化工反应原理与设备-基础知识-1
化工设备基础知识汇总
填料的种类：1、乱堆部分 反应设备
按反应器结构型式分类
反应器
釜式（槽式） 塔式
管式 固定床 流化床
釜式反应器：主要用于液相均相、液相非均相或气液相反应。 可间歇操作，也可连续操作。由壳体、搅拌器和换热装置等 组成。
塔式反应器：指高径比较大的反应设备。广泛用于气－液相 反应、液－液相反应。
特征：反应器内填充有固定不动的固体颗粒。 可以 是催化剂，也可以是固体反应物。 适用于气固催化反应，固相加工反应，应用非常广 泛。
固定床反应器的结构型式
换热式固定床反应器
列管式固定床反应器 管内装填催化剂，反应物料自上而下通过床层；管间为载热
体，与管内物料进行换热，以维持所需的温度条件。
5、流化床反应器
组合后，泵的特性曲线由单泵同一H下Q的 倍数确定。
离心泵的类型与选用
（2）离心泵的选用
①根据被输送液体的性质确定泵的类型。 ②确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产 任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。 ③根据所需流量和压头确定泵的型号。 A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管 路所需相适应。 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找， H也应以最大流量对应值查找。 C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H 和Q都稍大一点的。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器 两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后， 送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小， 持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液 体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率 降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对 侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
化工反应
反应器设计的基本方程 热量衡算式 热量衡算式是在所选的衡算范围内根据能 量守恒与转换定律对系统内整个反应混合 物进行衡算 动力学方程式 动力学方程式是指反应速率与影响反应速 率的影响因素之间的函数表达式。 反应速率
反应速率=变化量/(反应时间）×（反 应体系） 化学动力学方程 对于基元反应VAA+VBB=VRR则动力学方程 可以写为 rA=KCCAVACBVB 对于气象反应则可表示 为： rA=kppAvApBvB
气固非均相反应
反应过程进行的条件 反应过程进行的条件包括温 度、压力和操作方式等各个 方面。某些典型的分类方法 如下： 操作温度：等温反应、变温 反应。
操作压力：常压反应、加压反应、减压反 应。 操作方式：间歇式、连续式、半连续式。 换热方式：自热式、对外换热式、绝热式。 反应器的操作方式 工业反应器在生产过程中由三种操作方式： 间歇操作，连续操作，半连续操作。
间歇操作
入反应器内，然后在其中进行化学反应， 经一定时间后，达到所要求的反应过程时 卸出全部物料，其中主要是反应产物以及 少量未被转间歇操作是指在反应过程中将 反应所需的原料一次性装化的原料。接着 是清洗反应器，继而下一批原料的装入， 反应和卸料。 连续操作 连续操作是指在反应过程中连续的将反应 所需的原料通入反应器，反应产物也连续 的从反应器流出。 半连续操作
原料与产物只要其中的一种为连续输入或 输出而其余则为分批假如或卸出的操作， 均属半连续操作。 反应器的类型 釜式反应器 该反应器高度和直径之比大约1—3. 管式反应器 管式反应器的结构，一般管长与管径之比 大于30 固定床反应器
