2016化工工艺试验工技能培训与考核（高教版）教案：模块二化工生产基本操作

PAGEPAGE40模块二化工生产基本操作子模块1化工生产中的传热操作【课题】项目1换热器操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够按操作要求正确操作列管式换热器，掌握换热器启动、正常运行和停车操作技能。2．能够熟练判断及排除换热器在运行中的常见故障，掌握其维护保养方法。3．熟悉换热器的结构，能够熟练拆装换热器。【教学重点、难点】重点：列管式换热器操作，换热器的结构难点：判断及排除换热器故障【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习传热的相关知识。【教学过程】一、导入化工生产中经常需要对物料进行加热或冷却，不管是加热还是冷却，无非是把热量从高温物质传到低温物质，这就需要用到换热器。本项目学习最常用的换热器列管式换热器的使用。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示传热实训装置操作。3．说明数据的记录与处理方法。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备；2．开车：开仪表电源、开冷流体、开蒸气；3．调节冷流体流量及蒸气压力，记录冷流体入口温度t1和出口温度t2；4．停车：关蒸气阀、关冷水阀、切断电源。5．计算换热器传热系数K：四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．列管式换热器的结构、特点与工作原理。2．固定管板式、U形管式和浮头式列管式换热器在结构上和工艺控制上有什么不同？3．比较套管式换热器、蛇管式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器的结构与特点的不同。教师讲解内容1．传热基本方程 （2-2）式中Q——导热速率（单位时间内传递的热量），J/s（W）；A——传热面积，m2；tm——平均温度差，K；K——传热系数，W/m2·K；2．热负荷与传热速率概念的区别热负荷是指要求换热器在单位时间内传递的热量，是换热器的生产任务。如要求将一定量的热流体从360K降至300K，需要移出的热量。传热速率是指换热器单位时间内传递的热量，是换热器本身的换热能力，是设备的特性。换热器的传热速率必须不低于热负荷。3．传热量计算（1）流体温度变化的显热QT＝qmTCpT（T1－T2）或Qt＝qmtCpt（t2－t1）式中Cpt、CpT——冷、热流体的定压比热容，J/（kg·K）；T1、T2——热流体的进、出口温度，K；t1、t2——冷流体的进、出口温度，K。（2）流体发生相变的潜热QT＝qmTrT或Qt＝qmtrt式中rt、rT——冷、热流体的汽化潜热，J/kg（3）冷热流体的焓差QT＝qmT（H1－H2）或Qt＝qmt（h2－h1）式中qmt，qmT——冷、热流体的质量流量，kg/s。；H1，H2——热流体的进、出口的质量焓，J/kg；h1、h2——冷流体的进、出口的质量焓，J/kg。4．间壁两侧流体传热平均温度差（1）恒温传热时的平均温度差 （2-10）（2）变温传热时的平均温度差 （2-11）逆流时，Δt1＝T1－t2，Δt2＝T2－t1；并流时，Δt1＝T1－t1，Δt2＝T2－t2。对于同样的进出口条件，Δtm逆＞Δtm并，且可以节省加热剂或冷却剂的用量，工业上一般采用逆流。对于一侧温度有变化，另一侧恒温，Δtm逆＝Δtm并。当Δt1－Δt2≤2时，可以用算术平均温度差代替对数平均温度差。5．传热系数总传热系数K在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。K是表示换热设备性能优劣的重要参数，是对换热设备进行计算和评价的依据。可以根据现场测定数据求得，也可由公式求得，还可根据经验值选取。6．强化传热的途径由总传热速率方程可知，Dtm、K、A增大，均可提高传热速率Q，因此强化传热可以采取以下途径：（1）逆流操作；提高加热剂的温度，降低冷却剂的温度，提高传热平均温差。（2）增大总传热面积。（3）增大传热系数。具体措施：增加流速，改变流向，增大流体的湍动程度，以减少污垢的沉积；及时清洗设备，以除去污垢。【作业】1．调查化工企业所用换热器的类型、结构，并分析选用理由。2．换热器传热效率下降的原因有哪些？应该如何处理？3．采用不同加热剂或冷却剂时，换热器的操作要点有何不同？

