B
求得：
T=333K； NR/F=0.384h
生产费用 =74万美元 /年
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
4.主要工艺条件
操作条件 设备的主要指标
5.工艺流程图和设备规格表
工艺流程图 流程框图
化 工 基 础
参考书：
1,北京大学：化学工程基础，高教出版社,1983 年。
2,姚玉英主编：化工原理，天津科技出版社,1999
年。
3,朱炳辰主编：化学反应工程学，化工出版社，
1998年。
绪论
第一节 化工技术学科的发展
了解化工课
单元操作
化学工艺学
化学反应工程学
化学工程学
绪论
第一节 化工技术学科的发展
第二节 化工基础课的内容和学习目的
内容
目的
(1)在科研工作中提高产业化意识。树立技术
经济的观点；
(2)与工程技术人员建立共同语言。了解工程
技术的基本观点和方法；
(3)指导开发和科研工作,改进实验技术。
第三节 化工过程开发
参考书：
郑洁修编：化工过程开发概要, 高等教育出版社, 1991年 。
一、化工过程开发的含义和步骤
科研成果怎样产业化?
一、化工过程开发的含义和步骤
开发基础研究
初步筛选原料路线；了解过程特征；归纳工艺条
件；拟定分析方法。
过程研究
工程研究
概念设计
一、化工过程开发的含义和步骤
基础设计
工艺流程图、工艺条件、物料衡量及能量衡算、设
备明细表等。
技术经济评价
技术（速率和效率即先进性、可靠性）、经济、社
会和生态环境的评价。
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
1.小型工业模拟试验
?比较可能的流程和反应器；
?初步优选工艺条件；
?寻找消除放大效应的判据或识别模型的特征规律。
2.模型试验
3.中间工厂试验
?检验工艺流程及连续运转的可靠性；
?确定最优工艺条件；
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
3.中间工厂试验
?寻求放大判据，修正数学模型，测取过程参数；
?考察其它工程因素的影响，考察“三废”，寻求治
理；
?生产一定的产品。
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计（ Conceptual Design）的内容和方法
1.方案概述
原料路线和原则流程
2.工艺过程的优化 （ optimization）
目标函数 决策变量 约束条件
?确定优化目标；
?写出目标函数和约束条件；
?求目标函数的最优解。
3.物料衡算和能量衡算
例 1 苯氯代生产氯苯反应器的物料衡算和工艺优化 。
C6H6+Cl2 ?C6H5Cl+HCl
C6H5Cl +Cl2 ? C6H4Cl2 + HCl
C6H4Cl2 + Cl2 ? C6H3Cl3+HCl
动力学方程为：
BA
B
A
A
ckck
dt
dc
ck
dt
dc
21
1
??
??
RT
RT
ek
ek
/13640020
2
/8200012
1
107.2
1072.4
?
?
??
??
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
输 入 输 出
项 目 物质量 / k m o l 项 目 物质量 / k m o l
苯 1/ C
B
苯基 1/ C
B
其中：氯苯
1
苯
C
A
/ C
B
二氯苯
1/ C
B
— C
A
/ C
B
— 1
氯气
2/ C
B
— 2C
A
/ C
B
— 1
氯化氢
2/ C
B
— 2C
A
/ C
B
— 1
总计 3/ C B — 2C
A
/ C
B
— 1 3/ C B — 2C
A
/ C
B
— 1
反应器的物料衡算
工艺优化
生产费用 原料费用 操作费用 设备费用
原料费为 636484 (1-CA) / CB -224728美元 /年；
分离操作费为 82295 CA / CB +7900 美元 /年；
其它过程操作费为 279美元 /日；
设备费用为 42000美元 /年；
动力学方程的解为：
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
3
21
1
2
2
2
1
1
2
3
1
1
11
1111
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
c
RR
R
RR
R
RR
R
B
3
11
1
?
?
?
?
?
? ?
?
F
Nk
c
R
A
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
3
21
1
2
2
2
1
1
2
3
1
1
11
1111
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
?
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
F
N
k
c
RR
R
RR
R
RR
R
B
求得：
T=333K； NR/F=0.384h
生产费用 =74万美元 /年
第三节 化工过程开发
一、化工过程开发的含义和步骤
二、过程研究的步骤和内容
三、概念设计 （ Conceptual Design） 的内容和方法
4.主要工艺条件
操作条件 设备的主要指标
5.工艺流程图和设备规格表
工艺流程图 流程框图
