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第一章 绪论
内容提要：
介绍
本课程的性质和内容。在对化工生产的基本过程作出介绍和分析之后，给出单元操作和反应过程的概念。对化工生产中的四个基本规律，即物料衡算、能量衡算、平衡关系和过程速率，进行较详细的阐述和讨论。同时，对化工生产工艺流程图作简要的介绍。
学习指导：
明确化工基础的性质和内容，了解化工生产的基本过程
，建立单元操作、单元过程的概念，熟练掌握物料衡算、能量衡算的概念和方法。这两种衡算在本课程的学习中非常重要。
第一节
课程的性质和内容
化学工业及其产品在国民经济、国防以及人们的生产和日常生活中占有重要地位。它是将自然界的各种物质，经过化学和物理方法处理，制成生产资料(如汽油、
煤油、柴油、化肥、农药等）和生活资料（如合成纤维、医药等）的工业。一种产品从原料到成品的生产过程中，往往需要几个、十几个甚至几十个加工过程。其中除了化学反应过程外，还有大量的物理加工过程。
化学工业产品种类繁多。各种产品生产过程中，所应用的物理加工
过程形态各异。根据它们的操作原理，可以归纳为应用较广的若干个基本单元操作过程。如流体的输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、干燥、吸收、蒸馏、萃取等。例如，合成氨、硝酸和硫酸的生产过程中，都是采用吸收操作分离气体混合物，而且都遵循亨利定律及相平衡原理，所以吸收是一个基本单元操作过程，且都是在吸收塔内进行的。又如尿素、聚氯乙烯的生产过程中，都采用干燥操作除去固体中的水分，所以干燥也是一个基本单元操作过程，且均是在干燥器内进行的。再如乙醇、乙烯及石油加工等生产过程中，都采用蒸馏操作分离液体混合物，达到提纯产品的目的，所以蒸馏也为一基本操作过程，其原理，都遵循相平衡和两相向扩散传质规律，且都是在蒸馏设备中进行
。在化工生产中，基本的、通用的物理加工过程称为单元操作。
前面所述的化工产品中，如合成氨生产中氨的合成，硝酸生产中氨的氧化，硫酸生产中二氧化硫的转化，聚氯乙烯生产中的聚合等，都是把原料进行化学加工以获得有用的产品。显然，其核心应当是化学反应及其设备——化学反应器，原料在化学反应器中进行某个（或某几个）化学反应过程，原料发生了化学变化，生成某些新的化学物质，其中包含所需要的有用产品。化工生产中在反应器内发生的某个化学反应的过程称为反应过程，而聚氯乙烯在聚合反应器中的聚合反应为聚合过程。
为使化学反应过程得以经济有效的进行，反应器内必须保持某些适
宜的或是较佳的条件，如适当的温度、压强及物料的组成等。因此，原料必须经过一系列的预处理或称为进料的制备以达到必要的纯度、粒度、温度和压强，这些过程统称为前处理。反应产物同样需要经过分离、精制等各种后处理过程，以获得
合符质量标准的最终产品（或中向产品）。
例如，聚氯乙烯塑料的生产是以乙炔和氯化氢为原料进行合成反应以制取氯乙烯单体，然后在8.104×105帕斯卡、55℃左右进行聚合反应获得聚氯乙烯。在进行加成反应前，必须将乙炔和氯化氢中所含各种有害物除去，以免反应器中催化剂中毒失效。反应生成物（氯乙烯单体）中含有未反应的氯化氢及其其它副反应物，未反应的氯化氢必须首先除去，以免对管道、设备造成腐蚀，然后将反应后的气体压缩、冷凝并除去其他杂质，达到聚合反应所需的纯度和聚集状态。聚合所得的塑料颗粒和水的悬浮液经脱水、干燥后为产品。这一生产过程可简要地图示如下：
此生产过程中除单体合成、聚合属化学反应过程即单元过程外，原料和反应后产物的提纯、精制等前、后处理过程，多数为纯的物理过程，但都是化工生产所不可缺少的单元操作过程，它在不同程度上影响化工生产的的结果。
从此例可推广至任何一种化工产品的生产过程，都是由若干物理加工过程（即单元操作）和化学反应过程（即反应过程）组合而成，称为化工生产的基本过程，图示如下：
图中，（1）、（3）、（4）为物理加工过程，（2）为化学反应过程。（3）中分离出来的未反应物，循环
回反应器继续反应，使原料得到充分利用；副产品可能也是一种产品，而"三废"指的是分离出来的"废气"
、"废渣" 、"废水" ，可进一步处理或利用。（4）是根据对产品的质量要求进一步提纯精制，若（3）中分离后即可达到质量标准的话，此步可省去。
实际生产中，在一个现代化的、设备林立的大型工厂中，反应器为数并不多，绝大多数的设备中都进行着各种前、后处理操作。也就是说，现代化学工业中前、后处理工序占有着企业大部分的设备投资和操作费用。由此足见单元操作过程在化工生产中的重要地位
。还应指出的是，它们在轻工、制药、冶金、动力、原子能等工业中也广泛的应用着。
人们经过长期的实践和对单元操作的研究，已知单元操作有几十种之多，见课本表1-1，但按照它们的过程和所遵循的物理规律的共性，可以把它们从物理本质上归纳为三类基本传递过程，
即动量传递、热量传递和质量传递，或称为传动、传热、传质，简称"三传"。这些传递过程可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。直到今天，各个单元操作的研究还是有着重要的理论意义和应用价值。而且随着生产的发展，为适应新的技术要求，一些新的单元操作不断出现并逐步充实起来。我国工科院校目前开设的《化工原理》课，实际上其主要内容都是讨论单元操作的。
在化工生产实践和科学实验中，工程技术人员认识到工业规模的化学反应是化工生产的核心部分，而且都存在着宏观的特征，也就是说，工业生产规模的化学反应总是在不同程度上受到前述三种传递过程的影响，必须将传递过程对化学反应的影响加以考虑和分析。因而把化学动力学和传递工程结合起来，从宏观动力学来研究，便形成化学反应工程。化学反应工程是研究以工业规模进行的化学反应的
规律以及反应技术的开发、反应过程的优化和反应器的选型、设计等问题。
以上所述的动量传递、热量传递、质量传递和化学反应工程，简称"三传一反"。
化学工艺是研究如何利用天然原料或半成品通过适当的化学和物理的方法加工成化工产品的生产过程的学科。它的任务是根据化学、物理化学、化学工程的原理，寻求技术上先进、经济上合理的生产方法、工艺流程、最佳操作条件和适宜的设备构型。化工产品种类繁多，生产工艺各异，但无论何种产品的生产过程，不外是由若干种单元操作和单元过程按不同的工艺要求、以不同的方式组合而成的。显然，它是以化工原理、化学反应工程原理为基础的。
《化工基础》是高等师范化学专业学生必修的一门技术基础课程，是以化工生产为研究对象，它由“化工单元操作”（含在化工原理中）、"基本化学反应器"
（含在化学反应工程中）、和化学生产工艺（含在化学工艺中）三部分组成。本课程的主要内容为"化工单元操作"，其次是"基本化学反应器"，而后是"化学生产工艺"。而最后一部分是自学课程。