化工单元操作精馏单元操作技术02
化工单元操作精馏单元操作技术02
特点：
•塔板提供了汽液 分离的场所；
•每一块塔板是一 个混合分离器；
•足够多的板数可 使各组分较完全分 离。
3. 精馏过程的回流 回流的作用： 提供不平衡的气液两相，是构成气液 两相传质的必要条件。 精馏的主要特点就是有回流。
塔顶回流液 回流包括：
塔底回流汽
塔顶回流液
回流液：在任意塔板上，上一块塔板下来的液 体，轻组分含量高，温度低。
nB n
nB nA nB
xA xB 1
3）换算关系：
wx
xA
wA M A wA wB
MA MB
xw
wA
xA
xA M A M A xB
MB
气液相平衡的概念
在一封闭容器中,如图所示。在一定 条件下，液相中各组分均有部分分子从 介面逸出进入液面上方气相空间，而气相 也有部分分子返回液面进入液相内。经长 时间接触，当每个组分的分子从液相逸出 与气相返回的速度相同，或达到动平衡时， 即该过程达到了相平衡。把这种气液两相 在平衡状态下的浓度关系成为气液相平衡 关系。
气液相平衡图
y－ x图表示在恒定
的外压下，蒸气组成y和 与之相平衡的液相组成x 之间的关系。图2是101.3 kPa 的总压下，苯—甲苯
混合物系的y－ x图，它
表示不同温度下互成平衡 的汽液两相组成y与x的关 系。图中任意点D表示组 成的为气x相1的互液相相平与衡组。成为y1
沸点-组成图（t~x~y图)
F
V’
V’
V’
qF L
L’
L’
L’
冷液进料
V'
V '＝V
L'＝L＋F
V ＝V (1 q)F
《化工单元操作》课程标准
《化工单元操作》课程标准课程名称：化工单元操作适用专业：应用化工、石油化工的等化工类相关专业课程类别：专业核心课修课方式：必修《课程时数：256学时一、课程性质和任务（一）课程定位《化工单元操作》是承前启后、由理及工的桥梁，主要研究化工过程中各种单元操作，是一门强调工程观念、定量运算、设计、操作能力的训练，强调理论和实际相结合、提高分析问题、解决问题的能力及应用知识的综合技能课程，是高职院校化工类专业学生在具备了必要的数学、物理、物理化学、化工制图和计算技术等基础知识之后必修的专业课，目的使学生获得今后从事化工生产过程与化工生产工艺操作、管理等必备的技能。
课程内容是以化工生产企业工段长以上岗位职工所需的职业能力为依据进行设置，其功能是使学生掌握常用的化工单元操作过程和反应过程的相关原理及相应设备操作及维护技能，会进行化工单元过程方案的选择、设备的选用及部分设备的简单设计，为今后学习《化工工艺》、《反应过程与技术》、《精细化工生产技术》、《石油加工生产技术》等核心课程的学习打下坚实的基础，注重培养学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力、人际沟通能力，为走上工作岗位打下良好的基础。
(二)课程设计思路。
按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体”的总体设计要求，以化工专业工程技术人员的相关工作任务和职业能力分析为依据，构建工作过程完整的课程体系。
该门课程以培养化工单元过程方案选择能力、设备选用与简单设计能力、装置的操作运行能力为基本目标，打破传统的学科完整体系，构建工作过程完整的学习过程，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学习者在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学习者的自学能力与就业能力。
学习项目选取的基本依据是该门课程的工作领域和工作任务，具体以常用的化工单元操作为线索进行设计，包括:化工管路、流体输送过程、碳酸钙悬浮液及非均相物系的分离、换热操作、吸收操作、精馏操作、干燥操作、其他单元操作操作简介等八个学习情境，各学习情境按照认识工艺流程-了解主要设备-明确加工物系-理解工艺指标-分析检验结果-评定考核过程等若干工作任务来训练学生化工岗位的操作技能，以工作任务为中心引出相关知识。
化工单元操作技术
化工单元操作技术
一、引言
化工单元是指用于完成化学反应、物理分离和能量转化等工艺过程的设备。
正确的操作技术对确保生产安全和生产效率具有重要意义。
为此，本文将介绍一些常见的化工单元操作技术，以提供参考和指导。
二、原料搬运与添加技术
