化工基礎知識PPT

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化工生產(chǎn)概述單位制和單位換算管路相關學問第一章、化工生產(chǎn)概述1.1化工生產(chǎn)的特點1.2化工生產(chǎn)過程1.3單元操作和單元反應1.4兩個重要的基本定律1.5化工生產(chǎn)基礎學問的主要內容1.1化工生產(chǎn)的特點1、生產(chǎn)過程連續(xù)性和間接性：空間連續(xù)、時間連續(xù)；操作一般都不和物料干脆接觸。2、生產(chǎn)技術的困難性和嚴密性：工藝流程困難；化學反應對反應條件要求特殊嚴格，每種產(chǎn)品都有一套嚴密的工藝規(guī)程。3、原料、產(chǎn)品和工藝的多樣性：不同原料制造同一產(chǎn)品；同一原料制造不同產(chǎn)品；化工產(chǎn)品一般都有兩種以上的生產(chǎn)工藝。4、平安生產(chǎn)的極端重要性：高溫、高壓、真空、深冷；物料易燃、易爆、有毒。用化工手段將原料加工成產(chǎn)品的生產(chǎn)過程統(tǒng)稱為化工生產(chǎn)過程。化工生產(chǎn)基礎學問兼有“科學”與“技術”的特點，它綜合運用數(shù)學、物理、化學等基礎學問，來分析和解決化工類型生產(chǎn)過程中的各種問題，在化學、化工類專業(yè)人才培育中，它擔當著工程科學與工程技術的雙重教化任務，所以它起到理論學科與應用學科的搭橋作用?；せA學問通常包括“化工原理”、“化學反應工程”及“化工工藝學”三大部分內容，習慣上稱為“三傳一反一工”。1.2化工生產(chǎn)過程任何化工生產(chǎn)過程都可以分解和歸納為兩類過程，即化學反應過程和物理處理過程，這也就是核心部分和幫助部分兩大部分?；瘜W反應過程的結果是物質發(fā)生變更，物理處理過程的結果是物質發(fā)生物理變更。物理變更：只變更物質的外部狀態(tài)和形態(tài)，而沒有變更物質的組成，更沒有新物質產(chǎn)生，這種變更稱作物理變更。如物質的顔色、形態(tài)等的變更。化學變更：由一種物質生產(chǎn)新物質的變更稱作化學變更，如鐵氧化后生成鐵銹；炭燃燒后生成二氧化碳等。前處理→核心處理→后處理核心部分：化學反應過程及其設備（反應器）是整個化工生產(chǎn)過程的核心。前處理過程：又稱預處理過程，在進行化學反應之前，對原料進行各種預處理，以便為反應過程創(chuàng)建最適宜的工藝條件，如適宜的物料狀態(tài)、純度以及它應具有的溫度、壓強等。后處理過程：化學反應后，對產(chǎn)物或中間產(chǎn)物須要進行必要的后處理，以便獲得合格的最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)物。單元操作和單元反應

