化工单元操作绪论(理论课)课件.ppt

1、一、课程的性质、内容和任务一、课程的性质、内容和任务（一）本课程的性质、内容（一）本课程的性质、内容 化工单元操作是化工类专业的一门化工单元操作是化工类专业的一门专业核心技能课专业核心技能课，本，本课程的知识点涉及到多个化工生产岗位操作，对整个专课程的知识点涉及到多个化工生产岗位操作，对整个专业知识的学习和核心技能的掌握起着重要的支撑作用。业知识的学习和核心技能的掌握起着重要的支撑作用。可以说，化工生产岗位上运用频率最高、范围最广的能可以说，化工生产岗位上运用频率最高、范围最广的能力和知识大多数集中在化工单元操作课程中。力和知识大多数集中在化工单元操作课程中。其主要内容是：以典型的单元操作作为

2、研究对象，研究其主要内容是：以典型的单元操作作为研究对象，研究化工生产过程中化工单元操作的基本原理、典型设备的化工生产过程中化工单元操作的基本原理、典型设备的结构、操作与故障分析处理等。结构、操作与故障分析处理等。绪绪 论论（二）课程任务（二）课程任务（1）掌握各单元操作的基本原理及基本操作。）掌握各单元操作的基本原理及基本操作。（2）了解典型设备的构造、性能及操作原理。）了解典型设备的构造、性能及操作原理。（3）熟悉化工过程和典型设备的基本计算方法，具备化工）熟悉化工过程和典型设备的基本计算方法，具备化工计算的基本能力。计算的基本能力。（4）培养从工程技术观点出发，以考虑和处理问题的能力。）

3、培养从工程技术观点出发，以考虑和处理问题的能力。一、化工生产过程与化工单元操作一、化工生产过程与化工单元操作将原料进行加工处理，使其在物理性质、化学性质及机械将原料进行加工处理，使其在物理性质、化学性质及机械性质上发生变化并生成新的、符合要求的产品，即为性质上发生变化并生成新的、符合要求的产品，即为化工化工生产过程。生产过程。加工处理加工处理原料原料 前处理前处理化学反应化学反应后处理后处理产品产品前处理：前处理： 是为达到化学反应所要求的状态和条件等，如浓是为达到化学反应所要求的状态和条件等，如浓度要求、压力要求、温度要求等；度要求、压力要求、温度要求等；后处理：后处理：在化学反应中，原料不

4、一定能全部参加反应，或者在化学反应中，原料不一定能全部参加反应，或者有副反应生成了部分不需要的物质或废料，所以要对反应后有副反应生成了部分不需要的物质或废料，所以要对反应后的产物经过进一步的处理，使产品和没有反应的物料、废料、的产物经过进一步的处理，使产品和没有反应的物料、废料、副产品得以分离，以制取合格的产品。副产品得以分离，以制取合格的产品。化学反应：化学反应：是使原料在一定条件下的反应器内，生产新的是使原料在一定条件下的反应器内，生产新的物质产品；物质产品；化学反应：化学反应：化工生产过程的核心，称为化工生产过程的核心，称为化工单化工单元过程元过程；化工生产过程的前、后处理：化工生产过程

5、的前、后处理：按其操作目的不同按其操作目的不同，划分为若干个单元，称之为划分为若干个单元，称之为化工化工单元操作单元操作。化工单元操作就是研究这些物理操作的。化工单元操作就是研究这些物理操作的。 每一个单元操作完成一个特定的任务每一个单元操作完成一个特定的任务；是一种物理加工过程是一种物理加工过程。把在不同化工生产过程中，发生同样的物理变化，遵循共同把在不同化工生产过程中，发生同样的物理变化，遵循共同的规律，使用相似设备，具有相同作用的基本物理操作，称的规律，使用相似设备，具有相同作用的基本物理操作，称为为化工单元操作化工单元操作。举例举例例如：例如：甲醇的生产：甲醇的生产：合成气（合成气（C

