大学课程《化工单元操作》PPT教学课件：绪论.pptxVIP

绪论

一、化工概述

1．化学工业

化学工业是指以工业规模对原料进行加工处理，使其发生物理和化学变化而成为生产资料或生活资料的加工业。由于化学工业的产品渗透到生产及生活的各个方面，化工技术的进展影响到几乎所有的工业行业。化学工业是我国国民经济的支柱产业和基础产业，没有化学工业的发展就没有现代工业的发展，没有化学工业的技术进步，就没有现代工业的技术进步，因此化学工业对国民经济的贡献和影响举足轻重。化学工业也因此赢得了工业革命的助手、农业丰收的支柱、抵抗疾病的武器和现代文明的手段等美誉。

化学工业能够为人类提供越来越多的新物质、新材料和新能源。同时，多数化工产品的生产过程是多步骤的，有的步骤及其影响因素很复杂，生产装备和过程控制技术也很复杂。

2．化工生产过程

化工生产过程是指化学工业的生产过程，它的特点之一是操作步骤多，原料在各步骤中依次通过若干个或若干组设备，经历各种方式的处理之后才能成为产品。例如无机肥料工业中的合成氨生产过程，制药工业中的葡萄糖生产过程。这些以化学变化为主要特点的化学工业，原料广泛，产品种类繁多，生产过程复杂，工艺路线多样且差别很大。尽管化学工业过程千差万别，生产规模有大有小，但基本上都可用图0-1的简单流程模式来表示。;为了保证化学反应过程的顺利进行，原料必须

经过一系列预处理以提纯并达到必要的温度和压力

等操作，这类过程称为前处理。反应产物也同样需

要经过各种处理过程来分离精制等，以获得最终成

品或中间产品，这类过程称为后处理。上述化学反

应单元前、后处理中所进行的各个过程，多数是纯物理过程，但却是化工生产所必需的过程。

二、化工单元操作

将化工过程中的前处理、后处理等物理加工过程按其操作原理和特点归纳为若干个单元操作过程，即化工单元操作。常用的单元操作如表0-1所示。此外还有搅拌、结晶、冷冻、膜分离等单元操作。

单元操作具有以下特点：①它们都是物理过程，这些操作只改变物料的状态或其物理性质，并不改变物料的化学性质。②它们都是化学工业生产过程中共有的操作。例如，制糖工业中稀糖液的浓缩与制碱工业中苛性钠稀溶液的浓缩，都是通过蒸发这一单元操作来实现的；酒精工业中酒精的提纯与石油化工中烃类的分离，都要进行蒸馏操作等。所以，各种化工产品的生产过程，可由若干单元操作与化学反应过程做适当的串联组合而构成。③单元操作用于不同的化工产品生产过程时，其基本原理是相同的，而且进行该操作的设备往往也是通用设备。如蒸发操作过程使用的蒸发器与精馏操作过程使用的再沸器就是通用设备。;;三、本课程的任务、性质与内容

本课程是化工技术类及相关专业学生必修的一门专业基础课，其主要任务是介绍流体流动、传热、传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、计算、选型及实验研究方法；培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力。具体内容可分为以下三个部分：

①讨论流体流动及流体与其相接触的固相发生相对运动时的基本规律，以及主要受这些基本规律支配的单元操作，如流体输送、沉降、过滤、离心分离。

②讨论传热的基本规律，以及受这些基本规律支配的单元操作，如加热、冷却、蒸发。

③讨论物质透过相界面迁移过程的基本规律，以及受这些基本规律支配的单元操作，如液体蒸馏、气体吸收、液—液苹取、湿物料的干燥。

本课程既不同于自然科学中的基本学科，又区别于具体的化工产品生产的工艺学。它是用基础学科中的一些基本原理来研究化学工业生产过程中基本规律的一门综合性的工程技术学科。它不仅是一门为化学工业生产服务的，内容十分广泛的工程技术学科，同时也是一切涉及物质变化的工业部门，如冶金工业、轻工业以及环境保护业所必需的。因此，它具有十分广泛的实用性。

学习本课程的主要任务是掌握各个单元操作的基本规律，熟练进行化工单元的操作，熟悉其操作原理及相关典型设备的构造、性能、基本选型和设计等，并能用来分析和解决化工生产过程中的某些实际问题，以便对现行的工业生产过程进行管理，最基本的要求是使设备能正常运转，进而能对现行的生产过程及设备进行适当的改进，以提高工作效率，从而使生产获得最大限度的经济效益。;四、化工单元操作中常用的一些基本概念

在研究化工单元操作时，经常用到下面四个基本规律，即物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系及传递速率。这四个基本概念贯穿于本课程的始终，在这里仅做简要说明，详细内容见各模块。

1．物料衡算

依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中物料的累积量，如图0-2所示，即

输入系统的物料量－输出系统的物料量＝系统中