子模块2固体物料的操作项目2固体物料的输送操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作皮带输送机输送物料。2．熟悉皮带输送机的结构及操作要点，能够进行维护保养。【教学重点、难点】重点：皮带输送机操作难点：皮带输送机的调整【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】2学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习固体物料处理的相关知识。【教学过程】一、导入化工生产中的原料与产品有很多是固体物料，要进行相关的处理。本项目学习输送设备皮带输送机的使用。二、布置实训任务1．布置实训任务。2．演示皮带输送机操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．开车3．输送物料4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。1．固体物料输送机械有哪些类型，各适用于什么场合？【作业】1．调查企业中所用固体物料输送机械的类型，并分析其选用理由。2．皮带输送机的布层橡胶输送带对输送的物料有什么要求？项目3固体物料的粉碎操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练使用球磨机粉碎物料。2．熟悉球磨机的结构、操作要点及维护保养方法。【教学重点、难点】重点：球磨机操作难点：粉碎机调整与维护【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】2学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习固体物料处理的相关知识。【教学过程】一、导入固体物料的粉碎不只在化工厂中应用，生活中应用也很多，如磨面粉。粉碎设备有很多种，本项目学习球磨机的使用。二、布置实训任务1．布置实训任务。2．演示球磨机操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查设备2．开车：开油泵和冷却水，启动球磨机，空载运行，检查，投料。3．粉碎物料4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。1．固体物料粉碎可以采用哪些方式？2．比较球磨机、颚式破碎机、圆锥式破碎机和辊筒式破碎机的结构、特点及应用场合。【作业】1．有粘性的固体物料如三氧化二铝，若用球磨机研磨会遇到什么问题？怎样处理？项目4固体物料的筛分操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作振动筛筛分物料。2．熟悉振动筛的工作原理，结构及其维护保养方法。【教学重点、难点】重点：振动筛操作难点：振动筛的维护【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】2学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习固体物料处理的相关知识。【教学过程】一、导入筛分就是利用筛子将固体物料分级。本项目学习振动筛的使用。二、布置实训任务1．布置实训任务。2．演示振动筛操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查设备2．无负荷启动3．筛分操作4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。1．振动筛、固定栅式筛、圆盘筛、滚筒筛、簸动筛的结构及特点。2．筛的形式与规格。【作业】1．振动筛的层数是否越多越好？三层振动筛可以取得几种粒度的产品？2．固体物料筛分设备有哪些类型？试比较其特点及应用场合。项目5固体与液体的分离操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作三足式离心机分离固液混合物料。2．能够熟练操作板框压滤机分离固液混合物料。3．熟悉各种固液分离设备的特点和维护方法。【教学重点、难点】重点：三足式离心机、板框压滤机操作难点：固液分离设备的控制与维护【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习固液分离的相关知识。【教学过程】一、导入要从河水中捞出沙子，应该采用什么办法？本项目学习固液分离设备的使用。二、布置实训任务1．布置实训任务。2．先后演示三足式离心机和板框压滤机操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．三足式离心机分离固液混合物料（1）检查设备（2）开车（3）离心分离操作（4）停车2．板框式压滤机分离固液混合物料（1）装合压滤机（2）检查准备（3）开车（4）过滤（5）洗涤（6）停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。1．固液分离有哪些方法？各采用什么设备？根据什么原理？2．采用沉降分离的有什么设备，结构如何？3．采用过滤分离的有什么设备，结构如何？4．采用离心分离的有什么设备，结构如何？【作业】1．离心机正常启动前，常短暂接通电源并立即停车，称为“假启动”，其目的是什么？2．调整运转的离心机在运行中可能出现哪些不正常现象？如何处理？3．板框压滤机装合时应注意哪些问题？4．板框压滤机产生漏液的原因是什么？如何处理？项目6固体物料干燥操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作沸腾床干燥物料。2．熟悉干燥设备的类型及选用。【教学重点、难点】重点：沸腾床操作难点：沸腾床干燥原理【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习固体物料干燥的相关知识。【教学过程】一、导入湿物料干燥就是要除去其中的水分，我们一般采取什么办法？本项目学习沸腾床的使用。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务，说明干燥要求。2．演示沸腾床操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查设备2．开车：启动风机，启动加热装置。投入湿物料干燥4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．固体物料去湿的方法有哪几种？2．对流干燥原理。3．有哪些类型的干燥设备？试比较其结构特点与应用场合。教师讲解内容1．相对湿度（）的概念与用途。2．干燥速率的概念与控制措施。【作业】1．仔细观察沸腾床结构，分析其结构的合理性。2．若出口物料湿度过大，是由什么原因引起的？应如何解决？

