化工原理——其他化工单元操作过程
化工单元操作及设备
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单元操作有下列特点： (1)它们都是物理性操作，即只改变物料状态或其物理性质； (2)它们都是化工过程中共有的操作，但不同的化工过程中 所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异； (3)某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同， 进行该操作的设备往往也是通用的。 三、化工单元操作中基本概念 1、物料衡算：依据——质量守恒定律 G － G ＝ G 累积 输入 输出 输入量-输出量=累积量 G G 输入 输出 稳定过程：输入量=输出量 进行物料衡算的步骤： （1） 画出流程示意图，物料的流向用箭头表示； （2） 圈出衡算的范围(或称系统)； （3） 确定衡算对象及衡算基准； （4） 写出物料衡算方程进行求解。
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(4)SI制（国际单位制） 基本单位：长度——米（m） ，质量——千克（kg） 时间——秒（s） ，温度——开尔文（K） 物质的量——摩尔（kmol） 重要导出单位： 2 F ma kg m s N 力—— ； 1 2 2 压强——P=F/面积 ； kg m s N m Pa 2 2 能量、功、热——F×距离 kg m s N m J； 2 3 1 功率——功/时间 ； kg m s J s W 2 2 1 1 1 比热——热/质量· 温度 ； m s K J kg K 单位换算举例 2 【例0-1】 已知1 ,试将此压强换算为SI单位。 atm 1 . 033 kgf cm 解：1公斤（力）等于1千克质量的物体所受到的重力。 2 1 kg 9 . 81 m s 9 . 81 N 即1公斤（力） 2 2 5 2 ∴ 1 atm 1 . 033 9 . 81 N ( 10 m ) 1 . 013 10 N m
《化工单元过程及操作》课程标准
《化工单元过程及操作》课程标准一、课程性质（一）课程定位本课程是中等职业学校化学工艺专业必修的专业基础课，是具体体现和实现职业院校化学工艺专业人才培养目标的重要课程。
通过本课程的学习，使学生掌握化工单元过程及操作的相关知识，具备生产一线工艺设备使用、管理、维护保养的初步技能，进一步提升学生的职业岗位综合能力和职业素养。
本课程应与化工设备与机械、化工生产工艺同时开设，并为后续专业方向课程打好基础。
（二）设计思路本课程是依据"化学工艺专业相关工作任务和职业能力分析表"中的化学工艺专业工作领域设置的，主要是培养学生分析、解决化工生产实际问题方面的能力，在化学工艺专业的教学体系中处于承上启下、不可或缺的地位。
本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论实践一体化的思路，力求体现"学练一体、校训融合"的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下，自主学习、自我实践。
在企业调研的基础上，根据化工单元过程及操作这一工作任务对知识和技能的需要，对该课程的内容选择作了模块化的改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，基于工作过程系统化建设该课程。
以液体流动与输送、沉降与过滤、传热、蒸发、蒸馏、吸收、干燥、冷冻、萃取、结晶、膜分离的化工生产的操作单元为载体来设计教学情境，且每一载体均是一个相对完整的工作过程。
每一模块以化工过程单元操作为主线，结合化工生产常用设备的相关知识，包含每个化工单元操作的简介、技术应用、操作依据、设备构造、操作方法、常见故障分析处理等内容，从而培养学生单元操作的岗位技能和技术应用能力。
教学过程中突出能力训练，力求在实际工作环境中获得真正地职业能力，结合四级职业资格标准对知识、能力、态度的要求，充分运用任务引领、实践导向的课程思想进行项目设计，按照提出任务、制定方案、解决任务、总结与反馈、教学评价等步骤组织项目教学，每个项目在教学中根据企业工作实际情况，要求学生不仅能能正确操作典型化工单元操作设备还能掌握常见化工单元操作的操作要领，并能能处理化工单元操作过程中常见的故障。
化工单元操作
03
传热与传质
传热原理及设备
01
02
03
传热方式
导热、对流和辐射三种基 本方式。
传热设备
换热器、冷却器、加热器 等。
传热过程强化
采用高效传热设备、优化 设备结构、提高传热系数 等。
传质原理及设备
传质方式
分子扩散和对流扩散两种 基本方式。
传质设备
填料塔、板式塔、膜分离 器等。
传质过程强化
优化设备结构、提高传质 系数、采用高效传质设备 等。
压缩机类型
根据工作原理和结构特点，压缩机可分为容积型和速度型两大类。容积型压缩机包括往复 式、回转式等；速度型压缩机包括轴流式、离心式等。
