化工过程与单元操作

绪论一、化工过程与单元操作化工过程包括：原料预处理过程、反应过程和反应产物后处理过程。200°C、150MPa常温、常压乙烯压缩机预热器反应器分离器粒化器常温、150MPa高压聚乙烯成品单元操作：化工生产过程的共有操作；只改变物料的物理性质（T、P等）的物理操作过程；某些单元操作作用于不同的化工产品生产过程时，其基本原理并无不同，而且进行该操作的设备往往也时通用的。根据各单元操作所遵循的基本规律，可将单元操作划分为三大类，即：动量传递过程流体输送，沉降，过滤，固体流态化等热量传递过程加热，冷却，冷凝，蒸发等物质传递过程蒸馏，吸收，萃取，结晶，干燥，膜分离等二、本课程的性质及任务内容：1、性质：技术基础课2、任务：1）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性，经济而有效地满足工艺的要求。2）进行过程的计算和设备的设计。3）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。3、内容这门课主要就是研究各个单元操作的基本原理及设备。三、基本概念：1、物料衡算根据质量守恒定律，任何一个化工生产过程F=d+AF──输入物料质量的总和，kgd──输出物料质量的总和，kgA──积累在过程中的物料质量，kg此式是物料衡算的通式，可对总物料或其中某一组成列出物料衡算式，进行求解。2、能量衡算根据能量守恒定律，在任何一个化工生产过程中，凡向该过程输入的能量必等于该过程输出的能量。在许多化工生产中所涉及的能量仅为热能，所以本课程中能量衡算简化为热量衡算：QF=QD+qQF––输入该过程的各物料带入的总热量,JQD––输出该过程的各物料带出的总热量,Jq––该过程与环境交换的总热量，当系统向环境散热时为正，称为热损,J通过热量衡算，可以了解在生产操作中热量的利用和损失情况，而在生产过程与设备设计时，利用热量衡算可以确定是需要从外界引入热量或向外界输出热量的问题。3、平衡关系物系在自然界发生变化时，其变化必趋于一定方向，如果任其发展，结果必达到平衡关系为止。平衡状态表示的就是各种自然发生的过程可能达到的极限程度，除非影响物系的情况有变化，否则其变化的极限是不会改变的。一般平衡关系则为各种定律所表明，如热力学第二定律，拉乌尔定律等。在化工生产过程中，可以从物系平衡关系来推知其能否进行以及进行到何种程度。平衡关系也为设备尺寸的设计提供了理论依据。4、过程速率：何一个不处于平衡状态的物系，必然发生使物系趋向平衡的过程，但过程以什么速率趋向平衡，这不决定于平衡关系，而是由多方面的因素影响的，由于对这些因素有些还不清楚，目前过程速率是近似的采用除以阻力表示。这里的过程推动力，可依据具体过程而有不同的理解，但必要的条件是物系在平衡状态时推动力必须等于零。至于过程的阻力则较为复杂，要具体情况具体分析。过程阻力过程推动力过程速率四、单位制和单位换算：1、单位制度任何物理量都是用数字和单位联合表达的。基本单位：一般先选几个独立的物理量，以使用方便为原则规定出它们的单位。导出单位：根据物理本身的物理意义，由有关基本单位组合构成的基本单位和导出单位构成一个完整的体系，称为单位制。2、单位换算：物理量的单位换算密度单位：g/cm3=10-3kg/10-6m3=103kg/m3流量单位：150L/min=150×10-3m3/60s=0.0025m3/s压强单位：1atm=1.033kgf/cm2=1.033/[10-4m]=1.013×105N/m2经验公式的换算：理论公式将任一单位制的数据代入这一类公式中，解出的结果总是属于同一单位制。经验公式必须按公式要求换成适当单位。