子模块3液体物料的操作项目7液体的输送操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练地进行离心泵的启动、正常运转和停车操作；2．能够分析离心泵常见故障的原因并排除。3．能够熟练地调整填料压盖或机械密封端面的松紧程度、更换填料。【教学重点、难点】重点：离心泵操作难点：离心泵常见故障的判断与排除【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习流体输送的相关知识。【教学过程】一、导入展示流体输送实训装置。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．流体输送基本知识。3．演示流体输送实训装置操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．灌泵，开车3．正常运转，调节流量4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．离心泵的结构，叶轮、泵壳、轴封装置的作用。2．离心泵的工作原理是怎样的？3．离心泵有哪些类型，各有什么特点？4．生产中应该根据什么来选用离心泵？5．除离心泵外，还有许多其他类型的泵，其结构与性能有什么特点？6．化工管路有哪些部分组成？化工管路的连接方式有哪几种？化工管路安装时应注意什么原则？教师讲解内容1．流体静力学基本方程液体内部任意水平面上的压力可用静力学基本方程式计算。（2-12）式中p——液体内部任意一点的压力，Pa；p0——液面上方的压力，Pa；ρ——液体的密度，kg/m3；h——该点距离液面的高度，m。静力学基本方程式表明：在静止的、连通着的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力相等。利用静力学方程式可以进行压力及压差测量，液位高度测量和液封高度计算。2．稳定流动的连续性方程稳定流动系统的流体质量流量相等。（2-14）若流体为不可压缩流体，即ρ为常数，则（2-15）式（2-15）说明不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，它们的体积流量也相等。而且管道截面积A与流体流速u成反比，截面积越小，流速越大。对于圆管，，故（2-16）式（2-16）说明不可压缩流体在管道内的流速u与管道内径的平方d2成反比。管径越小，流速越大，管径最小的地方，流速最大。3．柏努利方程不可压缩流体在系统中稳定流动，流体从截面1-经泵输送到截面2-。（2-17）式中gZ1，，——分别为单位质量流体在截面l-上的位能、动能、静压能，J/kg；gZ2，，——分别为单位质量流体在截面2-上的位能、动能、静压能，J/kg；We——流体从输送机械获得的外加能量，J/kg；Σhf——流体流经两截面的能量损失，J/kg。将式（2-17）中的各项除以g，则可得（2-18）式中，，——分别称为位压头、动压头、静压头，为单位重量（1N）流体所具有的机械能，m；He——有效压头，，单位重量流体在截面1-与截面2-间所获得的外加功，m；Hf——压头损失，，单位重量流体从截面1-流到截面2-的能量损失，m。式（2-18）为以单位重量流体为计算基准的柏努利方程，式中各项均表示单位重量流体所具有的能量，单位为J/N（m）。m的物理意义是单位重量流体所具有的机械能把自身从基准水平面升举的高度。柏努利方程的应用：确定两设备间的相对位置高度；确定输送设备的有效功率；确定输送液体的压力；求管路中流体的流量。4．离心泵的性能参数性能参数单位定义影响因素流量qVm3/hm3/s离心泵在单位时间内所输送的液体体积泵的结构尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速等。泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关扬程Hm也称压头，单位重量流体经泵所获得的能量泵的扬程大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速等。泵的扬程可用实验测定效率η离心泵的有效功率与轴功率之比，反映离心泵能量损失的大小泵的效率与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵效率值高些，可达90%左右，小型泵效率低些，为50%～70%，此值由实验测得轴功率PWkW泵轴所需的功率随设备的尺寸、流体的粘度、流量等的增大而增大离心泵的特性曲线，如图2-35所示。