化工操作单元相关知识

1、化工单元操作相关知识1. 什么是化工单元操作？一个化工产品的生产是通过若干个物理操作与若干个化学反应实现的。尽管化工产品千差万别，生产工艺多种多样，但这些产品的生产过程所包含的物理过程并不是很多，而且是相似的。比如，流体输送不论用来输送何种物料，其目的都是将流体从一个设备输送至另一个设备；加热与冷却的目的都是得到需要的操作温度；分离提纯的目的都是得到指定浓度的混合物等。因此把这些包含在不同化工产品生产过程中，发生同样物理变化，遵循共同的物理学规律，使用相似设备，具有相同功能的基本物理操作，称为单元操作。2. 单元操作按其遵循的基本规律分类：（1）遵循流体动力学基本规律的单元操作：包括流体输送、

2、沉降、过滤、固体流态化等；（2）遵循热量传递基本规律的单元操作：包括加热、冷却、冷凝、蒸发等；（3）遵循质量传递基本规律的单元操作：包括蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等；（物质从物体或空间的某一部分转移到另一部分的现象）3. 流体输送单元操作的相关知识3.1什么叫流体输送？流体输送指的是流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另一处。3.2流体输送在化工生产中的作用？化工生产处理的物料多数为流体，按工艺要求在各化工设备和机器之间输送这些物料，是实现化工生产的重要环节。化工生产中物料的种类很多，被输送流体的性质如密度、粘度、毒性、腐蚀性、易燃性与易爆性等各不相同，而且流体的，压力从高真空到高压，

3、每小时的输送量从0.01m³到100m³以上,所以输送流体所用的流体输送机械有多种形式，制作材料也是多种多样的。3.3化工生产中常用的流体输送机械有哪些？常用的有离心泵、往复泵、高油压泵、旋转泵等。3.4化工生产中常用流体输送机械的制作材料主要有哪些？化工生产中，流体大都用密闭的管道输送。为调节流量，改变流向以及实现流体的分流或合流，管道中装有阀门、弯头和三通等管件。管道和管件由碳钢、铸铁、不锈钢、铜、铝和铅等金属材料或塑料、陶瓷、玻璃和石墨等非金属材料制成，其中以碳钢和铸铁应用最广。4. 沉降单元操作的相关知识4.1沉降分为哪两类？沉降的结果使分散体系发生相分离。可利用悬

4、浮在流体( 气体或液体)中的固体颗粒下沉而与流体分离。利用悬浮的固体颗粒本身的重力而获得分离的称做重力沉降。利用悬浮的固体颗粒的离心力作用而获得分离的称做离心沉降。4.2沉降分离跟哪些因素有关？沉降的推动力是悬浮颗粒受到的重力或惯性离心力，它正比于粒径的立方；而流体作用于沉降颗粒表面的阻力，正比于粒径的平方。因之颗粒越细，则沉降速度越小, 分离也越困难。通常,用重力沉降分离的最小粒径为3040m;用离心沉降分离的最小粒径为510m。更小的颗粒则用 电除尘、超声波除尘等分离方法。4.3沉降主要应用在哪些方面？沉降用于气相悬浮系时，是从气体中分离出所含固体粉尘或液滴；用于液相悬浮系时，是从液体中分

5、离出所含固体颗粒或另一液相的液滴。这种分离在生产上的目的有二：获得清净的流体，如空气的净化、水的澄清、油品脱水等；为了回收流体中的悬浮物如从干燥器出口气体中回收固体产品、从流化床反应器出口气体中回收催化剂等。有时两个目的兼而有之。 沉降操作在 化工、医药、 冶金、食品、环境保护等部门都有广泛应用。5. 过滤单元操作的相关知识5.1 什么是过滤？过滤法是最常用的分离溶液与沉淀的操作方法。当溶液和沉淀的混合物通过过滤器（如滤纸）时，沉淀就留在过滤器上，溶液则通过过滤器而流入接收的容器。传统意义上的过滤是指利用多孔性介质截留悬浮液中的固体粒子，进而使固、液分离的方式。5.2 影响过滤的有哪些因素?溶

