（中职）化工单元操作（1-7单元）配套教材课件

课程简介欢迎来到化工单元操作的学习之旅。本课程将深入探讨化工生产中各个关键单元操作的原理和应用,包括物料输送、储存、加热冷却、分离以及反应等。通过系统学习,帮助同学们掌握化工生产的核心知识,为未来从事相关工作做好充分准备。BabyBDRR单元1绪论1化工单元操作概述化工单元操作涉及化工生产中各种基础工艺单元的原理和应用,如物料输送、储存、反应等。这些单元操作是化工厂正常运行的基石。2发展历程与趋势化工单元操作从最初依赖人工手工操作,发展到现代自动化控制,体现了化工行业的科技创新。未来将更注重绿色环保和智能化。3特点与应用领域化工单元操作具有专业性强、安全性要求高等特点。广泛应用于化工、医药、食品等诸多领域的生产和研发。1.1化工单元操作概述化工单元操作是化工生产过程中最基础和核心的部分。它涉及诸如物料的输送、储存、分离、反应等各种关键工艺环节,是化工厂正常运转的基础。掌握单元操作的原理和应用至关重要,可确保生产效率和产品质量。1.2化工单元操作的发展历程1手工时代早期化工生产依赖于人工操作,效率低下,工艺水平较为简单。2机械自动化随着技术进步,化工单元逐步应用机械设备和自动控制系统,提高了生产效率。3智能信息化如今化工单元不断向智能化、信息化发展,实现精细化管控,提升安全环保水平。1.3化工单元操作的特点1专业性强：化工单元操作涉及复杂的工艺流程和高度专业的设备,操作人员需要接受专业培训。安全性要求高：化工生产中存在诸多安全隐患,如爆炸、中毒等风险,必须严格遵守安全操作规程。环境影响大：化工生产会产生大量废气、废水和固体废弃物,必须采取有效的污染治理措施。1.4化工单元操作的应用领域化工行业化工单元操作广泛应用于化学工业,是各类化工产品生产的基础。医药行业药品生产需要利用蒸馏、吸附等单元操作分离和提纯原料和产品。食品行业食品加工中也会用到加热、分离等单元操作来实现原料处理和产品制备。石油化工石油炼制和深加工离不开物料输送、反应等化工单元操作工艺。单元2物料的输送化工生产中需要大量液体、气体或固体物料的输送和流动,这是单元操作中的一个重要环节。通过对不同类型输送设备的工作原理、特点及应用进行系统学习,掌握物料输送的关键技术,确保生产过程顺畅高效。2.1泵的工作原理泵是化工单元操作中最常用的一种物料输送设备。它通过旋转的叶轮或活塞的往复运动,利用静压和动压的差压来驱动液体或气体流动。泵的工作原理是将输入端的低压物料吸入,经过叶轮加压后从出口排出，从而实现物料的输送。2.2常用泵的种类及特点离心泵通过旋转叶轮将物料加速抛出,广泛应用于各种液体输送。具有结构简单、体积小、运转平稳等优点。往复泵采用活塞往复运动吸入和排出物料,适用于输送粘稠液体或含颗粒固体的物料。可调节流量,但噪音较大。液环泵利用旋转液环产生真空吸入和压力排出,常用于抽取有毒有害气体。可靠性高,维护简单。螺杆泵通过两个螺旋叶片咬合带动物料流动,适用于输送高粘度流体。流量稳定,耐磨损性好。2.3泵的选型和使用注意事项泵的选型根据输送物料的性质、流量和压力要求，选用适合的泵型。考虑工艺条件、安全性和能耗等因素进行合理匹配。安装调试确保泵安装位置合理、管路连接牢固可靠。进行调试时注意检查转速、压力等参数是否符合设计要求。维护保养定期检查泵体、密封件等部件的磨损情况,及时更换易耗件。保持良好的润滑状态，避免泵体过热等问题。2.4管道系统的设计确定管路走向根据工厂平面布置及工艺要求,设计合理的管路走向,尽量缩短输送距离。