容积型压缩机工作原理
通过改变工作腔的容积来压缩气体，使气体压力升高。如往复式压缩机通过活塞在气缸内 往复运动来改变工作腔容积；回转式压缩机通过转子在气缸内旋转来改变工作腔容积。
速度型压缩机工作原理
通过高速旋转的叶轮对气体做功，使气体获得动能和静压能，从而实现气体的压缩。如轴 流式压缩机通过高速旋转的叶轮对气体进行轴向压缩；离心式压缩机通过高速旋转的叶轮 对气体进行径向压缩。
真空泵的类型与工作原理
真空泵类型
根据工作原理和结构特点，真空泵可分为容积型和速度型两大类。容积型真空泵包括往复式、回转式等；速度型真空 泵包括喷射式、水环式等。
严格遵守化工单元操作规程，可以保障生 产安全，防止事故发生，保护人员和环境 安全。
化工单元操作的历史与发展
历史
化工单元操作起源于古代化学工艺，随着化学工业的发展而不断完善。从最初的手工操作到后来的机械化、自动 化操作，化工单元操作经历了漫长的历史发展过程。
发展
随着科技的不断进步，化工单元操作也在不断发展和创新。新的分离技术、节能技术、环保技术等不断应用于化 工单元操作中，使得化工生产更加高效、安全和环保。同时，计算机模拟和优化技术的应用也为化工单元操作的 优化提供了有力支持。
化工单元操作的种类及应用
化工单元操作的种类及应用化工单元操作是指将原料经过一系列工艺操作，转化成产物的过程。
它是化工生产中的重要环节，涵盖了各种不同的操作类型。
下面将介绍几种常见的化工单元操作及其应用。
1. 反应操作：反应操作是化工流程中最关键的环节之一。
它指的是将原料在特定条件下与催化剂或其他反应物相互作用，从而获得所需的化合物。
反应操作广泛应用于化学合成、有机合成、催化反应等领域。
例如，合成酯的反应，用于制备涂料、香精等；合成氨的反应，用于制备肥料和化学品。
2. 分离操作：分离操作包括物质分离、组分分离和相分离等。
它是将精细分散的原料中的有用组分或产品与其他组分分离开来的过程。
分离操作是化工生产中最常见的操作之一，其应用广泛，包括蒸馏、萃取、结晶、吸附等。
例如，酒精的蒸馏分离和提纯，用于酒类酿造；石油炼制中的分馏、萃取和吸附操作，用于得到不同油品和化学品。
3. 干燥操作：干燥操作是将湿润原料中的水或其他溶剂迅速或逐渐地蒸发除去，使其达到一定的干度要求的过程。
干燥可以通过自然干燥或加热干燥实现。
干燥操作广泛应用于化工生产中，如制药、食品、化妆品和冶金等领域。
例如，在制药行业中，药品的干燥操作是确保药品质量和稳定性的重要步骤。
4. 传质操作：传质操作是指物质从一个相中向另一个相中转移的过程。
传质操作包括传质反应和传质分离。
传质操作应用广泛，如气体吸收、液体萃取和膜分离等。
例如，在制糖工业中，采用碱法从植物纤维中萃取出糖分。
5. 流体操作：流体操作是指通过改变物料的流动状态以实现特定的目的。
流体操作包括输送、搅拌、混合和分散等。
在化工生产中，常见的流体操作包括泵送、搅拌槽、管道输送和砂浆制备等。
例如，在某些化学反应过程中需要将反应物输送至反应釜中的过程就是流体操作。
总之，化工单元操作是化工生产中的关键环节，涵盖了反应、分离、干燥、传质和流体等不同类型的操作。
这些操作在化工生产中扮演着至关重要的角色，广泛应用于不同行业，包括制药、化妆品、食品、石油和化学品等领域。
典型化工单元操作过程安全技术[整理]
![典型化工单元操作过程安全技术[整理]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ff624c17e192279168884868762caaedc33ba57.png)
典型化工单元操作过程安全技术(一)非均相分离化工生产中的原料、半成品、排放的废物等大多为混合物，为了进行加工。
得到纯度较高的产品以及环保的需要等，常常要对混合物进行分离。
混合物可分为均相(混合)物系和非均相(混合)物系。
非均相物系中，有一相处于分散状态，称为分散相，如雾中的小水滴、烟尘中的尘粒、悬浮液中的固体颗粒、乳浊液中分散成小液滴的液相；另一相处于连续状态，称为连续相(或分散介质)，如雾和烟尘中的气相、悬浮液中的液相、乳浊液中处于连续状态的液相。
从有毒有害物质处理的角度，非均相分离过程就是这些物质的净化过程、吸收过程或浓缩分离过程。
工业生产中多采用机械方法对两相进行分离，常见的有沉降分离、过滤分离、静电分离和湿洗分离等，此外，还有音波除尘和热除尘等方法。
过滤过程安全措施：1.若加压过滤时能散发易燃、易爆、有害气体，则应采用密闭过滤机。
并应用压缩空气或惰性气体保持压力：取滤渣时，应先释放压力。
2．在存在火灾、爆炸危险的工艺中，不宜采用离心过滤机，宜采用转鼓式或带式等真空过滤机。
如必须采用离心过滤机时，应严格控制电机安装质量，安装限速装置。
注意不要选择临界速度操作。
3.离心过滤机应注意选材和焊接质量，转鼓、外壳、盖子及底座等应用韧性金属制造。
(二)加热及传热传热在化工生产过程中的应用主要有创造并维持化学反应需要的温度条件、创造并维持单元操作过程需要的温度条件、热能综合和回收、隔热与限热。
