化工过程操作基础
化工操作原理与安全
化工操作原理与安全一、化工操作原理化工操作是指在化工生产过程中进行的各种操作。
它是化工生产的基础，对化工产品的质量、产量以及产能有着重要的影响。
化工操作的原理主要包括以下几个方面：1. 反应原理：化工操作中最基本的就是化学反应。
在进行化学反应时，需要掌握反应原理，包括反应的热力学和动力学特性。
热力学特性主要包括反应热、活化能等，而动力学特性主要包括反应速率和平衡常数等。
只有掌握了反应原理，才能够合理地设计反应过程，提高化工产品的产率和质量。
2. 流动原理：化工操作中涉及到许多流体的运动和变化。
对于流体的流动原理需要了解。
流体的流动特性主要包括流体的运动方式、流量、压力损失等。
只有掌握了流动原理，才能够合理设计管道、泵、阀门等设备，保证流体在化工过程中的正常运行。
3. 传热原理：化工过程中常常涉及到热传递。
对于传热的原理需要了解。
传热的方式主要包括传导、对流和辐射。
化工操作中常用的传热设备有换热器、蒸发器和冷凝器等。
只有掌握了传热原理，才能够合理设计传热设备，提高传热效率，降低能耗。
4. 分离原理：化工操作中经常需要进行物质的分离和纯化。
对于分离的原理需要了解。
常用的分离方法包括蒸馏、萃取、吸附和析出等。
这些分离方法的基本原理是利用物质的物理和化学性质的差异进行分离。
只有掌握了分离原理，才能够选择合适的分离方法，提高分离效果。
5. 化工装备原理：化工操作中需要使用各种化工设备。
对于化工设备的原理需要了解。
常用的化工设备包括反应釜、塔器、搅拌器等。
这些设备的原理主要包括传质、传热和传动等。
只有掌握了化工装备的原理，才能够合理选择和使用化工设备，保证化工操作的安全和高效。
二、化工操作安全化工操作过程中涉及到许多危险因素，如高温、高压、有毒有害物质等，所以化工操作的安全至关重要。
以下是化工操作安全的几个重要方面：1. 设计安全：化工操作的安全应从设计阶段开始考虑。
设计化工过程时应尽量避免或减少危险因素的存在。
化工工艺流程设计基础知识
化工工艺流程设计基础知识化工工艺流程设计是指将化工原料经过一系列操作加工变换，最终得到所需的化工产品的过程。
它包括了化工原料的选用、物理、化学和生物反应的进行、操作条件的控制和产品的分离纯化等步骤。
下面将从化工工艺流程设计的基础知识、流程设计的步骤以及工艺流程设计的要点等方面进行介绍。
一、基础知识：1、物料平衡：不同物料在反应器中输入和输出的质量要保持平衡，即输入物料质量等于输出的物料质量。
2、能量平衡：对于化工反应器，要保持输入热量等于输出热量，确保反应器内部的温度和压力等条件稳定。
3、反应动力学：研究化学反应速率、反应机制，选择合适的催化剂、温度、压力等条件，提高反应速率和选择性。
4、传质和传热：反应器内部需要适当的传质和传热，将反应物质从液相或气相传递到反应表面，提高反应速率。
5、设备设计：根据反应物料的特性，选择适当的反应器和分离设备，确保反应过程高效、稳定和安全。
二、流程设计步骤：1、原料筛选：根据产品要求和市场需求，选择合适的原料，考虑原料的可获得性、成本和环境友好性等因素。
2、反应选择：根据反应动力学研究和反应物料的特性，选择适当的反应方式和反应条件，保证反应的高效和选择性。
3、传质传热：根据反应物料的特性，选择适当的传质和传热方式，提高反应速率和控制反应温度、压力等条件。
4、分离纯化：根据反应产物的特性，选择适当的分离纯化方法，将目标产物从混合物中提取出来，达到产品纯度和分离效率的要求。
5、设备设计：根据反应过程的要求，选择适当的反应器、分离设备和辅助设备，确保反应过程高效、稳定和安全。
三、工艺流程设计的要点：1、考虑原料和产品的可获得性和成本，选择合适的原料和反应方法，降低生产成本。
2、考虑环境因素，选择环境友好的反应和分离纯化方法，减少对环境的污染。
3、进行反应动力学研究，选择适当的反应条件和催化剂，提高反应速率和选择性。
4、确保反应物料的平衡和能量的平衡，保持反应过程的稳定性。
化工单元操作基础知识
