化学工程和工艺基础知识专题培训课件.ppt

化学工程和工艺基化学工程和工艺基础知识础知识2.12.1化工单元操作及其分类化工单元操作及其分类 遵遵循循流流体体力力学学动动量量传传递递基基本本规规律律，包包括括流流体体输输送送、沉降、过滤、物料混合等。沉降、过滤、物料混合等。遵遵循循热热量量传传递递基基本本规规律律，包包括括加加热热、冷冷却却、冷冷凝凝、制冷等。制冷等。遵遵循循质质量量传传递递基基本本规规律律，包包括括吸吸收收、蒸蒸馏馏、萃萃取取、吸附、膜分离。吸附、膜分离。蒸发、干燥等蒸发、干燥等同时同时遵循热量和质量传递基本规律遵循热量和质量传递基本规律.2.22.2流体的输送流体的输送2.2.1 一些概念一些概念 一一.粘度粘度将两块面积为将两块面积为1m2的板浸于液体中，两板距离的板浸于液体中，两板距离为为1米，若加米，若加1N的切应力，使两板之间的相对速率的切应力，使两板之间的相对速率为为1m/s，则此液体的粘度为，则此液体的粘度为1Pa.s。不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。1克克/厘米厘米秒秒=1泊泊二二.压力的表示压力的表示绝对压力（绝压）：以真空绝对压力（绝压）：以真空(即零大气压即零大气压)为基准测为基准测得的压强。得的压强。表压强（表压）：当地大气压为基准测得的压强。表压强（表压）：当地大气压为基准测得的压强。压力表，压强表。压力表，压强表。真空度：当被测流体的绝对压力小于大气压时，其真空度：当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值。真空表。低于大气压的数值。真空表。表压表压绝对压力绝对压力大气压大气压真空度真空度大气压大气压绝对压力绝对压力三者之间的关系三者之间的关系三三.流量与流速流量与流速流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。体积流量：体积流量：Q，m3/s；质量流量：质量流量：G，kg/s；G=Q流速：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，流速：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，也称平均流速也称平均流速u，m/s。流量与流速关系为：流量与流速关系为：uQ/A 质量流速：单位时间内流体流经单位截面积管质量流速：单位时间内流体流经单位截面积管 道的质量。道的质量。w，kg/（m2s）。）。转子转子流量计流量计四四.层流与湍流层流与湍流流流体体在在管管内内流流动动时时，其其质质点点沿沿着着与与管管轴轴平平行行的的方方向向作作平平滑滑直直线线运运动动。此此种种流流动动称称为为层层流流或或滞滞流流，亦亦有有称称为为直直线线流流动动的的。流流体体的的流流速速在在管管中中心心处处最最大大，其其近近壁壁处处最最小小。管管内内流流体体的的平平均均流流速速与与最最大大流流速速之之比比等等于于0.5，根根据据雷雷诺诺实实验验，当当雷雷诺诺准准数数Re管管径径。内内部部是是空空的的，不不设设置置任任何何构构件件。多多用用于于均均相相反反应应。如如油油脂脂或或脂脂肪肪酸酸加加氢氢生生产产高高碳碳醇醇，裂解反应裂解反应。二二.管式反应器管式反应器二二.管式反应器管式反应器三三.塔式反应器塔式反应器特征：反应器高度为直径的数倍以至十几倍。内部特征：反应器高度为直径的数倍以至十几倍。内部常设置能增加两相接触的构件，如填料，筛板等。常设置能增加两相接触的构件，如填料，筛板等。适用于两种流体相反应的过程。如气液反应、适用于两种流体相反应的过程。如气液反应、液液反应。液液反应。特征：反应器内填充有固定不动的固体颗粒。可特征：反应器内填充有固定不动的固体颗粒。可以是催化剂，也可以是固体反应物。以是催化剂，也可以是固体反应物。适用于气固催化反应，固相加工反应，应用适用于气固催化反应，固相加工反应，应用非常广泛。非常广泛。四四.固定床反应器固定床反应器特征：反应器内特征：反应器内固体粒子可以象固体粒子可以象流体一样被流化流体一样被流化起来。起来。适用于气固，适用于气固，液固，气液固反液固，气液固反应。应。五五.流化床反应器流化床反应器特征：固体颗粒自反应特征：固体颗粒自反应器顶部连续加入，自上器顶部连续加入，自上而下移动，由底部卸出。而下移动，由底部卸出。反应流体与颗粒成逆流反应流体与颗粒成逆流接触。接触。适用：催化剂需要连续适用：催化剂需要连续再生的催化反应、固相再生的催化反应、固相加工反应。加工反应。六六.移动床反应器移动床反应器2.7 2.7 化工过程控制化工过程控制任任何何化化工工产产品品的的生生产产过过程程，都都是是由由各各种种单单元元设设备备，如如反反应应器器、热热交交换换器器、精精馏馏塔塔、吸吸收收塔塔、蒸蒸发发器器、泵泵、贮贮槽槽等等，有有选选择择地地以以某某种种合合理理的的方方式式相相互互连连接接组组成成的的。