图2-35IS100-80-125型离心泵的特性曲线（1）H－qV线表示泵的扬程与流量的关系。离心泵的扬程随流量的增大而下降。（2）P－qV线表示泵轴功率和流量的关系。离心泵的轴功率随流量的增大而提高，流量为零时轴功率最小。（3）η－qV线表示泵的效率和流量的关系。当qV＝0时，η＝0；随着流量的增大，效率随之上升达到一个最大值；而后随流量增大，效率下降。离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。5．影响离心泵性能的主要因素（1）输送液体的粘度粘度越大，泵内能量损失越大，泵流量、扬程减小，效率下降，轴功率增大。（2）输送液体的密度离心泵的体积流量及扬程与液体密度无关，功率则随密度增大而增大。（3）离心泵的转速当液体粘度不大，泵的效率不变时，泵的流量、扬程、轴功率与转速可近似用比例定律计算，即（2-19）（4）叶轮直径当泵的转速一定时，其扬程、流量与叶轮直径有关，可用切割定律表示（2-20）5．离心泵的安装高度汽蚀现象。为防止汽蚀现象发生，须限制泵的安装高度。离心泵的安装高度（吸上高度）是指泵入口中心处与吸入液面间的垂直距离，可按下式计算（2-21）式中Hg——允许安装高度，m；p0——吸入液面压力，Pa；ps——操作温度下液体的饱和蒸气压，Pa；Δh——允许汽蚀余量，由泵的性能表查得，m；ρ——被输送液体的密度，kg/m3；Hf，0-1——液体流经吸入管的压头损失，m。从安全角度考虑，泵的实际安装高度值一般应比计算值再低0.5～1m。当计算之Hg为负值时，说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。6．离心泵的工作点压头与流量的关系曲线称为管路特性曲线，如图2-36所示。图2-36管路特性曲线图2-37离心泵的工作点在一定管路系统中，泵的特性曲线与管路特性曲线的交点即为泵的工作点。离心泵只有在工作点工作，管中流量才能稳定。泵的工作点以在泵的效率最高区域内为宜。7．离心泵的流量调节方法改变泵工作点的位置，即可调节泵的流量。改变管路系统中离心泵出口阀的开度，即可改变管路特性曲线。改变泵的转速，流量和扬程均能增加。随着无级变速设备在工业中的应用，这种调节将成为一种方便且节能的流量调节方式。【作业】1．离心泵在启动和停车前，为什么都要关闭出口阀？原因相同吗？2．离心泵启动前为什么要灌泵？灌泵时如何判断泵内空气已完全排出？3．随着流量的增大，泵入口处的真空度和出口处的压力表读数如何变化？4．离心泵启动后没有液体送出，是什么原因？应如何处理？5．离心泵输出液流量下降是什么原因？应如何处理？项目8溶液的蒸发操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作蒸发器，熟练完成溶液蒸发工作。2．熟悉各种蒸发器的结构及操作要点，能够判断操作中的常见故障，并及时处理。【教学重点、难点】重点：蒸发操作难点：蒸发操作中故障判断及处理【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习溶液蒸发的相关知识。【教学过程】一、导入将稀溶液浓缩是要用到蒸发的，将溶质从溶液中结晶出来也是要用到蒸发的。工业生产中的蒸发需要采用蒸发器，本项目学习蒸发操作。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示蒸发实训装置操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．开车：加料、开蒸气，抽真空，开启加料泵3．正常运行：调整蒸气流量或进料量，控制蒸发速度和液位4．停车：依次关闭进料阀、蒸气阀、真空阀，破真空5．卸料6．洗效（刷罐）四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．蒸发器有哪些类型？其结构、特点及应用场合有什么不同？2．蒸发器需要哪些辅助装置？教师讲解内容1．各种不同蒸发流程。2．多效蒸发与单效蒸发流程的区别。图2-45单效真空蒸发流程图2-46多效蒸发流程3．三种常见加料流程（并流加料、逆流加料和平流加料）的特点及使用场合。【作业】1．真空蒸发器操作时常出现的异常现象有哪些？分析其产生原因，讨论其处理方法。2．提高蒸发器生产强度的途径有哪些？3．蒸发操作需要消耗大量的热能，可采取哪些措施以降低能量消耗？