1. 选择合适的搬运设备，确保容器稳定、密封，避免漏料和溢料。
2. 根据操作要求，遵循正确的添加顺序和比例，避免原料错误添加导致化学反应异常。
三、反应过程控制技术
1. 了解反应条件和反应机理，合理调节温度、压力和搅拌速度等参数。
2. 定期监测反应物的浓度、反应速率和产物质量，及时调整操作参数。
四、物料分离技术
1. 根据物料特性选择合适的分离方法，如精馏、萃取和结晶等。
2. 控制分离过程的温度、压力和流量等参数，确保分离效率和产品质量。
五、设备维护与保养技术
1. 定期进行设备检查，发现异常及时处理，确保设备安全运行。
2. 清洗和保养设备，防止堵塞和腐蚀，延长设备使用寿命。
六、紧急情况处理技术
1. 组织安全演练，熟悉紧急处理程序和设备应急停车装置的操作。
2. 遇到事故和泄漏时，要迅速采取必要的应急措施，保护人员安全和环境。
七、操作培训与合规管理技术
1. 加强化工单元操作培训，提高操作员的技能和意识。
2. 遵守相关法规、规范和标准，建立健全的操作管理制度，确保操作符合规定。
八、总结
化工单元操作技术是确保化工生产安全和效率的关键环节。
操作员应掌握以上技术，遵循操作规程，确保操作过程可靠和稳定。
要不断学习和总结，不断改进操作技术，提高化工单元操作质量和效率。
《化工单元操作技术2》课程标准
《化工单元操作技术Ⅱ》课程标准课程代码：B0201325 课程类别：专业核心课授课系（部）：化学工程系学分学时： 6学分102学时一、课程定位与作用1.课程的定位：课程是应用化工技术专业的专业核心课程，是校企合作开发的基于工作过程的课程。
2.课程的作用：本课程是应用化工技术专业的一门重要专业基础课程，核心能力课程，主要讲解化工生产中通用的物理操作过程，涉及化工生产中的精馏技术、吸收技术等单元操作，首次把学生带入化工生产领域真实和复杂的问题中，以各种化工单元操作技术为教学主线，在教学中注重学生对过程控制及其方法的理解，学习必要的原理性知识，把过程原理、工艺过程、操作规程融会贯通，强调理论性和实践性的有机结合。
同时，在教学内容上突出操作技能的训练，如工艺操作参数的选择；设备的操作规程；常见故障的排除。
课程将理论教学和实训教学相互穿插，有机结合，实施“教学做一体化”的教学。
通过该课程的学习和实践技能的训练，使学生经历基本的化工单元操作技术工作过程，学会各种化工单元操作技术的操作方法，初步具有生产过程常见问题的分析控制能力，形成尊重科学、实事求是、与时俱进、服务未来的科学态度。
充分体现高职教育人才培养模式的基本特征，吸收专业发展和教学改革的新成果，坚持以学生为主体，加强实践教学，突出学生实践能力、创新能力的培养和综合素质的提高。
以培养具有创新能力和实践能力，具有较强的社会适应能力和竞争能力的高技能人才。
学生通过该课程的学习，具备化工操作工和化工中控工工作岗位的能力，可取得“化工总控工”职业资格，因而该课程的学习是化工类专业学生综合职业能力培养和职业素质养成的重要支撑。
3.与其他课程的关系：它的前续课程有《无机及分析化学》、《有机化学》、《高等数学》等，后续课程有《无机化工生产技术》、《有机化工生产技术》、《精细化工生产技术》、《化工总控操作技术》等，在基础课和专业课之间及整个课程体系中起到承上启下的桥梁作用。
典型化工单元操作过程安全技术[整理]
![典型化工单元操作过程安全技术[整理]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ff624c17e192279168884868762caaedc33ba57.png)
典型化工单元操作过程安全技术(一)非均相分离化工生产中的原料、半成品、排放的废物等大多为混合物，为了进行加工。
得到纯度较高的产品以及环保的需要等，常常要对混合物进行分离。
混合物可分为均相(混合)物系和非均相(混合)物系。
非均相物系中，有一相处于分散状态，称为分散相，如雾中的小水滴、烟尘中的尘粒、悬浮液中的固体颗粒、乳浊液中分散成小液滴的液相；另一相处于连续状态，称为连续相(或分散介质)，如雾和烟尘中的气相、悬浮液中的液相、乳浊液中处于连续状态的液相。
从有毒有害物质处理的角度，非均相分离过程就是这些物质的净化过程、吸收过程或浓缩分离过程。
工业生产中多采用机械方法对两相进行分离，常见的有沉降分离、过滤分离、静电分离和湿洗分离等，此外，还有音波除尘和热除尘等方法。
