单元操作的基本原理
化工单元操作
0.5 化工原理课程所回答的问题
（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进 行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经 济而有效地满足工艺要求 （2）如何进行过程的计算和设备的设计。在缺乏数据的 情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。 （3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。在操 作发生故障时如何寻找故障的缘由。
1． 按压强的定义，压强是单位面积上的压力，其单 位应为Pa，也称为帕斯卡。
其105倍称为巴（bar）， 即1bar = 105 Pa。常用单位有：Pa、 KPa、 Mpa。 2． 直接以液柱高表示：mH2O、cmCCl4、mmHg等。 3. 以大气压强表示：atm（物理大气压）、at（工程
（2）遵循热量传递基本规律的单元操作：包括加热、冷却、 冷凝、蒸发等；
（3）遵循质量传递基本规律的单元操作：包括蒸馏、吸收、 萃取、结晶、干燥、膜分离等；
0.1 化工（制药）生产与单元操作
3 单元操作的研究内容与方向：
研究内容
单元操作的基本原理； 单元操作典型设备的结构； 单元操作设备选型设计计算。
当然，当生产提出新的要求而需要工程技术人员发展新 的单元操作时，已有的单元操作发展的历史将对如何根 据一个物理或物理化学的原理发展一个有效的过程，如 何调动有利的并克服不利的工程因素发展一种新设备， 提供有用的借鉴。
离心泵
换热器
旋风分离器
填料塔
板式塔
第一章 流体流动
流体流动规律是化工原理课程的重要基础， 主要原因有以下三个方面：
于是
。
所以流体输送管路的直径可根据流量及流速进行计算，所以选择 的u越小，则d越大，那么对于相同的流量，所用的材料就越多， 所以材料费、检修费等基建费也会相应增加。相反，选择的u越 大，则d就越小，材料费等费用会减少，但由于流体在管路中流 动的阻力与u 成正比，所以阻力损失会增大，即操作费用就会增 加。所以应综合考虑，使两项费用之和最小。
化工单元操作基础知识
化工单元操作基础知识目录一、内容概要 (2)1.1 化工单元操作的定义与重要性 (2)1.2 化工单元操作的基本分类 (4)二、化工单元操作基础知识 (5)2.1 流体流动与输送 (6)2.1.1 流体流动的基本概念 (8)2.1.2 流体输送设备 (9)2.1.3 管道与附件 (10)2.2 传热与热量交换 (11)2.2.1 传热基本原理 (12)2.2.2 热量交换设备 (13)2.2.3 传热过程的优化与控制 (14)2.3 蒸馏与分离技术 (15)2.3.1 蒸馏原理与操作 (16)2.3.2 分离技术概述 (18)2.3.3 蒸馏塔与分离设备 (19)2.4 化学反应工程基础 (20)2.4.1 化学反应类型与特点 (22)2.4.2 反应器类型及选择 (23)2.4.3 反应过程的优化与控制 (24)2.5 干燥与浓缩 (25)2.5.1 干燥技术概述 (27)2.5.2 浓缩技术概述 (28)2.5.3 干燥与浓缩设备 (29)三、化工单元操作实践应用 (31)3.1 化工生产过程中的单元操作组合与应用 (33)3.2 化工单元操作的优化与改进策略 (34)3.2.1 操作参数的优化 (35)3.2.2 设备选型的注意事项 (36)四、安全与环保知识在化工单元操作中的应用 (38)4.1 化工单元操作的安全管理要求与措施 (39)4.2 环保法规在化工单元操作中的实施与应用 (40)五、实验技能与操作实践 (41)5.1 实验基础知识与技能培养要求 (43)5.2 实验操作实践案例及分析讨论题库及答案解析等辅助内容安排说明等44一、内容概要化工单元操作的基本原理：阐述化工单元操作的基本原理，包括传质、热量传递、反应动力学等方面的知识。
化工单元操作的操作条件：分析影响化工单元操作性能的主要操作条件，如温度、压力、流量等参数的控制方法。
化工单元操作设备与工艺流程：介绍常用的化工单元操作设备及其结构特点，以及典型的化工生产流程。
吸收单元操作的基本原理和目的
吸收单元操作的基本原理和目的
吸收单元操作是一种常用的化工过程，其基本原理是利用吸收剂与气体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度差异，将气体中不同组分从气相转移到液相中。
吸收单元操作的目的主要包括以下几个方面：
1.分离气体混合物