6、O，H2）输送输送管式反应器管式反应器粗甲醇粗甲醇冷却冷却精馏精馏精甲醇（精甲醇（99.8599.95%）苯的生产：苯的生产：原料油（甲苯、二甲苯）、原料油（甲苯、二甲苯）、H2输送输送加热加热反应器反应器减减压蒸馏塔压蒸馏塔精馏精馏苯（苯（99.99299.999%）可见，一个化工过程往往包含几个或几十个物理加工过程。可见，一个化工过程往往包含几个或几十个物理加工过程。类类 别别名名 称称功能与用途功能与用途流体流流体流动过程动过程流体输送流体输送将流体从一个设备输送到另一个设备、提高或降低气体的将流体从一个设备输送到另一个设备、提高或降低气体的压力压力热量传热量传递过程递过程传传 热热冷冷

7、 冻冻升温、降温或改变相态升温、降温或改变相态将物料温度冷却到环境温度以下将物料温度冷却到环境温度以下质量传质量传递过程递过程沉沉 降降过过 滤滤蒸蒸 发发干干 燥燥蒸蒸 馏馏吸吸 收收萃萃 取取结结 晶晶膜分离膜分离吸吸 附附从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒使非挥发性物质中的溶剂气化，溶液增浓使非挥发性物质中的溶剂气化，溶液增浓使固体湿物料中所含湿分气化除去使固体湿物料中所含湿分气化除去利用组分的挥发度不同，分离均相混合液体利用组分的挥发度不同，分离均相混合液体利用气体在液

8、体中溶解度不同，分离气相混合物利用气体在液体中溶解度不同，分离气相混合物利用液体在液体中溶解度不同，分离液相混合物利用液体在液体中溶解度不同，分离液相混合物使溶液中某种溶质变成晶体析出使溶液中某种溶质变成晶体析出利用固体或液体的膜来分离气体或液体混合物利用固体或液体的膜来分离气体或液体混合物利用组分在固体吸附剂上吸附量不同，分离气相或液相混利用组分在固体吸附剂上吸附量不同，分离气相或液相混合物合物二、化工单元操作的分类二、化工单元操作的分类流体输送搅拌过滤与沉降流态化气体液化液体汽化蒸发浓缩加热冷却结晶精馏气固吸附液液萃取气液吸收喷雾干燥动量传递质量传递热量传递1.根据根据操作方式操作方式的不

9、同，单元操作可以分为的不同，单元操作可以分为连续操作和间连续操作和间歇操作歇操作两种方式。两种方式。2.根据根据操作过程参数操作过程参数的变化规律，单元操作可以分为的变化规律，单元操作可以分为定态定态操作（稳定操作）和非定态操作（不稳定操作）操作（稳定操作）和非定态操作（不稳定操作）两种形式。两种形式。定态操作定态操作: 指操作参数只与位置有关而与时间无关的指操作参数只与位置有关而与时间无关的操作。连续化工生产通常属于定态操作。操作。连续化工生产通常属于定态操作。非定态操作非定态操作: 指操作参数既与位置有关又与时间有关。指操作参数既与位置有关又与时间有关。间歇生产通常属于非定态操作。间歇生产

10、通常属于非定态操作。化工单元操作的其它分类化工单元操作的其它分类v若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。v同一化工过程中可能会包含多个相同的的单元操作。同一化工过程中可能会包含多个相同的的单元操作。v单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作的设备也可以通用。行该操作的设备也可以通用。化工单元操作的特点化工单元操作的特点v均为物理操作，只改变物料的状态或其物理性质，均为物理操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变其化学性质。不改变其化学性质。三、化工单元操作中的基本规律三、化工单元操作中的基本规律