6、液的温度、黏度、过滤时的压力、过滤器的孔隙大小和沉淀物的状态都会影响过滤的速度。热的溶液比冷的溶液易过滤。溶液的黏度越大，过滤越慢。减压过滤比常压过滤快。过滤器的孔隙要选择适当，太大会透过沉淀；太小则易被沉淀堵塞，使过滤难以进行。沉淀若呈胶状时，必须先加热一段时间来破坏它，否则它要透过滤纸。总之，要考虑各方面的因素来选用不同的过滤方法。5.3 化工生产中常用的一些过滤方法及一些过滤操作注意事项？过滤是化工生产中常用的固液分离的通用方法。化工生产中常用的过滤方法有加压过滤，减压过滤，离心过滤等几种。加压过滤最常用的是板框式压滤机。操作时应注意以下事项：防静电。压滤操作时，由于液体通过过滤介质及板

7、框运动都可能产生静电，引起易燃液体发生燃烧事故。为防止静电，压滤机应有良好的接地装置。防泄漏。整个压滤过程中，要避免液体泄露，尤其是有危险性的液体，以免造成腐蚀火灾等事故。做好个人防护。卸渣和装卸板框如需人力操作，作业时应做好个人防护，避免发生接触伤害等。真空过滤操作应注意以下几点：防静电。高电阻率的滤液高速通过过滤介质时容易产生大量静电，如果是易燃液体，系统内存在空气，则极易发生爆炸事故。因此，抽滤开始时，滤速要慢，经过一段时间后，再慢慢提高滤速。真空过滤机应有良好的接地装置。防止滤液蒸汽进入真空系统。抽滤时，滤液在真空下可能大量蒸发，被抽进真空泵，会影响其运转，进而引发事故。因此，在真空泵

8、前设置蒸汽冷凝回收装置。离心过滤操作应注意以下几点：离心过滤最常用的则是离心机。操作时应注意以下几点：防止剧烈振动。离心过滤操作中，当负荷不均匀时会发生剧烈振动，造成轴承磨损、转鼓撞击外壳引发事故。防止杂物落入。当离心机无盖时，工具和其他杂物容易落入其中，并可能高速飞出，造成人员伤害。严禁不停车清理。不停车或未停稳时进行器壁清理，工具会脱手飞出，使他人致伤。因此在离心机转动的情况下，严禁将手伸入离心机处理各种情况。6. 固体流态化操作单元的相关知识6.1 什么叫固体流态化？流态化一般指固体流态化，又称假液化。利用流动流体的作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种

9、流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术，属于粉体工程的研究范畴。6.2固体流态化在化工生产中的应用？流态化是目前化学工业以及其他许多行业（譬如能源、冶金等）广泛使用的一门工业技术。在化学工业中主要用以强化传热、传质，亦可实现气固反应、物理加工乃至颗粒的输送等过程。7.加热单元操作的相关知识7.1什么是加热？ 加热是指热源将热能传给较冷物体而使其变热的过程。一般的外在表现为温度的升高，可以用温度计等设备直接测量。7.2加热方式分为哪几类？根据热能的获得，可分为直接的和间接的两类。直接热源加热是将热能直接加于物料，如烟道气加热、电流加热和太阳辐射能加热等。间接热源加热是将上述直接

10、热源的热能加于一中间载热体，然后由中间载热体将热能再传给物料，如蒸汽加热、热水加热、矿物油加热等。7.3化工生产中常用的加热方式有？主要有导热油加热、蒸汽加热、水浴加热、油浴加热、电加热等方式7.4化工生产中有关加热操作的相关注意事项？加热是化工生产中的常用操作之一，对于化学反应是至关重要的。加热操作应注意以下几点：保证适宜的反应温度。温度是化学反应最重要的条件。在进行加热操作时，必须按照工艺工艺要求升温，温度不能过高，否则将导致催化剂烧坏，反应被迫停止；对于放热反应，速度加快，放热量增加，撤热不及时会引起温度失控，不仅会烧坏催化剂，还可能发生冲料、燃烧和爆炸事故。保持适宜的升温速度。加热操作

11、时，要保持一定的升温速度，不能过快。因为实际温度通过测量反馈到显示仪表上是有时间滞后的，也就是说仪表上显示的温度比实际温度要低，若温度升温过快，就很容易使反应温度超过工艺要求温度上限，从而引发事故。严密注意压力变化。加热操作时，要严密注意设备的压力变化，通过排气等措施，及时调节压力，以免升温过程中造成压力过高，发生冲料、燃烧、爆炸等事故。正确选用加热介质。一般加热温度在100以下的可以用热水循环加热；100到140的可以用蒸汽加热；140以上的可以用导热油加热。选择油加热时要防止泄露，引起火灾爆炸。对忌水的物料加热时不能用水或蒸汽，以免物料泄露遇水发生事故，可采用油加热。必要时采取惰气保护。加