项目9溶液的精馏操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能按操作要求正确操作精馏塔。2．能够及时地处理精馏塔操作过程中的常见故障并进行维护。【教学重点、难点】重点：精馏操作难点：精馏塔操作常见故障的判断与处理【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习精馏的相关知识。【教学过程】一、导入工业乙醇中有许多杂质，怎样提纯？可用精馏。本项目学习精馏操作。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示精馏实训装置操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．开车：加料，通电，升温，冷凝液全回流，进料3．正常运行：保持规定塔釜液面4．采样分析5．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．精馏塔的结构是怎样的？板式塔上的各部件有什么作用？2．筛板、浮阀塔板、喷射塔板的结构及特点有什么不同？3．影响精馏操作的主要因素。4．板式塔的异常操作现象：漏液、液泛。教师讲解内容1．蒸馏原理。蒸馏分离的依据是混合物中各组分的挥发性差异，分离的条件是必须造成气液两相系统。挥发能力高的组分称为易挥发组分或轻组分，挥发能力低的组分称为难挥发组分或重组分。蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏及特殊精馏；操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏；物系中组分数：双组分蒸馏、多组分蒸馏；操作压力：常压蒸馏、减压蒸馏、加压蒸馏。2．精馏原理多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法，使混合液得到较完全分离，以获得接近纯组分。图2-51苯-甲苯混合液的t-x-y图图2-51中以温度t为纵坐标，以气-液相平衡组成x或y为横坐标。图中有两条曲线，下方曲线为t-x线，称为饱和液体线或泡点线；上方曲线为t-y线，称为饱和蒸气线或露点线。两条曲线将t-x-y图分成三个区域：饱和液体线以下区域为液相区或过冷区，饱和蒸气线以上区域为气相区或过热蒸气区，两条曲线之间的区域为气-液共存区，在该区气液两相共存。将温度为t0，组成为xf的苯-甲苯溶液，加热到B点，使其在温度t1下部分汽化。混合液将分成互成平衡的气-液两相。气相组成为y1（y1＞xF），液相组成为x1（x1＜xf）。将上述气相进行部分冷凝，先冷到E点，获得新的气-液平衡的两相（～），从图可见＞y1，若将的气相又部分冷凝到F点，则又获得新平衡条件下的气-液相，其组成为，且＞＞y1＞xF。这样依次将获得的气相进行足够多次的部分冷凝后，气相中易挥发组分含量越来越高，最后可得到易挥发组分含量很高的馏出液——纯苯。另一方面如果将组成为x1的液相加热到C点，使其部分汽化。这时又出现新的气-液平衡，获得组成为x2的液相。由于易挥发组分进一步转入气相，故使液相易挥发组分含量降低，即x2＜x1＜xf。如果再将组成为x2的液相加热到D点，使之部分汽化，又得到解决组成为x3的液相。同理x3＜x2＜x1＜xf。依此类推，将获得的液相进行足够多次的部分汽化，则液相中易挥发组分含量越来越低，即难挥发组分含量越来越高，最后可得到难挥发组分含量很高的残留液——甲苯。塔底上升蒸气和塔顶液相回流是保证精馏操作连续稳定进行的必要条件。3．精馏操作流程图2-52连续精馏装置连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液）。塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较纯净的组分。精馏塔以加料板为界分为两段，加料板以上的塔段为精馏段，其作用是逐板增加上升气相中易挥发组分的浓度。包括加料板在内的以下塔板为提馏段，其作用是逐板提取下降的液相中易挥发组分。再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸气流。冷凝器的作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流。4．精馏塔的物料衡算图2-53精馏塔的物料衡算如图2-53，对连续精馏装置的精馏塔做物料衡算，以单位时间为基准，则总物料衡算：F＝D＋W

