模块二化工生产基本操作.中职课件电子教案

1、模块二 化工生产基本操作子模块1 化工生产中的传热操作一、引言 化工生产中经常需要对物料进行加热或冷却，不管是加热还是冷却，无非是把热量从高温物质传到低温物质，需要用到换热器。 本项目学习最常用的换热器列管式换热器的使用。项目1 换热器操作二、实训指导 1传热实训装置操作。 2数据的记录与处理方法。三、实训步骤 1检查准备； 2开车：开仪表电源、开冷流体、开蒸气； 3调节冷流体流量及蒸气压力，记录冷流体入口温度t1和出口温度t2； 4停车：关蒸气阀、关冷水阀、切断电源。 5计算换热器传热系数K：m21()mpKA tq Ctt四、讨论学习 1列管式换热器的结构、特点与工作原理。 2固定管板式、

2、U形管式和浮头式列管式换热器在结构上和工艺控制上有什么不同？ 讨论学习 3比较套管式换热器、蛇管式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器的结构与特点的不同。4传热基本方程mKA t5热负荷与传热速率概念的区别 热负荷是指要求换热器在单位时间内传递的热量，是换热器的生产任务。如要求将一定量的热流体从360K降至300K，需要移出的热量。 传热速率是指换热器单位时间内传递的热量，是换热器本身的换热能力，是设备的特性。换热器的传热速率必须不低于热负荷。6传热量计算 （1）流体温度变化的显热 TqmT CpT（T1T2） 或 t qmt Cpt（t2t1） （2）流体发生相变的潜热 TqmT rT 或

3、t qmt rt （3）冷热流体的焓差 TqmT（H1H2）或 tqmt（h2h1）7间壁两侧流体传热平均温度差 （1）恒温传热时的平均温度差 （2）变温传热时的平均温度差逆流时，t1T1t2，t2T2t1并流时，t1T1t1，t2T2t2 对于同样的进出口条件，tm逆tm并 一侧温度有变化，另一侧恒温，tm逆 tm并mtTt12m12tlntttt8传热系数 总传热系数K在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。 K是表示换热设备性能优劣的重要参数，是对换热设备进行计算和评价的依据。可以根据现场测定数据求得，也可由公式求得，还可根据经验值选取。9强化传热的途径 由总传热速率方程可知，

4、tm、K、A增大，均可提高传热速率 ，因此强化传热可以采取以下途径： （1）逆流操作；提高加热剂的温度，降低冷却剂的温度，提高传热平均温差。 （2）增大总传热面积。 （3）增大传热系数。具体措施：增加流速，改变流向，增大流体的湍动程度，以减少污垢的沉积；及时清洗设备，以除去污垢。作业 1调查化工企业所用换热器的类型、结构，并分析选用理由。 2换热器传热效率下降的原因有哪些？应该如何处理？ 3采用不同加热剂或冷却剂时，换热器的操作要点有何不同？子模块2 固体物料的操作一、引言 化工生产中的原料与产品有很多是固体物料，要进行相关的处理。 本项目学习输送设备皮带输送机的使用。项目2 固体物料的输送操

5、作二、布置实训任务 皮带输送机操作。三、实训步骤 1检查准备 2开车 3输送物料 4停车四、讨论学习 固体物料输送机械有哪些类型？适用于什么场合？ 作业 1调查企业中所用固体物料输送机械的类型，并分析其选用理由。 2皮带输送机的布层橡胶输送带对输送的物料有什么要求？一、引言 固体物料的粉碎不只在化工厂中应用，生活中应用也很多，如磨面粉。 粉碎设备有很多种，本项目学习球磨机的使用。项目3 固体物料的粉碎操作二、布置实训任务 球磨机操作。三、实训步骤 1检查设备 2开车：开油泵和冷却水，启动球磨机，空载运行，检查，投料。 3粉碎物料 4停车四、讨论学习 比较球磨机、颚式破碎机、圆锥式破碎机和辊筒式

6、破碎机的结构、特点及应用场合。 作业 调查企业中所用固体物料粉碎机械的类型，并分析其选用理由。一、引言 筛分就是利用筛子将固体物料分级。 本项目学习振动筛的使用。项目4 固体物料的筛分操作二、布置实训任务 振动筛操作。三、实训步骤 1检查设备 2无负荷启动 3筛分操作 4停车四、讨论学习 1振动筛、固定栅式筛、圆盘筛、滚筒筛、簸动筛的结构及特点。 2筛的形式与规格。作业 1振动筛的层数是否越多越好？三层振动筛可以取得几种粒度的产品？ 2固体物料筛分设备有哪些类型？试比较其特点及应用场合。一、引言 要从河水中捞出沙子，应该采用什么办法？ 本项目学习固液分离设备的使用。项目5 固体与液体的分离操作