定義具有物理變更特點的基本加工過程稱為單元操作（也叫物理過程）；具有化學變更特點的基本加工過程稱為單元反應（也叫單元過程或化學過程）。任何一個化工生產(chǎn)過程都是由若干個單元操作經(jīng)過合理地組合，再與化學反應串聯(lián)而成。單元操作的特點：①單元操作都是純物理性操作，這些操作只變更物料的狀態(tài)或物理性質，并不變更物料的化學性質；②單元操作都是化工生產(chǎn)過程中共有的操作。單元操作廣泛的應用于石油、化工、輕工、冶金、動力及原子能等多種行業(yè)中。③某單元操作作用于不同的化工生產(chǎn)過程，其遵循的原理是相同的，進行該操作的設備也是相像的、通用的。單元操作類型：1）硫體流淌過程的單元操作遵循流體動力學規(guī)律進行的操作過程，如液體輸送、氣體輸送、氣體壓縮、過濾、沉降等。（2）熱量傳遞過程的單元操作遵循熱量傳遞規(guī)律進行的操作過程，也叫傳熱過程，如傳熱、蒸發(fā)等。（3）質量傳遞過程的單元操作物質從一個相轉移到另一個相的操作過程，也叫傳質過程，如蒸餾、吸取、萃取等。（4）熱力過程的單元操作遵循熱力學原理進行的單元操作，如冷凍等。（5）機械過程的單元操作依靠機械加工或機械輸送進行的單元操作，如粉碎、固體輸送等。1.4兩個重要的基本定律1、物質守恒定律：化學反應過程中，只是由一些物質變更成為另一些物質，但在變更前后物質的量是相等的。W原＝W產(chǎn)+W損2、能量守恒定律：能量轉化過程中，能量只能相互轉化，而不能自生自滅，只能從一種形式轉化成另一種形式。Q入＝Q出+Q損化工生產(chǎn)基礎學問的主要內容（1）化工原理（三傳）主要內容（2）化學反應工程（一反）部分內容（3）化工工藝學（一工）部分內容化工原理（三傳）主要內容：（1）動量傳遞過程：主要探討流體動力學過程的基本規(guī)律，即探討流體的流淌及流體和與之接觸的固體壁面間發(fā)生相對運動時的基本規(guī)律，以及受這些規(guī)律支配的若干單元操作，如：流體的流淌與輸送、沉降、過濾等。（2）熱量傳遞過程：主要探討熱量傳遞過程的基本規(guī)律，以及受這些規(guī)律支配的若干單元操作，如：加熱、冷卻、蒸發(fā)等。（3）質量傳遞過程：主要探討物質通過相界面的遷移過程的基本規(guī)律，以及受這些規(guī)律支配的若干單元操作，如：液體的蒸餾、氣體的吸取、固體的干燥等?；瘜W反應工程（一反）部分內容：化學反應工程是以化學動力學、化學熱力學以及“三傳”的原理為基礎，探討工業(yè)規(guī)模的化學反應的規(guī)律，為反應器的設計、放大、選型及生產(chǎn)限制供應理論依據(jù)?；瘜W反應器是化工生產(chǎn)中用于進行化學反應的設備，是整個生產(chǎn)過程的心臟化工工藝學（一工）部分內容：化工工藝學是探討如何利用自然原料或半成品通過適當?shù)幕瘜W和物理的方法加工成化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程的學科。它的任務是依據(jù)化學、物理化學、化學工程原理，尋求技術上先進、經(jīng)濟上合理的生產(chǎn)方法、工藝流程、最佳操作條件和適宜的設備構型。其次章單位制和單位換算2.1單位制2.2SI的優(yōu)越性2.3目前我國運用的單位制2.1單位制相關概念：基本量：任何單位制的建立，都是首先選擇幾個獨立的物理量，如長度、時間、質量等，并以運用便利為原則規(guī)定出它們的單位，這些物理量稱為基本物理量，簡稱基本量，其單位稱為基本單位；導出量：其它的物理量，如速度、加速度等的單位則依據(jù)有關的物理定義或定律，由有關的基本單位推導而出，這些物理量稱為導出量，對應的單位稱為導出單位。（1）過去常用的單位制（2）國際單位制國際單位制是1960年10月第十一界國際計量大會通過的一種優(yōu)越性較大的新單位制，其代號為SI。①SI的基本量與基本單位：SI是MKS制的引申，除了MKS制中原有的長度、時間和質量三個基本量外，又加上了四個基本量。國際單位制的基本量與基本單位

國際單位制的幫助單位：國際單位制中具有特地名稱的導出單位：2.2SI的優(yōu)越性（1）通用性：SI具有高度的通用性或者統(tǒng)一性。它包括了全部領域中的計量單位，從而使科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟貿(mào)易甚至日常生活等都只運用SI一種單位制。（2）一貫性：運用SI在導出單位時，不需引入比例系數(shù)，而且SI中任何一個物理量只有一個單位。熱、功、能是本質相同的物理量，計算或比較時由于單位不同必需接受“熱功當量”進行換算：1kcal=427kgf.m,1kcal=4.18kJ。在SI中，既然三者本質相同，則其單位統(tǒng)一，統(tǒng)一運用kJ為單位，這樣使得計算或比較特殊便利。2.3目前我國運用的單位制國家選定的非國際單位制單位：

