化工单元过程及设备

绪论

一、本课程的性质、内容和任务

二、单元操作中常用的两个基本概念

三、物理量的单位及单位换算

习题

第一章 流体输送

第一节 流体输送管路

一、流体输送管路的基本构成

二、管路的连接方式

三、化工管路的使用与防护

第二节 流体力学基础

一、流体力学涉及的主要物理量

二、静止流体的基本规律

三、流体流动的基本规律

四、流体系统中的能量衡算——柏努利方程

第三节 管内流体流动时的阻力

一、流体阻力产生的原因及影响因素

二、管内流体流动时的速度分布

三、流体流动时阻力的计算

第四节 管路计算

一、简单管路的计算

二、复杂管路计算原则

第五节 流量测量

一、皮托管

二、孔板、喷嘴和文丘里流量计

三、转子流量计

第六节 液体输送机械

一、泵的种类及作用

二、离心泵

三、离心泵的选用

四、往复泵

五、其他类型泵

第七节 气体输送机械

一、气体输送机械的种类及作用

二、常用气体输送设备的结构、工作原理、

性能特点及操作要点

习题

本章主要符号说明

第二章 非均相物系分离

第一节 概述

一、非均相物系分离在化工生产中的应用

二、非均相物系分离案例

第二节 重力沉降

一、重力作用下的沉降速度

二、阻力系数

三、降尘室

四、沉降槽

第三节 离心沉降

一、离心沉降速度

二、旋风分离器的性能参数

第四节 过滤

一、基本概念

二、过滤操作中液体通过颗粒层的流动

三、过滤方程式

四、过滤机的构造和操作

习题

本章主要符号说明

第三章 传热

第一节 概述

一、传热过程在化工生产中的应用

二、传热过程案例

三、工业换热方法概述

四、稳定传热与非稳定传热

五、传热的基本方式

第二节 热传导

一、傅里叶定律

二、热导率

三、通过平壁的热传导

四、通过圆筒壁的稳定热传导

第三节 对流传热

一、对流传热分析

二、对流传热速率方程和对流传热系数

第四节 传热过程计算

一、热量衡算

二、总传热速率微分方程

三、总传热系数

四、传热平均温度差

五、传热计算举例

第五节 对流传热系数经验关联式

一、影响对流传热系数的因素

二、对流传热系数经验公式的建立

三、流体无相变时的对流传热

四、蒸汽冷凝时的对流传热系数

第六节 辐射传热

一、热辐射的基本概念

二、物体的辐射能力

三、两固体间的辐射传热

四、对流和辐射的联合传热

第七节 换热器

一、换热器的分类

二、间壁式换热器的类型

三、列管式换热器类型

四、列管式换热器的操作要点

习题

本章主要符号说明

第四章 蒸发操作

第一节 概述

一、蒸发操作的基本概念

二、蒸发流程

三、蒸发器的分类

四、蒸发操作的特点

五、蒸发操作案例

第二节 蒸发器设备

一、蒸发器的结构

二、冷凝器和除沫器

第三节 单效蒸发

一、单效蒸发的计算

二、温度差损失

三、真空蒸发

第四节 多效蒸发

一、多效蒸发流程

二、多效蒸发的计算

三、多效蒸发的效数

第五节 影响蒸发器生产强度的因素

第六节 蒸发器的操作与维护

一、影响蒸发器蒸发强度的因素

二、蒸发器的操作与维护

三、蒸发系统常见事故处理

习题

本章主要符号说明

第五章 蒸馏

第一节 概述

一、蒸馏及其在工业中的应用

二、蒸馏的分类

三、蒸馏过程案例

四、精馏流程

第二节 气液相平衡关系

一、平衡体系的自由度

二、相间平衡关系yx的求取

第三节 简单蒸馏与精馏原理

一、简单蒸馏原理及流程

二、精馏原理和流程

第四节 精馏塔的物料衡算——操作线方程

一、全塔物料衡算

二、理论板概念及恒摩尔流假设

三、精馏段的物料衡算——操作线

方程式

四、提馏段的物料衡算——操作线

方程式

五、进料热状况对操作线的影响——操作

线交点轨迹方程

六、q线方程(进料方程)