化工单元操作基础知识目录一、内容概要 (2)1.1 化工单元操作的定义与重要性 (2)1.2 化工单元操作的基本分类 (4)二、化工单元操作基础知识 (5)2.1 流体流动与输送 (6)2.1.1 流体流动的基本概念 (8)2.1.2 流体输送设备 (9)2.1.3 管道与附件 (10)2.2 传热与热量交换 (11)2.2.1 传热基本原理 (12)2.2.2 热量交换设备 (13)2.2.3 传热过程的优化与控制 (14)2.3 蒸馏与分离技术 (15)2.3.1 蒸馏原理与操作 (16)2.3.2 分离技术概述 (18)2.3.3 蒸馏塔与分离设备 (19)2.4 化学反应工程基础 (20)2.4.1 化学反应类型与特点 (22)2.4.2 反应器类型及选择 (23)2.4.3 反应过程的优化与控制 (24)2.5 干燥与浓缩 (25)2.5.1 干燥技术概述 (27)2.5.2 浓缩技术概述 (28)2.5.3 干燥与浓缩设备 (29)三、化工单元操作实践应用 (31)3.1 化工生产过程中的单元操作组合与应用 (33)3.2 化工单元操作的优化与改进策略 (34)3.2.1 操作参数的优化 (35)3.2.2 设备选型的注意事项 (36)四、安全与环保知识在化工单元操作中的应用 (38)4.1 化工单元操作的安全管理要求与措施 (39)4.2 环保法规在化工单元操作中的实施与应用 (40)五、实验技能与操作实践 (41)5.1 实验基础知识与技能培养要求 (43)5.2 实验操作实践案例及分析讨论题库及答案解析等辅助内容安排说明等44一、内容概要化工单元操作的基本原理：阐述化工单元操作的基本原理，包括传质、热量传递、反应动力学等方面的知识。
化工单元操作的操作条件：分析影响化工单元操作性能的主要操作条件，如温度、压力、流量等参数的控制方法。
化工单元操作设备与工艺流程：介绍常用的化工单元操作设备及其结构特点，以及典型的化工生产流程。
化工生产技术基础 化工生产过程开发与流程组织
原料
化工生产工艺流程组织原则可 以由各类设备与物料关系体现
输送设备 清净设备 混合设备
出来，简单示意如图1-3所示。
催化剂处理设备
反应混合物 处理到反应条件设备
反应设备
产物
副产物
产物分离设备
副产物回收处理设备
2．精馏设备的选择 （1）能力大、效率高、结构简单 （2）可靠性好 （3）满足工艺要求 （4）塔板压力降要小
三、化工生产工艺流程组织 工艺流程是指原料转化为产品，经历各种反应设备和其他设
备（如输送设备）以及管路的全过程。 反映了原料转化成产品采取的化学和物理的全部措施， 是原料转化为产品所需单元反应、化工单元操作的有机组合。
二、化工生产主要设备及选择 （一）主要设备
1.原料预处理过程主要设备 原料预处理时：旋风分离器、洗涤器、脱硫塔等。 液态反应物进行气相反应时：一般需要有蒸发器。 反应采用高温时：需要有换热器、加热器、加热炉等。 反应采用高压时：气态物需压缩机，液态物需高压泵。 反应物有多种物质时：一般需要有混合器。
➢（一）生产操作分类
➢混合操作 物料混合操作，是将两种及其以上的物料按 照配比进行混合的操作，以达到生产需要的 浓度。
在化工生产中还有破碎、筛分、除尘等操作。
（二）化工装置操作方式 间歇操作、连续操作、半连续操作 化工装置操作方式选择
无定规、非教条，因时而异，因物而异，相机选择。
第七节 化工生产过程组织
气固分离 催化剂粉末
醋酸乙烯酯合成工序工艺流程框图
四、化工生产工艺流程图
1．工艺流程图
催化剂
8 9 N2
化工基础知识
化工基础知识化工基础知识是指化工学科最基本的理论、原理、方法和技术，是化工工程师必须掌握的基本内容。
下面将介绍一些重要的化工基础知识。
1. 化学反应原理：化学反应是化学变化的过程，是化学反应工程的基础。
化学反应原理包括反应热力学、反应动力学和化学平衡等内容。
热力学研究反应系统的能量变化，动力学研究反应速率和反应机理，平衡研究反应系统达到最终状态时的状态。
2. 物质平衡：物质平衡是化工过程设计的基础，涉及物质在化工过程中的输入、输出和转化。
物质平衡可以用质量平衡和物质计量来计算，常用的方法包括物料的输入输出检测和流程图的绘制。