7、二、布置实训任务 三足式离心机和板框压滤机操作。 三、实训步骤 1三足式离心机分离固液混合物料（1）检查设备（2）开车（3）离心分离操作（4）停车 2板框式压滤机分离固液混合物料（1）装合压滤机（2）检查准备（3）开车（4）过滤（5）洗涤（6）停车四、讨论学习 1固液分离有哪些方法？各采用什么设备？根据什么原理？ 2采用沉降分离的有什么设备，结构如何？讨论学习 3采用过滤分离的有什么设备，结构如何？讨论学习 4采用离心分离的有什么设备，结构如何？ 作业 1离心机正常启动前，常短暂接通电源并立即停车，称为“假启动”，其目的是什么？ 2调整运转的离心机在运行中可能出现哪些不正常现象？如何处理？ 3

8、板框压滤机装合时应注意哪些问题？ 4板框压滤机产生漏液的原因是什么？如何处理？一、引言 湿物料干燥就是要除去其中的水分，我们一般采取什么办法？ 本项目学习沸腾床的使用。项目6 固体物料干燥操作二、实训指导 1干燥要求。 2沸腾床操作。三、实训步骤 1检查设备 2开车：启动风机，启动加热装置。 3 投入湿物料干燥 4停车四、讨论学习 1固体物料去湿的方法有哪几种？ 2对流干燥原理。 3相对湿度的概念与用途。 4干燥速率的概念与控制措施。沸腾床干燥器适用于干燥粉状物料，而且要求物料不会因水分较多而引起显著结块。讨论学习 5干燥设备的类型、结构特点与应用场合。 喷雾干燥器适用于干燥热敏性物料，如奶粉

9、、洗涤剂、染料、酵母等。气流干燥器适用于干燥含表面水分或非结合水分较多的无机盐结晶、有机塑料的原料等粒状物料。厢式干燥器适用于干燥粒状、片状和膏状物料，及批量小、干燥程度要求高、易碎的物料。7 . 7 . 通道式干燥器适用于干燥易破碎的块状及粉状和纤维状物料。转筒干燥器适用于干燥大量生产的散粒状或小块状物料，如尿素、矿渣、碳酸钙等。作业 1仔细观察沸腾床结构，分析其结构的合理性。 2若出口物料湿度过大，是由什么原因引起的？应如何解决？子模块3 液体物料的操作一、流体输送实训装置展示项目7 液体的输送操作二、实训指导 1实训任务。 2流体输送基本知识。 3流体输送实训装置操作。三、实训步骤 1检

10、查准备 2灌泵，开车 3正常运转，调节流量 4停车四、讨论学习 1离心泵的结构，叶轮、泵壳、轴封装置的作用。 2离心泵的工作原理是怎样的？讨论学习 3离心泵有哪些类型，各有什么特点？ 4生产中应该根据什么来选用离心泵？ 5除离心泵外，还有许多其他类型的泵，其结构与性能有什么特点？ 6化工管路有哪些部分组成？化工管路的连接方式有哪几种？化工管路安装时应注意什么原则？1流体静力学基本方程ghpp0在静止的、连通着的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力相等。 2稳定流动的连续性方程 不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，它们的体积流量也相等。 管道截面积A与流体流速u成反比，截面积越小，流速越

11、大。 流速u与管道内径的平方d2成反比。管径越小，流速越大，管径最小的地方，流速最大。常数 uAAuAuqm2221112121221ddAAuu3柏努利方程 不可压缩流体在系统中稳定流动f2222e12112121hpugZWpugZf2222e121122HgpguZHgpguZ柏努利方程的应用 确定两设备间的相对位置高度； 确定输送设备的有效功率； 确定输送液体的压力； 求管路中流体的流量。4离心泵的性能参数 流量qV ， m3/h 扬程H ， m ，也称压头，单位重量流体经泵所获得的能量。 泵的扬程大小取决于泵的结构、转速等。 效率 ，离心泵的有效功率与轴功率之比 轴功率P ， kW离

12、心泵的特性曲线5影响离心泵性能的主要因素 （1）输送液体的粘度 （2）输送液体的密度 （3）离心泵的转速 （4）叶轮直径6离心泵的安装高度 为防止汽蚀现象发生，须限制泵的安装高度。10， f0gHhgpgpHs泵的实际安装高度值一般应比计算值再低0.51m。 7离心泵的工作点管路特性曲线 离心泵的工作点 8离心泵的流量调节方法 改变泵工作点的位置，即可调节泵的流量。改变管路系统中离心泵出口阀的开度，即可改变管路特性曲线。 改变泵的转速，流量和扬程均能增加。随着无级变速设备在工业中的应用，这种调节将成为一种方便且节能的流量调节方式。作业 1离心泵在启动和停车前，为什么都要关闭出口阀？原因相同吗？

