化工基础与实验PDF电子书下载

1.1 化学工业与化学工程 1

1.1.1 化学工业的发展概况 1

第一章 绪论 1

1.1.2 化学工业的高新技术 2

1.2 化学实验与化工生产过程的联系与区别 4

1.3 化学工程和工艺中的一些基本规律 4

1.3.1 质量守恒 5

1.3.2 能量守恒 5

1.4 化工过程开发简介 6

1.5 化工常用单位及其换算 7

2.1 流体流动中的守恒原理 9

2.1.1 定态流动非定态流动 9

第二章 流体流动与输送 9

2.1.2 流量与流速 10

2.1.3 流体流动的连续性方程 11

2.1.4 伯努利方程及其应用 12

2.2 流体在管内的流动阻力 17

2.2.1 牛顿粘性定律与流体的粘度 17

2.2.2 流动型态 18

2.2.3 流动边界层 20

2.2.4 流体流动阻力的计算 21

2.3 流体输送管路的计算 30

2.3.1 简单管路的计算 30

2.3.2 复杂管路的计算 31

2.4 流体流量的测量 33

2.4.1 孔板流量计 33

2.4.3 转子流量计 35

2.4.2 文丘里流量计 35

2.5 流体输送机械 37

2.5.1 离心泵的工作原理及主要构件 37

2.5.2 往复式压缩机 41

习题 43

第三章 传热过程 48

3.1 概述 48

3.1.1 传热过程 48

3.1.2 热量传递的基本方式 49

3.2 传导传热 49

3.2.1 导热基本方程和导热系数 49

3.2.2 平面壁的定态导热 50

3.2.3 圆筒壁的定态导热 52

3.3.1 对流传热过程分析 55

3.3 对流传热 55

3.3.2 对流传热基本方程 56

3.3.3 表面传热系数 56

3.3.4 表面传热系数的经验关联式 57

3.4 辐射传热 59

3.4.1 热辐射的基本定律 59

3.4.2 两固体间的相互辐射 60

3.5 传热过程计算 61

3.5.1 热负荷 62

3.5.2 传热过程推动力——平均温度差 63

3.5.3 传热过程阻力与总传热系数 66

3.5.4 热交换器传热面积的计算 68

3.6 热交换过程的强化 69

3.6.1 增大传热面积 69

3.6.2 增大传热平均温度差 69

3.6.3 提高传热系数 70

3.7 加热技术及热交换设备 71

3.7.1 加热技术 71

3.7.2 热交换设备 71

习题 72

第四章 气体吸收 75

4.1 概述 75

4.1.1 气体的吸收过程 75

4.1.2 气体吸收的应用 75

4.2 气液相平衡关系 76

4.2.1 相组成表示方法 76

4.2.2 气体在液体中的溶解度 77

4.2.3 亨利定律 77

4.3 吸收机理 79

4.3.2 双膜理论 80

4.3.1 单相中物质的传递 80

4.4 吸收速率方程式 81

4.4.1 气膜吸收速率方程式 81

4.4.2 液膜吸收速率方程式 82

4.4.3 相界面浓度的确定 82

4.4.4 总吸收速率方程式 82

4.5 填料吸收塔的计算 86

4.5.1 吸收塔中的物料衡算——操作线方程 86

4.5.2 吸收剂用量的计算 87

4.5.3 填料层高度的计算 90

4.5.4 传质单元高度和传质单元数 91

4.5.5 填料塔直径的计算 94

习题 96

第五章 液体精馏 98

5.1.1 双组合理想溶液的气液相平衡 99

5.1 双组合溶液的气液相平衡 99

5.1.2 相对挥发度 101

5.1.3 精馏原理 102

5.2 双组分连续精馏的物料衡算与能量衡算 104

5.3 连续精馏理论塔板数的计算 110

5.3.1 逐板计算法 111

5.3.2 图解法 111

5.3.3 回流比及其对精馏操作的影响 112

5.3.4 简捷计算法 116

5.4 塔板效率与实际塔板数 119

5.4.1 塔板效率 119

5.4.2 塔高、塔径的计算 120

5.5 其他精馏方式简介 121

5.5.1 间歇精馏 121

5.5.2 特殊精馏 122

习题 125

第六章 化学反应工程学——反应器的基本原理 129

6.1 化学反应工程学的基本任务及研究方法 129

6.2 工业反应器及其分类 130

6.2.1 反应的操作方法 130

6.2.2 反应器的型式 130

6.2.3 反应的相态 131

6.2.4 化学反应的动力学基础 132

6.3 理想均相反应器及其计算 137

6.3.1 理想流动模型 137

6.3.2 反应器操作中的几个基本概念 138

6.3.3 间歇釜式反应器 138

6.3.4 理想置换反应器 140

6.3.5 理想混合反应器 143

6.3.6 多级串联理想混合反应器 145

11.1 可持续发展与环境保护 148

11.1.1 可持续发展的定义 148

6.4 反应器型式和操作方法的评比 149

