《化工单元操作》课件-项目1：绪论与化工基础

绪论化工单元操作过程中的基本规律、二、三、

四、课程的性质、作用及任务化工单元操作及分类单位制及单位换算化工类及其相近专业必修的一门专业基础课。化工生产企业核心岗位对应的核心课程，知识点贯穿多个专业的核心课程。内容设计多个专业的工作岗位。对整个专业知识的学习和核心技能的掌握起着重要的支撑作用。一、课程的性质、作用及任务绪论任务：研究各种单元操作的基本原理，典型设备的结构和性能，工程和设备的基本计算方法，选择适当的操作条件，满足工艺要求，探索过程的强化途径和方向。一、课程的性质、作用及任务绪论工程设计能力过程开发或科学研究能力单元操作和设备选

择的能力操作和调节生产过

程的能力一、课程的性质、作用及任务化工人才具备的能力绪论•

化工单元操作在不同化工产品生产过程中，发生同样的物理变化，遵循共同的规律，使用相似的设备，具有相同作用的基本物理操作，称为单元操作。单元操作一般占整个化工过程的80%

左右。本课程的研究对象就是各种单元操作，包括两个方面：过程和设备。二、

化工单元操作及分类绪论•

化工过程对物料进行大规模的物理或化学加工的过程称为化学工业生产过程，

简称化工过程。尽管用不同原料生产不同的产品的化工过程相差很大，但它们都是由若干个简单过程（单元操作）按一定的顺序和方式组合而成的。二、化工单元操作及分类绪论二、

化工单元操作及分类化学反应工程化工单元操作基本化

工

过程后处理

-产品反应预处理

原料

绪论单元操作目的物态原理传递过程流体输送输送液或气输入机械能动量传递搅拌混合或分散气-液、液-液、

固-液输入机械能过滤非均相混合物分离气-固液-固尺度不同的截留沉

降非均相混合物分离气-固液-固密度差引起的沉降运动加

热冷却升温、降温改变物态液或气利用温度差传入或移出热量热量传递蒸发溶剂与不挥发溶质

的分离液体供热以汽化溶剂二、化工单元操作及分类绪论单元操作目

的物态原理传递过程气体吸收均相

混

合

物

分

离气体混合物各组分在溶剂中的溶解度

不同质量传递液体精馏液体混合物各组分挥发度不同萃取液体混合物各组分在溶剂中的溶解度

不同吸

附液或气各组分在溶剂中的吸附能

力不同干燥去湿固或液供热汽化热、质同时传递二、

化工单元操作及分类绪论例：

流体输送是一种单元操作。基本原理是：流体力学。所用设备是：泵或风机、管道等。它的作用是：输送流体用于不同化工生产过程的同一单元操作，其原理相同，设备通用。都是化工生产过程中的共有操作。都是物理加工过程。二、

化工单元操作及分类•

化工单元操作特点绪论输入

系统

输出稳态过程积累＝0输入＝输出输入系统

输出积累非稳态过程输入＝输出＋积累(1)

物料衡算设计设备尺寸之前，要确定所处理的物料量研究方法：（1）划定衡算范围（确定研究系统）；（2）定出衡算基准。三、

化工单元操作过程中的基本规律绪论(2)

能量衡算本课程主要涉及的能量有机械能和热能。机械能衡算在流体输送项目中讲解；热量衡算在传热蒸馏等项目中结合具体单元操作讲解。热量衡算与物料衡算步骤基本相同。研究方法：（1）划定衡算范围（确定研究系统）；（2）定出衡算基准。三、

化工单元操作过程中的基本规律绪论（3）物系的平衡关系

物系的平衡可以用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的极限。

当设备或系统内过程达到平衡时，过程就会停止，

平衡状态是过程进行的极限。三、

化工单元操作过程中的基本规律绪论（4）传递速率任何一个物系，如果不是处于平衡状态，必然存在一个趋

向平衡的过程，而过程的快慢即过程的速率受多方面的影响。过程的推动力依具体过程有所不同，它可以是压差、温度差或浓度差等。过程速率反映了过程进行的快慢程度。过程速率

=

过程阻力过程推动力三、

化工单元操作过程中的基本规律绪论工程单位制以长度、力、时间为基本物理量。国际单位制一种完整的单位制，包括了所有领域中的计量单位（SI）。绝对单位制以长度、质量、时间为基本物理量。四、单位制及单位换算（1）单位制2016绪论（2）单位换算物理量的换算：

物理量

=

数值·单位当物理量A=物理量B时，其换算因子：

1=物理量A/物理量B常温下水的密度:r

=

1000kg/m3

=1g/cm3

=

62.4

lb

/

ft3

=

102kgf/m31atm=101300N/m2=

101.3kPa=

1.033kgf/cm2=

10.33mH2O=760

mmHg1at=

1kgf

/

cm2=

10

mH2O=735.6

mmHg=0.9807bar=9.807×104

Pa绪论四、单位制及单位换算压力的单位绪论

化工单元操作分类及特点

化工单元操作所遵循规律

单位制绪论重难点吸收过程计算全塔物料衡算全塔物料衡算全塔物料衡算是吸收过程计算的基础，通过全塔物料衡算来确定操作线方程、吸收剂用量和塔设

备主要尺寸。定态，假设溶剂（S）不挥发，

惰性气体（B）不溶于溶剂（S）。全塔物料衡算低浓度、等温吸收、总吸收系数为常数。（一）物料衡算假设条件物料衡算假设条件0201混合气体通过吸收塔的过程中，可溶组分不断被吸收，故气体的总量沿塔高而变，液体也因其中不断溶入可溶组分，其量也沿塔高而变。但是，通过塔的惰性气体量和溶剂量是不变的。V,

YL,

X（一）物料衡算假设条件L,

X2L,

X1V,

Y2V,

Y1（二）物料衡算

Y1+

LX2

=

Y2+

LX1

(Y1−

Y2)

=

L(X1−X2)V—单位时间通过塔的惰性气体量；

kmol(B)/s；L—单位时间通过吸收塔的溶剂量；kmol(S)/s；

Y1、Y2、X1、X2

—分别表示进塔、出塔气相中和出塔、进塔液相中吸收质的比摩尔分率。下标“1”代表塔内填料层下底截面;下标“2”代表填料层上顶截面。V,

YL,

XL,

X2L,

X1V,

Y2V,

Y1（二）物料衡算一般情况下，已知：混合气体量及组成Ⅴ和Y2吸收率ΨX1

=（Y1

−

Y2）

+X2φ

—溶质（^）被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。（二）物料衡算定义：

φ

=Y1

−

Y2Y1Y2

=

Y1(1

−

φ)例：在一填料塔内，用洗油来吸收焦炉气中的苯。已知混合气体处理量为1500m3/h，进塔气体中苯的体积分率为5%，吸收率为80%。洗油用量为120kmol/h。塔的操作

压力为101.33kPa，操作温度为25℃,气液两相逆流流动，

试求塔底洗油出口组成（进塔洗油中不含苯）。例例：在一填料塔内，用洗油来吸收焦炉气中的苯。已知混合气体处理量为1500

m3/h，进塔气体中苯的体积分率为5%，吸收率为80%。洗油用量为120

kmol/h。塔的操作压力为101.33

kPa，操作温度为25

气，气液两相逆流流动，试求塔底洗油出口组成（进塔洗油中不含苯）

。

解：

Y1

=

=

=

0.0526气体出塔组成：

Y2

=

Y1(1

−

φ)

=

0.0526

×

（1

−

0.8）

=

0.0105洗油进塔组成：

X2

=

0混合气体中惰性气体的摩尔流量：

V

=