12、热温度接近或超过物料自燃点的过程，应采用惰性气体保护。对于非裂解过程，当加热温度接近物料分解温度时，应停止加热，万不可冒险操作，引发事故。8冷却与冷凝操作单元的相关知识8.1什么是冷却和冷凝?冷却，指使热物体的温度降低而不发生相变化的过程。冷凝则是使热物体温度降低发生了相变化得过程。8.2冷却和冷凝在化工生产中的的应用及其注意事项? 冷却和冷凝过程广泛应用于化工生产中反应产物后处理和分离过程。冷却冷凝操作应该注意以下几点;正确选用冷却冷凝设备。根据冷却冷凝的物料的温度、压力、性质及工艺要求正确选择 冷却冷凝设备和制冷剂。严格注意冷却冷凝设备的密封性。防止物料窜入冷却集中和冷却剂渗入物料中，发生

13、混合引发事故。冷却冷凝介质不能中断。冷却冷凝过程中，冷却剂不能突然中断，否则不能及时导出热量，引起系统温度失控，造成生产事故，甚至可能导致燃烧爆炸事故。开车前清理积液。冷却冷凝系统开车前，应首先清理冷却冷凝器中的积液和气体，待冷却剂流动正常后，在通入高温物料。排空保护。为了保证物料中不凝可燃气体顺利排出，排空系统应进行冲氮保护。9.蒸发单元操作的相关知识9.1什么是蒸发？溶液的蒸发通常是指通过加热使溶液中一部分溶剂汽化，以提高溶液中非挥发性组分的浓度(浓缩)或使溶质从溶液中析出结晶的过程。通常，温度越高、液面暴露面积越大，蒸发速率越快；溶液表面的压强越低，蒸发速率越快 。9.2 蒸发

14、单元操作在化工生产中的应用以及注意事项？蒸发操作是化工生产中产物的浓缩或结晶前的主要操作过程，有时原料预处理也常用上，进行蒸发操作应注意以下两点：严格控制蒸发温度。溶液蒸发过程中，结晶、沉淀和污垢的产生会降低传热效率，导致局部过热以及设备堵塞，甚至造成热敏性物质分解，可能引发燃烧事故。因此，操作中要按工艺要求严格控制蒸发温度，防止结晶、沉淀和污垢的产生。保证蒸发器内的液位。蒸发过程中，应保证蒸发器内一定的溶液量。一旦蒸发器内溶液被蒸干，严禁立刻加入蒸发溶液，防止溶剂突然大量气化引起超压，发生爆炸事故。应停止供热，待冷却后，再加料进行操作。10.蒸馏单元操作相关知识10.1 什么是蒸馏？蒸馏是一

15、种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。与其它的分离手段，如萃取、过滤结晶等相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂，从而保证不会引入新的杂质。10.2 蒸馏单元操作在化工生产中的分类？ 蒸馏是化工生产中分离液体混合物，精制液体产品最常用的操作过程。化工生产中的蒸馏操作有常压蒸馏、减压（真空）蒸馏和加压蒸馏三种。10.3 常压蒸馏的适用范围及相关注意事项？常压蒸馏 主要用于分离中等挥发度（沸点在100左右）的液体。操作时应注意以下几点。正确选用再沸热源。蒸馏操作一般不采用明火做

16、热源，应采用蒸汽或者导热油较为安全。注意防腐和密闭。为了防止易燃液体或者蒸汽泄露，引发火灾爆炸，应保证系统的密闭性；对于蒸馏有腐蚀性的液体，应防止塔壁和塔板等被腐蚀，以免引起泄露。防止冷却水漏入塔内。对于高温蒸馏系统，一定要防止塔顶冷凝器的冷却水突然漏入蒸馏塔内。否则水会迅速汽化导致塔压迅速增高而发生冲料，甚至引发火灾爆炸。防止堵塔。常压蒸馏操作中，还应防止因液体所含高沸物或聚合物凝结造成堵塞，使塔压升高引起爆炸。保证塔顶冷凝。塔顶冷凝器中的冷却水不能中断，否则未凝易燃蒸气逸出可能引起爆炸。10.4 减压蒸馏操作的适用范围及相关注意事项？对于沸点较高，或在高温下易分解或聚合的液体分离，采用减压