第三章管路相關學問管路：由管子、管件、法蘭、墊片、緊固件、閥門以及管道特殊件等管道組成件及管道支吊架（管道支承件）等組成，是管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門、其他組成件或受壓部件和支承件的裝配總成。所謂管道特殊件，是指非一般標準組成件。是按工程設計條件特殊制造的管道組成件，包括膨脹節(jié)、特殊閥門、爆破片、阻火器、過濾器、撓性接頭及軟管等。3.1壓力管道3.2閥門3.3法蘭8.1壓力管道

定義分類管道規(guī)格鋼號定義從廣義上理解，所謂壓力管道，應當是指全部承受內壓或外壓的管道，無論其管內介質如何。但從我國頒發(fā)《壓力管道平安管理與監(jiān)察規(guī)定》以后，“壓力管道”便成為受監(jiān)察管道的專用名詞。在《壓力管道平安管理與監(jiān)察規(guī)定》其次條中將壓力管道定義為：“在生產(chǎn)、生活中運用的可能引起燃爆或中毒等緊急性較大的特種設備”。定義壓力管道，是指利用確定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大于25mm的管道。分類GA類:長輸管道。GA分為：GA1與GA2級。GB類:公用管道：GB分為：GB1與GB2級。GC類:工業(yè)管道：GC分為：GC1、GC2及GC3類。其中GC1級平安等級最高；GC3級平安等級最低。管道規(guī)格—壓力管道壓力等級低壓（代號L）0.1MPa≤P<1.6MPa

中壓（代號M）

1.6MPa≤P＜10MPa超高壓（代號U）

P≥100MPa高壓（代號H）

10MPa≤P＜100MPa

管道規(guī)格—壓力管道規(guī)格—公稱直徑表8-1管徑及相應的管螺紋鋼號表示方法的分類說明

1．碳素結構鋼2．優(yōu)質碳素結構鋼3．碳素工具鋼4．易切削鋼5．合金結構鋼6．低合金高強度鋼7．彈簧鋼8．滾動軸承鋼9．合金工具鋼和高速工具鋼10．不銹鋼和耐熱鋼11．焊條鋼12．電工用硅鋼13．電工用純鐵3.2閥門閥門是介質流通或壓力系統(tǒng)中的一種設施，它用來調整介質的流量或壓力。其功能包括切斷或接通介質，限制流量，變更流量，變更介質流向，防止介質回流，限制壓力或泄放壓力。一、閥門的分類二、各種閥門的優(yōu)缺點閥門分類

1～5依照閥門的用途和作用來分：①切斷閥類（其作用是接通和截斷管路內的介質，如球閥、閘閥、截止閥、蝶閥和隔膜閥）；②調整閥類（其作用是用來調整介質的流量、壓力的參數(shù)，如調整閥、節(jié)流閥和減壓閥等）；③止回閥類（其作用是防止管路中介質倒流，如止回閥和底閥）；④分流閥類（其作用是用來支配、分別或混合管路中的介質，如支配閥、疏水閥等）；⑤平安閥類。閥門分類22.依驅動形式來分：①手動閥；②動力驅動閥（如電動閥、氣動閥）；③自動類（此類不手須外力驅動，而利用介質本身的能量來使閥門動作，如止回閥、平安閥、自力式減壓閥和疏水閥等）。閥門分類33.依公稱壓力分類可分為：①真空閥門（工作壓力低于標準大氣壓）；②低壓閥門（公稱壓力小于或等于1.6Mp）③中壓閥門（公稱壓力為2.5MPA、4.0MPA、6.4MPA）；④高壓閥門（公稱壓力10MPA-80MPA）；⑤超高壓閥門（大于100MPA）。閥門分類44.按溫度等級分類可分為：①超低溫閥門（工作溫度低于—80℃）；②低溫閥門（工作溫度介于—40℃~—80℃）；③常溫閥門（工作溫度高于—40℃，而低于或等于120℃）；④中溫閥門（工作溫度高于120℃，而低于450℃）；⑤高溫閥門（工作溫度高于450℃）閥門分類55.通常分類法是依據(jù)既考慮工作原理和作用，又考慮閥門結構，此為國內通常分類法，可分為：閘閥；蝶閥；截止閥；止回閥；旋塞閥；球閥；夾管閥；隔膜閥；柱塞閥等。各種閥門的優(yōu)缺點1.閘閥2.蝶閥3.球閥4.截止閥5.旋塞閥