热量传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。
实际上，传热过程往往不是以某种传热方式单独出现，而是以两种或三种传热方式的组合。
化工生产中的换热通常在两流体之间进行，换热的目的是将工艺流体加热(汽化)，或是将工艺流体冷却(冷凝)。
加热过程安全分析：加热过程危险性较大。
装置加热方法一般为蒸汽或热水加热、载热体加热以及电加热等。
1.采用水蒸气或热水加热时，应定期检查蒸汽夹套和管道的耐压强度，并应装设压力计和安全阀。
与水会发生反应的物料，不宜采用水蒸气或热水加热。
化工单元操作
概述
化工单元操作技术
• 氯丙烯生产流程示意图
丙烯罐
压缩机
吸收塔
精馏塔
氯气 反应器
热丙烯 换热器
丙烯
分离器
冷蒸塔
概述
化工单元操作技术
丙烯热氯化合成氯丙烯反应
• • • • • • 主反应： CH3CH=CH2+Cl2 = ClCH2-CH=CH2+HCl 主要副反应： CH3-CH=CH2 +Cl2 = CH3-CH=CHCl+HCl CH3CH=CH2+Cl2 = CH3-CHCl-CH2Cl CH3CH=CH2+Cl2 = C+HCl
概述
化工单元操作技术
一些产品的生产过程 一般情况下，化工生产过程大体上可分为三大基本组成部分， 即原料的预处理、反应和产品分离及其加工。
概述
化工单元操作技术
在各种化工生产过程中，以物理为主的处理方法概括为 具有共同物理变化特点的基本操作称为化工单元操作。 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。单元操作可归纳为五类： （1）流体流动过程的操作：如流体的输送、搅拌、沉降、 过滤等； （2）传热过程的操作：如热交换、蒸发和冷凝等； （3）传质过程的操作：如蒸馏、吸收、干燥、膜分离、 萃取、结晶等。 （4）热力过程的操作：如冷冻等； （5）机械过程的操作：如固体输送和粉碎等。
概
述
一、化工生产过程与单元操作
二、化工原理课程性质和内容
概述
化工单元操作技术
一、化工生产过程与单元操作 化学工业及其产品在国民经济和日常生活中占有 重要地位。 重要地位。 它是将自然界的各种物质， 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(如燃料油、乙烯、 处理，制成生产资料(如燃料油、乙烯、合成橡 化肥、农药等）和生活资料（如合成纤维、 胶、化肥、农药等）和生活资料（如合成纤维、 医药和化妆品等）的工业。 医药和化妆品等）的工业。 一种产品从原料到成品的生产过程中， 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。 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。 学反应过程外，还有大量的物理加工过程。
化工单元操作教程
化工单元操作教程1. 简介化工单元是化工生产过程中的基本操作单元，用于实现化学反应、分离、提纯、浓缩、干燥等工艺过程。
本教程将介绍化工单元的基本操作流程、注意事项和常见问题解决方法，帮助初学者快速掌握化工单元操作技巧。
2. 操作流程2.1. 准备工作在进行化工单元操作前，需要做好以下准备工作：•确认操作对象：确定要操作的化工单元以及操作装置的类型和规格。
•安全检查：检查化工单元的操作装置和周围环境是否存在安全隐患，保证操作过程的安全性。
•准备操作材料：准备所需的原料、试剂、溶剂等。
•准备操作工具：准备所需的操作工具，如称量器、搅拌器、温度计等。
2.2. 操作步骤根据不同的化工单元和工艺要求，具体的操作步骤可能会有所不同。
下面以常见的化工单元操作（如反应釜、蒸馏塔）为例，介绍一般的操作步骤：2.2.1. 反应釜操作步骤1.将反应釜连接至供电源，确保电源正常。
2.打开排气阀，排除可能存在的空气。
3.检查反应釜的密封情况，确保密封处无渗漏。
4.将所需原料按照配比放入反应釜中。
5.根据反应条件要求调节温度、压力等参数。
6.打开搅拌器，开始搅拌。
7.启动加热或冷却系统，控制温度。
8.监测反应过程中的温度、压力等关键参数，保证操作过程的安全性和效果。
2.2.2. 蒸馏塔操作步骤1.将蒸馏塔与加热系统、冷却系统等连接。
2.检查蒸馏塔的密封情况，确保密封处无渗漏。
3.将所需混合物或溶液注入蒸馏塔的料仓。
4.启动加热系统，控制加热功率。
5.启动冷却系统，控制冷却水流量和温度。
6.随着温度的升高，观察混合物的沸腾情况，并根据情况调节加热功率。
7.观察塔顶出口处的液体流动情况，根据需要调节冷却水流量和温度。
8.根据目标物质的沸点，收集相应的馏分。
3. 注意事项在进行化工单元操作时，需要注意以下事项：•严格遵守操作规程和操作指导书，确保操作过程的安全性。
•确保操作装置的密封性能良好，防止泄漏和事故发生。
•注意操作环境的通风和防护，避免有毒气体或腐蚀性气体对人身造成伤害。
化工原理
