化工单元过程及设备设计
化工单元过程及设备教学设计
化工单元过程及设备教学设计概述化工单元是指完成特定化学反应、物质转化或分离的连续流程装置，是化工生产中的重要组成部分。
化工单元包括反应器、蒸馏塔、萃取器、吸收器、再生器等不同种类的设备。
化工单元过程与设备教学是化工工程专业的重点学科，学生必须掌握化工单元过程的操作、控制原理、设备选型等方面的知识，才能在化工生产中发挥作用。
教学目标1.理解化工单元过程的基本原理和主要参数。
2.掌握化工单元设备的操作方法、运行原理及选型。
3.能够分析化工单元过程中出现的问题并进行解决。
教学内容化工单元过程基础知识1.化学反应的基本概念。
2.化工单元过程的分类和组成。
3.主要过程参数的含义和影响因素。
4.单元过程的热力学分析。
化工单元设备操作与运行原理1.反应器的种类、结构和操作方法。
2.蒸馏塔的基本原理和分类。
3.萃取器的种类、结构和用途。
4.吸收器和再生器的基本原理。
化工单元设备选型与性能分析1.化工单元设备的选型方法。
2.设备的性能参数和分析方法。
3.特殊条件下设备运行的优化方法。
教学方法以教师授课、案例分析和实验教学相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队合作意识。
具体教学方法如下：教师授课由教师通过多媒体课件等方式讲解化工单元过程与设备的基本概念、原理和操作方法，并通过案例分析和实例讲解，加深学生对相关知识的理解。
实验教学在实验室中开展化工单元过程的实验，让学生亲自操作化工单元设备，进行操作方法和参数的调整，真正感受化工单元设备的操作特点和工艺优化方法。
实验内容包括： 1. 对反应器、蒸馏塔、萃取器、吸收器和再生器等单元设备进行组装、调试和操作。
2. 对操作参数、水平控制和异常情况处理等进行实操训练。
答辩演示学生团队可以提出一个化工单元过程设计方案，并在实验室中演示该方案的操作，并针对设计方案中出现的问题和解决方法进行演示和答辩。
让学生充分发挥自己的想象力和创造力，考验他们的团队协作能力和创意思维能力。
化工单元过程及设备课程设计
化工单元过程及设备课程设计1. 简介化工单元过程及设备课程旨在培养化工工程专业学生具备设计化工单元过程和设备的能力，能够运用所学知识分析和解决化工工程设计中的问题。
本文档将详细介绍化工单元过程及设备课程设计的主要内容。
2. 课程设计化工单元过程及设备课程设计主要包括以下内容：2.1 课程目标本课程通过系统的理论学习和实际项目的设计实践，使学生掌握化工单元过程和设备设计方法，培养学生的实际能力。
具体来说，本课程的目标包括：•掌握化工单元流程的流程图表示和计算方法；•掌握化工单元设计的要素和方法；•熟悉常用的化工设备的性能参数和设计方法；•能够使用化工过程模拟软件对化工单元进行模拟和优化；•能够运用所学知识分析和解决化工工程设计中的问题。
2.2 设计项目本课程的设计项目为：设计一套苯胺蒸馏塔，包括塔板的数量、塔径、分离效率等参数的确定、换热器和循环加热的考虑、以及对废液、废气的处理方案等综合问题的考虑。
2.3 基本流程设计项目的基本流程为：1.熟悉塔内过程的物理和化学特性；2.选择适当的计算方法，在掌握分馏理论的前提下，确定塔板的数量和高度；3.进行平衡分离的计算和优化；4.设计换热器，考虑循环加热的方案；5.设计废液、废气的处理方案；6.编制设计报告，包括设计原理、设计计算、设计细节等内容。
2.4 设计评估本课程的设计评估主要从以下几个方面进行：1.设计报告的撰写质量；2.计算方法的合理性和准确性；3.设计方案的可行性和可靠性；4.课程设计成果的创新性和实用性。
3. 实验教学化工单元过程及设备课程设计主要采用实验教学的方式进行。
实验教学的主要内容包括：3.1 实验设备实验设备主要包括计算机、化工过程模拟软件等。
3.2 实验内容实验内容主要包括：1.苯胺蒸馏塔的理论计算；2.化工过程模拟软件的使用；3.设计报告的编写；4.实验指导书的编写。
3.3 实验评估实验评估主要从以下几个方面进行：1.实验报告的撰写质量；2.计算方法的合理性和准确性；3.实验方案的可行性和可靠性；4.课程实验成果的创新性和实用性。
化工单元操作及设备
4