17、（真空）蒸馏既节能又安全。操作时因注意以下几点:保证系统密闭。减压（真空）蒸馏系统密闭性十分重要。蒸馏过程中一旦吸入空气，很容易引起燃烧爆炸事故。因此，减压（真空）蒸馏系统所用的真空泵应安装单向阀，防止突然停泵造成空气倒吸入设备。保证停车安全。减压（真空）蒸馏系统停车，应先冷却，然后通入氮气吹扫置换，再停真空泵。若先停真空泵，空气将吸入高温蒸馏塔，引发燃烧爆炸。保证开车安全。减压（真空）蒸馏系统停车时，应先开真空泵，然后开启塔顶冷却水，最后再开蒸汽。否则，液体会被吸入真空泵，可能引起冲料，引起爆炸。10.5加压蒸馏操作的适用范围及相关注意事项？对于常压沸点低于30的液体，应采用加压蒸馏操作。常

18、压操作的安全要求也适用于加压蒸馏。除此，加压蒸馏操作还需要注意以下两点。保证系统密闭。加压操作，气体或蒸汽容易向外泄露，引起火灾、中毒和爆炸等事故。设备必须保证很好的密闭性。严格控制压力和温度。由于加压蒸馏处理的液体沸点都比较低，危险性很大，因此，为了防止冲料等事故发生，必须严格控制蒸馏压力和温度。并安装安全阀。11.吸收单元操作相关知识11.1吸收单元操作在化工生产中的作用以及相关注意事项？吸收操作是化工生产中分离气体混合物，精制气体原料和产品的最常用的操作过程。操作时应注意以下两点：保证系统的密闭。由于吸收操作处理的是气体混合物，为防止气体逸出造成燃烧、爆炸和中毒等事故，设备必须保证很好的

19、密闭性。安全使用吸收剂。吸收操作中很多吸收剂具有腐蚀性等危险特性，在使用时应按化学危险物质使用注意事项操作，避免造成伤害性事故。12.萃取单元操作相关知识12.1什么是萃取以及在化工生产中的应用？萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。广泛应用于化学、冶金、食品等工业，通用于石油炼制工业。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。12.2萃取单元操作在化工生产中的适用范围以及相关注意事项？萃取与其他分离溶

20、液组分的方法相比，优点在于常温操作，节省能源，不涉及固体、气体，操作方便。萃取在如下几种情况下应用，通常是有利的：料液各组分的沸点相近，甚至形成共沸物，为精馏所不易奏效的场合。低浓度高沸组分的分离，用精馏能耗很大。多种离子的分离。不稳定物质（如热敏性物质）的分离。操作时应注意以下两点：对萃取剂选择是很重要的， 必须满足萃取剂和原溶剂互不混溶 ，萃取剂和溶质互不发生反应 ，溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 等条件。只有选择比较合适的萃取剂，不仅可以使萃取剂在操作的过程中能够正常的运行，对经济也是非常合理的。.加入萃取剂要与原溶液充分接触(搅拌).，然后静置分层。

21、待完全分层后才能进行分液操作，否则易使产物损失。13.结晶单元操作相关知识13.3什么是结晶以及结晶的常用的结晶方法有哪几种？在化学里面，热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出，这一过程叫结晶。晶体在溶液中形成的过程称为结晶。结晶的方法一般有2种：一种是蒸发溶剂法，它适用于温度对溶解度影响不大的物质。沿海地区“晒盐”就是利用的这种方法。另一种是冷却热饱和溶液法  。此法适用于温度升高，溶解度也增加的物质。如北方地区的盐湖，夏天温度高，湖面上无晶体出现；每到冬季，气温降低，石碱(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物质就从盐湖里

22、析出来。在实验室里为获得较大的完整晶体，常使用缓慢降低温度，减慢结晶速率的方法。13.4结晶溶剂选择的相关注意事项？选择的溶剂应不与欲纯化的化学试剂发生化学反应。选择的溶剂对欲纯化的化学试剂在热时应具有较大的溶解能力，而在较低温度时对欲纯化的化学试剂的溶解能力大大减小。对欲纯化的化学试剂中可能存在的杂质或是溶解度甚大，以便能使杂质在欲纯化的化学试剂结晶和重结晶时留在母液中，在结晶和重结晶时不随晶体一同析出；或是溶解度甚小，以便能使杂质在欲纯化的化学试剂加热溶解时，很少在热溶剂溶解，在热过滤时被除去。选择的溶剂沸点不宜过于高，以免该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体表面不容易除尽。14.干燥操作单元