3. 能量平衡：能量平衡是热力学系统中能量变化的描述，涉及热力学图表、热平衡计算和热力学过程分析。
能量平衡通常通过测量传热和计算热量的输入和输出来进行。
4. 流体力学：流体力学是研究流体力学特性和其运动规律的学科，包括流体的密度、压力、粘度以及流体运动的速度和方向等。
化工过程中的流体力学计算可以用来优化管道设计、分离设备和混合设备的选型和运行。
5. 传质过程：传质过程是物质在物理和化学过程中通过不同相界面的传递和转化。
传质过程包括扩散、对流和传质平衡等，常用传质模型包括菲克定律、斯特拉维安定律和质量对数平衡。
6. 反应器设计：反应器设计是化工工程中的重要环节，涉及到反应器的选择、尺寸和运行条件的确定。
反应器设计需要考虑反应物的转化率、反应速率、反应温度和压力等因素。
7. 分离过程：分离过程是将混合物中的组分物质分离出来的过程。
常用的分离过程包括蒸馏、萃取、吸附和结晶等。
分离过程的选型需要考虑分离效果、能耗和操作难度等因素。
8. 化工安全：化工安全是化工工作中最重要的因素之一，涉及到化工过程中的安全生产、事故预防和紧急救援等。
化工安全需要遵循国家相关的安全法律法规和标准，采取合理的工艺措施和安全控制措施。
以上是一些重要的化工基础知识，化工工程师必须了解和掌握这些基础知识才能够进行化工过程的设计、运行和优化。
化工流程题必背知识点
化工流程题必背知识点化工流程是化工工程中非常重要的一部分，对于化工专业的学生来说，掌握化工流程的必背知识点是非常重要的。
下面就让我们来系统地总结一下化工流程题必背知识点。
首先，我们要了解化工流程的基本概念。
化工流程是指一系列的化工操作步骤，包括原料处理、反应、分离、纯化等，最终得到目标产品的过程。
在化工流程中，我们需要了解各种反应的条件、原理，以及各种分离、纯化技术的原理和应用。
其次，化工流程题必背知识点包括了各种反应的条件和原理。
比如，酯化反应的条件是酸催化剂存在下，温度适中，而且需要除水剂的存在。
又如，氧化反应需要氧气或者氧化剂的存在，温度和压力的控制也非常重要。
此外，还有还原反应、酸碱中和反应等等，都是化工流程题必背的知识点。
另外，化工流程题必背知识点还包括了各种分离、纯化技术的原理和应用。
比如，蒸馏是利用物质的沸点差异进行分离的方法，萃取是利用溶剂对物质的选择性溶解进行分离的方法，结晶是利用溶解度差异进行分离的方法。
这些分离、纯化技术在化工生产中都有着广泛的应用，因此也是化工流程题必背的知识点。
最后，化工流程题必背知识点还包括了一些常见的化工流程图。
比如，酯化反应的流程图、氧化反应的流程图、蒸馏过程的流程图等等。
掌握这些流程图，有助于我们更直观地理解化工流程的操作步骤和原理。
综上所述，化工流程题必背知识点涵盖了化工流程的基本概念、各种反应的条件和原理、各种分离、纯化技术的原理和应用，以及一些常见的化工流程图。
掌握这些知识点，对于化工专业的学生来说是非常重要的。
希望大家能够认真学习，牢记这些知识点，提高化工流程题的解答能力。
化工生产过程与单元操作
模块M1
第一单元 流 体力学 基础知识
概
述
一、化工生产过程与单元操作
二、化工单元操作及设备在化工领域的地位
三、化工生产过程与单元操作
无机化学
合 成氨
分析化学
科
化
化工原理
硫酸制造 氯碱工业
有机化学
学
传递过程
工
石油化工
物理化学 应用化学 高分子 化学教育
实 反应工程 生
（还有：分离
验 工程、化工热 产
力学、系统工
化程
）化
学
工 专
家
家
制 糖业
制漆业
电 镀业
水泥、玻 璃制造业
三、化工生产过程与单元操作 1、化工生产过程——用化工手段将原料进行加工处理，使其 在物理性能上或在化学性质上发生变化，成为人们所需的 产品。 化工生产过程核心显然应该是化学反应及其设备（反应器） 化工原理——研究前处理和后处理所涉及的物理加工过程 的规律和设备。 2、单元操作（unit operation）——化工生产中，具有共同 物理操作原理和设备的过程。 单元操作按其理论基础可分为下列三类： 流体流动过程（动量传递过程）：包括流体的输送、搅拌、 沉降、过滤等。 传热过程（热量传递过程）：包括热交换、蒸发等。 传质过程（质量传递过程）：包括蒸馏和精馏、吸收、萃 取、 干燥、结晶、膜分离等