固定床反应器是指反应器内装有固定不动 的固体颗粒的反应器 流化床反应器 流化床反应器是利用固体流态化技术进行 气固相反应的装置 鼓泡塔反应器 鼓泡塔反应器是指气体以鼓泡塔形式通过 催化剂液层进行反应反应器内不设任何内 部构件。
化工原理-1章流体流动
yi为各物质的摩尔分数,对于理想气体，体积分数与摩尔分数相等。
②混合液体密度计算
假设液体混合物由n种物质组成，混合前后体积
不变，各物质的质量百分比分别为ωi，密度分 别为ρi
n 1 2 混 1 2 n
1
例题1-1 求甲烷在320 K和500 kPa时的密度。
第一节 概述
流体： 指具有流动性的物体，包括液体和气体。
液体：易流动、不可压缩。 气体：易流动、可压缩。 不可压缩流体：流体的体积不随压力及温度变化。
特点：（a） 具有流动性 （b） 受外力作用时内部产生相对运动
流动现象:
① 日常生活中
② 工业生产过程中
煤气
填料塔 孔板流量计
煤气
水封
泵 水池
水
煤 气 洗 涤 塔
组分黏度见---附录9、附录10
1.2.1 流体的压力（Pressure） 一.定义
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体 的压强，工程上一般称压力。
F [N/m2] 或[Pa] P A
式中 P──压力，N/m2即Pa(帕斯卡)；
F──垂直作用在面积A上的力，N；
A──作用面积，m2。
工程单位制中，压力的单位是at(工程大气压)或kgf/cm2。 其它常用的压力表示方法还有如下几种： 标准大气压（物理大气压）atm；米水柱 mH2O； 毫米汞柱mmHg； 流体压力特性： （1）流体压力处处与它的作用面垂直，并总是指向流体 的作用面。
液体：T↑，μ↓（T↑,分子间距↑，范德华力↓，内摩擦力↓） 气体：T↑，μ↑（T↑,分子间距有所增大，但对μ影响不大， 但T↑，分子运动速度↑，内摩擦力↑）
压力P 对气体粘度的影响一般不予考虑，只有在极高或极 低的压力下才考虑压力对气体粘度的影响。
化工设备基础知识论述
化工设备基础知识论述引言化工设备是化工生产过程中必不可少的工具，它们起着储存、混合、反应等功能。
本文将对化工设备的基础知识进行论述，包括常见的化工设备种类、结构构造、工作原理等方面进行介绍。
化工设备种类化工设备根据其功能和用途的不同可以分为多种类型。
下面将介绍一些常见的化工设备种类。
储存设备储存设备用于储存物料，主要包括储罐和仓库。
储罐通常是由金属材料制成的密封容器，可以用来储存各种液体和气体。
仓库则主要用于储存固体物料。
反应设备反应设备用于进行化学反应，主要包括反应釜和管式反应器。
反应釜是一种容器，可以承受高温和高压条件下的化学反应。
管式反应器则是一种管道系统，可以将多个反应单元连在一起，实现多级反应。
分离设备分离设备用于将混合物中的组分分离出来，常见的分离设备有离心机、过滤器和蒸馏塔。
离心机通过离心力将混合物中的固体颗粒或液体分离出来。
过滤器则通过滤料将固体颗粒过滤出来。
蒸馏塔主要用于液体的分馏操作。
传热设备传热设备用于进行物料的加热或冷却操作，常见的传热设备有换热器和冷却塔。
换热器通过两种流体的热交换来进行能量转移。
冷却塔则通过将热水蒸发来实现冷却效果。
结构构造化工设备的结构构造根据设备的种类和功能的不同而有所差异。
下面将以反应釜和换热器两种设备为例进行介绍。
反应釜反应釜是一种密封容器，主要由罐体、盖子、输送装置和搅拌装置组成。
罐体通常由不锈钢制成，具有良好的耐腐蚀性和强度。
盖子可以保证反应釜的密封性。
输送装置用于将原料和产物输送到反应釜中，通常有进口和出口两个通道。
搅拌装置可以将原料充分混合，并提高反应速率。
换热器换热器主要由壳体、管束和传热介质三部分组成。
壳体是一个密闭的容器，用来盛放传热介质。
管束是在壳体内的一组平行铜管或钢管，用来传递热量。
传热介质可以是蒸汽、水或其他热量来源。
换热器的结构形式有多种，常见的有管壳式换热器、板式换热器和螺旋板式换热器。
工作原理化工设备的工作原理根据设备的种类和功能的不同而有所差异。
(能源化工行业)化工原理基础理论知识
（能源化工行业）化工原理基础理论知识十万吨/年聚丙烯装置基础理论知识（化工原理）壹、现场设备知识什么叫泵？答：加压或输送液体的流体机械叫泵。