化工原理绪论部分1． 单元操作：根据化工生产的操作原理，可将其归纳为应用较广的数个基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附及干燥等，这些基本操作过程称为单元操作。
任何一种化工产品的生产过程都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。
2．单元操作与“三传”过程：①动量传递过程。
③质量传递过程。
②热量传递过程。
3．单元操作计算：（1）物料衡算：它是以质量守恒定律为基础的计算：用来确定进、出单元设备(过程)的物料量和组成间的相互数量关系，了解过程中物料的分布与损耗情况，是进行单元设备的其它计算的依据。
（2）能量衡算：它是以热力学第一定律即能量守恒定律为基础的计算，用来确定进、出单元设备(过程)的各项能量间的相互数量关系，包括各种机械能形式的相互转化关系，为完成指定任务需要加入或移走的功量和热量、设备的热量损失、各项物流的焓值等。
第一章 流体流动1．流体：是由许多离散的彼此间有一定间隙的、作随机热运动的单个分子构成的。
通常是气体和液体的统称2．密度：单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，单位为kg ，其表示式为 ρ=V/m 比容：单位质量流体所具有的体积，其单位为m 3/kg ，在数值上等于密度的倒数。
v=1/ρ 压强：垂直作用于单位面积上且方向指向此面积的力，称为压强，其表示式为 P=F/A3．等压面：在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上的各点，因其深度相同，其压力亦相等。
4．流量与流速：（一）流量<1>．体积流量：单位时间内流经通道某一截面的流体体积，用V s ，表示，其单位为m 3/s(或 m 3/h)。
<2>．质量流量：单位时间内流经通道某一截面的流体质量，用W s 表示，其单位为kg/s(或 kg/h)。
当流体密度为ρ时，体积流量y ，与质量流量W s 的关系为: Ws ＝V s ρ(二) 流速：单位时间内流体微团在流动方向上流过的距离，其单位为m/s 。
化工单元操作的基础知识
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，即温度和压力变化的过程，包括液化、冷
冻等。 机械过程，包括固体输送、粉碎、筛分等。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
化工单元操作的原理及应用
化工单元操作的原理及应用1. 引言化工单元操作是指在化工生产过程中对原料进行转化、分离、提纯等操作的过程。
化工单元操作是化工工艺的核心环节，涉及到工艺流程、装置设计和操作技术等方面。
本文将介绍化工单元操作的原理及应用，并通过列点方式进行详细说明。
2. 原理化工单元操作的原理是基于化学原理和物理原理的应用。
在化工生产过程中，常见的单元操作包括反应、吸收、蒸馏、萃取、结晶等。
下面将分别介绍这些操作的原理及应用。
2.1 反应•反应是指化学反应在化工过程中的应用。
常见的反应有合成反应、分解反应、氧化反应等。
•反应可以实现化学物质的转化、合成和分解等过程。
•反应可以用于生产各种化工产品，如合成氨、合成乙烯等。
2.2 吸收•吸收是指气体或溶液中的组分被吸附到液相中的过程。
•吸收可以分离气体中的有害物质，净化空气和废气。
•吸收可以实现气体的回收利用，提高资源利用率。
2.3 蒸馏•蒸馏是指液体混合物通过加热使其中一种或多种组分汽化，进而进行分馏的过程。
•蒸馏可以将混合物中的不同组分分离出来，得到纯净的产品。
•蒸馏可以应用于石油化工、酒精生产等领域。
2.4 萃取•萃取是指通过溶剂将液体混合物中的某些组分提取出来的过程。
•萃取可以对药物、化学品等进行分离和纯化。
•萃取可以应用于食品、医药等行业。
2.5 结晶•结晶是指溶液中溶质从溶液中析出固体晶体的过程。
•结晶可以用于提纯化学物质，制备纯净的产品。
•结晶可以应用于化肥、医药等行业。
3. 应用化工单元操作在化工生产中有广泛的应用。
下面列举一些常见的应用场景：•石油炼制：蒸馏、吸收等操作用于石油炼制中的原油分离、催化裂化等过程。
•化学品生产：反应、萃取等操作用于各种化学品的生产，如合成氨、聚合物材料等。
•制药工艺：结晶、吸收等操作用于制药工艺中的药物分离、纯化等过程。
•环保治理：吸收、脱硫等操作用于空气和水的净化，处理工业废气和废水。
•食品加工：萃取、结晶等操作用于食品加工中的提取、分离等过程。
化工单元操作
一、化工过程与单元操作化学工业是将自然界的各种物质，经过化学和物理方法处理，制造成生产资料和生活资料的工业。
一种产品的生产过程中，从原料到成品，往往需要几个或几十个加工过程。
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。
各种产品的生产过程中，使用着各种各样的物理加工过程。