单元操作有下列特点： (1)它们都是物理性操作，即只改变物料状态或其物理性质； (2)它们都是化工过程中共有的操作，但不同的化工过程中 所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异； (3)某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同， 进行该操作的设备往往也是通用的。 三、化工单元操作中基本概念 1、物料衡算：依据——质量守恒定律 G － G ＝ G 累积 输入 输出 输入量-输出量=累积量 G G 输入 输出 稳定过程：输入量=输出量 进行物料衡算的步骤： （1） 画出流程示意图，物料的流向用箭头表示； （2） 圈出衡算的范围(或称系统)； （3） 确定衡算对象及衡算基准； （4） 写出物料衡算方程进行求解。
6
(4)SI制（国际单位制） 基本单位：长度——米（m） ，质量——千克（kg） 时间——秒（s） ，温度——开尔文（K） 物质的量——摩尔（kmol） 重要导出单位： 2 F ma kg m s N 力—— ； 1 2 2 压强——P=F/面积 ； kg m s N m Pa 2 2 能量、功、热——F×距离 kg m s N m J； 2 3 1 功率——功/时间 ； kg m s J s W 2 2 1 1 1 比热——热/质量· 温度 ； m s K J kg K 单位换算举例 2 【例0-1】 已知1 ,试将此压强换算为SI单位。 atm 1 . 033 kgf cm 解：1公斤（力）等于1千克质量的物体所受到的重力。 2 1 kg 9 . 81 m s 9 . 81 N 即1公斤（力） 2 2 5 2 ∴ 1 atm 1 . 033 9 . 81 N ( 10 m ) 1 . 013 10 N m
化工单元过程及设备课程设计
化工单元过程及设备课程设计
化工单元过程及设备课程设计可以包括以下内容：
1. 课程目标：明确课程的教学目标，如培养学生对化工单元过程的理解和设计能力，熟悉化工设备的运行原理等。
2. 课程大纲：列出课程的重点和难点内容，以及教学时间安排和评估要求。
3. 教材选择：选择适合本课程的教材、参考书籍和相关资料，以便学生查阅和学习。
4. 实验设计：设计与课程内容相关的实验项目，让学生通过实践来深入了解化工单元过程和设备的原理和操作。
5. 课程教学方法：确定合适的教学方法，如教师讲解、案例分析、小组讨论、实践操作等，以提高学生的学习效果。
6. 评估方式：确定考核学生的方式和标准，如作业、考试、实验报告等，以评估学生对课程内容的理解和掌握程度。
7. 资源准备：确定需要的教学设备、实验材料和实验室场地等资源，并进行相应的准备工作。
8. 实施计划：制定详细的课程实施计划，包括上课时间、教学内容安排、实验项目安排等。
9. 教学辅助工具：准备教学投影仪、多媒体设备、实验演示仪器等辅助教学工具，以提高教学效果。
10. 课程评估与改进：进行课程的评估和总结，收集学生的反馈意见并进行改进，不断优化教学效果。
以上是化工单元过程及设备课程设计的一些基本内容，具体设计应根据教学目标和学生特点进行调整和完善。
化工单元过程及设备课程设计 (2)
化工单元过程及设备课程设计概要本文档旨在对化工单元过程及设备课程的设计进行详细说明。
在本课程中，学生将学习化工单元操作和过程控制，以及使用化工设备的方法和技术。
在课程设计中，学生将了解化学反应工程，流体力学和传热学原理等基础理论，并通过实验和模拟练习掌握操作技能和工程计算。
本课程旨在为学生提供从事工业生产，研究和开发等领域所需的实际技能。
课程内容1.化学反应工程–化学反应动力学–化学反应器设计–催化剂设计和选择2.流体力学与传热学–流体力学基础–管路和泵的设计–换热器的结构和性能3.过程控制–控制回路的稳定性和灵敏度分析–预测控制–先进控制方法和技术课程设计1.实验设计–化学反应器的制备和操作–流体力学和传热学实验–控制回路的建模和仿真实验2.工程计算–化学反应器的设计和优化计算–流体力学特征参数和换热器设计计算–控制回路的模型和仿真3.实习–参观工业化学反应器设备和流体力学传热设备–参与实际的化工单元操作考核形式1.平时作业和实验报告（30%）2.