选择管材规格考虑管内流速、压力、温度等因素,选用适当的管材质和尺寸。确保管路承压性能。设置辅助设备在管路中合理布置阀门、仪表、支架等辅助设备,便于操作管理和维护。3.物料的储存1储罐种类化工生产中常见的储罐包括卧式圆柱罐、立式圆柱罐、球形罐等多种形式。每种罐型都有其特点和适用场景。2储罐选型选型时需考虑储存物料的特性、容积需求、安全性及环保要求等因素,选用合适的材质和结构。3储罐设计合理的布局、防渗漏、防爆等设计是确保储罐安全运行的关键。同时还需配备仪表、阀门等辅助设备。4储罐操作日常操作中需严格遵守安全规程,定期检查维护,确保储罐处于良好状态。3.1储罐的种类及特点1立式圆柱罐：体积大、适合存储大量液体或气体原料,结构较为简单。卧式圆柱罐：占地面积小、适合存储中小型容量的流体物料,便于安装。球形罐：抗压性强、适用于存储高压或低温介质,结构紧凑节省空间。方形罐：可堆叠摆放,特别适合存储固体或散装物料,但抗压性较弱。3.2储罐的选型和设计1合理容量根据储存需求及工艺条件确定储罐容积大小2结构强度考虑储存物料的压力、温度等因素选用合适材质3安全设计配备防渗漏、防爆等安全装置确保可靠性储罐的选型和设计是确保储存安全、提高运行效率的关键。首先要根据储存物料的特性和生产规模合理确定容积大小。其次要选用能抵御储存压力和温度的结构材料。此外还需配备必要的安全装置,如防渗漏措施、防爆装置等,确保储罐全生命周期的安全运行。3.3储罐的操作与维护储罐在日常运行中需要严格遵守相关操作规程。定期检查储罐外壁、内部腐蚀情况,及时发现并处理问题。同时还需保持良好的防腐防渗措施，避免发生泄漏事故。对于储罐进行维护时,需按照制度安排专业技术人员进行维修保养。检查管路系统、调整安全阀等关键部件,确保储罐处于最佳运行状态。做好日常的清洁保养工作,延长储罐的使用寿命。物料的加热与冷却化工生产过程中,物料的加热和冷却是重要的单元操作。通过热交换设备,可以有效调节物料的温度,实现化学反应、蒸馏等关键工艺过程。熟悉热交换设备的工作原理及特点,合理选型和使用,对于确保化工生产安全高效至关重要。4.1热交换设备的工作原理热交换设备利用温差促进热量的传递,实现物料的加热或冷却。通过不同介质的热量交换,如冷媒与热媒、流体与流体,从而达到调节物料温度的目的。这种原理广泛应用于化工生产中的蒸馏、反应等关键工艺。4.2常用热交换设备的种类及特点化工生产中常见的热交换设备主要有:管壳式换热器、板式换热器、螺旋管换热器等。每种设备都有其独特的结构和应用特点。管壳式换热器通过管和壳的热量交换实现加热或冷却,结构紧凑可靠。板式换热器采用可拆卸的板簧片设计,换热效率高但易受堵塞。螺旋管换热器空间利用率高,适用于高粘度流体的加热。4.3热交换设备的选型和使用注意事项1材料选择根据工艺条件选用合适的换热管材2流量确定合理设计冷热流体流量，确保换热效率3安全防护配备压力、温度等安全装置，避免事故发生选择热交换设备时需充分考虑工艺参数、流体特性等因素。首先要根据介质的腐蚀性、温度等选用合适的管材和结构材料。其次要合理设计冷热流体的流量比例,确保换热设备能够满足生产需求。此外还要配备压力、温度等安全装置,以确保设备在高温高压条件下安全稳定运行。单元5物料的分离1蒸馏的原理和应用利用不同物质沸点的差异进行分离,广泛用于石油化工、酒精生产等领域。通过精馏塔实现高纯度产品的分离。