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【1】学士学位论文：基于相关系数辨识法的PID自整定算法及其应用指导教师：孙德敏、吴刚、吴福明，获中国科学技术大学自动控制专业工学学士学位【2】硕士学位论文：基于多元逐步回归分析的丙烯腈反应器在线优化控制指导教师：孙德敏教授，获中国科学技术大学自动控制理论及应用专业工学硕士学位【3】博士学位论文：典型工业过程的先进控制与优化指导教师：孙德敏教授，获中国科学技术大学控制科学与工程专业工学博士学位教学工作：【1】计算机控制（专业基础课，课程编号：01018601）教材：李嗣福编著，计算机控制基础（第2版），合肥：中国科学技术大学出版社，【2】最优化方法（本硕贯通课程，课程编号：本01060701，硕CN04132）教材：孙德敏编著，工程最优化方法及应用（修订版），合肥：中国科学技术大学出版社，学术论文：【1001】薛美盛，白东进，张毅，何丹玉. 基于相关分析法的PID控制回路的模型验证. 控制工程，已录取.【1002】陈根杰，魏衡华，薛美盛. 带Smith预估器的预测PID控制器的设计. 电子技术，已录取.【1003】薛美盛，白东进，王川. 基于Pade近似一般形式的IMC-PID控制器设计. 控制工程，已录取.【1004】樊弟，薛美盛，魏衡华. 多变量系统的广义预测控制解耦设计. 控制工程，已录取.【1005】王川，薛美盛，白东进. 基于子空间辨识的多变量预测控制器设计. 控制理论与应用，已投稿.【1006】薛美盛，苏阳，祁飞，张毅. 一种评估PI控制回路的LQG基准. 控制理论与应用，已投稿.【0901】胡志宏，郝卫东，薛美盛. 运行优化降低燃煤锅炉NOx排放的试验研究. 电站系统工程，2009，25（1）：41-43.【0902】李自强，薛美盛. 用于闭环PID参数自动整定的性能指标仿真研究. 自动化与仪表，2009，24（2）：30-33.【0903】白东进，祁飞，薛美盛. 基于动态矩阵控制的比值控制新算法. 化工自动化及仪表，2009，36（2）：23-28.【0904】崔宇，薛美盛. 基于局部学习方法的火电锅炉飞灰含碳量LSSVM软测量. 仪表技术，2009（5）：62-64.【0905】李祖奎，Marianthi Ierapetritou，薛美盛. 过程工业不确定条件下的计划与调度优化. 化工进展，2009，28（7）：1122-1128+1133.【0906】薛美盛，祁飞，张毅，王川，白东进. 控制回路性能评估综述. 控制工程，2009，16（5）：507-512.【0907】薛美盛，陶呈纲，郑涛. pH控制策略研究. 化工自动化及仪表，化工自动化及仪表，2009，36（5）：7-12+17【0801】张毅，薛美盛，王伟. 带前馈的PID控制回路的控制器性能评估. 化工自动化及仪表，2008，35（1）：20-23.【0802】王伟，薛美盛，张毅，刘云松. 丙烯腈流化床反应器先进控制. 化工自动化及仪表，2008，35（3）：58-61+66.【0803】鲍茂潭，赵春江，薛美盛，王成. 用于农产品信息管理的RFID读写器设计. 电子技术应用，2008，34（3）：68-71.【0804】李晋，秦琳琳，岳大志，吴刚，薛美盛等. 试验温室温度系统建模与仿真. 系统仿真学报，2008，20（7）：1869-1875.（EI20081811232440）【0805】吕旭涛，薛美盛. 正交试验优化在算法效率评价中的应用. 电子技术，2008，45（7）：53-55.【0806】何德峰，俞立，薛美盛. 丙烯聚合装置牌号切换的在线操作指导. 2008年中国过程控制年会（CPCC2008）论文集，，北京：339-342.【0807】李祖奎，Marianthi Ierapetritou，薛美盛. 过程工业不确定条件下的计划与调度优化. 2008年过程系统工程年会（PSE2008）论文集，，上海：313-320.【0808】陈多刚，周广，张毅，相天成，薛美盛. 基于相关分析法的PID控制回路性能评估. 2008年工业自动化与仪表装置应用学术交流会论文集，，青岛：140-148.【0809】何德峰，薛美盛，季海波. 约束非线性系统构造性模型预测控制. 控制与决策，2008，23（11）：1301-1304+1310.（EI20085111797520）【0701】陈薇，秦琳琳，吴刚，薛美盛，王俊. 硝酸根离子选择电极建模. 传感技术学报，2007，20（1）：14-17.【0702】张庆武，吴刚，薛美盛，王嵩，何德峰，祁飞. 聚乙烯装置模块多变量在线操作指导. 信息与控制，2007，36（1）：79-85+92.【0703】张庆武，吴刚，薛美盛，沈之宇，孙德敏. 氨合成塔温度先进控制. 信息与控制，2007，36（1）：108-114.【0704】秦琳琳，吴刚，薛美盛等. 网纹甜瓜营养液深液流栽培管理与环境调控. 中国科学技术大学学报，2007，37（2）：195-201.【0705】王俊，成荣，薛美盛，吴刚，秦琳琳，胡振华. 温室环境测控系统的设计与运行. 控制工程，2007，14（2）：195-197.【0706】陈祥，薛美盛，王俊，吴刚，秦琳琳，成荣. 基于Zigbee协议的温室环境无线测控系统. 自动化与仪表，2007，22（3）：39-41+50.【0707】陈杰，何晓红，薛美盛. 基于MA的智能建筑实时远程监控系统. 合肥工业大学学报（自然科学版），2007，30（4）：436-439.【0708】沈之宇，阎镜予，薛美盛，孙德敏. 中小型氮肥合成氨生产系统操作条件优化. 化工学报，2007，58（4）：963-969.（EI20072110613706）【0601】薛美盛，祁飞，张庆武等. 一种全新的精馏塔回流罐液位控制系统. 化工自动化及仪表，2006，33（2）：57-60.（EI2006229913058）【0602】薛美盛，祁飞，吴刚，孙德敏. 丁烯-1精馏装置在线节能优化的研究. 化工自动化及仪表，2006，33（3）：17-21.（EI2006279980837）【0603】刘长远，薛美盛，孙德敏，王磊. 阶梯式广义预测控制在浮法玻璃窑中的应用. 自动化博览，2006，23（3）：62-63.【0604】阎镜予，沈之宇，薛美盛等. 用于过程优化的改进模式识别方法及其应用. 模式识别与人工智能，2006，19（3）：342-348.（EI20063310069117）【0605】薛美盛，李祖奎，吴刚，孙德敏. 油品调合调度优化问题的分步求解策略. 中国科学技术大学学报，2006，36（8）：834-839.【0606】张庆武，吴刚，凌青，金辉宇，罗国娟，沈之宇，薛美盛. 并列电站锅炉主蒸汽温度先进控制. 中国科学技术大学学报，2006，36（8）：840-844.【0607】薛美盛，霍敏端，吴刚，石春. 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毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：年处理量万吨甲苯-水混合液的填料塔的设计函授站： 专业： 化工工艺 班级：xx学生： xx 指导教师：1．设计（论文）的主要任务及目标 塔设计计算：a塔工艺计算（物料和能量衡算）b 塔及塔板主要工艺尺寸的设计计算⑶ 对苯精馏塔的流体力学验算⑷ 相关辅助设备选型与计算⑸ 设计结果及分析讨论2．设计（论文）的基本要求和内容⑴ 论文内容符合毕业设计撰写规范。⑵ 数据可靠、真实，具有一定的代表性。⑶ 计算过程细化、符合规范要求。⑷ 要求论文图纸包括：生产工艺流程控制图、塔的部分装配图、X-Y图、塔板负荷性能图。3．主要参考文献⑴陆美娟.《化工原理》.化学工业出版社.2001年1月第1版⑵冯伯华.《化学工程手册》第1、2、3、6卷.化学工业出版社.1989年10月第1版 ⑶包丕琴.《华工原理课程设计指导书》.北京化工大学化工原理教研室.1997年4月⑷陈洪钫.《化工分离过程》.化学工业出版社.1995年5月第1版⑸陈钟秀.《化工热力学》.化学工业出版社.1993年11月第1关键词：回流比、精馏、泡点进料、设备、试差 目 录前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）第1章 精馏方案的说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）第节 操作压力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）第节 进料状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8）第节 采用强制回流（冷回流）．．．．．．．．．．．．．．．（8）第节 塔釜加热方式、加热介质．．．．．．．．．．．．．．（8）第节 塔顶冷凝方式、冷却介质．．．．．．．．．．．．．．