七、操作线在xy图上的作法

第五节 双组分连续精馏过程的计算

一、逐板计算法

二、图解法

第六节 回流比的影响及其选择

一、全回流和最少理论板数

二、适宜回流比

第七节 简捷法计算理论塔板数

第八节 连续精馏的热量衡算

一、再沸器的热量衡算

二、冷凝器的热量衡算

第九节 特殊蒸馏

一、水蒸气蒸馏

二、恒沸蒸馏

三、萃取精馏

第十节 板式塔设备及操作技术

一、塔板类型

二、塔板结构

三、板式塔的流体力学性能

四、浮阀塔的设计原则

五、精馏塔的操作与控制调节

六、塔设备的日常维护与保养

习题

本章主要符号说明

第六章 气体吸收

第一节 概述

一、气体吸收的分类

二、吸收剂的选择

三、相组成表示法

四、吸收操作案例

第二节 气液相平衡关系

一、气体在液体中的溶解度

二、亨利定律

第三节 传质过程理论

一、定态的一维分子扩散

二、扩散系数

三、对流扩散

四、双膜理论

第四节 吸收速率

一、气膜吸收速率方程式

二、液膜吸收速率方程式

三、总传质速率方程式

四、总传质系数间的关系

第五节 吸收塔计算

一、全塔物料衡算及操作线方程

二、吸收剂消耗量

三、吸收塔填料层高度计算

四、塔径计算

第六节 吸收塔操作

一、填料吸收塔的结构认识

二、填料

三、填料塔的辅助设备

四、填料塔的流体力学分析

五、吸收塔的开、停车及运行参数控制

六、吸收塔操作异常现象处理

习题

本章主要符号说明

第七章 干燥

第一节 概述

一、固体物料常用的去湿方法

二、湿物料的干燥方法

三、对流干燥过程

四、干燥案例

第二节 湿空气的性质和湿焓图

一、湿空气的性质

二、湿空气的湿度图

三、湿空气焓湿图的应用

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算

一、空气干燥器的操作过程

二、干燥过程的物料衡算

三、干燥过程的热量衡算

四、干燥器出口空气状态的确定

五、干燥器的热效率和干燥效率

第四节 干燥速率和干燥时间

一、物料中所含水分的性质

二、干燥速率及其影响因素

三、恒定干燥条件下干燥时间的计算

第五节 干燥器

一、常用干燥器的结构和特点

二、干燥器的选用

三、气流干燥器的计算

第六节 干燥器的操作与维护

一、干燥操作条件的确定

二、典型干燥器的操作

三、典型干燥器的维护

习题

本章主要符号说明

第八章 物料的萃取

第一节 概述

一、萃取操作的优点和适用场合

二、萃取的基本过程

三、萃取生产过程案例

四、萃取过程中的几个常用名词

第二节 液液相平衡

一、三角形相图

二、相平衡关系在三角形相图上的表示

方法

三、直角坐标相图

第三节 萃取过程计算

一、单级萃取计算

二、多级错流接触萃取的计算

三、多级逆流接触萃取的计算

第四节 萃取设备

一、混合澄清槽

二、重力流动的萃取塔

三、输入机械能量的萃取塔

第五节 影响萃取操作的主要因素

一、物系的性质

二、操作因素

三、设备的影响

第六节 萃取塔的操作

一、萃取塔的开车

二、维持正常操作要注意的事项

习题

本章主要符号说明

附录

一、单位换算

二、水在不同温度下的黏度

三、水的重要物理性质

四、某些液体的重要物质

五、气体的重要物理性质

六、干空气的物理性质（101.3 3kPa）

七、液体比热容共线图

八、气体比热容共线图（常压下用）

九、液体汽化潜热共线图

十、饱和水蒸气表(按温度排列)

十一、饱和水蒸气表（按压强排列）

十二、管子规格

十三、常用泵的规格

十四、47211型离心通风机规格（摘录）

十五、无机物水溶液在大气压下的沸点

十六、常用固体材料的密度和比热容

十七、固体材料的热导率

十八、某些固体材料的黑度

十九、某些液体的热导率

二十、某些气体和蒸汽的热导率

二十一、总传热系数的工业实例

二十二、壁面污垢热阻［污垢系数（m2·K-W）］

二十三、某些气体溶于水的亨利系数

二十四、某些二元物系的气液平衡组成

二十五、管板式热交换器规格（摘录）

二十六、氟利昂12的物理性质

二十七、几种制冷剂的物理性质

二十八、氯化钠溶液的物理性质

二十九、氯化钙溶液的物理性质

三十、氯化钠溶液和氯化钙溶液的比热容［kJ-(kg/K)］

参考文献

本书以石油化工企业生产过程中最典型的单元操作过程为依据，精选了8个典型化工单元操作，即流体输送、传热、非均相物系分离、溶液的蒸馏、气体吸收、固体湿物料的干燥、物料的萃取和溶液的蒸发。在内容安排上，通过化工单元操作的典型案例，重点介绍其应用、生产原理、典型设备结构、工艺计算和设备的启动、运行维护、停止及事故处理的基本操作技术，并在基础知识和知识拓展中讲述了操作中必需够用的理论知识和跨专业的拓展知识。
　　本书适合作为高等职业院校石油化工生产技术、应用化工生产技术等专业教材，也可供生物工程、制药、材料、冶金、环境、食品等相关企业技术人员学习参考。

编者对石油化工生产企业工艺操作工的典型工作任务进行了详细分析，作了教学化处理后，设计了《化工单元过程及设备（第二版）/全国高职高专石油化工类专业“十二五”规划教材》内容，力求编写出一本理论与实践一体化的工学结合教材。
　　《化工单元过程及设备（第二版）/全国高职高专石油化工类专业“十二五”规划教材》以石油化工企业生产现场装置的工艺操作过程为依据，精选了八个典型的化工单元操作作为教学的主体内容。
　　《化工单元过程及设备（第二版）/全国高职高专石油化工类专业“十二五”规划教材》在编排顺序上既考虑了化工产品生产过程的逻辑规律，同时还考虑了学生们的认知规律。《化工单元过程及设备（第二版）/全国高职高专石油化工类专业“十二五”规划教材》在各章中明确了必须掌握的技能和知识；在操作技能中给出典型工艺设备的基本操作技能要求和操作顺序要求，作为学生行动领域工作的指导性操作规程；在基础理论知识的介绍上既考虑了应以必需够用为度，同时又不破坏其完整性和系统性，在前后顺序的衔接上符合学生对理论知识和操作技能的认知规律，更适合学生自学，同时方便教师教学。《化工单元过程及设备（第二版）/全国高职高专石油化工类专业“十二五”规划教材》注重实践操作技能，理论突出重点和难点，内容上注意引入本领域中的新工艺和新技术，体现创造性和应用性人才培养的要求。