2吸附和吸收的原理和应用利用物质在固体表面的吸附作用或在液体中的溶解行为进行分离,适用于气体和液体分离。活性炭柱吸附、洗涤塔吸收等为常见技术。3其他分离方法的原理和应用如离心分离、膜分离等技术,针对不同物料特性采用合适的分离方法,提高分离效率和产品纯度。5.1蒸馏的原理和应用蒸馏是利用不同物质沸点的差异实现物料分离的重要方法。通过加热使混合物蒸发,再冷凝收集,可以得到高纯度的提取物。蒸馏广泛应用于石油化工、酒精生产等领域,是化工生产中不可或缺的单元操作。5.2吸附和吸收的原理和应用吸附原理吸附是物质在固体表面形成单层或多层原子/分子的过程。通过控制吸附剂种类和条件实现对目标物质的富集和分离。吸收原理吸收是物质溶解于液体或气体中的物理过程。利用不同物质在液体溶液中的溶解度差异可实现分离。吸附应用活性炭吸附、分子筛吸附等技术广泛应用于工业废水处理、气体净化等领域，可高效去除污染物。吸收应用洗涤塔、吸收塔等设备利用物质在溶液中的溶解性实现分离，适用于脱硫、脱硝等气体分离工艺。5.3其他分离方法的原理和应用1离心分离：利用离心力将混合物中的组分根据密度差异进行分离，广泛应用于食品、医药等领域膜分离：通过半透性膜选择性地分离混合物中的组分，如反渗透、纳滤等技术被用于水处理和浓缩色谱分离：利用不同物质在固定相和流动相中的分配系数差异，实现对复杂混合物的高效分离单元6物料的反应化学反应是化工生产的核心过程之一。通过控制反应温度、压力、催化剂等参数,可以有效调节反应速率和选择性,提高产品收率。熟悉反应器的工作原理和特点,选择合适的反应设备,对于确保化工生产具有重要意义。6.1化学反应器的工作原理化学反应器是化工生产的核心设备,通过控制反应温度、压力、反应时间等参数,达到高效、选择性的化学转化。反应器内部设有各种构件,如搅拌叶轮、热交换管等,以确保物料充分混合并维持最佳反应条件。6.2常用化学反应器的种类及特点连续搅拌釜反应器连续搅拌釜反应器采用机械搅拌实现物料的充分混合,适用于快速可逆反应。具有反应控制简单、换料方便等优点。管式流动反应器管式流动反应器具有反应时间可控、换料连续等特点,适用于慢速不可逆反应。通过管壁加热或冷却可精确控制反应温度。流化床反应器流化床反应器将颗粒状催化剂悬浮于气流中实现反应,换料灵活、传热效率高。适用于气固反应如催化裂化等工艺。6.3化学反应器的选型和使用注意事项安全性考量根据反应的温度、压力、化学性质等选用合适的材质,配备安全阀、温度计等装置保证安全运行。流动特性分析评估反应物料的流动状态和传热特点,选择最佳的反应器类型和结构参数。精准控制条件通过调节搅拌速度、温度、压力等工艺参数,确保反应在最佳条件下进行,提高产品收率。定期维护检查定期检查反应器的运行状态和安全装置,及时发现问题并进行维修保养。单元7单元操作的安全与环保1安全隐患识别分析化工单元操作过程中可能存在的火灾、爆炸、泄漏等安全隐患,制定有效的预防措施。2安全设施配备在设备上配备压力、温度等监控装置,同时设置紧急切断阀、安全阀等安全保护装置。3人员防护管理要求操作人员配备必要的劳动防护用品,加强安全培训,建立完善的事故应急预案。4环境影响控制采取尾气净化、废水处理等措施,最大限度降低生产过程中对环境的不利影响。7.1化工单元操作的安全隐患及预防措施1高压、高温条件下存在爆炸和火灾等安全隐患，需安装压力、温度监控设备并建立应急预案。可燃、有毒性气体易泄漏，要设置可燃气体报警器并保证通风系统有效运行。管线老化、设备故障可能导致化学品泄漏，应定期检查