（8）第节 流程说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8）第节 筛板塔的特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9）第节 生产性质及用途．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9）第节 安全与环保．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（11）第2章 烯烃加氢饱和单元分析．．．．．．．．．．．．．．．．．（12）第节 反应机理及影响因素分析第节 物料平衡第节 能量平衡第3章 精馏塔设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（12）第节塔的工艺计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.（12）第节塔和塔板主要工艺尺寸的设计计算．．．．.（25）第4章 塔的流体力学验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（31）第节校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（31）第节负荷性能图计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（34）第5章 辅助设备选型计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（39）第节换热器的计算选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（39）第节 管道尺寸的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（44）第节 原料槽、成品槽的确定．．．．．．．．．．．．．．．．（45）第6章 设计结果概要及分析讨论．．．．．．．．．．．．．．．（45）第节数据要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（45）第节设计特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（46）第节 存在的问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（46）参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（47）符号说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（48）附录1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）附录2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）附录3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）附录4．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（52）前言本论文是针对工业生产中苯-甲苯溶液这一二元物系中进行苯的提纯精馏方案，根据给出的原料性质及组成、产品性质及组成，对精馏塔进行设计和物料衡算。通过设计核算及试差等计算初步确定精馏塔的进料、塔顶、塔底操作条件及物料组成。同时对精馏塔的基本结构包括塔的主要尺寸进行了计算和选型，对塔顶冷凝器、塔底再沸器、相关管道尺寸及储罐等进行了计算和选型。在计算设计过程中参考了有关《化工原理》、《化学工程手册》、《冷换设备工艺计算手册》、《炼油设备基础知识》、《石油加工单元过程原理》等方面的资料，为精馏塔的设计计算提供了技术支持和保证。通过对精馏塔进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度，开阔了视野，提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力，为今后在工作中进一步发挥作用打下了良好的基础。第1章 精馏方案的说明本精馏方案适用于工业生产中苯-甲苯溶液二元物系中进行苯的提纯。精馏塔苯塔的产品要求纯度很高，达％以上，而且要求塔顶、塔底产品同时合格，以及两塔顶温度变化很窄(℃)，普通的精馏温度控制远远达不到这个要求。故在实际生产过程控制中只有采用灵敏板控制才能达到要求。故苯塔采用温差控制。第节 操作压力精馏操作在常压下进行，因为苯沸点低，适合于在常压下操作而不需要进行减压操作或加压操作。同时苯物系在高温下不易发生分解、聚合等变质反应且为液体（不是混合气体）。所以，不必要用加压减压或减压精馏。另一方面，加压或减压精馏能量消耗大，在常压下能操作的物系一般不用加压或减压精馏。第节 进料状态进料状态直接影响到进料线（q线）、操作线和平衡关系的相对位置，对整个塔的热量衡算也有很大的影响。和泡点进料相比：若采用冷进料，在分离要求一定的条件下所需理论板数少，不需预热器，但塔釜热负荷（一般需采用直接蒸汽加热）从总热量看基本平衡，但进料温度波动较大，操作不易控制；若采用露点进料，则在分离要求一定的条件下，所需理论板数多，进料前预热器负荷大，能耗大，同时精馏段与提馏段上升蒸汽量变化较大，操作不易控制，受外界条件影响大。泡点进料介于二者之间，最大的优点在于受外界干扰小，塔内精馏段、提馏段上升蒸汽量变化较小，便于设计、制造和操作控制。第1．3节 采用强制回流（冷回流）采用冷回流的目的是为了便于控制回流比，回流方式对回流温度直接影响。第1．4节 塔釜加热方式、加热介质塔釜采用列管式换热器作为再沸器间接加热方式，加热介质为水蒸汽。第1．5节 塔顶冷凝方式、冷却介质塔顶采用列管式冷凝冷却器，冷却介质用冷却水。第1．6节 流程说明由于上游装置没有后加氢单元，所以在重整反应过程中生成的烯烃会带到本装置原料中， 烯烃的存在，会导致苯、甲苯产品的酸洗比色不合格，因此必须进行烯烃的加氢饱和。本装置流程包括烯烃加氢反应单元和精馏单元两部分。烯烃加氢反应单元：原料经过进料泵加压后进入换热器E101与反应生成油交换热量后，进入加热炉L101进行加热，再进入反应器R101，经过烯烃饱和加氢反应后进入热交换器E101冷却后，进入油气分离器V101，油进入精馏原料中间罐。本精馏方案采用节能型强制回流进行流程设计，并附有在恒定进料量、进料组成和一定分离要求下的自动控制系统以保证正常操作。精馏过程：30OC原料液从原料罐经进料泵进入原料换热器E102再经原料预热器进行预热进一步预热至泡点（，加热介质为水蒸汽），温度升至约,从进料口进入精馏塔T101进行精馏，塔顶气温度为部分冷凝后的气液混合物进入塔顶冷却器（冷却介质为冷却水），冷凝后的物料进入回流罐V102，然后再通过回流泵，将料液一部分作为回流也打入塔顶，另一部分作为塔顶产品经产品冷却器进入产品储罐V103，再经产品泵P104/AB输送产品。塔釜内液体一部分进入再沸器E103，经水蒸汽加热后，回流至塔釜，另一部分与原料换热器换热后排入甲苯储罐。在整个流程中，所有的泵出口都装有压力表，所有的储槽都装有放空阀，以保证储槽内保持常压。第节 筛板塔的特性筛板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要优点：（1）结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右；（2）在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%-40%；（3）塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；（4）气体压力降较小，每板压力降比泡罩塔约低30%左右。筛板塔的缺点是：小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。第节 生产性质及用途 苯的性质及用途苯是一种易燃、易挥发、有毒的无色透明液体，易燃带有特殊芳香气味的液体。分子式C6H6，相对分子量，相对密度(20℃)，熔点℃，沸点℃，闪点℃(闭杯)，自燃点℃，蒸气密度，蒸气压( ℃)， 标准比重为。蒸气与空气混合物爆炸限～。不溶于水，与乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇热、明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂，如五氟化溴、氯气、三氧化铬、高氯酸、硝酰、氧气、臭氧、过氯酸盐、(三氯化铝+过氯酸氟)、(硫酸+高锰酸盐)、过氧化钾、(高氯酸铝+乙酸)、过氧化钠发生剧烈反应，不能与乙硼烷共存。苯是致癌物之一。苯是染料、塑料、合成树脂、合成纤维、药物和农药等的重要原料，也可用作动力燃料及涂料、橡胶、胶水等溶剂。