为什么离心泵启动前要灌泵？答：由于泵内空气密度远小于液体密度，在离心泵的运转条件下，气体通过离心泵所能得到的压升很小，即叶轮入口真空度很低，和吸液室的压差不足以吸入液体，使泵不上量，产生“气缚”现象，故离心泵启动前均要灌泵排气。
启动电机前应注意些什么？答：停机时间较长的电机及重要电机的启动，要和电工联系进行绝缘和电气部分的检查：螺栓是否松动、接地和清洁卫生情况合格，电机外部检查正常，盘车，防止定子和转子间有卡住的情况，用手盘车，禁止电动盘车，电机处于热态时只允许启动壹次，冷态下允许启动三次，要求低负荷启动，当电机自动跳闸后，要查明原因，排除故障，然后再启动。
电动机为什么要装接地线？答：当电机内绕组绝缘被破坏漏油时，机壳带电，手摸上去就会造成触电事故。
安装接地线是为了将漏电从接地线引入大地回零。
这样形成回路，以保证人身安全，所以当接地线损坏或未接上时应及时处理。
在电机运转时检查风叶工作应注意些什么？答：在电机运转时检查风叶工作应注意：要注意风扇叶片螺丝有无松动，以防止固定螺丝松动造成叶片打坏，要注意站在电机侧面检查，站在风机前面检查时要保持壹定距离，以防止衣襟下摆或其他东西被吸入风罩的事故。
设备常规检查的要点是什么？答：要检查各设备的介质流量、压力、物位、温度情况；电机电流、功率、温度、振动、噪音情况；润滑油温度、压力、液位、油质及密封情况；联锁投用情况；转动设备的温度、振动、声音等机械性能情况；且且应重点进行检查对比，尽短时间发现隐患，确保各设备运行正常。
离心泵扬程的意义？答：单位重量流体进出泵的机械能差值。
离心泵启动前先关出口阀，停泵前也先关出口阀的原因？答：离心泵启动前先关出口阀，其流量为零，泵对外不做功，启动功率为零，电机负载最小，避免由于启动泵过程中负荷过大，而烧坏电机或跳闸；停泵时先关出口阀是由于离心泵的扬程均很高，停泵时为防止管线内的液体倒流而松动叶轮或损坏电机。
化工原理知识点总结pdf
化工原理知识点总结pdf第一章：化工原理基础化工原理是化工学科的一门基础课程，主要研究化工过程的基本原理和基本规律。
本章将针对化工原理的基础知识进行总结。
1.1 化工过程基本概念化工过程是指将原材料通过化学反应、分离、精制等一系列工艺操作，转化成符合特定需求的产品的过程。
化工过程一般包括原料处理、反应、分离、精制和产品收率等环节。
1.2 热力学基础热力学是研究物质能量转化规律的科学，它主要包括热力学系统、热力学第一、二、三定律，熵增原理等内容。
在化工过程中，热力学原理对于理解和分析热力学系统的能量变化、效率提高和过程优化具有重要的意义。
1.3 物质平衡原理物质平衡是指在化工过程中，针对物质流量、组分和质量进行的平衡分析。
物质平衡原理是化工过程中不可或缺的理论基础，它体现了化工过程中原料转化成产品，各种物质在环境中传输和转化的基本规律。
1.4 动量平衡原理在流体力学和传递过程中，动量平衡原理是通过对流体流动、传输和转动的分析，确定系统内部及其与外界的动量交换关系。
动量平衡原理在化工过程中的应用十分广泛，对于管道流体、设备运转和动力传递等方面起着重要作用。
1.5 质量平衡原理质量平衡原理是指在化工过程中，对于物质的组分、浓度、流量等进行质量平衡的原理分析。
质量平衡原理是化工过程中最基本的原理之一，对于产品质量控制、环境保护和过程优化具有重要的指导意义。
1.6 界面传递原理界面传递原理是指在化工过程中，各种界面过程发生物质传递、热量传递、动量传递的基本规律。
界面传递原理的研究对于化工过程中的分离、精制、传质、传热等方面具有重要的意义。
第二章：化工反应原理化工反应原理是化工学科的重要分支之一，主要研究化工原料通过化学反应，转化成特定产品的原理和规律。
本章将总结化工反应原理的基本知识。
2.1 化学反应的基本概念化学反应是指化学物质在一定条件下，由原有的化学键断裂再组合成新的化学物质的过程。
化学反应包括各种离子反应、氧化还原反应、配位反应、配位反应、离子化合物的生成等。
化工反应原理与设备
化工反应原理与设备对化学反应原理与设备的研究主要借助于“三传，一反”即化学反应过程中的动量传递、热量传递、质量传递、化学反应动力学方程式。
化工反应原理与设备主要包括以下的几方面内容：化学反应动力学特性 化学反应动力学是指化学反应过程中，操作条件如反应的温度、反应的压力、反应物的浓度、催化剂等对反应速率的影响规律。