6.隔膜閥7.平安閥8.疏水閥9.減壓閥10.止回閥1.閘閥（符號Z）閘閥原理閘閥也叫閘板閥,是一種廣泛運用的閥門。它的閉合原理是閘板密封面與閥座密封面高度光滑、平整一樣,相互貼合,可阻擋介質流過,并依靠頂模、彈簧或閘板的模形,來增加密封效果。它在管路中主要起切斷作用，即全開或全關運用。一般，閘閥不行作為調整流量運用。它可以適用低溫低壓也可以適用于高溫高壓，并可依據(jù)閥門的不同材質。但閘閥一般不用于輸送泥漿等介質的管路中。閘閥優(yōu)、缺點優(yōu)點：①流體阻力??；②啟、閉所需力矩較??；③可以運用在介質向兩方向流淌的環(huán)網(wǎng)管路上，也就是說介質的流向不受限制；④全開時，密封面受工作介質的沖蝕比截止閥小；⑤形體結構比較簡潔，制造工藝性較好；⑥結構長度比較短。缺點：①外形尺寸和開啟高度較大，所需安裝的空間亦較大；②在啟閉過程中，密封面相對摩擦，摩損較大，甚至要在高溫時簡潔引起擦傷現(xiàn)象；③一般閘閥都有兩個密封面，給給加工、研磨和修理增加了一些困難；④啟閉時間長。2.蝶閥(符號D)蝶閥原理蝶閥，也叫蝴蝶閥,顧名思義,它的關鍵性部件似乎蝴蝶迎風,自由回旋。是用圓盤式啟閉件往復回轉90°左右來開啟、關閉和調整流體通道的一種閥門。蝶閥具有敏捷的特點,比其他閥門要節(jié)約材料,結構簡潔,開閉快速,切斷和節(jié)流都能用,流體阻力小,操作省力。蝶閥,可以做成很大口徑。能夠運用蝶閥的地方,最好不要使閘閥,因為蝶閥比閘閥經(jīng)濟,而且調整性好。蝶閥優(yōu)、缺點優(yōu)點：①結構簡潔，體積小，重量輕，耗材省，別用于大口徑閥門中；②啟閉快速，流阻??；③可用于帶懸浮固體顆粒的介質，依據(jù)密封面的強度也可用于粉狀和顆粒狀介質。可適用于通風除塵管路的雙向啟閉及調整，廣泛用于冶金、輕工、電力、石油化工系統(tǒng)的煤氣管道及水道等。缺點：①流量調整范圍不大，當開啟達30%時，流量就將進95%以上。②由于蝶閥的結構和密封材料的限制，不宜用于高溫、高壓的管路系統(tǒng)中。一般工作溫度在300℃以下，PN40以下。③密封性能相對于球閥、截止閥較差，故用于密封要求不是很高的地方。3.球閥（符號Q）球閥原理是由旋塞閥演化而來，它的啟閉件是一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉90°實現(xiàn)開啟和關閉的目的。球閥在管道上主要用于切斷、支配和變更介質流淌方向，設計成V形開口的球閥還具有良好的流量調整功能。球閥優(yōu)點優(yōu)點：①具有最低的流阻；②不會被卡?。ㄔ跓o潤滑劑時），能牢靠地應用于腐蝕性介質和低沸點液體中；③在較大的壓力和溫度范圍內，能實現(xiàn)完全密封；④可實現(xiàn)快速啟閉，且操作無沖擊。⑤球形關閉件能在邊界位置上自動定位；⑥工作介質密封牢靠；⑦在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質不會引起密封面的侵蝕；⑧結構緊湊、重量輕，是用于低溫介質系統(tǒng)的最合理的閥門結構；⑨閥體對稱，尤其是焊接閥體結構，能很好地承受來自管道的應力；⑩關閉件能承受關閉時的高壓差。⑾全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內件不受浸蝕，運用壽命長，是石油、自然氣管線最志向的閥門。球閥缺點缺點：①因為球閥最主要的閥座密封圈材料是聚四氟乙烯，它對幾乎全部的化學物質都有是惰性的，且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數(shù)，對冷流的敏感性和不良的熱傳導性，要求閥座密封的設計必需圍繞這些特性進行。所以，當密封材料變硬時，密封的牢靠性就受到破壞。而且，聚四氟乙烯的耐溫等級較低，只能在小于180℃狀況下運用。超過此溫度，密封材料就會老化。而考慮長期運用的狀況下，一般只會在120℃不運用。②它的調整性能相對于截止閥要差一些，尤其是氣動閥（或電動閥）。4.截止閥(J)截止閥原理是指關閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動的閥門。依據(jù)閥瓣的這種移動形式，閥座通口的變更是與閥瓣行程成正比例關系。由于該類閥門的閥桿開啟或關閉行程相對較短，而且具有特殊牢靠的切斷功能，又由于閥座通口的變更與閥瓣的行程成正比例關系，特殊適合于對流量的調整。因此，這種類型的閥門特殊遷合作為切斷或調整以及節(jié)流用。截止閥分為三類:直通式、直角式及直流式斜截止閥。截止閥優(yōu)、缺點優(yōu)點：①在開啟和關閉過程中，由于閥瓣與閥體密封面間的磨擦力比閘閥小，因而耐磨。②開啟高度一般僅為閥座通道的1/4，因此比閘閥小得多；③通常在閥體和閥瓣上只有一個密封面，因而制造工藝性比較好，便于修理。④由于其填料一般為石棉與石墨的混合物，故耐溫等級較高。一般蒸汽閥門都用截止閥。缺點：①由于介質通過閥門的流淌方向發(fā)生了變更，因此截止閥的最小流阻也較高于大多數(shù)其他類型的閥門,長期運行時,密封牢靠性不強。②由于行程較長，開啟速度較球閥慢,③體積大，結構長度大于閘閥。留意：截止閥只許介質單向流淌,安裝時有方向性。