吸收剂可以将气体混合物中的不同组分进行选择性吸收，使其从气相转移到液相中，从而实现气体混合物的分离。
例如，用碳酸钾溶液吸收二氧化碳，从混合气体中分离出二氧化碳后，剩余的气体则主要为氧气。
2.提纯和浓缩
吸收剂可以选择性吸收混合物中的某一组分，同时将其他组分留在气相中。
通过控制吸收剂的浓度、温度等条件，可以将被吸收组分从液相中释放出来，从而实现提纯和浓缩的目的。
例如，用稀硫酸吸收氨气，可以将氨气从混合气体中分离出来并浓缩成浓氨水。
3.化学反应
吸收剂可以与气体混合物中的某些组分发生化学反应，从而将其转化为液相中的化合物。
例如，用碱性溶液吸收二氧化碳，可以将其转化为碳酸盐类化合物。
4.回收和利用
吸收剂可以将气体混合物中的有用组分回收并加以利用。
例如，用有机溶剂回收天然气中的乙烷、丙烷等组分，可以将它们用于化工生产或其他领域。
5.环境保护
吸收剂可以去除气体混合物中的有害组分，从而减少对环境的污染。
例如，用碱性溶液吸收烟气中的二氧化硫，可以减少二氧化硫对大气的污染。
总之，吸收单元操作是一种有效的气体混合物处理方法，可以用于分离、提纯、浓缩、化学反应、回收和环境保护等领域。
通过选择合适的吸收剂和控制操作条件，可以实现不同的目的和应用。
蒸馏单元操作的基本原理和目的
蒸馏单元操作的基本原理和目的蒸馏单元是炼油厂等化工生产过程中常见的重要设备，用于分离液体混合物中的组分。
它基于液体成分在不同温度下具有不同的沸点的原理进行操作。
以下是关于蒸馏单元操作的基本原理和目的的详细解释。
1.基本原理-蒸馏单元的基本原理是利用液体混合物中不同成分的沸点差异来实现分离。
通过加热混合物，将其中的易挥发成分转变为气体，然后再冷凝回液体，从而实现成分的分离。
-液体混合物中的成分根据其沸点高低可以分为两类：低沸点成分和高沸点成分。
低沸点成分在较低的温度下就会转变为气体，而高沸点成分则需要较高的温度才能转变为气体。
因此，在适当的操作条件下，可以使得低沸点成分优先蒸发出来，并通过冷凝器进行冷凝，最终得到纯净的低沸点成分。
2.操作过程-蒸馏单元的操作过程通常包括以下几个步骤：a.加热：液体混合物通过加热使得其中的低沸点成分蒸发出来。
加热的方式可以是直接加热或间接加热，具体取决于蒸馏设备的类型和设计。
b.分离：蒸发出的低沸点成分进入冷凝器，在冷凝器中被冷却并转变为液体。
与此同时，高沸点成分仍然保持在蒸馏设备中。
c.收集：冷凝后的低沸点成分被收集起来，并作为产品进行进一步处理或使用。
d.再沸蒸馏：如果需要进一步提纯产品，可以将冷凝后的低沸点成分再次进行蒸馏，以去除其中的杂质。
3.目的-蒸馏单元的主要目的是实现液体混合物中成分的分离和纯化。
通过控制温度和压力等操作条件，可以将不同成分的沸点差异最大化，从而实现高效的分离效果。
-蒸馏单元广泛应用于石油炼制、化工生产和酒精制备等领域。
在石油炼制中，蒸馏单元用于将原油中的不同碳链长度的烃类分离出来，以便进一步加工为汽油、柴油、液化气等产品。
-在化工生产中，蒸馏单元可以用于提纯溶剂、去除杂质、回收溶剂等。
例如，在有机合成反应中，通过蒸馏单元可以将产物与溶剂进行分离，从而实现产物的纯化。
-此外，蒸馏单元还可用于酒精、药品、食品和饮料等行业中的酒精提纯、药品精制和饮料酒精浓度的调整等工艺。
化工单元操作的基本定义(一)
化工单元操作的基本定义(一)化工单元操作的基本在化工领域，单元操作是指将原料经过一系列的加工步骤转化为成品的过程。
这些步骤包括物料的传递、热量的传递、质量的转化和反应的进行等。
理解化工单元操作的基本概念对于工程师和研究人员来说至关重要。
本文将列举几个相关定义，并阐述其重要性。
定义1：物料传递物料传递是指将原料从一处传递到另一处的过程。
物料传递在化工单元操作中起着至关重要的作用。
它涉及到传送带、管道、泵和压缩机等设备的运用。
了解物料传递的基本原理，可以帮助工程师最大限度地利用物料并保证操作的高效性。
定义2：热量传递热量传递是指热能从一个物体传递到另一个物体的过程。
在化工领域，许多单元操作都需要进行热量的传递。
例如，反应过程中的加热和冷却，以及持续流程中的温度控制等。
了解不同热量传递方式的特点，可以帮助工程师选择适当的加热和冷却方式，提高操作的效率和安全性。
定义3：质量转化质量转化是指将原料转化为产品并去除不需要的副产物的过程。
在化工单元操作中，许多过程都涉及到原料的转化。
例如，化学反应中的物质转化、升华和结晶等。
理解质量转化的机制和方法，可以帮助工程师优化产量和纯度，并减少不需要的副产物的生成。
定义4：反应进行反应进行是指将化学物质进行组合或分解以生成新的化学物质的过程。
许多化学工艺都需要进行反应操作。