（2-27）易挥发组分：FxF＝DxD＋W

xW

（2-28）式中F、D、W——分别表示原料、塔顶产品（馏出液）、塔底产品（釜残液）流量，kmol/h或kg/h；

xF、xD、xW——分别表示原料液、塔顶产品、塔底产品中易挥发组分的摩尔分数或质量分数。

在精馏计算中分离要求的不同表示形式：馏出液的采出率：

（2-29）釜残液的采出率：

（2-30）塔顶易挥发组分的回收率：

（2-31）塔釜难挥发组分的回收率：

（2-32）【作业】1．精馏操作的依据是什么？精馏与蒸馏之间有什么关系？2．连续精馏为什么必须回流？回流比的改变对精馏操作有何影响？3．精馏塔塔釜液位过高可通过哪几种方法调至正常？4．精馏塔压力过高的原因是什么？可以通过哪些手段调节至正常？项目10溶液的萃取操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作连续式液-液萃取装置，完成液-液萃取。2．熟悉各种类型萃取设备的结构及操作特点，能够正确维护萃取设备。【教学重点、难点】重点：萃取操作难点：萃取设备的结构【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习溶液萃取的相关知识。【教学过程】一、导入桔子皮用乙醇浸泡一段时间后，乙醇便有了桔子香，这便是萃取。要提取固体中的某种成分，或者无法采用精馏分离液体混合物时，常常采用萃取。本项目学习萃取操作。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示萃取实训装置操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．开车：开溶剂输送阀，开进料阀3．正常运行：进料量、溶剂比、回流量调整到设定值4．产品分析：采集萃取液、萃余液样品分析5．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容不同类型的萃取设备，其结构和特点有什么不同？萃取操作过程是怎样的？各个步骤有什么作用？萃取剂、萃取温度、溶剂比、萃取方式变化对萃取操作有什么影响？教师讲解内容1．萃取原理萃取操作属于传质过程，在萃取过程中，易溶组分从混合物进入溶剂，发生了传质现象。原料液在混合器中与萃取剂充分搅拌混合后，进入分层器，静置后自然分层，上层为密度较小的轻液，下层为密度较大的重液。工业上常将含有萃取剂较多的液体叫做萃取相，含萃取剂较少的液体叫萃余相。两层分别设法除去萃取剂，就可以得到两个组成不同的产品。图2-60萃取原理示意图【作业】1．比较蒸馏与萃取的异同点。2．萃取操作开车时如何建立萃取系统的溶剂循环？要想提高萃取液的浓度，应采取哪些措施？子模块4气体物料的操作项目11气体的压缩与输送操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够熟练操作往复式压缩机。2．熟悉各种气体输送机械的结构及特点，能够正确选用与维护。【教学重点、难点】重点：气体压缩机操作与维护难点：气体压缩机的调节【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】2学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习气体输送的相关知识。【教学过程】一、导入化工生产中的原料与产品有很多是气体物料，要输送。本项目学习气体输送设备使用。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示压缩机操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．空载启动3．运行：逐渐关闭放空阀升压，打开送气阀门向外送气。4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容气体输送机械是怎样分类的？各种机械用于什么场合？常见真空泵的结构及工作原理有什么不同？教师讲解内容1．离心式通风机的结构和工作原理。2．离心式压缩机的结构和工作原理。3．往复式压缩机的结构和工作原理。4．罗茨鼓风机的结构和工作原理。图2-64罗茨鼓风机【作业】1．往复式压缩机采用什么方法调节排气量？排气量不足是什么原因造成的？应如何解决？2．多级压缩机有什么特点？为什么要采用多级？3．不同类型气体输送机械各有何特点？试比较它们的适用场合？