11、1物料衡算物料衡算(质量守恒定律质量守恒定律 ) 输入量输入量 输出量输出量=累积量累积量 2能量衡算能量衡算(能量守衡定律能量守衡定律) Q1 =Q2+ QL式中式中 Q1随物料进入系统的总热量，随物料进入系统的总热量，kJ/h； Q2随物料离开系统的总热量，随物料离开系统的总热量，kJ/h； QL向衡算范围外散失的热量，向衡算范围外散失的热量，kJ/h。过程阻力过程推动力过程速率 4. 过程速率过程速率过程的速率是指过程进行的快慢，即单位时间内过程过程的速率是指过程进行的快慢，即单位时间内过程的变化率称为过程的速率。的变化率称为过程的速率。过程的速率与过程的推动力成正比，而与过程的阻力过程

12、的速率与过程的推动力成正比，而与过程的阻力成反比。成反比。 3. 平衡关系（过程的极限）平衡关系（过程的极限）在一定条件下，过程的变化达到了极限，即达到了平在一定条件下，过程的变化达到了极限，即达到了平衡状态。衡状态。四、正确使用单位四、正确使用单位一、单位和单位制一、单位和单位制 物理量物理量 = 数字数字 单位单位 基本单位：基本单位：基本物理量基本物理量的单位（根据使用方便的的单位（根据使用方便的原则规定出它们的单位），例如长度原则规定出它们的单位），例如长度m，质量等。质量等。 导出单位：导出单位：由相关基本单位组合而成的单位，即由相关基本单位组合而成的单位，即由基本单位相乘除得到的单

13、位，如速度单位由基本单位相乘除得到的单位，如速度单位m/s，加加速度单位速度单位m/s2等等。等等。 单位制：基本单位单位制：基本单位+导出单位的总和。导出单位的总和。 最常用的单位制有以下三种：最常用的单位制有以下三种：（1）物理单位制（绝对单位制）：）物理单位制（绝对单位制）： 基本量基本量 长度长度 质量质量 时间时间基本单位基本单位 厘米厘米 克克 秒秒（2）工程单位制：）工程单位制：基本量基本量 长度长度 力力 时间时间基本单位基本单位 米米 千克力千克力 秒秒（3）国际单位制：）国际单位制： 1960年第年第11届国际计量大会上正式通过国际单位制（届国际计量大会上正式通过国际单位制

14、（SI）。）。一共采用七个物理量的单位为基本单位：一共采用七个物理量的单位为基本单位： 强调：国际单位制是我国法定单位，本教材主要采用国际单位制。强调：国际单位制是我国法定单位，本教材主要采用国际单位制。量量 的的 名名 称称 单单 位位 名名 称称 单单 位位 符符 号号 长长 度度米米m质质 量量千千 克克kg时时 间间秒秒s电电 流流安安 培培A热力学温度热力学温度开尔文开尔文K物质的量物质的量摩摩 尔尔mol发光强度发光强度坎德拉坎德拉cd国际单位制国际单位制的导出单位的导出单位SI量量 的的 名名 称称 单单 位位 名名 称称 单单 位位 符符 号号 其它表示其它表示 力；重力力；重

15、力牛顿牛顿Nm/s2压强压强;压力压力帕斯卡帕斯卡PaN/m2能量功热能量功热焦耳焦耳JNm功率功率瓦特瓦特WJ/s摄氏温度摄氏温度摄氏度摄氏度*2. 代入换算式，引入新单位，消去旧单位代入换算式，引入新单位，消去旧单位22)01. 0(81. 9033. 1/033. 1mNcmkgfPamN101330/10013. 1251kgf=9.81N , 1cm=0.01m1. 查出原单位与新单位间的关系，即换算因子。查出原单位与新单位间的关系，即换算因子。例：将例：将1atm=1.033kgf/cm2换算成换算成SI制，即制，即Pa。（二）单位换算（二）单位换算总结：总结：1.掌握化工生产过程、化工单元操作的概念掌握化工生产过程、化工单元操作的概念及化工单元操作的分类。及化工单元操作的分类。2.了解物料衡算和能量衡算的依据、方法及了解物料衡算和能量衡算的依据、方法及应用。应用。3.掌握单位及单位的换算。掌握单位及单位的换算。