23、相关知识14.1 什么是干燥？化工生产中常用的干燥方法分为哪几种？干燥是化工术语，在化学工业中，常指借热能使物料中水分(或溶剂)气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。干燥是化工生产中精制固体产品常用的操作过程。化工生产中常用的干燥方式有对流干燥和传导干燥。14.2 对流干燥注意事项？对流干燥的设备主要有箱式电阻器、气流干燥器等。对流干燥设备操作时应注意以下几点：严格控制干燥温度。为防止出现局部过热造成物料分解以及易燃蒸气逸出或者粉尘逸出，引起燃烧爆炸，干燥操作要严格控制温度。严格控制干燥气流的速度。在对流干燥中，由于物料相互运动发生碰撞，摩擦易产生静电，容易引起干燥过程中所产生的易燃气体和

24、粉尘与空气混合发生爆炸。因此，干燥时严格控制干燥气流的速度，并安装设置良好的接地装置。严格控制有害杂质。对于干燥物料中可能含有自燃点很低或其他有害物质，在干燥前应彻底清除，防止在干燥时发生危险。定期清理死角积料。为防止积料长期受热发生变化引起事故，应定期对干燥设备中的死角进行清理，清理应在停车状态下进行，并按检修要求进项安全清理。14.3传导干燥注意事项？传导干燥设备主要有滚筒干燥器和真空干燥器，滚筒干燥器操作时应注意，要适当调整刮刀与筒壁之间的间隙，牢牢固定住刮刀，防止产生撞击火花。真空干燥器操作时应注意消除真空时一定先降低温度后才能放进空气，以免引起火灾爆炸。16.粉碎操作单元的相关知识

25、在化工生产中，采用固体物料作反应原料或催化剂，为增大表面积，经常要进行固体粉碎或研磨操作。即利用挤压、撞击、研磨和劈裂等方法，将大块物料最终变为粉状过程。粉碎或研磨有干法和湿法两类。粉碎研磨过程注意以下问题：系统密闭、通风。粉碎研磨过程必然会产生大量粉尘，为防止粉尘扩散引起的各种事故，粉碎研磨设备必须要做好密闭，同时操作环境要保持良好的通风，必要时可安装喷淋设备。系统内的摩擦。对于进行可燃、易燃物质粉碎研磨的设备，应有可靠的接地和防爆装置，要保持良好的润滑状态，防止摩擦生热和产生静电，引起粉尘燃烧爆炸。系统的惰性保护。为确保易燃易爆物质粉碎研磨过程的安全，密闭的研磨系统内应通入惰性气体进行保护

26、。17.混合操作单元相关知识混合是化工生产中最基本的单元过程之一。包括液体与液体的混合、固体与液体的混合、固体与固体的混合。气体与气体的混合不包括在内。常用的混合设备有机械搅拌和气流搅拌两种。混合操作也是一个比较危险的过程。操作时应注意以下几个问题。桨叶强度与转速。采用机械搅拌进行混合过程，浆叶强度是非常重要的。浆叶强度要高，安装要牢固，浆叶的长度不能过长，搅拌转速不能随意提高，否则容易导致电机超负荷、浆叶折断以及物料飞溅等事故。设备密闭。对于混合能产生易燃易爆或有毒物质的过程，混合设备应保证良好的密闭，并充入惰性气体进行保护。防静电。对于混合易燃、可燃粉尘的设备，应有很好的接地装置，并应在设

27、备上安装爆破片。搅拌突然停止。由于负荷过大导致电机烧坏或突然停电造成搅拌停止，会导致物料局部过热，引发事故。因此应有紧急应对措施，如设置冷却装置等。检修安全。机械搅拌设备检修时，应切断电源并在电闸处明示或派专人看守，以防止设备突然启动造成重大人身伤害。18.加料操作单元相关知识化工生产中投料一般有压入法、负压抽入法、人工法三种。压入法投料 压入法投料指正压下投料采用的方法，采用压入法加料时应注意以下几个问题：置换。压入易燃物料时应先对加入设备（如反应器等）进行惰性气体吹扫置换，然后压入物料，防止压入物料与空气混合可能产生危险。防静电。压入易燃物料时必须严格控制压力，以防止物料猛烈喷射摩擦产生静电火花，引起意外事故，同时设备还要有良好的接地。防泄露。正压系统应保证良好的密封，防止因物料逸出引发事故。 负压抽料 对于逸出后容易造成中毒、爆炸等事故的物料，可以采用负