5.旋塞閥(X)旋塞閥,也叫旋塞、考克、轉心門。旋塞閥是依靠旋塞體繞閥體中心線旋轉,以達到開啟與關閉的目的。它的作用是切斷、分田和變更介質流向。原理與球閥基本相像。優(yōu)點：結構簡潔,外形尺寸小,操作時只須旋轉90度,流體阻力也不大。缺點：開關費勁,密封面簡潔磨損,高溫時簡潔卡住,不適宜于調整流量。種類很多,有直通式、三通式和四通式。

6.隔膜閥(G)一種特殊形式的截斷閥，它的啟閉件是一塊用軟質材料制成的隔膜，把閥體內腔與閥蓋內腔及驅動部件隔開，故稱隔膜閥。優(yōu)點：①操縱機構與介質通路隔開，工作介質的純凈，同時介質沖擊操縱機構工作部件的可能性小,閥桿處不需單獨密封；②由于工作介質接觸的僅僅是隔膜和閥體，二者均可以接受多種不同的材料，該閥能志向限制多種工作介質，尤其適合帶有化學腐蝕或懸浮顆粒的介質。③結構簡潔，只由閥體、隔膜和閥蓋組合件三個部件構成，易于快速拆卸和修理，更換隔膜可以在現(xiàn)場及短時間內完成。隔膜閥缺點缺點：①隔膜閥一般只能應用DN≤200mm的管路上。②只適用于低壓及溫度不超過180℃的場合；③調整性能相對較差，只在小范圍內調整。7.平安閥（A）是指在受壓容器、設備或管路上，作為超壓疼惜裝置。當設備、容器或管路內的壓力上升超過允許值時，閥門自動開啟，繼而全量排放，以防止設備、容器或管路和壓力接著上升；當壓力降低到規(guī)定值時，閥門應自動剛好關閉，從而疼惜設備、容器或管路的平安運行。平安閥