根据它们的操作原理，可以归纳为应用较广的数个基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附以及干燥等。
例如，乙醇、乙烯及石油等生产过程中，都采用蒸馏操作分离液体混合物，所以蒸馏为一基本操作过程。
又如合成氨、硝酸及硫酸等生产过程中，都采用吸收操作分离气体混合物，所以吸收也是一个基本操作过程。
又如尿素、聚氯乙烯及染料等生产过程中，都采用干燥操作以除去固体中的水分，所以干燥也是一个基本操作过程。
这些基本操作过程称为单元操作（unit operation）。
任何一种化工产品的生产过程，都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。
每个单元操作，都是在一定的设备中进行的。
例如，吸收操作是在吸收塔内进行的；干燥操作是在干燥器内进行的。
单元操作不仅在化工生产中占有重要地位，而且在石油、轻工、制药及原子能等工业中也广泛应用。
二、《化工原理》课程的内容、性质及任务为学习化工单元操作而编写的教材，在我国习惯上称之为《化工原理》（Principles of Chemical Engineering）。
单元操作按其理论基础可分为下列三类：（1）流体流动过程（fluid flow process）包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。
（2）传热过程（heat transfer process）包括热交换、蒸发等。
（3）传质过程（madd transfer process）包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。
流体流动时，其内部发生动量传递（momentum transfer），故流体流动过程也称为动量传递过程。
化工加工过程及单元操作
平衡状态是自然界中广泛存在的现象。 以食盐的溶解和结晶为例：
食盐浓度>饱和浓度：结晶
食盐浓度<饱和浓度：溶解 该温度下的饱和浓度为该物系的平衡浓度。
平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行
的方向和能达到的限度。
4.4 传递速率（rate of transfer process）
以食盐的溶解为例：
不饱和食盐溶液：溶解速率（单位时间内溶解的食
原料乳验收 预处理
预热杀菌
加糖
真空浓缩
冷却与过筛 包装、检验
出粉
成品
喷雾干燥
过滤
单元操作的分类
单元操作按其理论基础可分为下列三类： （1）流体流动过程（fluid flow process）:
包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。
（2）传热过程（heat transfer process）:
包括热交换、蒸发等。
依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之
差，等于该过程中累积的物料质量，即
输入量－输出量＝累积量 对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即处于稳 定操作状态时，过程中不应有物料的积累，则物料衡算关系为 输入量＝输出量
用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量。
物料衡算的步骤：
（1）根据题意画出各物流的流程示意图，物料的流 向用箭头表示，并标上已知数据与待求量。 （2）规定衡算基准，一般选用单位进料量或排料量、 时间及设备的单位体积等作为计算的基准。在较复杂
2 课程性质、内容及任务
2.1 课程性质 食品工程原理是食品工程等工科专业的专业基础课。 先修课：高等数学、物理、物理化学、机械制图等。 2.2 课程内容 本课程主要介绍“三传理论”和 “单元操
化工单元操作
CaClO3 + H2O
吸收塔
氯气
石灰水
单元操作： 吸收 流体输送 传热
漂白水
化工原理—绪论
例3 白砂糖的生产
甘蔗
糖液 压榨
浓缩
浓缩液
白砂糖
脱色
晶种
干燥
湿砂糖
结晶 结晶糖
过滤
单元操作： 蒸发，吸附，结晶，过滤，干燥
化工原理—绪论
例4 食用酒精的生产
废糖蜜
发酵
发酵液 过滤
稀乙醇 精馏
酒精
单元操作： 过滤，精馏
化工原理
化工原理—绪论 1
化工原理—绪论 1
一、化工过程与单元操作
自然界中各种物质
化学与物理过程
化工原理—绪论
生产与生活资料
特点：化学反应过程----物质结构 发生变化的主要原因； 物理过程----物质的相态发生变化的过程。
化工过程：包含物理与化学过程，它们相互作用，相互影响，可 根据相互影响的规律及共性，将化工过程划分为单元操作。
五、 化工原2.理中水采解用明的胶研究蛋方白法
1 经验方法 2 数学模型法
（1）物料衡算式 （2）热量衡算式 （3）平衡关系式 （4）传递速率方程
化工原理—绪论
思考题
2. 水解明胶蛋白
化工原理研究的“三传”指的是什么？化工原 理中有那些单元操作?