6.4.1 反应器生产能力的比较 149

6.4.2 容积效率 150

6.4.3 反应选择性的分析 151

6.5 实际反应器 153

6.5.2 停留时间分布的表示方法 153

6.5.1 实际反应器内物料质点的返混 153

6.5.3 停留时间分布的测定 154

6.5.4 停留时间分布的数字特征 155

6.5.5 理想反应器中的停留时间分布 156

6.5.6 非理想反应器中的停留时间分布 157

6.5.7 停留时间分布曲线的应用 160

习题 161

7.1.1 硫酸工业在国民经济中的地位 164

7.1 概述 164

第七章 硫酸生产 164

7.1.3 以硫铁矿为原料生产硫酸的原则流程 165

7.1.2 生产硫酸的原料 165

7.2 二氧化硫炉气的制备 166

7.2.1 硫铁矿的焙烧 166

7.2.2 沸腾焙烧与沸腾焙烧炉 167

7.3 炉气的净化与干燥 169

7.3.1 炉气净化的目的 169

7.3.2 炉气净化的方法和流程 169

7.3.3 炉气的干燥 171

7.4 二氧化硫的催化氧化 171

7.4.1 平衡常数和平衡转化率 171

7.4.2 催化剂与反应动力学 174

7.4.3 二氧化硫催化氧化的工艺条件 175

7.4.4 二氧化硫催化氧化的工艺流程和设备 176

7.5 三氧化硫的吸收 178

7.5.1 三氧化硫吸收成酸原理 178

7.5.2 吸收流程 179

7.6.1 硫酸生产工艺流程的基本特点 180

7.6 硫酸生产工艺流程的基本特点 180

7.6.2 硫酸生产的主要反应过程 181

7.6.3 硫酸生产中反应热的利用 181

7.6.4 硫酸生产中的“三废”治理与环境保护 182

复习题 182

第八章 合成氨 184

8.1 概述 184

8.1.1 合成氨在国民经济中的重要地位 184

8.1.2 合成氨生产方法简介 184

8.2 合成氨原料气的制备 185

8.2.1 固体燃料气化法 185

8.2.2 天然气加压催化蒸气转化工艺 190

8.3.1 原料气的脱硫 192

8.3 原料气的净化 192

8.3.2 一氧化碳的变换 194

8.3.3 二氧化碳的脱除 196

8.3.4 原料气的精制 197

8.4 氨的合成 198

8.4.1 氨合成反应的热力学基础 198

8.4.2 氨合成反应的动力学基础 201

8.4.3 氨合成的工艺流程 205

8.4.4 氨合成塔 206

复习题 210

第九章 氯碱生产 211

9.1 概述 211

9.1.1 氯碱工业的生产方法及其发展 211

9.1.2 氯碱工业的特点 213

9.2 盐水电解的基本原理 214

9.2.1 法拉第定律 214

9.2.2 电流效率 215

9.2.3 电压和电能消耗 215

9.3 隔膜法电解的工艺过程 218

9.3.1 食盐水的制备和精制 219

9.3.2 食盐水的电解和立式隔膜电解槽结构 219

9.3.3 隔膜法电解食盐水的工艺过程 222

9.4 隔膜法电解产物的处理与加工 223

9.4.1 电解碱液的蒸发 223

9.4.2 氯气、氢气的处理 227

9.4.3 合成盐酸 227

9.4.4 氯苯的生产 228

复习题 229

第十章 石油炼制 230

10.1 概述 230

10.1.1 石油的重要性 230

10.1.2 石油的化学特性的分类 230

10.1.3 原油的一般加工过程 232

10.2 石油的蒸馏 232

10.2.1 馏分和馏分的组成 232

10.2.2 原油的预处理 233

10.2.3 常减压蒸馏 233

10.3.1 催化裂化 237

10.3 石油的二次加工 237

10.3.2 催化重整 242

复习题 246

第十一章 绿色化学化工简介 248

11.1.2 可持续发展与环境保护 249

11.1.3 化学工业的可持续发展 252

11.2 可持续发展与清洁生产 253

11.2.1 清洁生产的定义 253

11.2.2 清洁生产与可持续发展的关系 255

11.2.3 典型化工清洁生产工艺及污染预防和回收利用方法 255

11.3 化学工业的“绿色化” 258

11.3.1 绿色化学的概念及其优点 258

11.3.2 化工产品“绿色化” 261

11.3.3 化学工艺过程“绿色化” 262

复习题 264

第十二章 化工基础实验 265

实验一 流体流动阻力系数的测定 270

实验二 流体流量计的校正 273

实验三 液-液热交换器传热系数及表面传热系数的测定 276

实验四 填料塔液侧传质膜系数的测定 282

实验五 连续精馏塔分离能力的测定 287

实验六 精馏柱和填料性能评比 292

实验七 脉冲示踪法则定理想混合反应器的停留时间分布 295

实验八 阶跃示踪法测定连续搅拌釜式反应器的停留时间分布 302

主要参考文献 307

附录 309