了解不同反应的类型、反应条件和催化剂的选择，对工程师来说至关重要。
通过优化反应的条件和选择合适的催化剂，可以提高反应的效率和产物的纯度。
阅读以下经典著作，可以进一步了解化工单元操作的基本原理：•《化工单元操作与过程的基本概念》（作者：Richard A.Turton）这本书系统地介绍了化工单元操作的基本概念和原理。
通过具体的案例和实例，读者可以深入了解物料传递、热量传递、质量转化和反应进行等关键概念。
这本书适合化工工程师、研究人员和学生阅读。
•《化工程序设计》（作者：John L. Edwards）这本书介绍了化工单元操作的设计原则和方法。
化工专业英语——单元操作
单元操作Unit operation单元操作是化学工业和其他过程工业中进行的物料粉碎、输送、加热、冷却、混合和分离等一系列使物料发生预期的物理变化的基本操作的总称。
对这些操作的研究，是化学工程的一个重要分支。
各种单元操作依据不同的物理化学原理，应用相应的设备，达到各自的工艺目的。
如蒸馏根据液体混合物中各组分挥发能力的差异，可以实现液体混合物中各组分分离或某组分提纯的目的。
对单元操作的研究，以物理化学、传递过程和化工热力学为理论基础，着重研究实现各单元操作的过程和设备，故单元操作又称为化工过程及设备。
单元操作的应用遍及化工、冶金、能源、食品、轻工、核能和环境保护等部门，对这些部门生产的大型化和现代化起着重要作用。
Unit operation is a general term for a series of material handling, transportation, heating, cooling, mixing and separation of materials in the chemical industry and other process industries. The study of these operations is an important branch of chemical engineering. Various unit operations according to different physical and chemical principles, the application of the corresponding equipment, to achieve the purpose of their respective processes. Such as distillation according to the difference of the volatile capacity of the liquid mixture, can achieve the purpose of separation of components in liquid mixture or a group of purification. Based on the theory of physical chemistry, transfer process and chemical thermodynamics, the research on the operation of the unit has focused on the process and equipment of realizing the operation of each unit, so the unit operation is also called the chemical process and equipment. Application of unit operation in chemical industry, metallurgy, energy, food, light industry, nuclear energy and environmental protection departments, the production of these departments and the modernization of large-scale play an important role.单元操作沿革Unit operation evolution单元操作在化学工业的发展过程中，人们最初以具体产品为对象，分别进行各种产品的生产过程和设备的研究。
化工原理单元操作
化工原理单元操作
首先，单元操作是指化工生产中的一种基本操作，它通常包括物料的输送、混合、分离、反应等过程。
在单元操作中，我们需要关注的主要参数包括温度、压力、流量、浓度等。
这些参数的控制对于保证生产过程的稳定性和产品质量至关重要。