2
SI导出单位：
力：N 压力：Pa 能量：J 功率：w 撮氏度：℃
化工原理—绪论
量纲
基本量纲： L，M，T，I
Θ，N，J
量纲指数， 无量纲数（准数） 量纲一致性方程Βιβλιοθήκη 四、 混合物浓度的表示方法
化工原理—绪论
摩尔浓度 C 摩尔分数 x 质量分数 w
化工单元操作吸收和解析
吸收与解吸一．原理及典型流程1. 原理吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的重要单元操作过程。
吸收过程是利用气体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同,来分离气体混合物。
被溶解的组分称为溶质或吸收质,含有溶质的气体称为富气,不被溶解的气体称为贫气或惰性气体。
溶解在吸收剂中的溶质和在气相中的溶质存在溶解平衡,当溶质在吸收剂中达到溶解平衡时,溶质在气相中的分压称为该组分在该吸收剂中的饱和蒸汽压。
当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从气相溶入溶质中,称为吸收过程。
当溶质在气相中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从液相逸出到气相中,称为解吸过程。
2. 典型流程图氧气吸收解吸装置流程图1、氧气钢瓶2、氧减压阀3、氧压力表4、氧缓冲罐5、氧压力表6、安全阀7、氧气流量调节阀8、氧转子流量计9、吸收塔 10、水流量调节阀11、水转子流量计12、富氧水取样阀 13、风机14、空气缓冲罐 15、温度计16、空气流量调节阀 17、空气转子流量计 18、解吸塔 19、液位平衡罐 20、贫氧水取样阀21、温度计 22、压差计23、流量计前表压计24、防水倒灌阀二．操作方法1.吸收塔开停车（1）开车操作规程装置的开工状态为吸收塔解吸塔系统均处于常温常压下，各调节阀处于手动关闭状态，各手操阀处于关闭状态，氮气置换已完毕，公用工程已具备条件，可以直接进行氮气充压。
1.1、氮气充压(1)确认所有手阀处于关状态。
(2)氮气充压①打开氮气充压阀，给吸收塔系统充压。
②当吸收塔系统压力升至1.0Mpa(g)左右时,关闭N2充压阀。
③打开氮气充压阀，给解吸塔系统充压。
④当吸收塔系统压力升至0.5Mpa(g)左右时，关闭N2充压阀。
1.2、进吸收油(1)确认①系统充压已结束。
②所有手阀处于关状态。
(2)吸收塔系统进吸收油①打开引油阀V9至开度50％左右，给C6油贮罐D-101充C6 油至液位70%。
②打开C6油泵P-101A(或B)的入口阀,启动P-101A(或B)。
化工单元操作和化工原理
化工单元操作和化工原理我呀，一提到化工单元操作和化工原理，就像打开了话匣子的老工匠，满肚子的故事和感慨。
化工，那可是个神奇的领域，就像一个巨大的魔法世界。
而化工单元操作呢，就是这个魔法世界里一个个具体的魔法咒语。
比如说，蒸馏这个单元操作吧。
我有个朋友叫小李，他刚进化工企业的时候，对蒸馏简直是一头雾水。
他就问老师傅：“这蒸馏到底是咋回事啊？感觉就像把一锅大杂烩随便煮煮。
”老师傅哈哈一笑，说道：“你可别小看这蒸馏，它就像从一群人里挑出高个子一样。
”你看啊，液体混合物里，不同的成分就像高矮不同的人。
通过加热，那些沸点低的成分就像性子急的人，先变成气体跑出来，然后再把这些气体冷却，就又变回液体收集起来。
这就把混合物里的成分分开了，多神奇啊！化工原理呢，就像是这个魔法世界的根本大法。
它就像一本秘籍，指导着每一个单元操作怎么进行。
再拿传热这个化工原理来说吧。
在化工生产中，到处都有传热的影子。
我认识的另一个朋友小王，在做一个化工项目的时候，遇到了大麻烦。
他设计的反应釜老是温度不均匀，这就像你烤蛋糕，一半都焦了，另一半还没熟呢，那肯定不行啊。
他就着急得像热锅上的蚂蚁，到处找原因。
后来才发现，原来是传热的设计出了问题。
就像给房子供暖，你得合理安排暖气管道一样，在化工设备里，也要合理安排传热的路径和方式。
如果传热不合理，整个化工过程就像一个生病的人，歪歪扭扭，没法正常运转。
还有过滤这个单元操作。
我曾经在一个化工车间里看到过滤设备在工作。
那感觉就像一个超级精密的筛子在筛选宝藏。
工人们就像寻宝的探险家，把混合着杂质的物料放进过滤设备里，然后干净的滤液就像被发掘出来的宝石一样流出来，而杂质就被留在后面。
这时候，化工原理又发挥作用了，它告诉我们根据物料的特性，选择什么样的过滤介质，就像根据鱼的大小选择合适的渔网一样。
如果选错了，要么宝石被杂质盖住，要么杂质混进宝石里，那可就糟糕了。
在化工的这个大舞台上，化工单元操作和化工原理是一对形影不离的好伙伴。
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第八章其他化工单元操作过程【例8-1】在中央循环管蒸发器内将NaOH水溶液由10%浓缩至20%，试求：（1）利用图8-2求50kPa时溶液的沸点。
（2）利用经验公式计算50kPa时溶液的沸点。
解：由于中央循环管蒸发器内溶液不断地循环，故操作时器内溶液浓度始终接近完成液的浓度。
从附录中查出压强为101.33kPa及50kPa时水的饱和温度分别为100℃及81.2℃，压强为50kPa时的汽化热为2304.5kJ/kg。