过滤过程安全措施：1.若加压过滤时能散发易燃、易爆、有害气体，则应采用密闭过滤机。
并应用压缩空气或惰性气体保持压力：取滤渣时，应先释放压力。
2．在存在火灾、爆炸危险的工艺中，不宜采用离心过滤机，宜采用转鼓式或带式等真空过滤机。
如必须采用离心过滤机时，应严格控制电机安装质量，安装限速装置。
注意不要选择临界速度操作。
3.离心过滤机应注意选材和焊接质量，转鼓、外壳、盖子及底座等应用韧性金属制造。
(二)加热及传热传热在化工生产过程中的应用主要有创造并维持化学反应需要的温度条件、创造并维持单元操作过程需要的温度条件、热能综合和回收、隔热与限热。
热量传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。
实际上，传热过程往往不是以某种传热方式单独出现，而是以两种或三种传热方式的组合。
化工生产中的换热通常在两流体之间进行，换热的目的是将工艺流体加热(汽化)，或是将工艺流体冷却(冷凝)。
加热过程安全分析：加热过程危险性较大。
装置加热方法一般为蒸汽或热水加热、载热体加热以及电加热等。
1.采用水蒸气或热水加热时，应定期检查蒸汽夹套和管道的耐压强度，并应装设压力计和安全阀。
与水会发生反应的物料，不宜采用水蒸气或热水加热。
化工单元操作
概述
化工单元操作技术
• 氯丙烯生产流程示意图
丙烯罐
压缩机
吸收塔
精馏塔
氯气 反应器
热丙烯 换热器
丙烯
分离器
冷蒸塔
概述
化工单元操作技术
丙烯热氯化合成氯丙烯反应
• • • • • • 主反应： CH3CH=CH2+Cl2 = ClCH2-CH=CH2+HCl 主要副反应： CH3-CH=CH2 +Cl2 = CH3-CH=CHCl+HCl CH3CH=CH2+Cl2 = CH3-CHCl-CH2Cl CH3CH=CH2+Cl2 = C+HCl
概述
化工单元操作技术
一些产品的生产过程 一般情况下，化工生产过程大体上可分为三大基本组成部分， 即原料的预处理、反应和产品分离及其加工。
概述
化工单元操作技术
在各种化工生产过程中，以物理为主的处理方法概括为 具有共同物理变化特点的基本操作称为化工单元操作。 根据它们的操作原理，可以归纳为应用较广的若干个基 本单元操作过程。单元操作可归纳为五类： （1）流体流动过程的操作：如流体的输送、搅拌、沉降、 过滤等； （2）传热过程的操作：如热交换、蒸发和冷凝等； （3）传质过程的操作：如蒸馏、吸收、干燥、膜分离、 萃取、结晶等。 （4）热力过程的操作：如冷冻等； （5）机械过程的操作：如固体输送和粉碎等。
概
述
一、化工生产过程与单元操作
二、化工原理课程性质和内容
概述
化工单元操作技术
一、化工生产过程与单元操作 化学工业及其产品在国民经济和日常生活中占有 重要地位。 重要地位。 它是将自然界的各种物质， 它是将自然界的各种物质，经过化学和物理方法 处理，制成生产资料(如燃料油、乙烯、 处理，制成生产资料(如燃料油、乙烯、合成橡 化肥、农药等）和生活资料（如合成纤维、 胶、化肥、农药等）和生活资料（如合成纤维、 医药和化妆品等）的工业。 医药和化妆品等）的工业。 一种产品从原料到成品的生产过程中， 一种产品从原料到成品的生产过程中，往往需要 几个、十几个甚至几十个加工过程。 几个、十几个甚至几十个加工过程。其中除了化 学反应过程外，还有大量的物理加工过程。 学反应过程外，还有大量的物理加工过程。
化工单元操作—精馏
化工单元操作—精馏
一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，精馏操作按不同方法进行分类。
根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏,若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。
双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。
典型的精馏设备是连续精馏装置，精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出液是塔顶产品。
位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。
进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。