期末考试（70%）–化学反应工程题目–流体力学和传热学问题–过程控制和模型建立参考资料1.Coulson and Richardson, Chemical Engineering, Vol.1, 6thEdition, Butterworth-Heinemann.2.Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 3rd Edition, JohnWiley & Sons.3.White, Fluid Mechanics, 7th Edition, McGraw-Hill.4.Incropera and DeWitt, Introduction to Heat Transfer, 6thEdition, John Wiley & Sons.5.Shinskey, Process Control Systems, 4th Edition, McGraw-Hill.总结本课程将提供学生全面的化工单元过程及设备操作技能，加强理论和实践相结合的教学模式，使学生能够顺利进入化工行业并为其做出贡献。
化工单元过程与操作
化工单元过程与操作化工单元是指利用化学原理、物理原理和工程技术，对原材料进行加工，生产出一种特定的化学产品的过程。
这种过程通常包括多个步骤和操作，如反应器、分离塔、过滤等。
这些步骤和操作的设计和实施直接影响化工单元的效率和安全性。
一、反应器反应器是化工过程中最基本的单元，它通常是一个大型的容器，容器内充满了化学原料和反应产物。
反应器通常有三种主要类型：批量反应器、连续流反应器和半连续流反应器。
批量反应器是一种适用于小规模生产的反应器，它在一段时间内将原料加进去，然后进行反应，最后得到产物。
连续流反应器是一种适用于大规模生产的反应器，原料流过反应器，进行连续反应。
半连续流反应器则是介于两者之间的一种反应器，它将原料以固定间隔或在固定位置输入反应器。
反应器的设计和操作关键在于控制反应过程，化学反应过程是一个复杂的动态过程，它涉及到多个变量，如温度、压力、倒出与加入速率等。
因此，对反应器的操作需要有精细的计量、调节和控制方案。
二、分离塔分离塔是一种用于将混合物中的不同成分分离出来的设备，在化工流程中具有重要的地位。
分离塔常见的类型包括蒸汽塔、精馏塔、萃取塔、吸收塔等。
精馏塔是化工过程中最常用的分离塔，它基于不同物质在不同环境下的沸点差异，将混合物分离成更纯的成分。
萃取塔则是利用化学反应的差异性，采用溶剂分离法对混合物进行分离。
吸收塔则是采用气体-液体接触的方式，将气体中的污染物和液体中的吸收剂接触起来，从而达到去除污染物的效果。
分离塔的设计和操作基于物质的性质差异和分离条件的变化。
例如，在精馏塔中，设计者需要合理地设置塔板布局、塔板筒快和塔壳形状等因素，确保分离过程达到预期效果。
三、过滤过滤作为化工过程中的一个重要的操作步骤。
它的主要作用是在化学反应中分离出来的固体杂质。
过滤操作通常分为重力过滤、压力过滤、离心过滤和真空过滤等。
重力过滤是将混合物置于筛网上进行筛选。
重力过滤速度较慢，对过滤物料的杂质容忍度较高。
化工单元过程及设备课程设计
化工单元过程及设备课程设计
这个问题的回答需要更多的具体信息，例如课程的级别、教授涵盖范围、课程时间和重点所在。
以下是一些可能有助于设计化工单元过程和设备课程的主题:
1. 化工单元过程的基本原理和设计方法，包括过程流程、单位操作和过程控制。
2. 化工设备的基本原理和设计方法，例如反应器、分离器、蒸馏塔和反应堆。
3. 化学反应的基本原理和设计方法，包括动力学、热学和传质学。
4. 流体力学的基本原理和应用，包括流动、压降、泵和管道系统的设计。
5. 化工工艺的设计和优化，包括技术经济分析、可行性研究和环境影响评估。
6. 化学品的制造和生产工艺，包括有机和无机物质的制造过程和设备。
课程设计应包括讲座、实验和项目，以帮助学生理解并应用所学知识。
这些活动应该涉及化工单元过程和设备的设计、操作、控制和优化。
化工单元操作过程与设备下册课程设计
化工单元操作过程与设备下册课程设计一、设计背景化工单元是化工工艺流程中的重要组成部分，它是物料在化工生产中进行加工和转化的核心部分。
化工单元的运行和操作过程是保障生产线顺利运转的关键因素，因此，化工生产工人必须掌握操作过程和设备控制技术。
本次课程设计以化工单元操作过程与设备控制为主题，旨在帮助学生对化工单元的运行和设备控制技术有深入的理解和掌握。