（1）利用图8-2求50kPa压强下的沸点50kPa压强下水的沸点为81.2℃，在图8-2的横标上找出温度为81.2℃的点，根据此点查出20%NaOH水溶液在50kPa压强下的沸点为88℃。
（2）利用经验公式求50kPa压强下的沸点用式8-5求20%NaOH水溶液的杜林线的斜率，即k=1+0.142x=1+0.142×0.2=1.028再求该线的截距，即y m=150.75x2－2.71x=150.75×0.22－2.71×0.2=5.488又由式8-4知该线的截距为y m=t A′－kt w′=5.488将已知值代入上式，得t A′－1.028×81.2=5.488解得t A′=88.96℃即在50kPa压强下溶液沸点为88.96℃。
由于查图8-2时引入误差，以及式8-5及式8-6均为经验公式，也有一定的误差，故二种方法的计算结果略有差异。
【例8-2】在单效蒸发器中每小时将5400kg、20%NaOH水溶液浓缩至50%。
原料液温度为60℃，比热容为3.4kJ/（kg·℃），加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强分别为400kPa及50kPa。
操作条件下溶液的沸点为126℃，总传热系数K o为1560W/（m2·℃）。
加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排除。
热损失可以忽略不计。
试求：（1）考虑浓缩热时：①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗量；②传热面积。
（2）忽略浓缩热时：①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗量；②若原料液的温度改为30℃及126℃，分别求①项。
表8-1 蒸发器的总传热系数K值蒸发器的型式总传热系数W/（m2·℃）水平沉浸加热式600～2300 标准式（自然循环）600～3000标准式（强制循环）1200～6000 悬筐式600～3000 外加热式（自然循环） 1200～6000 外加热式（强制循环）1200～7000 升膜式 1200～6000 降膜式 1200～3500 蛇管式350～2300解：从附录中分别查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有关参数为 400kPa ：蒸汽的焓H =2742.1kJ/kg 汽化热r =2138.5kJ/kg 冷凝水的焓h w =603.61kJ/kg 温度T =143.4℃50kPa ： 蒸汽的焓H ′=2644.3kJ/kg 汽化热r ′=2304.5kJ/kg 温度T ′=81.2℃ （1）考虑浓缩热时①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗量蒸发量W =F kg/h 3240502015400110=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-..x x由图8-4查出60℃时20%NaOH 水溶液的焓、126℃时50%NaOH 水溶液的焓分别为h 0=210kJ/kg ，h 1=620kJ/kg 。
用式8-10求加热蒸汽消耗量，即 ()rFh h W F H W D 01--+'=()5.21382105400620324054003.26443240⨯-⨯-+⨯==4102kJ/h 266.132404102===W D e②传热面积 mo ot K Q S ∆=Q =Dr =4102×2138.5=8772×103kJ/h=2437kW K o =1560W/（m 2·℃）=1.56kW/（m 2·℃） Δt m =143.4－126=17.4℃ 所以 78.894.1756.12437=⨯=o S m 2取20%的安全系数，则 S o =1.2×89.78=107.7m 2 （2）忽略浓缩热时①忽略浓缩热时按式8-21计算加热蒸汽消耗量。
因忽略热损失，故式8-21改为()()40585.2138601264.354005.23043240010=-⨯+⨯='-+'=r t t Fc r W D p kg/h252.132404058==e由此看出不考虑浓缩热时约少消耗1%的加热蒸汽。
计算时如果缺乏溶液的焓浓数据，可先按不考虑浓缩热的式8-21计算，最后用适当的安全系数加以校正。
②改变原料液温度时的情况原料液为30℃时：()kg/h 43165213830126435400523043240=-⨯+⨯=...D332.132404316==e原料液为126℃时：()kg/h 349252138126126435400523043240=-⨯+⨯=...D078.132403492==e由以上计算结果看出，原料液温度越高，蒸发1kg 水分消耗的加热蒸汽越少。
【例8-3】选择性系数的比较已知某三组分混合液的两条平衡联结线如图11-14中ab 、cd 所示，试比较两者的选择性系数。
解：（1）对平衡联结线ab ，可作直线Sa 、Sb 并延长到AB 边，读得24.0,77.011== A A x y 。