质量标准：见表1－1。表1-1 纯苯质量标准（GB/T2283-93）项目 指标 特级 一级 二级 三级外观 室温（18~25℃）下透明液体，不深于每1000mL水中含有重铬酸钾溶液的颜色密度（20℃）/kg/m3沸程/℃大气压下（℃）酸洗比色溴价/(g/100mL)结晶点/℃二硫化碳/(gBr/100mL)噻吩/(g/100mL) 876~880中性实验 中性水分 室温（18~20℃）下目测无可见不溶水 甲苯的性质甲苯有强烈的芳香气味，无色有折射力的易挥发液体,气味似苯。分子式C7H8，相对分子质量，相对密度(20℃/4℃)，熔点-95～℃，沸点℃，闪点℃(闭杯)，自燃点480℃，蒸气密度 kg/m3，蒸气压(30℃) 比重D 4℃20℃、，，蒸气与空气混合物的爆炸极限为～7%。几乎不溶于水，与乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳混溶。遇热、明火或氧化剂易着火。遇明火或与(硫酸+硝酸)、四氧化二氮、高氯酸银、三氟化溴、六氟化铀等物质反应能引起爆炸。流速过快(超过3m/s)有产生和积聚静电危险。甲苯可用氯化、硝化、磺化、氧化及还原等方法之前染料、医药、香料等中间体及炸药、精糖。由于甲苯的结晶点很低，故可用作航空燃料及内燃机燃料的添加剂。质量标准：见表1－2。表1-2 甲苯质量标准（GB/T2284-93）项目 指标 特级 一级 二级外观 室温（18~25℃）下透明液体，不深于每1000mL水中含有重铬酸钾溶液的颜色密度（20℃）/(kg/m3) 沸程/℃大气压下（℃）酸洗比色溴价/（gBr/100mL） 863~868中性实验 中性水分 室温（18~20℃）下目测无可见不溶水第 安全与环保 安全注意事项苯类产品是易燃、易爆、有毒的无色透明液体，其蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物，因此，应特别注意防火，强化安全措施。（1）不准有明火和火花，设备必须密封，以减少苯蒸汽挥发散发入容器中，设备的放散管应通入大气，其管口用细金属网遮蔽，使贮槽或蒸馏设备中的苯类产品不致因散出蒸汽回火而引起燃烧，厂房应设有良好的通风设备，防止苯类蒸汽的聚集。（2）所有金属结构应按规定在几个地点上接地，为防止液体自由下落而引起静电荷的产生，将引入贮槽中所有管道均应安装到接近贮槽的底部，电动机应放在单独的厂房内。（3）应设有泡沫灭火器和蒸汽灭火装置，不能用水灭火。（4）工人进入贮槽或设备进行清扫或修理前,油必须全部放空,所有管道均需切断,设备应用水蒸汽彻底清扫后才允许进入并注意通风,检修人员没有动火证严禁在生产区域内动火。（5）进入生产区域或生产无关人员，不得乱动设备和计量仪表等。（6）及时清除设备管线泄漏情况，严防中毒着火、爆炸等事故的发生。（7）泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，洗液稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容；用泡沫覆盖，抑制蒸发。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。 环境保护认真执行环境保护方针、政策、坚持污染防治设施与生产装置同时设计、同时施工、同时投产。现将“三废”治理措施分析述如下：（1）废水：各设备间接冷却水回收用于炼焦车间熄焦用，工艺产品分离水送往生化装置进行处理。设备冲洗水经初步沉淀和油水分离后送入生化处理。（2）废气：水凝气体回收引入列管户前燃烧，产品贮槽加水喷淋装置和氮密封措施，防止挥发污染大气环境。（3）废渣：生产过程中生产的废渣送往回收工段作为原料使用。定期检测个生产岗位苯含量和生产下水中各污染均含量，严防超标现象的发生。第2章 烯烃加氢饱和单元分析 反应机理及影响因素分析 （1）反应机理单烯烃 CnH2n+H2→CnH2n+2双烯烃 CnH2n-2+2H2→CnH2n+2环烯烃 烯烃的加氢饱和反应也为耗氢和放热反应。(2) 烯烃的加氢饱和反应过程的影响因素烯烃的加氢饱和反应过程的影响因素除催化剂性能外，主要有原料性质、反应温度、反应压力、氢油比和空速等。①原料性质加工烯烃含量较高的原料时，需要较高的反应苛刻度（即较高的反应压力和反应温度，较低的反应空速）。此外一定要注意原料油罐的惰性气体保护，最好是直接进装置，避免中间与空气接触发生氧化生成胶质，导致催化剂失活加快。 ②反应温度反应温度通常是指催化剂床层平均温度。烯烃的加氢饱和反应是一种放热反应，提高反应温度不利于加氢反应的化学平衡，但能明显提高化学反应速度，提高精制深度。过高的反应温度会促进加氢裂化副反应的发生，使产品液体收率下降，导致催化剂上积炭速率加快，降低催化剂使用寿命；反应温度过低，不能保证将杂质除净。在很高温度下，烯烃饱和度有一个明显的限制，结果使在高温操作比低温操作的产品中有更多的残存烯烃，当原料中有明显的轻组分，使用新催化剂时硫化氢与烯烃反应生成醇，在较低温度下操作可避免硫醇的生成。根据催化剂活性和原料油中的烯烃含量，一般预加氢的反应温度为150～180℃。随着运转时间的延长，逐步提高反应温度，以补偿催化剂的活性降低。③反应压力当要求一定的产品质量时，压力的选择主要是考虑催化剂的使用寿命和原料油中的烯烃含量。一般而言，压力愈高，催化剂操作周期愈长；原料油烯烃含量愈高，选择操作压力也愈高。提高反应压力将促进加氢反应速度，增加精制深度，并可保持催化剂的活性。但压力过高会促进加氢裂解反应，使产品总液收下降，同时过高的反应压力会增加投资及运转费用。④氢油比所谓氢油比是反映标准状态时，氢气流量与进料量的比值。可用H2/HC表示。提高氢油比，不仅有利于加氢反应的进行，并能防止结焦，起到保护催化剂的作用。但是，在原料油进料一定的情况下，氢油比过大会减少原料油与催化剂接触时间，反而对加氢反应不利，导致精制深度下降，产品质量下降，同时也增大了系统压降和压缩机负荷，操作费用增加。⑤空速空速指单位（质量或体积）催化剂在单位时间内处理的原料量，简写为h-1 。空速分为质量空速和体积空速。常用体积空速（LHSV），它的倒数相当于反应接触时间，称为假接触时间。因此空速的大小意味着原料与催化剂接触时间的长短。空速过大，即单位催化剂处理的原料量越多，其接触时间应越短，影响了精制深度；空速过小增加了加氢裂解反应，使产品液收率下降，运转周期缩短，降低了装置的处理量。 物料平衡表2-1烯烃加氢反应单元物料数据 单位：吨/日入 方 出 方原料油 精馏进料 氢气 损失 合计 合计 能量平衡（以加热炉为例） 原料进出加热炉数据 原料进出加热炉数据见表2-2。 表2-2 原料进出加热炉数据入 方（80℃） 出 方（160℃）单位项目 组成 数据 焓值 热量 单位项目 组成 数据 焓值 热量 m% Kcal/kg wkcal m% Kcal/kg wkcal原料油 苯 130 原料油 苯 154 甲苯 128 甲苯 158 烯烃 烯烃 氢气 540 氢气 1090 合计 合计 注：原料中烯烃含量很少在计算过程中可忽略不计。 加热炉热平衡 由表2-2可以知道，原料油经过加热炉后，热量增加值为：.加热炉需要燃烧瓦斯进行提供。加热炉用瓦斯组成见表2-3。表2-3 加热炉用瓦斯组成及焓值计算表 成份组成 体积热值 分析数据 焓值1 氢气 2650 氧气 0 03 氮气 0 04 二氧化碳 05 一氧化碳 3018 0 06 甲烷 8529 乙烷 15186 乙烯 14204 丙烷 21742 丙烯 20638 异丁烷 26100 正丁烷 28281 正丁烯 27160 异丁烯 27160 反丁烯 27160 顺丁烯 27160 碳五以上 34818 合计 100 第七章 参考文献1 化工原理》上下册.化学工业出版社.2006年5月第3版2 冯伯华.《化学工程手册》第1、2、3、6卷.化学工业出版社.1989年10月第1版3 包丕琴.《华工原理课程设计指导书》.北京化工大学化工原理教研室.1997年4月4 陈洪钫.《化工分离过程》，化学工业出版社，1995年5月第1版5 陈钟秀.《化工热力学》.化学工业出版社.1993年11月第1版6 沈复等.《石油加工单元过程原理》上下册.中国石化出版社.2004年8月第1版7.刘巍等.《冷换设备工艺计算手册》.中国石化出版社.2003年9月第1版8.马秉骞主编.《炼油设备基础知识》中国石化出版社.2003年1月第1版9.周志成等.《石油化工仪表自动化》中国石化出版社.1994年5月第1版10.田顾慧.《化工设备》中国石化出版社.1996年6月第1版11.沈复 李阳初.《石油加工单元过程原理》中国石化出版社.2004年8月第1版12.陆美娟.《化工原理》化学工业出版社. 2006年1月第10版符号说明A换热面积m2Aa 鼓泡区面积m2Af 降液管横截面积m2An 有效传质区面积m2Ao 筛孔面积m2AT塔横截面积m2A 质量分率-C 负荷系数-CP 比热KJ/Kg．OC(KJ/Kg．