化工生产基本概念

化工生产基本概念
一、化工生产单元操作
对原料进行化工加工从而获得有用产品的过程称为化工生产过程。

如下图所示：
生产过程的前、后处理的物理操作过程称为化工单元操作，简称单元操作。

单元操作特点如下：
1、物理过程；
2、同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过程规律，但在操作条件及设备类型（或结构）方面会有很大差别；
3、对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现。

二、物料衡算
根据物质守恒定律，在一个稳定的化工生产过程中向系统或设备所投入的物料量必等于所得产品量及过程损失量之和，即：
W 原=W 产+W 损 式中W 原—投入物料量
W 产—所得的产品量； W 损—损失物料量。

按照这一规律对总物料或其中某一组分进行的计算，称为物料衡算。

通过物料衡算可以了解化工生产的原料量、产量、损耗量、确定设备的生产能力及其主要尺寸；判定物料生产过程进行的好坏和经济效益的评价等等。

三、热量衡算
根据能量守恒定律，对于一个稳定的化工生产过程，向系统和设备内输入的热量应等于输出的热量加上损失的热量即：
Q 入=Q 出+Q 损 式中Q 入—投入的热量；
除去杂质，达到反应生成新的精制、分离、中间产品 必要的纯度、温度和压力 物理变化过程
物质
化学或生物化学变化过程
干燥等
物理变化过程
产品
Q出—输出的热量；
Q损—损失的热量。

按照这一规律对系统或设备热量进行的计算，称为热量衡算。

通过热量衡算，可以检查热量消耗的程度，确定经济合理的热量消耗方案、热能综合利用途径和选择最适宜的生产资料等。

四、过程的平衡关系
在化工生产中，固体的溶解、气体的吸收、溶液的蒸馏等操作过程都是在一定条件下由不平衡向平衡状态转化，以达到过程进行的最大限度。

过程的平衡是在一定条件下建立的，当条件发生变化，则平衡就被破坏。

直到在新的条件下建立新的平衡关系为止。

五、过程的速率
过程的速率是指单位时间里过程进行的变化量。

它与过程的推动力成正比，与过程的阻力成反比。

例如：液体的推动力是位差，传热过程中的推动力是温度差，吸收过程的推动力是浓度差或分压差。

提高过程的推动力是提高过程速率的基本方法。

六、单位制度
1、绝对单位制和重力单位制（工程单位）
绝对单位制以长度、质量、时间为基本量；重力单位制以长度、时间和力为基本量。

两者的主要区别在于绝对单位制以质量为基本量，其单位为基本单位，力（或重量）的单位为导出单位；重力单位制以力（或重量）为基本量，其单位为基本单位，质量的单位为导出单位。

力和质量的关系用牛顿第二运动定律相关联，即
F=ma
式中F—作用于物体上的力；
m—物体的质量；
a—物体在作用力方向上的加速度。

上述两种单位制度中又有米制单位与英制单位之分。

两种单位制度中米制与英制的基本单位列于下表。

两种单位制度中的米制与英制的基本单位
2、国际单位制度（SI制）
1960年10月第十一届国际计量大会通过了一种优越性较大的新单位制度，称为国际单位制度，其代号为SI，它是mks制的引伸。

由于SI制的"统用性"和"一贯性"的优点，在国际上迅速得到推广。

SI中任何一物理量只有一个单位，但重力单位制就有所不同，例如在重力单位制中，热量单位为kcal（千卡）。

功的单位为kgf·m，而热量和功是本质相同的物理量，计算时必须采用“热当量：（即1kcal=427kgf·m）来换算使之统一，但在SI中热量与功都采用同一单位，即J（焦耳）。

SI基本单位为7种，化工常用5种分别是：
长度：米（m）质量：千克（Kg）时间：秒（s）
温度：开尔文（K）物质量：摩尔（mol）
七、单位换算
常用物理量的单位换算关系如下:
1、重力加速度：g= 9.81 m /s2 (SI制)=981 cm/s2 (cgs制)
2、质量：1 kg= 0.001 t (吨)= 2.20462 ib (磅)
2、长度：1 in (英寸)=0.0254 m (米)=0.073333 ft (英尺)=0.02778 yd (码)
3、力：1 N(牛顿)=1 kg·m/s2=0.102 kgf (千克力)
4、压强：1 Pa(帕)=1 N/m2=1×10-5bar=1.02×10-5kgf/cm2=0.99×10-5atm=0.102 mmH2O=0.0075 mmHg
5、功、能和热：1 J =1 N·m=2.778×10-7 kw·h = 0.102 kgf·m=2.39×10-4kcal
6、功率：1 W(瓦特)= 1 J/s=0.10197 kgf·m/s =0.2389×10-3 kcal/s
7、温度：K（开尔文）= 273.3°+ ℃。