在化工原理单元操作中，我们需要特别关注设备的选择和设计。
不同的操作需
要不同的设备来实现，比如反应釜、蒸馏塔、萃取塔等。
在选择设备时，我们需要考虑到操作的工艺特点、物料性质、操作条件等因素，以确保设备能够满足生产的需求。
此外，单元操作中的安全问题也是非常重要的。
化工生产过程中往往涉及到高温、高压、易燃易爆等危险因素，因此在单元操作中必须严格遵守操作规程，做好安全防护措施，确保操作人员和设备的安全。
在单元操作中，操作人员的技术水平和操作经验也是至关重要的。
他们需要熟
悉设备的操作原理、工艺流程，能够准确地控制操作参数，及时发现和处理操作中出现的异常情况，以保证生产过程的顺利进行。
总的来说，化工原理单元操作是化工生产中不可或缺的环节，它直接关系到产
品的质量和产量。
因此，我们需要深入了解单元操作的原理和技术要点，加强对设备的选择和设计，严格遵守操作规程，加强安全防护措施，提高操作人员的技术水平和操作经验，以确保单元操作的顺利进行，为生产的顺利进行提供保障。
吸收单元操作的基本原理和目的
吸收单元操作的基本原理和目的吸附单元操作是指通过吸附剂将目标物质从流体中除去的过程。
它是一种常见且重要的分离和提纯技术，广泛应用于制药、化工、环保等各个领域。
本文将详细介绍吸附单元操作的基本原理和目的。
一、吸附单元操作的基本原理1.吸附剂的选择：吸附操作的第一步是选择合适的吸附剂。
吸附剂应具有高吸附性能，即能迅速吸附目标物质，同时具有较好的选择性，即只吸附目标物质而不吸附其他杂质。
吸附剂的选择关键取决于目标物质的性质和流体的组成。
2.吸附过程：吸附过程分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附是指吸附剂与目标物质之间的吸附力是弱化学键或范德华力，吸附剂与目标物质之间没有共价键形成。
化学吸附是指吸附剂与目标物质之间发生化学反应，形成化学键。
物理吸附的吸附强度较弱，吸附速度较快，适用于高温、高压或惰性气体的吸附分离。
化学吸附的吸附强度较强，选择性较好，适用于液-气、液-液系统的吸附分离。
3.吸附平衡：吸附剂与目标物质之间的吸附过程达到平衡时，称为吸附平衡。
吸附平衡的建立是吸附单元操作的重要前提。
吸附平衡的性质决定了吸附剂对目标物质的吸附容量和选择性。
吸附平衡可以通过等温吸附实验来确定，并且可以使用等温吸附平衡方程来描述吸附过程。
4.吸附速率：吸附速率是指单位时间内吸附剂与目标物质之间的吸附量。
吸附速率受到吸附剂和目标物质浓度、温度、压力等因素的影响。
在吸附操作中，吸附速率越快，操作时间越短，效率越高。
二、吸附单元操作的目的1.分离纯化：吸附单元操作常用于分离纯化目标物质。
通过选择合适的吸附剂和操作条件，吸附剂可选择性地吸附目标物质，从而实现目标物质与其他杂质的分离和纯化。
2.浓缩富集：吸附单元操作还可用于浓缩和富集目标物质。
当目标物质浓度很低或流体量很大时，可以通过吸附操作将目标物质从流体中集中起来，从而实现目标物质的浓缩和富集。
3.废物处理：吸附单元操作在废物处理中也有广泛应用。
例如，通过吸附操作可以将废气中的有害气体吸附下来，净化废气。
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3.现实问题的解决
以理论武装自己，以实践丰富自己，摸着石头过河
14
五、单位制与单位换算
小问题：由国际基本单位表示，压强的单位为：
A kg·m/s2 B 帕（Pa） C kg/(m·s2) D 不知道
物理量＝数值×单位 计量单位是度量物理量的标准
国际单位制，符号为SI 7个基本单位；2个辅助单位； 导出单位
以量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程
参数之间的关系，把这种关系表示成由若干参数组成的
特征数的关联。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机 理，得到的结果带有局限性 ，不可任意推广。
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四、化工原理的研究方法
2.数学模型法
在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过 程本质的前提下，作出某种合理简化，建立能够反映过 程机理的物理模型。
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三、化工原理的三大守恒定律
质量守恒定律 能量守恒定律 动量守恒定律
1、能量守恒定律
能量输入=能量输出+能量积累 对于连续、稳定的操作过程，各过程能量不随时间 变化，则过程中不应有能量的积累。
能量输入=能量输出
2、动量守恒定律
研究动量随时间而变化的速率，牛顿第二定律
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三、化工原理的三大守恒定律
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3
本章主要内容
一、什么是化工原理 二、为什么要学习化工原理 三、化工原理的三大守恒定律是什么 四、化工原理的主要研究方法 五、单位与单位制
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一、化工原理是什么样的课程
化工原理是研究化工过程中各种单元操作的基本 原理、工艺计算、设备结构、操作性能、设备设 计的一门课程。
化学过程
活鱼
宰杀、 处理
烤
调味
3.质量守恒定律—物料恒算
在一个单元过程中，进入的物料量等于排出的物料 量与积累的物料量之和。
质量输入=质量输出+质量积累 对于连续、稳定的操作过程，各物料量不随时间变 化，则过程中不应有物料的积累。
质量输入=质量出
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四、化工原理的研究方法
实验研究法 （经验法）
数学模型法 （半理论半经验法）
1.实验研究法
与专业息息相关。制药专业，制造药品，药品也是由一系 列的原材料，经过复杂的化工过程，加工、提炼而来。举 个例子.
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化工生产过程实例
氨基比林生产工艺流程
4－氨基安 替比林晶体 水
氢气 甲醛 催化剂
活性炭
吸附后的 活性炭
溶解
氢化
脱色
压滤
氨基比林 成品
蒸馏水
气流 干燥
氨基比林湿品
洗涤 脱水
成品结晶
母液浓缩回收
化工原理
教学基本要求和方法
a、教学方式 ：讲授、自学、讨论 b、课堂要求 : 出勤、课堂纪律 c、考核方式 ：平时成绩：40%(出勤
15%，作业25%) 期末考试：60% d、课时：74学时 4学分
2
绪论
学习目的 与要求
通过绪论的学习，应了解什么是化工原理， 为什么要学习化工原理，化工原理包括哪些内容， 化工原理中常说的“三传”指什么，三大守恒定 律是什么，化工原理的研究方法和研究目的又是 什么。
烤鱼
原料
单元操作
前处理
化学 加工
后处理
成品
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一、化工原理是什么样的课程
单元操作的定义
单元操作是指在化工生产中共有的过程，旨在为化 学反应过程创造适宜的条件或将产物分离获得纯净 的产品。
单元操作的分类
（1）以动量传递为基础：流体输送、沉降等； （2）以热量传递为基础：传热、冷凝、蒸发等； （3）以质量传递为基础：吸收、萃取等
研究方向
高效率、低能耗、环保； 开发新的单元操作； 单元操作集成工艺与技术。
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二、为什么要学习化工原理
化工原理是研究从原料到产品过程的科学，是一门实践性 很强的工程学科，跟传统的理科的原理学研究有很大不同。 是一门专业基础课。未来要学的课程，如《制剂与设备》 《生化工程设备》等，都会涉及到化工原理的部分内容， 同时，化工原理也是很多相关专业考研的科目之一。
质量 时间 温度 长度 物质的量 电流强度 发光强度
千克 秒 开尔文 米
kg
s
K
m
摩尔 mol
安培 A
坎德拉 candela
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五、单位制与单位换算
2个辅助单位
量的名称 平面角 立体角
单位名称 弧度 球面度
单位符号 rad sr
导出单位
按照定义式由基本单位相乘或相除求得，多 为专属单位，如帕、牛顿、焦耳、瓦特。
化工原理中的“三传” 6
以“三传”为物理内核的单元操作
气体 液化
流体 输送
液体 汽化
过滤 与 沉降
动量传递
搅拌
喷雾 干燥
流态 化
热量
质量
气液
蒸发
传递
传递
吸收
浓缩 液液
萃取
加热 冷却
结晶
气固 吸附 精馏
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一、化工原理是什么样的课程
单元操作的研究内容与方向：
研究内容
单元操作的基本原理； 单元操作典型设备的结构； 单元操作设备选型设计计算。