于是，该线的选择性系数为()()6.1024.0124.077.0177.01111111=--=--==AAA AB A B A x x y y x x y y β （2）对平衡联结线cd ，按同法可得选择性系数为1.1211.0111.06.016.01122222=--=--=AAA Ax x y y β可见β2＞β1。
【例8-4】在25℃下以水（S ）为萃取剂从醋酸（A ）与氯仿（B ）的混合液中提取醋酸。
已知原料液流量为1000kg/h ，其中醋酸的质量百分率为35%，其余为氯仿。
用水量为800kg/h 。
操作温度下，E 相和R 相以质量百分率表示的平均数据列于本例附表中。
试求：（1）经单级萃取后E 相和R 相的组成及流量；（2）若将E 相和R 相中的溶剂完全脱除，再求萃取液及萃余液的组成和流量；（3）操作条件下的选择性系数β；（4）若组分B 、S 可视作完全不互溶，且操作条件下以质量比表示相组成的分配系数K =3.4，要求原料液中溶质A 的80%进入萃取相，则每公斤稀释剂B 需要消耗多少公斤萃取剂S ？解：根据题给数据，在等腰直角三角形坐标图中作出溶解度曲线和辅助曲线，如本题附图所示。
例8-4 附表氯仿层（R 相）水 层（E 相）醋 酸 水 醋 酸 水 0．00 0．99 0．00 99．16 6．77 1．38 25．10 73．69 17．72 2．28 44．12 48．58 25．72 4．15 50．18 34．71 27．65 5．20 50．56 31．11 32．08 7．93 49．41 25．39 34．16 10．03 47．87 23．28 42．516．542．5016．50（1）两相的组成和流量 根据醋酸在原料液中的质量百分率为35%，在AB 边上确定F 点，联结点F 、S ，按F 、S 的流量用杠杆定律在FS 线上确定和点M 。
因为E 相和R 相的组成均未给出，需借辅助曲线用试差作图法确定通过M 点的联结线ER 。
由图读得两相的组成为E 相 y A =27%，y B =1.5%，y S =71.5% R 相 x A =7.2%，x B =91.4%，x S =1.4% 依总物料衡算得 M=F+S=1000+800=1800kg/h由图量得RM =45.5mm 及RE =73.5mm用式8-32求E 相的量，即kg/h 11145735451800=⨯=⨯=..RE RM M ER =M －E =1800－1114=686kg/h（2）萃取液、萃余液的组成和流量 连接点S 、E ，并延长SE 与AB 边交于E ′，由图读得y E ′=92%。
连接点S 、R ，并延长SR 与AB 边交于R ′，由图读得x R ′=7.3%。
萃取液和萃余液的流量由式8-36及式8-37求得，即kg/h 327379237351000=--⨯='-''-⨯='..x y x x F E R E R Fkg/h 6733271000=-='-='E F R萃取液的流量E ′也可用式8-23计算，两法结果一致。
（3）选择性系数β用式8-27求得，即 5.2284.915.1/2.727/===B B A A x y x y β由于该物系的氯仿（B ）、水（S ）互溶度很小，所以β值较高，所得到萃取液浓度很高。
（4）每公斤B 需要的S 量 由于组分B 、S 可视作完全不互溶，则用式8-34计算较为方便。
有关参数计算如下：5385.035.0135.01=-=-=F F F x x X()()1077.05385.08.0111=⨯-=-=F A X X ϕ Y S =0Y 1与X 1呈平衡关系，即 Y 1=3.4X 1=3.4×0.1077=0.3662将有关参数代入式8-34a ，并整理得 S/B =（X F －X 1）/Y 1=（0.5385－0.1077）/0.3662=1.176 即每公斤稀释剂B 需要消耗1.176kg 萃取剂S 。
需要指出，在生产中因溶剂循环使用，其中会含有少量的组分A 与B 。
同样，萃取液和萃余液中也会含少量S 。
这种情况下，图解计算的原则和方法仍然适用，仅在三角形相图中点S 、E ′及R ′的位置均在三角形坐标图的均相区内。
【例8-5】25℃时丙酮（A ）—水（B ）—三氯乙烷（S ）系统以质量百分率表示的溶解度和联结线数据如本题附表所示。
例8-5 附表1溶解度数据例8-5 附表2联结线数据水相中丙酮x A 5．96 10．0 14．0 19．1 21．0 27．0 35．0 三氯乙烷相中丙酮y A 8．7515．021．027．73240．548．0用三氯乙烷为萃取剂在三级错流萃取装置中萃取丙酮水溶液中的丙酮。
原料液的处理量为500kg/h ，其中丙酮的质量百分率为40%，第一级溶剂用量与原料液流量之比为0.5，各级溶剂用量相等。
试求丙酮的回收率。
解：丙酮的回收率可由下式计算，即 FF A Fx x R Fx 33-=ϕ关键是求算R 3及x 3。
由题给数据在等腰直角三角形相图中作出溶解度曲线和辅助曲线，如本题附图所示。
第一级加入的溶剂量，即每级加入的溶剂量为S =0.5F=0.5×500=250kg/h 根据第一级的总物料衡算得 M 1=F +S=500+250=750kg/h由F 和S 的量用杠杆定律确定第一级混合液组成点M 1，用试差法作过M 1点的联结线E 1R 1。