在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。
液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。
对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。
精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。
回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。
汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。
化工原理单元操作
化工原理单元操作
首先，单元操作是指化工生产中的一种基本操作，它通常包括物料的输送、混合、分离、反应等过程。
在单元操作中，我们需要关注的主要参数包括温度、压力、流量、浓度等。
这些参数的控制对于保证生产过程的稳定性和产品质量至关重要。
在化工原理单元操作中，我们需要特别关注设备的选择和设计。
不同的操作需
要不同的设备来实现，比如反应釜、蒸馏塔、萃取塔等。
在选择设备时，我们需要考虑到操作的工艺特点、物料性质、操作条件等因素，以确保设备能够满足生产的需求。
此外，单元操作中的安全问题也是非常重要的。
化工生产过程中往往涉及到高温、高压、易燃易爆等危险因素，因此在单元操作中必须严格遵守操作规程，做好安全防护措施，确保操作人员和设备的安全。
在单元操作中，操作人员的技术水平和操作经验也是至关重要的。
他们需要熟
悉设备的操作原理、工艺流程，能够准确地控制操作参数，及时发现和处理操作中出现的异常情况，以保证生产过程的顺利进行。
总的来说，化工原理单元操作是化工生产中不可或缺的环节，它直接关系到产
品的质量和产量。
因此，我们需要深入了解单元操作的原理和技术要点，加强对设备的选择和设计，严格遵守操作规程，加强安全防护措施，提高操作人员的技术水平和操作经验，以确保单元操作的顺利进行，为生产的顺利进行提供保障。
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域，液相线以下代表尚未 沸腾的液体，称为液相区。 汽相线以上代表过热蒸汽 区。被两曲线包围的部分 为汽液共存区。
沸点－组成图
在恒定总压下，组成为x， 温度为t1（图中的点A）的 混合液升温至t2(点J)时，溶 液开始沸腾，产生第一个汽 泡，相应的温度t2称为泡点， 产生的第一个气泡组成为 y1(点C)。同样，组成为y、 温度为t4（点B）的过热蒸 汽冷却至温度t3（点H）时， 混合气体开始冷凝产生第一 滴液滴，相应的温度t3称为 露点，凝结出第一个液滴的 组成为x1(点Q)。F、E两点 为纯苯和纯甲苯的沸点。
xA , xB ——液相中 A、B组分的摩尔分率。
液相组成 x 与温度的关系
pA ? pA0 xA pB ? pB0 xB
P ? pA ? pB ? pA0 xA ? pB0 xB ? pA0 xA ? pB0 (1 ? xA ) ? pB0 ? ( pA0 ? pB0 )xA
蒸馏通常是在一定外压下进行，操作过程中溶液的沸 点随组成而变，故总压一定下的沸点与组成图是分析 精馏过程的基础。
?
nB n
?
nB nA ? nB
xA ? xB ? 1
3）换算关系：
w? x
xA ?
wA M A wA ? wB
MA MB
x? w
wA ?
xA ?M A xA ?M A ? xB ?M B
气液相平衡的概念
在一封闭容器中 ,如图所示。在一定 条件下，液相中各组分均有部分分子从 介面逸出进入液面上方气相空间，而气相 也有部分分子返回液面进入液相内。经长 时间接触，当每个组分的分子从液相逸出 与气相返回的速度相同，或达到动平衡时， 即该过程达到了相平衡。把这种气液两相 在平衡状态下的浓度关系成为气液相平衡 关系。
精馏单元操作技术
任务2：酒精蒸馏回收工艺条件的 确定(1)
双组分溶液的气液组成的表示方法
1）质量分率：混合物中某一组分在混合物中占的百 分数
wA
?
mA m
?
mA mA ? mB
wB
?
mB m
?
mB mA ? mB
易挥发组分 A 易挥发组分 B
2）摩尔分率：
xA
?
nA n
?