K)D 塔顶产品流率Kmol/h(Kg/h)Dg 公称直径mDT塔径mD 管内径 mmd1 管外径 mmdo 孔径 mmdm 管平均直径mmE 液流收缩系数-ET全塔板效率-ev 雾沫夹带量Kg液体/Kg气体F 进料流率 Kmol/h(Kg/h)H 塔高mHL板上清夜层高度mmHT板间距 mHd降液管内清夜层高度mHD塔顶空间高度 mHB塔底空间高度 mhd 气体通过干板压降mho 降液管下沿到塔板间距离mhow 溢流堰上液头高 mhp 气体通过塔扳压降mhr 液体通过降液管的压降mhw 溢流堰高度mhσ液体表面张力引起的压降mKo 以内壁为基准的总传热系数Kcal/m2．H．oCK稳定系数L 液体流量 Kmol/h(Kg/h,m3/h)lW溢流堰堰长ms 冷却剂质量流量 Kg/hN 实际塔板数 -NT 理论塔板数 -Nt 换热器总管数 -N 开孔数Q 换热器热负荷 WR 回流比 -Rmim 最小回流比 -Rsi 换热管内垢阻系数 m2•h•oC/Kcalr 气化潜热 KJ/KgTc 临界温度 KT 孔间距 mmTp 板厚度 mmua 以鼓泡区面积为基准的气速 m/suf 液泛气速 m/sun 空塔气速 m/suo 以筛孔面积为基准的气速 m/suow 漏液点气速 m/sV 塔内上升气体流量 Kmol/h(Kg/h,m3/h)W 塔釜采出液体量 Kmol/h(Kg/h)Wc 边缘区宽度 m(mm)Wd 降液管宽度 m(mm)Ws 塔板入口安定区宽度 m(mm)Ws’ 塔板出口安定区宽度 m(mm)X 液相摩尔分率 -Y 气相摩尔分率 -A 相对挥发度 -Ai 以内壁为基准的传热膜系数 Kcal/m2•h•oCAo 以外壁为基准的传热膜系数 Kcal/m2•h•oCβ 充气系数 -σ 表面张力 dyn/cm2ρL 液相密度 Kg/m3ρv(g) 气相密度 Kg/m3μ 粘度 Cp 开孔率 -Ф 装料系数 -τ 停留时间 sλ
这个你要计算的，你可以在百度里面找个模板，文库里有，我是学化工的，上个月设计的，是填料塔，算估计要花两天吧，画图三四天就够了，豆丁文库也有
E1, E2, E3, E4—换热器F1, F2, F3—闪蒸罐EX1—膨胀装置T1—精馏塔R1—反应罐FEED1—初始混合气体FEED2—苯PRODUCT1—主要产品甲烷PRODUCT2—主要产品枯烯BOTTOMS—尾气罐中出来的上部气体S10中主要为甲烷、乙烷和未反应完全的丙烯, 进一步冷凝后作两相分离, 气体尾气BOTTOMS 中主要为乙烷和丙烷, 液体S12中含有丙烯回流进入反应罐。2热力学方法的选择在化工流程模拟软件PRO / II中, 需要通过不多的已知物性数据对物系的热力学性质和传递性质进行估算, 估算的准确与否将直接影响模拟结果的准确性。选择适当的物性方法经常是决定模拟结果的精确度的关键步骤, 选用不恰当的物性方法将得到错误的计算结果。对于绝大多数炼油和石化装置, 所处理的物系均为烃类系统和石油馏分, 其中可能含有一些非烃气体, 如氢气、空气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。这些都可以认为是非极性物质。对于非极性物质, 可以选用状态方程来计算热力学性质。迄今为止, 文献上发表的状态方程已上百个, 但是经常使用的方程只有十来个, 而最重要、最符合本模型的仅仅2～3个。现选用不同的热力学方法进行估算。211Soave - Redliofi - Kwong状态方程( SRK方程)该方程是Georgi Soave在1972年发表的,其计算公式如下:P =RTV - b-a ( T)V (V + b)式中b = Σixi bibi = 0108664RTci /PciTci、Pci ———成分i的临界温度和临界压力a ( T) = ΣiΣjXiXj ( ai aj ) 1 /2 (1 - Kij )ai = aciαiaci = 0142747 (RTci ) 2 /Pciαi015 = 1 +mi (1 - Tci015 )mi = 01480 + 11574ωi - 01176ωi2ωi ———成分i的离心因子Kij ———成分i和j的二元交互作用参数希腊字母α的导入是为了改善纯组分蒸汽压力的预测, 而联合公式通过Kij的导入来计算a ( T)是为了改善混合物的压力预测。使28 化工流程模拟在蒸馏与反应流程中的应用用Soave公式预测混合物包括两个步骤: 第一, 这个组分的偏心因子ωi 对每个组分都是已调谐的, 这样组分的蒸汽压力可以精确预测; 第二, 字母Kij是组分i和j的二元交互系统的实验数据所确定的, 以便相平衡能够匹配。输入各单元参数和原工艺条件后运算结果见表1。表1 选用SRK方程模拟运算后结果流体名称FEED1 FEED2 PRODUCT1 PRODUCT2 BOTTOMS流量kmol·h - 1 1300197 350 759104 403132 172147成分甲烷01576 01000 01986 01000 01005乙烷01077 01000 01011 01026 01535丙烷01057 01000 01000 01057 01293丁烷01009 01000 01000 01015 01030丙烯01281 01000 01003 01034 01136枯烯01000 01000 01000 01784 8107 ×10 - 6苯01000 11000 01000 01840 01001212Peng - Robinson状态方程( PR方程)该方程于1976 年由Peng和Robinson 提出, 这是另一个立方型状态方程:P =RTV - b-a ( T)V (V + b)式中b = Σixi bibi = 0107780RTci /PciTci、Pci ———成分i的临界温度和临界压力a ( T) = ΣiΣjXiXj ( ai aj ) 1 /2 (1 - Kij )ai = ac iαiaci = 0145724 (RTci ) 2 /Pciαi015 = 1 + ni (1 - Tci015 )ni = 01480 + 11574ωi - 01176ωi2ωi ———成分i的离心因子Kij ———成分i和j的二元交互作用参数代入与SRK方程相同的数据运算模型, 结果见表2。表2 选用PR方程模拟运算后结果流体名称FEED1 FEED2 PRODUCT1 PRODUCT2 BOTTOMS流量kmol·h - 1 1300197 350 749125 405101 170155成分甲烷01576 01000 01982 01000 01005乙烷01077 01000 01013 01028 01478丙烷01057 01000 01000 01059 01292丁烷01009 01000 01000 01015 01029丙烯01281 01000 01005 01035 01195枯烯01000 01000 01000 01780 915 ×10 - 6苯01000 11000 01000 01830 01001213Benedict - Webb - Rubin - Starling状态方程(BWRS方程)该方程于1973年由Starling提出, 计算公式为:P =ρRT + (B0 RT -A0 C0T2 -E0T4 )ρ2+ ( bRT - a -dT)ρ3 +α( a +dT)ρ6+cρ3T2 (1 + rρ2 ) exp ( - rρ2 )对此方程进行运算, 所得结果为模型运行错误。根据两种方法计算结果与实际情况的比较, SRK热力学方法比PR热力学方法在本模型中更接近实际, 故优先选用。3工艺优化运用化工流程模拟软件可以很方便地修改工艺参数, 从而得出更好的工艺。311改变S4的进料位置S4为初始混合流体冷凝闪蒸后的液态混合物, 改变其进入蒸馏塔塔板的位置, 综合比较各产品和剩余气体的流量、浓度, 从而得到最佳进料点。模拟运算结果见表3。从表3可以看出, 根据产品甲烷的浓度和尾气枯烯的含量对比, 物料S4的最佳进料位置为蒸馏塔塔板的第4层。312改变蒸氨后换热器E3、E4的换热温度换热器E3、E4的换热温度改变后, 产品《化工装备技术》第28卷第4期2007年29表3 选用PR方程模拟运算后结果进料塔板位置甲烷流量kmol·h - 1甲烷浓度%枯烯流量kmol·h - 1枯烯浓度%尾气枯烯含量×10 - 6第1层74813022 98153 31519965 77178 810865第2层74813057 98155 31611300 78138 810683第3层74813071 98157 31611293 78138 810557第4层74813073 98157 31611291 78138 810547第5层74813075 98156 31611290 78137 810551第6层74813074 98156 31611289 78137 810556第7层74813072 98155 31611287 78137 810552和尾气中枯烯的流量和浓度及回流进入反应罐的回流流量也相应改变, 运算后结果见表4、表5, 综合比较可得最佳温度控制点。表4 换热器E3换热温度的改变温度℃产品枯烯流量kmol·h - 1产品枯烯浓度%尾气流量kmol·h - 1尾气枯烯含量×10 - 6S12回流流量kmol·h - 78138 17212960 810547 71429040 31614791 79147 17710329 810236 101454045 31618976 80147 18019907 810753 141356650 31714018 81139 18413300 811881 191354355 31719984 82104 18710697 813625 251656560 31813206 82155 18912116 816035 3814790从表4可以看出, 随着换热器E3换热温度的升高, 产品枯烯的产量和浓度增加, 尾气中枯烯的浓度也升高, 但变化不是很大, 只是回流流量增加较快, 选择换热温度为50℃。表5 换热器E4换热温度的改变温度℃产品枯烯流量kmol·h - 1产品枯烯浓度%尾气流量kmol·h - 1尾气枯烯含量×10 - 6S12回流流量kmol·h - 1- 25 31714018 81139 18413300 811881 1913543- 28 31716092 81119 18218178 410633 3415521- 29 31717248 81108 18119248 310836 4416888- 30 31718947 80194 18017796 212878 6011557- 31 31811412 80177 17911549 116735 8319138- 32 31815234 80158 17619915 112163 12117759分析表5的数据可以得到, 温度越高, 虽然产品中枯烯的浓度越高, 但尾气中枯烯的含量也越高, 当温度过低时, 在产品浓度降低的同时, 回流量也加大了, 回流管线的负荷也就较大。所以综合考虑, 选择换热器E4的冷却出口温度为- 30℃。313调节苯的加入量根据蒸馏后塔底流体的丙烯含量, 再考虑回流流体中的丙烯及苯的含量, 调节苯的加入量。从表6可以看出, 随着原料苯的增多, 产品丙烯的产量有所提高, 其浓度变化不大, 尾气中丙烯的含量也增加了。根据表6数据, 苯的加入量控制在365kmol/h左右为最好。表6 调节苯的加入量苯流量kmol·h - 1产品枯烯流量kmol·h - 1产品枯烯浓度%尾气流量kmol·h - 1尾气枯烯含量×10 - 6S6回流流量kmol·h - 1350 31718947 80194 18017796 212878 6011557360 32616796 81109 17119535 215423 4910288365 33110751 81117 16715021 216837 4411746370 33514825 81125 16311646 218253 3919938380 34413002 81143 15414345 311396 3216252390 35311362 81161 14518579 314811 2616930314优化前后数据对比比较优化前后产品的流量和浓度, 以及尾气中有毒气体枯烯的含量, 从表7 中可以看出, 优化后产品中枯烯的浓度得到提高, 尾气中枯烯的含量也降低到规定的标准之下。表7 优化前后数据比较甲烷流量kmol·h - 1甲烷浓度%枯烯流量kmol·h - 1枯烯浓度%尾气流量kmol·h - 1尾气中枯烯含量×10 - 6优化前74813057 98155 31611300 78138 17214739 810683优化后74813073 98157 33110751 81117 16715021 2168374结束语(1 ) 选择了最符合本模型的热力学方法, 对工艺流程进行了优化。(2) 提高了产品的浓度和流量, 尾气中枯烯的含量也控制在规定范围以内。(3) 为工艺控制提供理论依据, 实际生产中还可以通过调节换热器(E3、E4)的换热温
板式精馏塔的设计 文档类别: 课程设计 文档大小： MB 文档评级： 文档格式： Word文件,WPS格式文档 文档更新： 2006-6-14 17:48:33 页面刷新： 2009-7-5 23:34:15 下载次数： 3782 其它信息： 全文下载Word文件格式下载6 文钱文钱不够？文档介绍： 之外，恳请各位读者批评指正。目 录前 言 2第一章 总论 1一、化工原理课程设计能力目标 1二、化工原理课程设计的内容 1三、化工原理课程设计的步骤 1四、化工原理课程设计的注意事项 2第二章 板式精馏塔的工艺设计 4一、概述 4二、板式精馏塔设计的内容 4三、精馏塔设计的一般步骤 5四、设计方案的确定 6五、板式精馏塔的工艺计算 7(四)塔效率估算 13六、塔板及塔的主要工艺尺寸设计 14（三）溢流装置 18第三章 板式塔的结构设计初步 32（一）结构初步 32（二）辅助设备 33第四章 常用设计数据 34（一）单流型塔板系列参数 34主要参考文献 50 这里有自己去下载
改革开放以来，我国化工行业发展迅速，为国民经济发展做出了重要贡献。同时，我国化工行业经营环境也日趋复杂，面临的风险和安全隐患也越来越大。下面是我为大家推荐的化工类 毕业 论文，供大家参考。
化工类毕业论文 范文 一：化学工程学科集群分析
一、我国化学工程与技术专业学科集群现象
经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。
二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势
本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。
三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式
山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。
四、我国化学工程与技术专业集群的路径
从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。
五、结论
第一,我国高校化学工程与技术专业有87个研究方向,扩散性较强,涉及到了化学化工的各个领域,表明该专业的建设具有学科集群现象,并且已经以建院的形式,完成了单个高校某个学科的集群。第二,学科集群有利于团队建设,从而能够产生一定的创新成果,与产业集群一样,使得高校学科建设具有一定的竞争优势和影响力。第三,学科集群与高校所在地产业集群存在一定的协同关系,也就是说,学科集群首先必须与高校所在地经济发展特色密切相关。只有这样,才能实现产学研结合,服务地方经济。第四,从学科集群的路径来看,单个高校某个学科的集群已经完成,区域性学科集群也具有了一定的规模,跨区域性学科集群还有待于进一步发展。当然,我们相信,在区域性学科集群发展到一定程度后,必然会走向跨区域性学科集群。
化工类毕业论文范文二：生物质化学人才培训思考
一、生物质化学工程人才的需求分析
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术 方法 、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的 报告 ,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。
(三)实习、实践和毕业环节
生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外 留学 经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践 渠道 ;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。
四塔甲醇精馏工艺流程及原理粗甲醇通过预塔给料泵、粗甲醇预热器送到预塔脱除轻组份。预精馏塔（脱醚塔）冷凝器采用二级冷凝，系统中增设了排气冷凝器，用以脱除二甲醚等低沸点的杂质，控制冷凝器气体出口温度，并回收夹带的部分甲醇。在该温度下，几乎所有的低沸点馏份都在气相，并排出系统，不再冷凝回流到预精馏塔。 充分脱除低沸点组分后的甲醇溶液，通过加压精馏塔给料泵送往加压精馏塔。主要是提高甲醇气体的分压与沸点，使加压精馏塔的塔顶气有足够的热量供常压精馏塔的再沸器使用。常压精馏塔就不再需要蒸汽加热，减少装置的能耗。加压塔和常压精馏塔分别采出一般要求的甲醇产品。如特殊需要，可再经常压精馏塔进一步提纯。两塔的混合液都达到国家优级标准以上，能满足甲醇羰基化所需要的工艺指标要求。 从常压精馏塔底部排出的占甲醇产量20%左右的残液，被回收塔给料泵送往回收塔进一步回收，最终从底部排出装置。
化工论文格式范文
导语：化学工程其实就是指一系列的化学生产活动，在现代的环保减排理念之下，化学工程的整个过程应该节能减排和低碳环保。下面是我分享的化工论文格式的范文，欢迎阅读!