13、 2离心泵启动前为什么要灌泵？灌泵时如何判断泵内空气已完全排出？ 3随着流量的增大，泵入口处的真空度和出口处的压力表读数如何变化？ 4离心泵启动后没有液体送出，是什么原因？应如何处理？ 5离心泵输出液流量下降是什么原因？应如何处理？一、引言 将稀溶液浓缩是要用到蒸发的，将溶质从溶液中结晶出来也是要用到蒸发的。 工业生产中的蒸发需要采用蒸发器，本项目学习蒸发操作。项目8 溶液的蒸发操作二、实训指导 蒸发实训装置操作三、实训步骤 1检查准备 2开车：加料、开蒸气，抽真空，开启加料泵 3正常运行：调整蒸气流量或进料量，控制蒸发速度和液位 4停车：依次关闭进料阀、蒸气阀、真空阀，破真空 5卸料 6洗效

14、（刷罐）四、讨论学习 1不同类型蒸发器的结构、特点及应用场合有什么不同？讨论学习刮板薄膜式蒸发器 讨论学习讨论学习 2蒸发器需要哪些辅助装置？2单效蒸发与多效蒸发流程的区别作业 1真空蒸发器操作时常出现的异常现象有哪些？分析其产生原因，讨论其处理方法。 2提高蒸发器生产强度的途径有哪些？ 3蒸发操作需要消耗大量的热能，可采取哪些措施以降低能量消耗？一、引言 工业乙醇中有许多杂质，怎样提纯？可用精馏。 本项目学习精馏操作。项目9 溶液的精馏操作二、实训指导 精馏实训装置操作三、实训步骤 1检查准备 2开车：加料，通电，升温，冷凝液全回流，进料 3正常运行：保持规定塔釜液面 4采样分析 5停车四、

15、讨论学习 1精馏塔的结构是怎样的？板式塔上的各部件有什么作用？ 讨论学习 2筛板、浮阀塔板、喷射塔板的结构及特点有什么不同？ 讨论学习 3影响精馏操作的主要因素。 4板式塔的异常操作现象：漏液、液泛。1蒸馏原理 蒸馏分离的依据是混合物中各组分的挥发性差异，分离的条件是必须造成气液两相系统。 挥发能力高的组分称为易挥发组分或轻组分，挥发能力低的组分称为难挥发组分或重组分。 蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏及特殊精馏； 操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏； 物系中组分数：双组分蒸馏、多组分蒸馏； 操作压力：常压蒸馏、减压蒸馏、加压蒸馏。新知识 2精馏原理 多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法，使混

16、合液得到较完全分离，以获得接近纯组分。 塔底上升蒸气和塔顶液相回流是保证精馏操作连续稳定进行的必要条件。新知识 苯-甲苯混合液的t-x-y图 3精馏操作流程 连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液）。新知识 以加料板为界分为两段，以上为精馏段，作用是逐板增加上升气相中易挥发组分的浓度。以下塔板为提馏段，作用是逐板提取下降的液相中易挥发组分。4精馏塔的物料衡算 总物料衡算： FDW 易挥发组分： F xFD xDW xW 分离要求的不同表示形式： 馏出液的采出率： 釜残液的采出率： 塔顶易挥发组分的回收率： 塔釜难挥发组分的回收率：新知识 FWDWx

17、xDFxxDFDWxxWFxxDDF100DxFxWWF11001WxFx作业 1精馏操作的依据是什么？精馏与蒸馏之间有什么关系？ 2连续精馏为什么必须回流？回流比的改变对精馏操作有何影响？ 3精馏塔塔釜液位过高可通过哪些方法调至正常？ 4精馏塔压力过高的原因是什么？可以通过哪些手段调节至正常？一、引言 桔子皮用乙醇浸泡一段时间后，乙醇便有了桔子香，这便是萃取。要提取固体中的某种成分，或者无法采用精馏分离液体混合物时，常常采用萃取。 本项目学习萃取操作。项目10 溶液的萃取操作二、实训指导 萃取实训装置操作三、实训步骤 1检查准备 2开车：开溶剂输送阀，开进料阀 3正常运行：进料量、溶剂比、回

