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绿色化学工艺——过程开发ppt课件
绿色化学工艺——过程开发 化学工程与绿色化学工艺 催化剂与绿色化学工艺 生物工程与绿色化学工艺 计算机与绿色化学工艺 绿色化学工艺——过程开发 一、化学工程与绿色化学工艺 1. 化工 - 化学工业(chemical industry) - 化学工程(chemical engineering) - 化学工艺(chemical technology) 一般意义: 化学工业或与化工有关的行业 绿色化学工艺——过程开发 广义:生产过程中化学方法占主要地位的制造工业 - 无机化学工业 - 有机化学工业 - 石油化学工业 - 燃料化学工业 - 高分子化学工业 - 精细化学工业 其它: 冶金、建材、造纸、皮革、食用化学品 新兴: 微电子化工、生物化工 绿色化学工艺——过程开发 化学工程 以物理、化学、数学的原理为基础,研究化学工业和其它过程工业(Process industry)中所进行的化学过程和物理过程的共同规律,指导过程装置的放大,设计和生产操作的一门技术科学。 化学工程的五个分支:单元操作、传递过程、反应工程、热力学和化工系统工程。 绿色化学工艺——过程开发 化学过程研究的共同工艺背景:三传一反 动量 ——输送 热量 ——换热 质量 ——分离 化学反应 研究的普遍规律—— 共性 具体工艺 —— 特殊性 绿色化学工艺——过程开发 2.利用化工热力学原理开发超临界流体技术 化工热力学:热力学基本定律应用于化学工程领域中而形成的一门学科 - 能量相互转化规律 - 过程趣近平衡的极限条件 绿色化学工艺——过程开发 A.超临界流体的热力学基础 - 纯物质的p-T线(等容线) 相率 F = 2 - π + N π 相数 N 化学物质种数 图中 2-3表示固液平衡关系 1-2表示气固平衡关系 2- c表示气液平衡关系 绿色化学工艺——过程开发 ? 绿色化学工艺——过程开发 曲线 1-2为升华曲线,将气相区与固相区分开 3-3为熔化曲线,将液相区与固相区分开 2-c为气化曲线,将气相区与液相区分开 三曲线交点,即三相点,表示三相共存处于 平衡状态 绿色化学工艺——过程开发 - 纯物质p-V关系(等温图) T1、T2 代表温度高于临界点温度的等温线 它们不与相边界相交,因而是平滑的 T3 为临界温度 T4 代表温度低于临界点温度的等温线 由截然不同的三个阶段组成,水平线代表蒸汽与液体间的相变化。 绿色化学工艺——过程开发 绿色化学工艺——过程开发 在给定温度下发生相变的固定压力,即蒸汽压, p-V 图上该等温线与气化曲线的交点。 水平线上各点表示平衡时一切可能的蒸汽和液体的混合物,从左端100%的液体至右端100%的蒸汽。A、C、B则是这些终端的轨迹,其左边一半(从A―C)表示饱和液体,左边一半(从C―B)表示饱和蒸汽。 绿色化学工艺——过程开发 临界点 气-液 相同体积 相同密度 相同折射率 相同传热系数 溶解能力 绿色化学工艺——过程开发 C.临界流体及其特点 “超临界流体”是指物质的温度和压力分别处在其临界温度和临界压力之上的一种特殊状态的流体,是一种气液不分的混沌态物质。 具有液体的高密度、强溶解性、高传热系数。 具有气体的低粘度、高扩散性。 绿色化学工艺——过程开发 常见的超临界流体及其性质 物质 T(℃) P(atm) ρ(kg/l) C2H4 282.7 5.875 0.227 n-C2H4 308.2 4.945 0.203 NH3 305.4 11.430 0.236 N2O 309.5 7.265 0.541 CClF3 301.95 3.920 0.578 CO2 304.15 7.488 0.460 H2O 374 218 0.363 绿色化学工艺——过程开发 其中最引人注目的是 超临界CO2和超临界水 它们有相同特点: 无毒 不燃
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