绪 论 (一)化工过程与单元操作 化学工程以化学工业的生产过程为研究对象。在化学工业中,对原料进行大规模的加工 处理,使其不仅在状态与物理性质上发生变化,且在化学性质上也发生变化,成为合乎要 求的产品。此一过程即为化学工业的生产过程,简称为化工过程。化工过程包括许多步骤, 原料在各步骤中依次通过若干个或若卡组设备,经历各种方式的处理之后才成为产品。化工 过程的特点之一是步骤多,而且因为不同的化学工业所用的原料与所得的产品不同,所以各 种化工过程的差别很大。 一个化工过程中所包括的步骤可以分成两类。一类以进行化学反应为主,通常是在反应 器中进行。用于不同化学工业中的反应器在构造与操作原理上有很大差别,主要是因为所进 行的化学反应不同,反应的机理相差很大。例如石油裂解用的裂解炉、氦合成用的合成塔 高分子合成用的反应釜,在各方面都很不相同。 化工过程中还有另一类很重要的并不进行化学反应的步骤。例如,乙醇生产与石油加工 中都要进行蒸馏操作;陶瓷、尿素、染料、塑料、纸张等的生产中都有于燥操作,而糖、 食盐这两种迥然异味的食品的生产过程中却都包含有流体输送、蒸发、结晶、离心分离、干 燥等操作。这类操作称为单元操作。单元操作有下列特点:(1)它们都是物理性操作,这 些操作只敢变物料的状态或其物理性质,并不改变其化学性质。(2)它们都是化工生产过 程中共有的操作。化工过程虽差别很大,但它们都是由若干个单元操作适当地串连而组成的 (3)某单元操作用于不同的化工过程,其基本原理并无不同,进行该操作的设备往往也是 通用的。自然,具体运用时也要结合各化工过程的特点来考虑,例如原料与产品的物理、化 学性质,生产规模大小等 本书的内容就是讨论比较重要而较常用的一些单元操作。单元操作按其所根据的内在的 理论基础,又可以进一步归并成为三类 1)以流体力学为基础的。包括流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态 化等 (2)以热量传递理论为基础的。包括加热、冷却、蒸发等。 〔3)以质量传递理论为基础的。包括蒸馏、吸收、吸附、萃取,干燥、结晶、膜分离 等。进行这些操作的目的一般是将混合物分离,故它们又称分离过程(或操作)。 以流体力学为基础的单元操作都涉及流体流动,流体流动时其内部发生动量传递,故这 些操作也可以按动量传递理论来研究。于是,各种单元操作的基础都可以归入动量、热量与 质量三种传递理论中去。这三种传递又有彼此相类似的规律可以合起来研究,这就形成了传 递过程这门学科。它是单元操作在理论方面深入一步的发展。 化学工业中工程技术人员的主要任务是开发、设计与操作。某化工过程所包括的步聚研 究出来之后,将这些步骤连结起来使得生产大规模进行时经济上合理有利,称为“开发”此 一过程,其主要工作是探索最佳的流程与设备,定出最住的操作条件。设计工作通常是规定 PDF文件使用" pdfFactory Pro"试用版本创建ww, fineprint,cnPDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn