化工单元操作
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
③ Q曲线有极值点（最大值），在此点下操作效率最高,能量
损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定 值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92% max 。
2.2.2离心泵的特性曲线
（5）转速n对特性曲线的影响 泵的特性曲线是在一定转速下测得，实际使用时会遇
到n改变的情况，若n变化 <20%，可认为液体离开叶轮时
2.2.4离心泵的安装高度
流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真 空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击 点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达 每秒几万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液 体质点如细小的高频水锤撞击着叶片，另外气泡中可能带有氧气 等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将 导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生 时，泵体振动，发出噪音，泵的 qv ,He ,，严重时甚至吸不上 液体。
1、关于化工单元操作
• 目前世界上有种类数以万计的化工产品， 因此也就有上万种不同的化工生产过程， 所有的生产过程都是由化学反应和若干的 物理操作串联而成的。
• 这些物理操作称为化工单元操作。 • 根据单元操作所遵循的基本规律，可将单
元操作分为三大类：
1、化工单元操作
• 1.1、遵循流体动力基本规律的单元操作， 包括流体输送、沉降、过滤、固体流态化 等。
FF xD yWx
D xF x F yx
3.3.1平衡蒸馏
两式联立式中：
D xF x F yx
F,xF——加料流率，kmol/s及料液组成摩尔分数； D,y——气相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数； W,x——液相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数。
3.1蒸馏概述
⑷精馏操作的费用和操作压强
蒸馏和精馏都是通过气化、冷凝达到分离提浓的目的的。液体 加热气化需要耗热，气相冷凝则需要提供冷却量，因此，蒸馏和精 馏都是能耗很高的单元操作，采用何种措施达到节能降耗是精馏过 程研究的重要任务。此外，蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸汽冷凝 温度均与操作压强有关，故工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。 加压精馏可使冷凝温度提高以避免使用费用很高的冷凝器或者在常 压下为气态混合物（如烷、烃类混合物），沸点很低，需加压使其 成液态后才能精馏分离；减压精馏可使沸点降低以避免使用高温载 热体，沸点高且又是热敏性混合物精馏宜用减压精馏；除上述情况 外以外一般用常压精馏。
2.5气体输送机械
②气体输送机械体积一般都很庞大，对出口压力高的机械更是 如此。
③由于气体的可压缩性，故在输送机械内部气体压力变化的同 时，体积和温度也将随之发生变化。这些变化对气体输送机械的结 构、形状有很大影响。因此，气体输送机械需要根据出口压力来加 以分类。
（2）离心式通风机
①离心式通风机的结构特点 离心式通风机工作原理与离心泵相同，结构也大同小异。
的速度三角形相似， 2 不变,泵的效率不变(等效率)，则：
qvc2u2n q v n 2 q v n1
He u2c2 n2
H
e
He
n 2 n1
2
Pa qvHe n3
3
Pa Pa
n 2 n1
上式称为离心泵的比例定律, n变化<20%, 相等时成立。
2.2.4离心泵的安装高度
（1）汽蚀现象 液面较低的液体，能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体 从其中甩向外围，而在叶轮中心进口处形成负压（真空）。泵 内压强最低处是叶轮中0心进0 口 K K处，在 0 0 面与 K K 面之间到机械能衡算式并以 面为基准水平面，得：
2.5气体输送机械
气体输送的特点 : ①动力消耗大：对一定的质量流量，由于气体的密度小，其 体积流量很大。因此气体输送管中的流速比液体要大得多，前经济 流速（15~25m/s）约为后者（1~3m/s）的10倍。这样，以各自的经 济流速输送同样的质量流量，经相同的管长后气体的阻力损失约为 液体的10倍。因而气体输送机械的动力消耗往往很大。
2
离心通风机及叶轮 1—机壳; 2—叶轮; 3—吸入口; 4—排出口
2.5.2鼓风机wk.baidu.com
在工厂中常用的鼓风机有旋转式和离心式两种类型。 （1）罗茨鼓风机
图1-66 罗茨鼓风机
3.1蒸馏概述
⑴蒸馏及精馏的分离依据
液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性个不相同。习惯上，
将液体混合物中的易挥发组分A称为轻组分，难挥发组分B则称为重组分。
3.1蒸馏概述
⑵工业蒸馏过程
①平衡蒸馏（闪蒸） 平衡蒸馏又称闪蒸，系连续定态过程，其流程如下图。
3.3.1平衡蒸馏
过程的数学描述
蒸馏过程的数学描述不外为物料衡算式、热量衡算式及反映具 体过程特征的方程，现分述如下。
⑴物料衡算式：对连续定态过程做物料衡算可得
总物料衡算：
FDW
易挥发组分的物料衡算： 两式联立可得
• 1.2、遵循传热基本规律的单元操作，包括 加热、冷却、冷凝、蒸发等。
• 1.3、遵循传质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。
2.1 概述
（3）流体输送机械的分类 ① 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式； ② 容积式（正位 移式）：包括往复式，旋转式； ③ 其他类型：如喷射式等。
将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有yA>xA；反之将混合蒸
汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有xB>yB。上述两种情况所得到的气液组
成均满足:
yA xA yB xB
部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离，它们均是籍
混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的，这就是蒸馏及精馏分离
的依据。
pg 0 HgpK gu2K g2Hf(0K)
若液面压强 p ，0 吸入管路流量及管路一定（即 u K 、Hf (0K) 一定）。安装高度 Hg , pK ， 当 p K 至等于操作温度下被输送
液体的饱和蒸汽压 p v 时（即 PK pv ），液体将发生沸腾部分 汽化，所生成的大量蒸汽压泡在随液体从叶轮进口向叶轮外围
2.2.2离心泵的特性曲线
2.2.2离心泵的特性曲线
由图可见： ①一般离心泵扬程H随流量 Q 的增大而下降（Q 很小时可能例外 ）。当 Q=0时，由图可知 H也只能达到一定数值，这是离心泵的一个 重要特性； ②轴功率N 随流量增大而增加，当Q 0 时，N最小。这要求离心 泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动机免 因超载而受损；
损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定 值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92% max 。
2.2.2离心泵的特性曲线
（5）转速n对特性曲线的影响 泵的特性曲线是在一定转速下测得，实际使用时会遇
到n改变的情况，若n变化 <20%，可认为液体离开叶轮时
2.2.4离心泵的安装高度
流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真 空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击 点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达 每秒几万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液 体质点如细小的高频水锤撞击着叶片，另外气泡中可能带有氧气 等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将 导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生 时，泵体振动，发出噪音，泵的 qv ,He ,，严重时甚至吸不上 液体。
1、关于化工单元操作
• 目前世界上有种类数以万计的化工产品， 因此也就有上万种不同的化工生产过程， 所有的生产过程都是由化学反应和若干的 物理操作串联而成的。
• 这些物理操作称为化工单元操作。 • 根据单元操作所遵循的基本规律，可将单
元操作分为三大类：
1、化工单元操作
• 1.1、遵循流体动力基本规律的单元操作， 包括流体输送、沉降、过滤、固体流态化 等。
FF xD yWx
D xF x F yx
3.3.1平衡蒸馏
两式联立式中：
D xF x F yx
F,xF——加料流率，kmol/s及料液组成摩尔分数； D,y——气相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数； W,x——液相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数。
3.1蒸馏概述
⑷精馏操作的费用和操作压强
蒸馏和精馏都是通过气化、冷凝达到分离提浓的目的的。液体 加热气化需要耗热，气相冷凝则需要提供冷却量，因此，蒸馏和精 馏都是能耗很高的单元操作，采用何种措施达到节能降耗是精馏过 程研究的重要任务。此外，蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸汽冷凝 温度均与操作压强有关，故工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。 加压精馏可使冷凝温度提高以避免使用费用很高的冷凝器或者在常 压下为气态混合物（如烷、烃类混合物），沸点很低，需加压使其 成液态后才能精馏分离；减压精馏可使沸点降低以避免使用高温载 热体，沸点高且又是热敏性混合物精馏宜用减压精馏；除上述情况 外以外一般用常压精馏。
2.5气体输送机械
②气体输送机械体积一般都很庞大，对出口压力高的机械更是 如此。
③由于气体的可压缩性，故在输送机械内部气体压力变化的同 时，体积和温度也将随之发生变化。这些变化对气体输送机械的结 构、形状有很大影响。因此，气体输送机械需要根据出口压力来加 以分类。
（2）离心式通风机
①离心式通风机的结构特点 离心式通风机工作原理与离心泵相同，结构也大同小异。
的速度三角形相似， 2 不变,泵的效率不变(等效率)，则：
qvc2u2n q v n 2 q v n1
He u2c2 n2
H
e
He
n 2 n1
2
Pa qvHe n3
3
Pa Pa
n 2 n1
上式称为离心泵的比例定律, n变化<20%, 相等时成立。
2.2.4离心泵的安装高度
（1）汽蚀现象 液面较低的液体，能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体 从其中甩向外围，而在叶轮中心进口处形成负压（真空）。泵 内压强最低处是叶轮中0心进0 口 K K处，在 0 0 面与 K K 面之间到机械能衡算式并以 面为基准水平面，得：
2.5气体输送机械
气体输送的特点 : ①动力消耗大：对一定的质量流量，由于气体的密度小，其 体积流量很大。因此气体输送管中的流速比液体要大得多，前经济 流速（15~25m/s）约为后者（1~3m/s）的10倍。这样，以各自的经 济流速输送同样的质量流量，经相同的管长后气体的阻力损失约为 液体的10倍。因而气体输送机械的动力消耗往往很大。
2
离心通风机及叶轮 1—机壳; 2—叶轮; 3—吸入口; 4—排出口
2.5.2鼓风机wk.baidu.com
在工厂中常用的鼓风机有旋转式和离心式两种类型。 （1）罗茨鼓风机
图1-66 罗茨鼓风机
3.1蒸馏概述
⑴蒸馏及精馏的分离依据
液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性个不相同。习惯上，
将液体混合物中的易挥发组分A称为轻组分，难挥发组分B则称为重组分。
3.1蒸馏概述
⑵工业蒸馏过程
①平衡蒸馏（闪蒸） 平衡蒸馏又称闪蒸，系连续定态过程，其流程如下图。
3.3.1平衡蒸馏
过程的数学描述
蒸馏过程的数学描述不外为物料衡算式、热量衡算式及反映具 体过程特征的方程，现分述如下。
⑴物料衡算式：对连续定态过程做物料衡算可得
总物料衡算：
FDW
易挥发组分的物料衡算： 两式联立可得
• 1.2、遵循传热基本规律的单元操作，包括 加热、冷却、冷凝、蒸发等。
• 1.3、遵循传质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。
2.1 概述
（3）流体输送机械的分类 ① 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式； ② 容积式（正位 移式）：包括往复式，旋转式； ③ 其他类型：如喷射式等。
将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有yA>xA；反之将混合蒸
汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有xB>yB。上述两种情况所得到的气液组
成均满足:
yA xA yB xB
部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离，它们均是籍
混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的，这就是蒸馏及精馏分离
的依据。
pg 0 HgpK gu2K g2Hf(0K)
若液面压强 p ，0 吸入管路流量及管路一定（即 u K 、Hf (0K) 一定）。安装高度 Hg , pK ， 当 p K 至等于操作温度下被输送
液体的饱和蒸汽压 p v 时（即 PK pv ），液体将发生沸腾部分 汽化，所生成的大量蒸汽压泡在随液体从叶轮进口向叶轮外围
2.2.2离心泵的特性曲线
2.2.2离心泵的特性曲线
由图可见： ①一般离心泵扬程H随流量 Q 的增大而下降（Q 很小时可能例外 ）。当 Q=0时，由图可知 H也只能达到一定数值，这是离心泵的一个 重要特性； ②轴功率N 随流量增大而增加，当Q 0 时，N最小。这要求离心 泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动机免 因超载而受损；