nA nA ? nB
xB
沸点－组成图
以苯-甲苯混合液 为例，在常压下，其 t
－ x－ y图如图所示，
以温度 t为纵坐标，液 相组成xA和汽相组成 yA 为横坐标 (x，y均指易 挥发组分的摩尔分数 )。
沸点－组成图
图中有两条曲线，下 曲线表示平衡时液相组成 与温度的关系，称为液相 线，上曲线表示平衡时汽 相组成与温度的关系，称 为汽相线。两条曲线将整
两条线：气相线（露点线） ——yA~t 关系曲线 液相线（泡点线） ——xA~t 关系曲线
三个区域：液相区 气、液共存区 气相区
气液平衡图 x~y图
对角线 y=x 为辅助 线；
x~y 曲线上各点具有 不同的温度；
对于大多数溶液， 平衡时y>x ，故平衡曲线 在对角线的上方；
平衡线离对角线越远， 挥发性差异越大，物系 越易分离。
1. 装置
2. 特点:
? 间歇非定态。 ? 一次进料。 ? xD, xW不是一对平衡
组成。
? 适合于? 大的组分。
二、平衡蒸馏 (又叫闪蒸 )
1. 流程
2. 特点: ?一次进料，粗分 ?xi, yi是一对平衡 组成
D( 气)、y W( 液)、x
气液相平衡图
y－ x图表示在恒定
的外压下，蒸气组成 y和 与之相平衡的液相组成 x 之间的关系。图 2是101.3 kPa 的总压下，苯 —甲苯
混合物系的 y－ x图，它
表示不同温度下互成平衡 的汽液两相组成 y与x的关 系。图中任意点 D表示组 成为x1的液相与组成为 y1 的气相互相平衡。
沸点 -组成图（ t~x ~y图)
理想溶液：
?A ?
pA xA
?
p
0 A
x
A
xA
?
p
0 A
2. 相对挥发度 (以 ? 表示)
?B ?
pB xB
?
pB0 x B xB
?
pB0
定义：溶液中两组分挥发度之比。
一般溶液：
? ? ? A ? pA xA ? B pB x B
pA Py A yA yA
理想溶液： ?
?
xA pB
?
xA Py B
理想溶液的气液相平衡关系
1. 拉乌尔定律（ Raoult's Law ）
对于理想溶液，在一定温度下，气液相平衡时， 气相中任一组份的分压等于该组分的在该温度下的 饱和蒸汽压乘以它在液相中的摩尔分数。
pA ? pA0 x A
pB
?
p
0 B
x
B
pA, pB ——溶液上方 A、B组分的分压， Pa； pA0 , pB0 ——溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压， Pa；
?
xA yB
?
yB xA
xB
xB
xB xB
对于二元理想溶液 ：yB=1-yA x B=1-xA
y
则
?
?
1? x
y
1? x
即 y? ?x
—— 相平衡方程
1 ? (? ? 1)x
理想溶液：
?
?
pA0 pB0
3. 平均相对挥发度
?m ? ?顶??釜
式中 α 顶——塔顶的相对挥发度 α 釜——塔釜的相对挥发度
挥发度与相对挥发度
1. 挥发度
定义：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液 相中的该组分摩尔分数之比，用符号 ?表示。
意义：是该物质 挥发难易程度 的标志。
混合液某组分挥发度 :
?A
?
pA xA
,
?B ?
Hale Waihona Puke pB xBpA、 pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压； x A、x B—— 汽液平衡时，组分 A,B在液相中的摩尔分数。
压力对 t~x ~y图及x ~y图的影响
p3 ? p2 ? p1
压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度加大。
非理想溶液的气液相平衡关系 1.具有正偏差的溶液
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液： x=0.894，最低恒沸点， 78.15℃
2. 具有负偏差的溶液
硝酸－水溶液相图 负偏差溶液： x=0.383，最高恒沸点， 121.9℃
4.α 的物理意义
气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之 比的倍数； α 标志着分离的难易程度 ； 若α>1,则 y>x ,可用蒸馏方法分离，且 α愈大， x-y 图中平衡线愈远离对角线，物系愈易分离； α =1, 无法用普通蒸馏方法分离。
简单蒸馏和平衡蒸馏
一 、 简单蒸馏
简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利（ Rayleigh)1902 年提 出了该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。