题目：化学工程中的化工生产工艺
摘要：
化学工程其实就是指一系列的化学生产活动，在现代的环保减排理念之下，化学工程的整个过程应该节能减排和低碳环保。也正是随着这些理念的出现，一系列新型的化学工艺以及加工生产技术逐渐走进化学工程当中。综合生产效益和生产效率的两个点，化工生产应该在环保化的基础之上促进高效化发展。将对化学工程中的化工生产工艺进行全面的分析。希望对相关技术人员有所启发。
关键词：化学工程;化工生产工艺;化工技术
目前，化学生产工艺在化学生产中的发展一直处于开发阶段，而化学工艺的研发在近几年却变得逐渐火热起来，其护腰原因还是因为化工生产在一定程度上对我们的自然环境造成了污染。随着节能环保和低碳生活理念的持续火热，人们对环境的关注度也越来越重，因此，化工生产就应该及时做出改变。在过去，化工生产的污染排放问题一直得不到科学合理的解决，化工废料污染的排放，给我们的生活环境造成了较大的污染。
1我国化工生产的现状
机械工业、煤矿工业和化学工业是我国三大工业主体。之所以化学工业能够成为三大工业中的一部分，其主要原因就是因为化学工业能够生产出大量我们生活所需的物件，能够最大限度的满足人们的生活需求，进而推动了我国农业和工业的进一步发展。肥料是支撑我国农业不断发展的基础要素，在很多程度上维持这我国的经济水平稳定。但是，在化学生产过重，势必会产生一定的化学废料并对周围环境造成一定范围的污染，尤其是化工企业所排放出来的“三废”。
化工生产效率较低
我国三大工业存在一个相同的问题，那就是整体生产效率较低。而在化学工业这方面，其主要的原因就是因为生产环境较为恶劣，再加上化工生产设备存在质量问题。例如，在生产化学肥料时，反应器皿往往不能达到正常化学反应所需的温度，进而导致化学反应不充分，最终导致废气问题出现。另外，如果化学反应不充分，那么最终形成的化学产品合格率就比较低，难以满足人们生活的使用需求。
对自然环境污染较为严重
化工生产可以说是我国目前最为严重的污染源之一，尤其是重金属和化学废料的污染。从化工厂附近的水源当中抽取检测发现，水中的污染物严重超标，进而导致水源受到污染，间接影响到周围的土质，导致范围内的环境出现失衡问题。另外，化工企业为了节约生产成本，违反国家的环保法律，直接将一些化工废料排入到自然环境当中，进而造成大范围严重的化工污染。而在化学反应过程中，化学生产的连续性较低，进而导致整个化学工程反应迟缓，工程的进度受到严重的影响，进而导致整个生产环节出现脱节现象，这就会导致化工生产受到较大的影响。而导致脱节问题出现的主要原因还是应该化工生产工艺不合格所导致的。简单来说，我国的化工生产主要存在生产效率低、企业环境保护意识差“、三废”处理不科学和化工生产技术低下等问题。也正是这些问题的存在，严重阻碍了我国化工生产的发展。
2降低我国化工生产污染的措施
从分析我国化工生产现状发现，我国的化工生产技术和环境还不是很完善，各个工作环节都还存在缺陷。而针对这些问题的特点，我们就应该对化工工艺进行改进，而从化工工艺角度来看，我们又应该从哪几个方面做起呢?笔者经过实践工作总结了解，要想降低化工生产中的污染问题就必须做好以下几点：
优化反应环境，强化反应条件
反应条件是化工生产中最为重要的环节，为了达到最高效的化工反应，提高生产效率，降低废料的出现量，反应条件就必须做到最好。所以，提升化工生产质量的关键点就在于提高化工生产中的反应条件。所使用的催化剂必须在一定反应时间之后才能够使用，进而保障生产过程中的高效性，降低化学废料的产出量。
做好废料环保处理工作
目前，我国法律明文规定，化工生产中产生的`重度污染物不能直接排放到自然环境当中。另外，还有我们常见的废气，这些化工生产废料都应该在经过处理之后才能够进行排放。化工生产废水的排放必须采用化学综合的方式来对其进行处理。其工作原理非常简单，就是通过化学反应的原理，将废水中的重金属物质通过沉淀的方式过滤出来，进而降低废水的污染度。
从化工生产技术入手
只有从化工生产技术入手，才能够从化工生产根本上解决环境污染问题。例如，生产氧气的方式有很多，那么哪一种生产方式才是最有效和最环保的呢?因此，我们应该针对生产环境的不同，选择科学的生产方式，对于原料的选择更是应该灵活应对。
3结论
化工生产中的工艺问题还有待进一步的研究，更多的技术点还有待进一步的强化，自然和化工生产之间的平衡点我们还未找到，因此，则应该更加努力的加强研究，对传统化工工艺进行优化。
参考文献
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[2]王杲，吴晶.关于化学工程中化工生产的工艺的分析[J].化工管理，2015(18)：167.
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[4]高改轻.化学工程中化工生产的工艺解析[J].民营科技，2014(7)：73.
题目：化学工程技术创新在石化工业装置实践研究
摘要： 化学工程技术是石油工业发展的重要基础，其技术的创新和发展对推动整个石化行业发展有着重要的意义。化学工程技术能有效解决石化工业装置建设中的问题，并且能对其进行改造，让石化工业得到更好的发展。本文主要通过讲述石化工业装置中关于工业炉的改造，以体现化学工程创新在其中的意义。
关键词：化学工程;技术创新;石化工业;装置建设
引言
化学工程是研究化学工业为代表的，是对石化工业的生产过程中有关化学过程与物理过程的原理和规律进行研究，并利用这些规律来解决工业装置的建设。随着石化工业的不断发展，石化工业所涉及的范围也越来越广，因此重视化学工程技术的创新，并在石化工业装置建设中得到实践与发展是非常必要的。而同时，随着石化工业装置建设的发展，化学工程技术创新提供了必要的条件。
一、石化工业装置建设中的主要改造的部分
在石化工业装置中，工业炉是整个生产工艺中的重点设备，无论是炼油、有机原料的炼成和合成树脂的工艺都需要借助不同工业炉完成。比如在炼油中，最为常见的石化工业装置有裂解炉、转化炉和加热炉等。它们能够按照不同的作用，不同的工艺要求，发挥不同的效果。但目前大多数的石化工业装置仍然是根据其外形将工业炉分为五类：
1.管式加热炉：按形状分为圆筒炉、立式炉、箱型炉。管式炉炉体一般由钢架及筒体(或箱体)组成，炉内衬有耐火材料和隔热材料，还有炉管系统、炉配件和烟囱等部分。根据其受热形式有纯辐射式和辐射-对流式。管式加热炉是石油化工行业最常用的炉型，以后各节主要围绕管式加热炉展开介绍。
2.立式反应炉：这类炉的炉体基本上是受压容器，如甲烷化炉、中(低)温变换炉、气化炉、二段转化炉等;另一部分类似平顶(底)或锥形顶(底)的常压容器，如沸腾炉、蓄热炉、煤气发生炉等，炉体多数均有复杂的内件和衬耐火材料，催化剂填料等。
3.卧式旋转反应炉：炉体呈卧式旋转筒体，内部装有螺旋输运器或加热炉管，外部有传动及减速装置，如HF旋转反应炉等。
4.带传动、升降投料装置的反应炉：这类炉设备类似容器，但外部有投料提升装置，炉内有内衬或砌筑耐火和隔热材料，如电热炉等。
5.其他工业炉：焚烧炉：用于废气、废液、废渣的焚烧。将其中有害物质经焚烧转化为无害物质排出。如污泥焚烧炉、硫磺回收装置焚烧炉。干燥炉：用于干燥工艺物料。热载体炉：塑料厂用的较多。当化学工程技术得到创新，石油化工装置也需要做出相应的改变，以发挥化学工程技术的作用，提升自我生产率。所以为了进一步提升我国石油工业事业的发展，并且配合化学工程技术的创新发展，石化工业装置的主体——工业炉也应该进行相应的改造。
二、化学工程技术创新在炼油方面的实践与进展
1.催化裂化技术
在炼油装置中的创新体现催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化裂化的主要工程需要在裂解炉中完成，裂解炉，主要以石油馏分为原料，进行热裂解生产烯烃，其结构特征为：立管加热裂解炉。裂解炉大多数为立式钢架结构炉体，将几种不同管径组合成一组，炉底有油气联合喷嘴;对流室在顶部，为卧式盘管，预热原料或燃料等。如今催化裂化技术已经成为石化工业装置建设中的核心技术，是石化工业炼油都需要用到的一种方式。在这项技术中就体现了许多化学工程技术的创新之处，如自动开发的高效雾化喷嘴，PV高效旋风分离器、油浆旋液除尘和烟气能量回收等。这些技术的创新与使用，很好的解决了炼油中长期存在的回收烟气压力、取出多余热量等难题。有效的提升了炼油的效率和环保性，让炼油取得了更好的经济效益。
2.炼油装置
炼油装置中的核心部分为常压装置，是处理炼油的重要装置。能有效提升其处理能力，降低能耗，提升拔除率。镇海炼化与SEI对炼油装置大型化开发应用了一系列化学工程创新技术，如在两段闪蒸、三级蒸馏节能型常压蒸馏技术应用其中，并使用真空技术来降低低压降、高减压的拔除率，是其研发出的炼油装置成为目前国内最大的长减压装置。经过实际的投入运用，该常减压设置的处理能力达到了102%，总拔除率达到了，整个装置的能耗量低至每吨11千克标油。
3.催化重整技术创新
在炼油装置中的体现催化重整是在催化剂的作用下，对油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程。石油在炼制的过程中需要在加热、氢压和催化剂发挥作用的共同环境中，让原油中蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油，并副产液化石油气和氢气的过程。催化重整中可以用作汽油调合组分，也可以使用芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯，副产的氢气是炼油厂中重要的氢气来源。需要注意的是，制氢装置转化炉的结果与其他工业炉的结构不同，炉管里都装有催化剂，并在关于制氢反应过程是在炉管内完成的。炉内温度较高，达到1000°C，反应介质出口温度为800°C左右。而催化重整技术的创新主要是在其中应用了新型再生器催化剂分布器，能均匀的分布下料，有效提升反应器的利用率和催化剂的再生治疗。该技术在进气方式及气体分配流动技术也有所创新改进，通过改善气体的轴向及径向分流的均匀性及提升了气体在径向床成内的压力降和气体在轴向的压力分布情况。这些技术方面的创新都有助于提升整个催化重整技术的效果。
4.新型塔板、填料和冷换设备
在改进炼油中相关的化学工程技术中，选择合适的材料能有效保证创新技术的效果发挥，并能帮助炼油厂的合理成本管理。新型规整的填料或乱堆填料已经成为催化裂化中吸收稳定塔和常减压塔的主要材料。高效换热器也已经成为常减压装置的主要构件，其能很好的回收烟气热能，将热炉热效率提升到90%以上。此外，表面蒸发冷凝器、表面多孔管换热器也已经在炼油装置中得到广泛的应用与普及。
三、化学工程技术创新在有机原料方面
1.乙烯成套技术