生生产产过过程程的的总总目目标标是是利利用用一一定定形形式式的的能能量量、以以最最经经济济的的方方式式使使一一定定种种类类的的原原料料转转变变为为需需要要的的产产品。品。压力过高压力过高是危险的！是危险的！1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备保护设备保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和疹断检测和疹断控制目标控制目标1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备保护设备保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和疹断检测和疹断不要将碳氢化不要将碳氢化合物排入大气合物排入大气控制目标控制目标1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备设备保护保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和疹断检测和疹断泵运转过程泵运转过程中，物流中中，物流中断会损坏泵断会损坏泵控制目标控制目标1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备设备保护保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和疹断检测和疹断保持产品保持产品流量稳定流量稳定控制目标控制目标1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备设备保护保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和疹断检测和疹断调整加热量控制调整加热量控制液相产品质量液相产品质量控制目标控制目标1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备设备保护保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和检测和诊断诊断使用最经济使用最经济的加热蒸汽量的加热蒸汽量控制目标控制目标timeUA1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备设备保护保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和检测和诊断诊断计算和绘制计算和绘制关键参数曲线关键参数曲线控制目标控制目标1.安全安全2.环境保护环境保护3.设备设备保护保护4.稳定操作稳定操作 5.产品质量产品质量6.增加利润增加利润7.检测和疹断检测和疹断所有七个指标都应该满足，否则将所有七个指标都应该满足，否则将是一个不合格的控制，是一个不合格的控制，也是危险的！也是危险的！控制目标控制目标冷却水冷却水测温仪表测温仪表我可以动流量控制阀吗？人工控制人工控制2.7.2化工过程控制的原理化工过程控制的原理常规仪表控制常规仪表控制检测元件、就地显检测元件、就地显示仪表、控制阀安示仪表、控制阀安装在现场。装在现场。在控制室进行变量的显示、在控制室进行变量的显示、计算，发出控制命令。计算，发出控制命令。计算机控制计算机控制检测元件、检测元件、就地显示仪就地显示仪表、控制阀表、控制阀安装在现场安装在现场控制室控制室计算机控制台计算机控制台在控制室进行变量的在控制室进行变量的显示、计算，发出控显示、计算，发出控制命令制命令2.7.3 计算机控制系统计算机控制系统直直接接数数字字控控制制DDC（Direct Digital Control）系系统统是是计计算算机机用用于于工工业业过过程程控控制制较较普普遍遍的的一一种种方方式式。计计算算机机通通过过输输入入通通道道采采集集被被控控参参数数，按按照照预预定定的的控控制制规规律律进进行行运运算算后后发发出出控控制制信信号号，通通过过输输出出通通道道直直接接控控制制执行器，进行生产过程的控制。执行器，进行生产过程的控制。一一.直接数字控制系统直接数字控制系统二二.集散控制系统集散控制系统 集集散散控控制制系系统统又又称称分分布布式式型型控控制制系系统统DCS（Distributed Control System），采采用用分分散散控控制制、集集中中操操作作、分分级级管管理理、分分而而自自治治和和综综合合协协调调的的设设计计原原则则，把把系系统统从从上上而而下下分分为为综综合合信信息息管管理理级级、集集中中操操作作监监控控级级、分分散散过过程程控控制制级，形成分级分布式控制。级，形成分级分布式控制。二二.集散控制系统集散控制系统