这些规律一般是在实验室内，对小型反应器内的化学反应进行研究而得到的，他不包括传递过程的影响，通常得到的是以简单物理量所描述的影响反应速率的动力学方程式。
它是对反应器进行设计、计算和分析的基础。
物理过程对反应的影响 工业反应器内的物理过程主要指流体的流动、传质和传热过程。
这些过程会影响到反应器内的浓度和温度在空间上及时间上的分布，使得反应的结果最终发生变化。
因此，只有对这些物理过程进行分析，找出它们对反应过程的影响规律，定量描述，才能准确分析反应过程，对反应器进行设计和选型。
（放大效应：利用小型设备进行化工过程实验得出的研究结果，在相同的操作条件下与大型生产装置得出的往往有很大差别。
有关这些差别的影响称为放大效应。
其原因是小型设备中的温度、浓度、物料停留时间分布与大型设备中的不同。
）反应器的设计和优化 将化学反应动力学特性和反应过程中的传递特性结合起来，建立数学模型，利用计算机对化学反应过程进行分析、设计，并对反应进行最优生产条件的选择以及控制。
反应器的操作 反应器的计算包括设计计算和校核计算。
而反应器的校核计算在化工生产装置中是必不可少的。
校核计算和生产过程中反应器的操作有很大的关系。
反应器的类型有：釜式反应器、管式反应器、填料函式反应器等。
釜式反应器根据操作特点又可分为：间歇式釜式反应器（BR ）、连续操作反应器（CSTR ）、多釜串联连续操作反应器（n-CSTR ）。
间歇釜式反应器的特征特点:1、由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀,且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响；2、具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器内的热量传递问题；3、物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。
化工设备基本知识
化工设备基本知识目录1. 化工设备概述 (2)1.1 化工设备的定义与分类 (2)1.2 化工设备在化工生产中的重要性 (4)1.3 化工设备的发展趋势 (4)2. 常用化工设备 (6)2.1 反应设备 (8)2.1.1 反应釜 (9)2.1.2 搅拌器 (10)2.1.3 传质设备 (12)2.2 储存设备 (12)2.2.1 液体储罐 (14)2.2.2 气体储罐 (14)2.3 过滤设备 (16)2.3.1 过滤器 (17)2.3.2 离心分离器 (19)2.4 蒸发设备 (20)2.4.1 蒸发器 (21)2.4.2 冷却器 (22)3. 化工设备材料 (23)3.1 常用材料及其特性 (25)3.2 材料选择原则 (26)3.3 材料的腐蚀与防护 (27)4. 化工设备安全与环保 (28)4.1 设备安全操作规程 (29)4.2 设备的安全防护措施 (30)4.3 化工废弃物的处理与环保 (31)5. 化工设备的维护与检修 (32)5.1 设备的日常检查与维护 (35)5.2 设备的故障诊断与排除 (36)5.3 设备的检修与保养 (37)6. 化工设备的管理与操作 (38)6.1 设备管理的重要性 (40)6.2 设备操作人员的培训与管理 (41)6.3 设备运行的监控与调整 (43)1. 化工设备概述化工设备是化工行业生产核心设施，指用于进行化工反应、分离、提纯、混合等操作的专门设备。
它们广泛应用于各种化工生产领域，包括石油化工、肥料、农药、医药、电子化学品等。
化工设备种类繁多，主要包括反应器、分离器、输送设备、加热、冷却设备等。
每个设备都具有独特的结构设计和工作原理，旨在满足特定化工生产工艺的需求。
化工设备的安全性、可靠性、节能效率、环境友好性等方面都对其应用品质至关重要。
随着化工工艺不断发展，对化工设备性能的要求也越来越高，例如更高的工作压力、更低的能量消耗、更强的抗腐蚀性能等。
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思考题：
1、按物料的聚集状态，反应器分为哪些型式？ 2、按反应器的结构分类，反应器分为哪些型式？ 3、化学反应器的操作方式分为哪三种？他们各自 的特征是什么？