通过学习实际操作过程，培养学生实践操作和问题解决能力，提高化工生产操作水平。
二、设计目标本次课程设计的主要目标如下：1.了解化工单元的基本原理和组成结构；2.掌握化工单元的操作流程和重点环节；3.学习化工单元的设备控制技术；4.培养学生实践操作和问题解决能力。
三、设计内容1. 化工单元基本原理和组成结构1.化工单元的概念和分类；2.化工单元的组成要素和工艺流程；3.化工单元的特点和工艺参数；4.化工单元的技术经济指标和生产效率。
2. 化工单元的操作流程和重点环节1.化工单元的操作流程和步骤；2.化工单元的操作注意事项和安全措施；3.化工单元的环境监测和污染控制；4.化工单元的故障处理和维护。
3. 化工单元的设备控制技术1.化工单元设备的基本原理和结构；2.化工单元设备的控制系统和自动化技术；3.化工单元设备的传感器和反馈控制技术；4.化工单元设备的检修和保养技术。
4. 化工单元的实践操作与问题解决能力培养1.化工单元实际操作练习；2.化工单元操作中的常见问题解决方法；3.化工单元故障排除和修理；4.化工单元的操作优化和技术革新。
四、课程评估本课程的评估方式如下：1.成绩考核：根据学生的平时表现和期末考试成绩进行评估；2.实验报告：根据学生在实验操作中的表现和实验报告的撰写水平进行评估；3.课堂参与度：根据学生的课堂表现和提问情况进行评估。
五、参考资料1.《化工单元操作手册》；2.《化工单元设备控制技术手册》；3.《化工单元实践操作指南》；4.《化工单元故障排除与维修手册》。
- 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)。
图6 填料塔结构示意图
填料塔的工艺设计
一、填料塔的选择 （一）填料塔的分类及结构
塔填料是填料塔中的气液相间传质元件，其种类繁多，性能各异。按填料的结构及其使用方式可以分为散堆填料 和规整填料两大类。各类有不同的结构系列，同一结构系列中有不同的尺寸和不同的材质，可供设计时选用。
1、散堆填料 散堆填料一般以随机的方式堆积在塔内，根据其结构特点的不同，可分为环形填料、
填料因子 （干）/m-1
400 305 177 243 290 190 130 80 239 220 154 127 94
填料名称 钢鲍尔环 瓷质阶梯环 钢质阶梯环 塑料阶梯环
填料塔的工艺设计
公称直径 /mm 16 25 38 50
50（*） 50（#）
76 25 38 50 25 38 50 76
表1 环形填料结构特性参数
个数 /(1/m3)
堆积密度 /(kg/m3)
孔隙率 /%
143000
216
0.928
55900
427
0.934
13000
365
0.945
6500
395
0.949
9091
516
0.787
9300
483
0.744
2517
420
0.795
97160
439
0.93
31890 11600 81500 27200 10740 3420
塑料鲍尔环
公称直径 /mm 25 40 50 80 25 35 50 76 25 38
50（#） 50（*）
76
表1 环形填料结构特性参数
个数 /(1/m3)
堆积密度 /(kg/m3)
孔隙率 /%
49000
505
0.78
127000
577
0.75
6000
457
0.81
1910
714
0.68
55000
图1 吸收过程流程示意图
设计方案
一、吸收剂的选择
对于吸收操作，选择适宜的吸收剂，具有十分重要的意义，其对吸收操作过程的 经济性有直接影响。一般情况下，选择吸收剂，要遵循以下原则。
✓ 对溶质的溶解度大 ✓ 对溶质有较高的选择性 ✓ 不易挥发 ✓ 再生性能好
设计方案
二、吸收流程选择
1、一步吸收流程和两步吸收流程 一步吸收流程如图1所示，一般用于混合气体溶质浓度较低，过程分离要求不高，选用一种吸收剂即可完成吸
收任务的情况。若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高，难以用一步吸收达到规定的吸收要求，或虽能达到分 离要求，但过程的操作费用较高，从经济性的角度分析不够适宜时，考虑采用两步吸收流程，见图2。
图1 吸收过程流程示意图
图2 两步吸收流程
设计方案
2、单塔吸收流程和多塔吸收流程 单塔吸收流程如图1，是吸收过程中最常用的流程，如过程无特别需要，则一般采用
