化工单元操作绪论(理论课)课件.ppt

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 •化化工工单单元元操操作作是是化化工工类类专专业业的的一一门门专专业业核核心心技技能能课课，，本本课课程程的的知知识识点点涉涉及及到到多多个个化化工工生生产产岗岗位位操操作作，，对对整整个个专专业业知知识识的的学学习习和和核核心心技技能能的的掌掌握握起起着着重重要要的的支支撑撑作作用用可可以以说说，，化化工工生生产产岗岗位位上上运运用用频频率率最最高高、、范范围围最最广广的的能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•其其主主要要内内容容是是：：以以典典型型的的单单元元操操作作作作为为研研究究对对象象，，研研究究化化工工生生产产过过程程中中化化工工单单元元操操作作的的基基本本原原理理、、典典型型设设备备的的结构、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将原原料料进进行行加加工工处处理理，，使使其其在在物物理理性性质质、、化化学学性性质质及及机机械械性性质质上上发发生生变变化化并并生生成成新新的的、、符符合合要要求求的的产产品品，，即即为为化化工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前前处处理理：： 是是为为达达到到化化学学反反应应所所要要求求的的状状态态和和条条件件等等，，如如浓浓度要求、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化学学反反应应：：是是使使原原料料在在一一定定条条件件下下的的反反应应器器内内，，生生产产新新的的物质产品；物质产品；化化学学反反应应：：化化工工生生产产过过程程的的核核心心，，称称为为化化工工单单元过程元过程；；化化工工生生产产过过程程的的前前、、后后处处理理：：按按其其操操作作目目的的不不同同，，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把在在不不同同化化工工生生产产过过程程中中，，发发生生同同样样的的物物理理变变化化，，遵遵循循共共同同的的规规律律，，使使用用相相似似设设备备，，具具有有相相同同作作用用的的基基本本物物理理操操作作，，称称为为化化工单元操作工单元操作举例举例例如：例如：甲醇的生产：甲醇的生产：合合成成气气（（CO，，H2））→输输送送→管管式式反反应应器器→粗粗甲甲醇醇→冷冷却却→精馏精馏→精甲醇（精甲醇（99.85~99.95%））苯的生产：苯的生产：原原料料油油（（甲甲苯苯、、二二甲甲苯苯））、、H2→输输送送→加加热热→反反应应器器→减减压蒸馏塔压蒸馏塔→精馏精馏→苯（苯（99.992~99.999%））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将流流体体从从一一个个设设备备输输送送到到另另一一个个设设备备、、提提高高或或降降低低气气体体的的压力压力热量传热量传递过程递过程传传   热热冷冷   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1.根据根据操作方式操作方式的不同，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均均为为物物理理操操作作，，只只改改变变物物料料的的状状态态或或其其物物理理性性质质，，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) ΣQ1 =ΣQ2+ QL式中式中  ΣQ1——随物料进入系统的总热量，随物料进入系统的总热量，kJ/h；； ΣQ2——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4. 过程速率过程速率过程的速率是指过程进行的快慢，即单位时间内过程的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的速率与过程的推动力成正比，而与过程的阻力成反比 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 ⑴⑴  物理量物理量 = 数字数字 × 单位单位⑵⑵  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⑶⑶  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⑷⑷  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        时时间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（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；重力牛顿牛顿N㎏㎏·m/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JN·m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1kgf=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3.掌握单位及单位的换算掌握单位及单位的换算。