按物料的聚集状态分 均相：气相：如石油烃管式裂解炉 液相：如乙酸丁酯的生产 非均相：g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如己内酰胺缩合 l-s相：如离子交换 g-l-s相：如焦油加氢精制
模块一 基础知识
目标要求：
1、掌握反应过程中的基本概念和常用物理量的计算 2、理解动力学基本概念、常见动力学方程的表示方 法 3、能分析反应活化能和反应温度间的关系，具备控 制反应温度的技能 4、理解均相和非均相反应过程的特征 5、了解反应器内理想流动和非理想流动的特征 6、了解不同非均相反应过程的传质、传热原理
式绝热反应器，反应过程中与外界没有热交换，反应过
程所吸收的热量考通入的稀释剂水蒸气来提供；按温度 分，它属于变温反应器。
气液相，如 苯的连续磺 化、异丙苯 氧化
气-液相，气液-固相，如 苯的烷基化、 二甲苯氧化
鼓泡塔 气体以鼓泡形式通过液体 或挡板 进行反应的塔式反应器。 鼓泡塔 空心圆筒内盛液体，底部 装有气体分布器。
气相返混小，液相返混 大，温度较易调节，气 体压降大，流速有限制
喷雾塔 空心圆筒内充满气体，液 体以喷雾形式进入。
反应器结构分类
（a） 管式反应器； （b）釜式反应器；
（c）板式塔；
（d）填料塔； （e）鼓泡塔；
（f）喷雾塔；
（g）固定床反应器； （h）流化床反应器； （i）移动床反应器； 实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、 混和、传质、传热等特征。
种类 管式反 应器
结构特点
优缺点
应用范围 及实例 多用于均相反应过程, 烃类热裂解、管式法 高压聚乙烯
长度远大于管径， 返混小，反应器容积 小，比传热面大 内部没有任何构 件
釜式反 应器
高度与直径比约 为2～3内设搅拌 装置和档板
适用性大，操作弹性 大，温度、浓度易控 制，产品质量均一。 连续操作釜返混严重
均液相、多相反应过 程均可，甲苯硝化、 氯乙烯聚合、精细化 工产品生产
气液相、液相反应， 如化学吸收等
填料塔
高度远大于直径， 结构简单，返混小， 内部设有填料以 压降小，有温差，填 料装卸麻烦 提高相互接触面 积
种类
结构特点
优缺点
应用范围 及 实例
高度远大于直径，内部设 板式塔 有塔板以提高相互接触面 积
逆流接触，气液返混均 小，流速有限制，如需 传热，常另加传热面
间歇式操作 一次性加入反应物料，在一定条件下，经过一定的反应时间，达到所要求的转化率时，取 出全部物料的生产过程。属非定态过程，反应器内参数随时间而变。适用：小批量、多品种的 生产过程。
半连续式操作
原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出而其余则为分批加入或卸出的操作。属于非定 态过程，反应器内参数随时间而变，也随反应器内位置而变。 连续式操作 连续加入反应物料和取出产物的生产过程。属定态过程，反应器内参数不随时间而改变， 适于大规模生产。
返混小，催化剂用量少， 用于气固反应， 不易磨损，装卸麻烦， 如乙苯脱氢制苯 传热控温不易 乙烯、石油重整。 传热好，温度均匀，易 控制，催化剂有效系数 大，磨损大，返混大， 对转化率不利，操作条 件限制大 固体返混小，固气比可 变性大，床内温差大， 调节困难 用于气固反应， 可以提高传热速 率，如石油催化 裂化 用于多相体系， 催化剂可以连续 再生，矿石加工、 煤气化
小结
化学反应器的分类方法有很多种，不同的分类方法 所针对的目标也不同。同一个反应器在不同的分类中处
于不同的类型。如乙苯脱氢生产苯乙烯的反应器：按相
态分，它属于非均相气固相反应器，催化剂是固相的， 反应物料是气相的；按反应器的结构型式分，它属于固 定床反应器；按操作方式分，它属于连续式反应器，反 应过程属于稳态操作；按传热方式分，该反应器是两段
结构简单，液体表面积 大，停留时间受塔高限 制，气流速度有限制
气-液相快速 反应，如氯 乙醇制丙烯 腈
种类
结构特点
优缺点
应用范围 及实例
底层内部装有不动的 固定床 固体颗粒，固体颗粒 可以是催化剂或是反 应物 反应过程中反应器内 流化床 部有固体颗粒的悬浮 和循环运动，提高反 应器内流体的混合性 能 固体颗粒自上而下作 移动床 定向移动与反应流体 逆向接触