单塔吸收流程。若过程的分离要求较高，使用单塔操作时，所需的塔体过高，或采用两步吸收流程时，则需要采用多 塔流程，图 3是一个典型的双塔吸收流程。
图1 吸收过程流程示意图
图3 双塔吸收流程
设计方案
3、逆流吸收与并流吸收 吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作，如图4所示，由于逆流操作具有传质推动力大，分离效率
299 269 153 131 223 278 126 273.5 185.5 127.4 312.8 175.8 143.2 112.3
填料塔的工艺设计
填料名称 陶瓷 塑料
公称直径 /mm
25 38 50 76 16 25 76
表2 矩鞍填料结构参数
个数 /(1/m3)
堆积密度 /(kg/m3)
鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。所用的材质有陶瓷、塑料、石墨、玻璃以及金属 等，其结构特征及主要结构参数分别见图7~10和表1~4。
填料塔的工艺设计
图7 环形填料结构示意图 图9 金属环矩鞍填料结构示意图
图8 鞍形填料结构示意图 图10 球形填料结构示意图
填料塔的工艺设计
填料名称 瓷拉西环 钢拉西环
高的显著优点而广泛应用。工程上如无特别需要，一般均采用逆流吸收流程。
图4 逆流与并流吸收流程
设计方案
4、部分溶剂循环吸收流程 由于填料塔的分离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大，当液相喷淋量过小时，将降低填料塔的分离效率，
因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料表面时，可以采用部分溶剂循环吸收流程，以提高液相喷淋量，改善塔 的操作条件，如图5。
640
0.92
19000
570
0.93
7000
430
0.95
1870
400
0.95
42900
150
0.901
15800
98
0.89
6500
74.8
0.901
6100
73.7
0.9
1930
70.9
0.92
比表面积 /(m2/m3)
190 126 93 76 220 150 110 68 175 155 112 92.7 72.2
58230 19680 8243 2400 365009 97680 3700
544 502 470 537.7 167 133 104.4
孔隙率 /%
0.722 0.804 0.728 0.752 0.806 0.847 0.855
475.5 400 97.8 57.5 54.3 68.4
0.94 0.95 0.9 0.91 0.927 0.929
比表面积 /(m2/m3)
239 219 129 112.3 108.8 105.6 63.4 220 154.3 109.2 228 132.5 114.2 90
填料因子 （干）/m-1
图5 部分溶剂循环吸收流程
填料塔的工艺设计
填料塔是化工分离过程的主体设备之一，结构见图6。其工 艺设计内容主要包括如下： 1、塔填料的选择； 2、塔径的计算； 3、填料层高度的计算； 4、液体分布器和液体再分布器的设计； 5、气体分布装置的设计； 6、填料支撑装置的设计； 7、塔底空间容积和塔顶空间容积的设计； 8、填料塔的流体动力学参数核算。
➢ 第一节 概述 ➢ 第二节 设计方案 ➢ 第三节 填料塔的工艺设计 ➢ 第四节 吸收过程设计实例
概述
气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物 的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组 分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组 分分离的单元操作，如图1为一典型的气体吸收过 程。 吸收过程的工艺设计，要完成以下工作； 1、确定吸收过程设计方案； 2、确定工艺参数； 3、过程设备选型或设备设计； 4、绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图； 5、编写工艺设计说明书。