（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。
化工单元操作的基础知识
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学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。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，即温度和压力变化的过程，包括液化、冷
冻等。 机械过程，包括固体输送、粉碎、筛分等。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
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对象与目的
化学家的事 •如何合成得到新物质？如何提取新物质？ 如何表征新物质？ 化学工程研究目标 •如何把化学家们的小试研究成果，开发放 大为中试，再开发为生产规模。是在科学 实验与化工生产之间架桥的工作，是直接 为人类服务的创造价值的劳动。
化学与化工关系
无机化学
科 化
合成氨 硫酸制造 氯碱工业
工
分析化学 有机化学 物理化学 应用化学
化工原理
学 实 验 化 学 家
传递过程 反应工程 （还有： 分离工程 、化工热 力学、系 统
高分子
化学教育
电镀业 水泥、玻 璃制造业
化学实验研究与化工生产的差别
化学工程的发展
•20世纪初→“单元操作”概念(精馏、吸收等) •此后20年左右→化工传递过程理论(各不同单元操 作具有传热、传质和动量传递共性) •40年代→化学反应工程的研究(石油化工如催化裂 化、丁苯橡胶合成和原子能工程三项重大技术)
•50年代→形成“反应工程”
•化学工程核心—→ “化工传递过程”与“反应工程”
从实验室研究到工业化生产
实验室研究 小型模拟试验 概念设计 模型试验 中试
技术经济评价
基础设计
工程设计与建 立生产装置
化工解决的手段
•反应－合成新的物质(反应器) •蒸发－浓缩 •萃取与反萃－不同相 •吸收与解吸－不同态 •过滤－离心 •精馏－不同沸点 •干燥－不同沸点 •吸附－不同化学性质 •亲和－色谱 •动量－质量－热量的 传递（化工传递过程）
主要参考书-国际
•手册类 Chemical Engineer’s Handbook •通用教材 Unit Operation •分类参考书
主要刊物
•化学工程 •化工学报 •化学反应工程与工艺
•Chemical Engineering Science, AIChE J
•分离工程类： Sep Sci Tech, Sep Puri method/Technology •环境、界面、食品
研究对象与解决的 问题
•研究对象—生产装置中化学变化过程、分离过 程、 物态变化过程 •任务— 寻找各生产过程的规律性，理论上指导 化工技术开发
• 具体流程请参见pp12 Fig.1-2
化学工程与基础科学的关系
•实验研究－化学 •实验—→中试过程－化学工程、传递过程、数学模拟 •过程设计－数学、机械、系统工程、自控 •应用领域－物理、生物、电子、环境、食品、 航空航天、海洋 等
化学工程基础 主讲：刘庆林 助教：王颖
Email: qlliu@
主要参考书-国内
1. 化工原理新版 (上、下)，天津大学出版社，1999 2. 化工原理学习指引 ，周荣琪，雷良恒编著 ，化学 工业出版社，1996
3. 化学工程基础，北京大学化学系《化学工 程基础》编写组编 ，高等教育出版社， 1983
单位制
绝对单位制 •cm, g, s 简称CGS制，又称物理单位制
•m, kg, s简称MKS制，又称实用单位制
工程单位制
•米、千克(力)，秒，千克与千克(力)关系为质量 与重量的关系 SI制 m, kg, s, K, mol等