自“九五”计划以来，我国乙烯事业就开始快速的发展，仅2000年中国石化集团公司的乙烯产量就达到287×104t，并且在乙烯成套技术方面有了很好的创新和发展。石化股份公司对裂解炉和分离工艺技术进行了创新改进，通过在文丘里管流量控制技术对裂解原料在众多的辐射段炉管中的流量实现了精密的均匀分布控制;应用“湿壁”模型解决了废热锅炉结焦的问题。此外，在底部供热和侧壁供热中是由辐射段，建立有效的供热模式系统，让供热更快、更为均匀。乙烯分离技术一直是化学工程技术集中度非常密集的一个范围，并且对于乙烯大型化节能效果与深冷条件都有着非常严苛的要求。通过对该技术的不断研究与创新，在通过多种考虑后，石化公司选择中型乙烯作为乙烯分离技术创新、改进的切入点。如今该项技术已经成功的在石油化工中得到使用。
2.甲苯歧化和烷基转移成套技术
甲苯歧化和烷基转移技术是芳烃技术中的一个重要组成单元，是满足石油化工对二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究将HAT系列作为催化剂，并以此为基础研制出大型轴向固定床反应器和反应器进口气体分布器，以提升甲苯歧化反应的效率，并提升对二甲苯的回收率，满足了石油化工对二甲苯日渐增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基转移成套技术所使用的40×104t/a已经安全、稳定的使用了6年。
3.苯乙烯成套技术
在苯脱氢制成苯乙烯的成套技术中，乙苯脱氢轴径向反应器是该项技术的创新点。对反应器中的原料与反应物料流向进行更合理、更环保、更节约的改进，能降低对催化剂的使用量，并提升乙苯烯的制成率。华东理工大学在6×104t/a和10×4t/a的反应器中进行多次实验后，终于建立了两维气体的数学模型，并计算出反应器入口处轴向催化器的气封高度。另外，也有研究发现使用新型的高效静态混合器，是解决原有反应器入口处乙苯与水蒸气在高温和高速流动状态发生的质量偏离及乙苯脱氢转化率偏低的问题的最好方式。
4.化工型MTBE合成及裂解一体化成套技术
化工型MTBE合成及裂解一体化技术为制出高纯度的聚合级异丁烯，上海石油化工研究院就以下两点进行了创新：(1)使用带有环柱形催化剂装填构件，以实现深液层塔盘的催化蒸馏技术的使用;(2)在预反应器中是由外循环工艺，改变床层抽出的位置。这两点的创新抓住了化工型MTBE合成及裂成一体化技术的关键所在，因此其所发生的效果也是颠覆性的。在MTBE裂解单元中使用固体酸裂解工艺技术，并适当的放大固定床反应器，并对裂解产物分离和精馏塔系进行合理的设计。目前该项技术已经得到很好的使用，以燕化公司为例，其所生产的高纯度异丁烯很好的与丁基橡胶合成。
结论
化学工程技术的创新对石化工业装置建设的发展发挥着重要的促进作用，但也正是因为石化工程装置建设要不断满足市场的需求，不断自我发展，自我突破，才为化学工程技术提供了良好创新环境。二者相辅相成，相互促进。所以只有不断注重化学工程技术的创新，重视合理的引进、吸收国外的经验，并根据本国的国情与条件进行合理的研究，是能有发现好的创新点，大大提升化学工程技术的效率。
随着科技负效应的显现,工程伦理越来越受的人们的重视。化学工程有着与其他工程不同的特点。下面是我为大家整理的化学工程应用 毕业 论文，供大家参考。
《 化学工程中计算流体力学应用分析 》
摘要：计算流体力学是以多种计算方程为基础，在多种化学反应设备中进行能量、质量和动量的综合计算，分析出不同守恒定律中，这些变量的主控形式和变化规律，从而优化工程设计和工艺设备，提高化学反应中正向变化的进行，提高热量交换和原材料的反应速率等。从化学工程经济效益的角度分析，有利于工程成本的节约，提升了经济回报。 文章 计算流体力学的基本原理进行分析，并 总结 了其砸你化学工程中搅拌、热交换、精馏塔和化学反应工程的具体应用。
关键词：计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用
化学工程在我国具有较长的研究与应用历程，并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效，不仅能够供给正常的生活需求，同时根据新材料的开发，能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中，较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的，具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析，能够优化工程设计和工艺改进，提高化学工程的生产效率。
1计算流体力学在化学工程中的基本原理
计算流体力学简称CFD，是通过数值计算 方法 来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程，从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律，其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下，计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法，其也是一门多门学科交叉的科目，计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识，也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识，其涉及面广。
针对计算流体力学的真实模拟，其主要目的是对流体流动进行预测，以获得流体流动的信息，从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展，市场上也出现了计算流体力学软件，其具有对流场进行分析、计算、预测的功能，计算流体力学软件操作简单，界面直观形象，有利于化学工程师对流体进行准确的计算。
2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用
在搅拌中的应用分析
在搅拌的化学反应中，反映介质之间的流动性比较复杂，依据传统的计算形式根本无法解决，并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点，在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律，其得出的结构往往存在较差时效性，实验差加大。
通过对二维计算流体力学的应用，能够对搅拌中流体的形式进行模拟，并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化，不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关，还与时间、容器的形状等有着之间的联系，需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高，在通过借助多普勒激光测速仪后，已经对三维计算形式有了较大的突破，这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用，但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷，需要在今后的研究中不断的完善。
在化学工程换热器中的应用分析
换热器是化学工程中主要的应用设备，通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用，能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同，计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变，增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积，提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中，热量交换的形式更为复杂，但是却群在重复性换热的特点，增加了换热的时间，提高了换热的效果。从总体上分析，计算流量力学中，需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用，能够计算出不同设备的热交换效果，并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。
在精馏塔中的应用
CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。
Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。
Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。
在化学反应工程中的应用研究
在化学反应工程中，反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系，在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制，当反应中温度过大，就会造成分子的剧烈运动，其运动轨迹的变化规律就会异常，在利用计算流体力学的模型计算中，计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取，在计算流体力学的实际计算中，就要借助FLUENT进行三维建型，并利用测速反应器进行速度的测量，通过综合的比较分析，利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场，可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程，详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。
3结束语
计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义，并在经济效益的提高上具有重要的价值，在近几年，化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究，以二维空间计算和模拟为基础，不断的完善三维空间的流量计算，并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用，在今后的化学工程发展中，应加强此类学科的教学与延伸，提供出更有效的反应设备和工艺操作。
参考文献
[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).