项目12填料吸收塔操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够按要求操作吸收塔，熟悉吸收塔各部件的结构和作用。2．熟悉吸收操作过程的注意事项，能够及时发现和处理吸收操作过程中的常见故障。【教学重点、难点】重点：填料吸收塔操作难点：吸收原理及吸收故障处理【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习气体吸收的相关知识。【教学过程】一、导入酸雨是怎样形成的？怎样净化含污染物的尾气？可以用吸收解决之。本项目学习吸收操作。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示填料塔操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．开车：开启水阀，开空气阀及氨气3．正常操作，录相关数据，并进行尾气分析4．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容吸收是怎么回事？解吸又是怎么回事？吸收剂、吸收质和惰性气分别是指什么？以煤气脱苯为例，说明吸收操作的流程。填料塔的结构是怎样的？各部件起什么作用？4．在选择吸收剂时主要考虑什么问题？5．吸收塔操作的主要控制因素有哪些？对吸收操作怎样影响？教师讲解内容1．填料的种类、结构、装填方式及其特点。2．吸收原理吸收是气、液两相之间的传质过程，过程的极限是气、液两相达到平衡，也就是指气相在液相中溶解达到饱和。气相或液相的实际组成与相应条件下的平衡组成的差值称为吸收过程的传质推动力。吸收推动力越大，吸收越容易进行，越有利于吸收操作。吸收推动力的表示式为 （2-34）（2-35）式中，——气相，液相的实际组成；，——气相，液相的平衡组成。吸收机理——双膜理论：吸收是气相中的吸收质经过吸收操作转入到液相中去的一个传质过程。可以用双膜理论来解释。如图2-73所示。图2-73气体吸收双膜理论模型双膜理论的基本要点如下：（1）气液两相接触处有一界面，两侧分别存在气膜和液膜，吸收质以分子扩散方式通过此两层膜。（2）界面上吸收质从气相转入到液相，不存在传质阻力。（3）浓度差全部集中在两个膜层中，即阻力集中在两膜层中。吸收过程简化成为经过气液两膜的分子扩散过程，吸收过程的主要阻力集中于这两层膜中，吸收过程的推动力主要来源于气相的分压差和液相的浓度差。对易溶气体，阻力主要集中在气膜内，气膜阻力控制着整个过程的吸收速率，称“气膜控制”。对难溶气体，阻力主要集中在液膜内，液膜阻力控制着整个过程的吸收速率，称“液膜控制”。影响吸收速率的因素主要有以下几个方面：（1）双膜厚度要增大吸收速率，必须减小膜的厚度，增大流体的流速，使流体强烈地搅动。对气膜控制的吸收过程，要增大气速，增加气体总压；对液膜控制的吸收过程，要增大液体的流速，使液体强烈地搅动。（2）吸收推动力要增大吸收推动力，采用溶解度大的吸收剂、降低吸收温度、增加压力。（3）气液接触面积要使气液接触面积增大，必须增大气、液体的分散度、选用高效填料。【作业】1．吸收操作与蒸馏操作有什么异同点？2．温度和压力变化对吸收塔操作有什么影响？3．填料塔发生液泛现象应如何处理？4．吸收过程的双膜理论有什么局限性？怎样根据双膜理论来控制吸收操作条件？

子模块5反应器操作项目13釜式反应器操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够按要求熟练操作反应釜。2．能够解决反应釜使用中常出现的故障，并能对反应釜进行维护。3．能够熟练地拆装各种可拆反应器，并能进行日常维护。【教学重点、难点】重点：反应釜操作与维护难点：反应釜操作中的故障处理【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习反应器的相关知识。【教学过程】一、导入化学反应是化工生产过程的核心单元，反应器是化工生产中的核心设备，对其正确操作至关重要。本项目学习反应釜的使用。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示反应釜操作。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备2．加料3．升温，搅拌4．排料5．停车四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．按按聚集状态分，反应器分为几类，分别应用于什么场合？2．按反