8.疏水閥（S）疏水閥也叫阻汽排水閥、汽水閥、疏水器、回水盒、回水門等。它的作用是自動排泄不斷產(chǎn)生的凝合水,而不讓蒸汽出來。當設備或管道中的凝合水在蒸汽壓力推動下進入疏水閥,漸漸增多至接近灌滿浮筒時,由于浮筒的重量超過了浮力而向下沉落,使節(jié)流閥開啟。這樣使得筒內的凝合水在蒸汽壓力的作用下經(jīng)導管和閥門排出。當浮筒內的凝合水接近排完時,由于浮筒的重量減輕而向上浮起,使節(jié)流閥關閉,浮筒內又開始積存凝合水。這樣周期性地工作,既可自動排出凝合水,又能阻擋蒸汽外逸。

9.減壓閥(Y)減壓閥是通過調整，將進口壓力減至某一須要的出口壓力，并依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。一般閥后壓力要小于閥前壓力的50%。減壓閥種類很多,主要有活塞式和彈簧薄膜式兩種。

活塞式減壓閥是通過活塞的作用進行減壓的閥門。彈簧薄膜式減壓閥,是依靠彈簧和薄膜來進行壓力平衡的。

10.止回閥（H）又稱逆流閥、逆止閥、背壓閥和單向閥。這些閥門是靠管路中介質本身的流淌產(chǎn)生的力自動開啟和關閉的，屬于一種自動閥門。止回閥用于管路系統(tǒng)，其主要作用是防止介質倒流、防止泵及驅動電動機反轉，以及容器介質的泄放，還可用于給其中的壓力可能升至超過系統(tǒng)壓的幫助系統(tǒng)供應補給的管路上。主要可分為升降式（沿軸線移動）與旋啟式（依重心旋轉）。止回閥3.3法蘭1.法蘭類型及類型代號2.密封面型式3.法蘭類型與密封面形式4.法蘭標記及示例1.法蘭類型及類型代號SO:帶頸平焊法蘭PL:板式平焊法蘭●WN：帶頸對焊法蘭●IF：整體法蘭●SW：承插焊法蘭Th：螺紋法蘭一、選擇題1、下列哪種材質的設備適用于次氯酸鈉的儲存（C）A碳鋼B不銹鋼C玻璃鋼D鑄鐵2、下列四種閥門，可用于調整流量的閥門是（A）。A.截止閥B.閘閥流量調整不靈敏，阻力小C.考克閥全開全關D.蝶閥全開全關3、平安閥的功用：（A）A排放泄壓和報警B泄壓C阻斷火焰D報警4、平安閥運用必需進行調壓，當操作壓力為常壓時，其壓力值應為（A）。A.操作壓力值B.操作壓力的約1.2倍C操作壓力的約2.0倍D.操作壓力的2.5倍。5、不屬于化工設備結構特點的是（C）。A.形體基本以回轉體為主B.殼體上開孔和管口多C.大多接受非金屬材料D.各部分結構尺寸相差懸殊6、管道的常用表示方法是（C）A管徑代號B管徑代號和外徑C管徑代號、外徑和壁厚D管道外徑7、熱水泵入口一般選用（B）。A.截止閥出口用調整閥C.球閥B.閘閥入口用阻力小的閥，防止氣蝕D.擋板8、在化工管路中，對于要求強度高、密封性能