[2]舒长青,王友欣.计算流体力学在化学工程中的应用[J].化工管理,2014(06).
《 能源化学工程专业化工热力学教学思考 》
[摘要]《化工热力学》是能源化学工程专业一门理论性和逻辑性较强的专业基础课，文章阐述了作者在《化工热力学》课程教学过程中如何提高学生对学习本课程兴趣的教学实践和教学体会。通过明确教学内容和教学主线，改变传统的单一的课堂教学，将课堂教学与学科动态及工程实践密切结合，激发学生学习兴趣，培养学生自主学习能力和工程意识，以满足培养能源化学工程领域领军人物的要求。
[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会
化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一，主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用，包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋近平衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐，学生感到非常难学又缺乏实际应用，在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理，达不到良好的教学效果，因此，我们对该课程的教学内容和 教学方法 进行一些改革和尝试，希望激发学生学习的兴趣，进而更好地掌握这门课程，为后续专业课程的学习夯实基础。
武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来，主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等)，培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。
目前，本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求，2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性，培养学生的创新能力，夯实学生的专业基础，使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念，并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标，浅谈《化工热力学》的教学体会，着重对教学方式进行了探索和实践，为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。
1明确教学内容与课程主线
结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点，我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4]，同时，也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》，冯新等编，2008;《化工热力学(第二版)》，陈钟秀等编，2000;《化工热力学导论(原著第七版)》，.史密斯等编，刘洪来等译，2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长，已形成较完整的知识体系，如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。
由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用，因此在本课程教学中不再赘述，而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中，首先，详细分析《化工热力学》教材结构，围绕主线内容合理编排知识点;其次，建立好各知识点之间的逻辑关系，让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后，根据能源化学工程专业的需要，适当删减补充了教材内容，结合学科动态，增强化工热力学的应用能力，如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。
2改变单一课堂教学模式，培养学生自主学习能力
化工热力学课程设计的公式多而繁杂，学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理，传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点，与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此，应改变传统单一课堂讲授模式，充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。
首先，教师在 课前预习 阶段设疑(提出问题)，促使学生思考，复习旧知识，预习新知识;其次，教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题)，并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解，同时，教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中，重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后，课堂教学结束后，教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题)，并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的，同时，吸引学生注意力，培养学生自主学习能力，提高学生学习的积极性和主动性。
3课堂教学与工程实践密切结合，培养学生初步的工程观点
化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象，而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少，将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来，建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式，紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题，把学科前沿领域的科研成果带入课堂，可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时，可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法，培养学生初步的工程观点。
4考核方式方法研究
传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养，也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度，为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况，我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前，课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分，其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、作业三个部分，各占10%;期末考试采用开卷方式考试，考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐，教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理，因此，在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣，增强学生的主观能动性，在课堂教学中引入分组讨论，开展导向性的专题研究，将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合，培养学生查阅资料和分工协作的能力，为学生下一步学习专业课程夯实基础。
5结束语
在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中，首先要明确教学内容与主线，打破单一的学生被动听讲的模式，理论联系实际应用，调动学生学习的积极性和主动性，激发学生对教学内容的兴趣，并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新，因材施教，为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。
参考文献
[1]陆小华，冯新，吉远辉，等.迎接化工热力学的第二个春天[J].化工高等 教育 ，2008，3：19-21.
[2]梁浩，刘惠茹，王春花.《化工热力学》教学实践与尝试[J].广东化工，2010，37(1)：157-158.
[3]李兴扬，唐定兴，沈凤翠，等.化工热力学教学改革与体验[J].化工高等教育，2011，3：71-73.
[4]朱自强，吴有庭.化工热力学(第三版)[M].北京：化学工业出版社，2009.
[5]冯新，宣爱国，周彩荣，等.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2008.
[6]陈钟秀，顾飞燕，胡望明.化工热力学(第二版)[M].北京：化学工业出版社，2000.
[7]史密斯JM，范内斯HC，阿博特MM，等编;刘洪来，陆小华，陈新志，等译.化工热力学导论(原著第七版)(IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics，SevenEdition).北京：化学工业出版社，2007.
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1、搜集乙醇、水的全部物化数据（关键数据是“乙醇-水”二元共沸汽液平衡数据）； 2、确立工艺条件：进料状态（决定着是否需要加热）、产品纯度标准（决定着回流比等）、加热热源（决定着塔底再沸器设计） 3、进行物料平衡计算、能量平衡计算； 4、进行塔板计算与设计，分别确立提馏段（如果需要的话）、精馏段的塔板数； 5、根据产品纯度标准，确定回流比，进料状态的调整（操作参数确立）； 6、完善塔顶冷凝器、进料加热器和塔底再沸器设计； 7、全部装置的保温设计； 8、绘出总装图、部件图和零件图； 9、整理完成《“乙醇-水”浮阀式精馏塔设计计算说明书》，OK！
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例子筛 板 式 精 馏 塔 设 计 报 告一、设计任务：要精馏分离的混合物为：苯-甲苯原料液组成为 xf= %(摩尔)塔顶产品产量 D = kmol/h (每小时 千摩尔)塔顶产品组成 xd= %(摩尔)塔底残液组成 xw= %(摩尔)(以间接蒸汽加热计)-----------------------------二、物料衡算：设计者选取的D、Xd、Xf、Xw见以上“设计任务”可计算出：若按间接蒸汽加热计, 则由以下物料平衡关系式： F = D + W FXf= DXd+WXw可计算得：原料液量 F = kmol/h塔底产品产量 W = kmol/h---------------------------------三、塔板数的确定:设计时选取：实际回流比是最小回流比的 倍，进料液相分率q= ，此时，最小回流比 Rmin= 实际回流比 R= * 理论板数N =, 其中，精馏段N1 = , 提馏段N2 = 由平均黏度、相对挥发度μav, αav, 可算得全塔效率 Et = 实际板数Ne= 22, 其中，精馏段Ne1= 9, 提馏段Ne2= 13-----------------------------四、塔径的确定：可由板间距 Ht 和 (Vl/Vg)(ρl/ρg)^确定气液负荷参数C, 从而求得液泛气速Uf=C ?[(ρl-ρg)/ ρg]^,最后根据塔内气体流通面积A=Vg/U=Vg/[()Uf]估算塔径D, 再圆整之。按精馏段首、末板，提馏段首、末板算得的塔径分别为：米、米， 米、米程序自动圆整（或手工强行调整）后的塔径为：毫米，即 米-----------------------------------五、塔板和降液管结构设计:堰长与塔径之比Lw/D= 堰长 Lw= 1 mm塔径 D = 1800 mm安定区宽度 Ws= 75 mm开孔区至塔壁距离Wc= 50 mm孔径 do= 5 mm孔中心距 t = 15 mm堰高 hw= 50 mm降液管底隙高度 hd'= 40 mm塔板厚度 tp= 4 mm板间距 Ht= 450 mm以上为选定[调整]值； 以下为计算值：计算孔数 n= 9111 塔截面积 A= 2544690 mm^2降液管截面积 Ad= 223155 mm^2有效截面积 An= 2321535 mm^2工作区面积 Aa= 2098380 mm^2开孔区面积 Aa'= 1775172 mm^2总开孔面积 Ao= 178898 mm^2 Ad/A= An/A= Ao/Aa'= ----------------------------------------六、流体力学校核: 精馏段首板：单板压降 ΔHt=ho+he=ho+β(hw+how)= 清液柱 要求各板总压降 ∑(ΔHt)< atm堰上液头how=(Vl'/Lw)^(2/3)= 为流动稳定，要求how>, 如实在达不到此要求则用齿形堰。液沫夹带率 ψ= 要求，ψ〈 ()降液管内泡沫层高度Hd'=ΔHt+(hw+how)+hd= 要求 Hd'