18、流量调整到设定值 4产品分析：采集萃取液、萃余液样品分析 5停车四、讨论学习 1不同类型萃取设备的结构和特点有什么不同？讨论学习讨论学习讨论学习 2萃取原理是怎样的？ 3萃取操作过程是怎样的？ 4萃取剂、萃取温度、溶剂比、萃取方式变化对萃取操作有什么影响？作业 1比较蒸馏与萃取的异同点。 2萃取操作开车时如何建立萃取系统的溶剂循环？ 3要想提高萃取液的浓度，应采取哪些措施？子模块4 气体物料的操作一、引言 化工生产中的原料与产品有很多是气体物料，要输送。 本项目学习气体输送设备使用。项目11 气体的压缩与输送操作二、实训指导 压缩机操作三、实训步骤 1检查准备 2空载启动 3运行：逐渐关闭放空

19、阀升压，打开送气阀门向外送气。 4停车四、讨论学习 气体输送机械是怎样分类的？各种机械用于什么场合？ 常见真空泵的结构及工作原理有什么不同？四、讨论学习 1气体输送机械是怎样分类的？各种机械用于什么场合？ 2离心式通风机的结构和工作原理。 3往复式压缩机的结构和工作原理。 4离心式压缩机的结构和工作原理。 讨论学习 5罗茨鼓风机的结构和工作原理。 讨论学习讨论学习 6常见真空泵的结构及工作原理有什么不同？往复式真空泵 水环式真空泵 讨论学习 常见真空泵的结构及工作原理（a）水喷射泵 （b）蒸气喷射泵 作业 1往复式压缩机采用什么方法调节排气量？排气量不足是什么原因造成的？应如何解决？ 2多级压

20、缩机有什么特点？为什么要采用多级？ 3不同类型气体输送机械各有何特点？试比较它们的适用场合？ 一、引言 酸雨是怎样形成的？怎样净化含污染物的尾气？可以用吸收解决之。 本项目学习吸收操作。项目12 填料吸收塔操作二、实训指导 填料塔操作三、实训步骤 1检查准备 2开车：开启水阀，开空气阀及氨气 3正常操作，录相关数据，并进行尾气分析 4停车四、讨论学习 1吸收是怎么回事？解吸又是怎么回事？吸收剂、吸收质和惰性气分别是指什么？ 2以煤气脱苯为例，说明吸收操作的流程。讨论学习 3填料塔的结构是怎样的？各部件起什么作用？讨论学习 4填料的种类、结构、装填方式及其特点。讨论学习 填料的种类、结构、装填方

21、式及其特点。（a）格栅填料 （b）金属丝网波纹填料 （c）陶瓷波纹填料 5吸收原理 吸收是气、液两相之间的传质过程，过程的极限是气、液两相达到平衡，也就是指气相在液相中溶解达到饱和。 吸收推动力新知识 *AAYYY*AAXXX吸收机理双膜理论 （1）气液两相接触处有一界面，两侧分别存在气膜和液膜，吸收质以分子扩散方式通过此两层膜。 （2）界面上吸收质从气相转入到液相，不存在传质阻力。 （3）浓度差全部集中在两个膜层中，即阻力集中在两膜层中。 对易溶气体，阻力主要集中在气膜内，气膜阻力控制着整个过程的吸收速率，称“气膜控制”。 对难溶气体，阻力主要集中在液膜内，液膜阻力控制着整个过程的吸收速率，

22、称“液膜控制”。6提高吸收速率的方法 （1）减小膜的厚度：增大流体的流速，使流体强烈地搅动。对气膜控制的吸收过程，要增大气速，增加气体总压；对液膜控制的吸收过程，要增大液体的流速，使液体强烈地搅动。 （2）增大吸收推动力：采用溶解度大的吸收剂、降低吸收温度、增加压力。 （3）增大气液接触面积：增大气、液体的分散度、选用高效填料。讨论学习 7在选择吸收剂时主要考虑什么问题？ 8吸收塔操作的主要控制因素有哪些？对吸收操作怎样影响？作业 1吸收操作与蒸馏操作有什么异同点？ 2温度和压力变化对吸收塔操作有什么影响？ 3填料塔发生液泛现象应如何处理？ 4吸收过程的双膜理论有什么局限性？怎样根据双膜理论来控制吸收操作条件？子模块5 反应器操作一、引言 化学反应是化工生产过程的核心单元，反应器是化工生产中的核心设备，对其正确操作至关重要。 本项目学习反应釜的使用。项目13 釜式反应器操作二、实训指导 反应釜操作三、实训步骤 1检查准备 2加料 3升温，搅拌 4排料 5停车四、讨论学习 1按按聚集状态分，反应器分为几类，分别应用于什么场合？ 2按反应器结构分，反应器分为几类，各有什么特点？ 3按操作方法分，反应器分为几类，它们有什么不同？ 4压力容器怎样分类？怎样安全使用？各种反应器（反应釜）的结构及应用反应釜结构 固定床列管式反应器 各种反应器（反应釜）的结构及应用鼓泡塔反应器流化床列管