河南大学：《化学工程专业实验》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 化学工程专业试验预备知识

第一章试验预备知识 化学工程实验的组织和实施包括以下几项 内容: (1)实验方案的拟定 (2)实验设计 (3)主要实验设备的设计和选择; (4)管道和仪表的设计和选择; (5)实验流程的组织; (6)实验流程的安装和调试。 第一章化学工程专业试验预备知

第一章 化学工程专业试验预备知 识 1 第一章 试验预备知识 化学工程实验的组织和实施包括以下几项 内容： （1）实验方案的拟定； （2）实验设计； （3）主要实验设备的设计和选择； （4）管道和仪表的设计和选择； （5）实验流程的组织； （6）实验流程的安装和调试

第一节实验方案的拟定 在组织化学工程实验时,首先要对整个实验 过程的进行作一个全面概括的设想和规划, 使实验者对实验作到心里有数,要拟定实验 方案 n实验方案包括的内容及作用如图: 第一章化学工程专业试验预备知

第一章 化学工程专业试验预备知 识 2 第一节 实验方案的拟定  在组织化学工程实验时，首先要对整个实验 过程的进行作一个全面概括的设想和规划， 使实验者对实验作到心里有数，要拟定实验 方案。  实验方案包括的内容及作用如图：

第二节试验设计 合 试验设计的方法很多,如优选法、正交试验法、 序贯试验法等。下面对正交试验法做简要介绍。正 交试验通常包括以下几个步骤: (1)根据试验目的,确定考査指标; (2)确定考查的影响因素和水平; (3)选用正交表; (4)按正交表安排试验; (5)对实验结果进行分析,找出最优化条件。 第一章化学工程专业试验预备知 3

第一章 化学工程专业试验预备知 识 3 第二节 试验设计 试验设计的方法很多，如优选法、正交试验法、 序贯试验法等。下面对正交试验法做简要介绍。正 交试验通常包括以下几个步骤： （1）根据试验目的，确定考查指标； （2）确定考查的影响因素和水平； （3）选用正交表； （4）按正交表安排试验； （5）对实验结果进行分析，找出最优化条件

第三节主要实验设备的设计和选择合 本节仅就化学工程实验最常见的几种主要设 备:反应器,精馏塔和动力设备等的设计和 选型原则作简要介绍 、反应器的选型与设计 ■在选择反应器时,应根据实验目的,并考虑 化学反应的特点(如反应速度的快慢,反应 热效应的大小等)、传热、传质、转化率与 反应选择性以及以后反应器的放大等问题 实验室常用的反应器主要有以下几类:2 第一章化学工程专业试验预备知 4

第一章 化学工程专业试验预备知 识 4 第三节 主要实验设备的设计和选择  本节仅就化学工程实验最常见的几种主要设 备：反应器，精馏塔和动力设备等的设计和 选型原则作简要介绍。  一、反应器的选型与设计  在选择反应器时，应根据实验目的，并考虑 化学反应的特点（如反应速度的快慢，反应 热效应的大小等）、传热、传质、转化率与 反应选择性以及以后反应器的放大等问题。 实验室常用的反应器主要有以下几类：

固定床反应器。包括等温或绝热式积分广 应器、等温微分反应器、无梯度(循环微分 反应器)与脉冲式微型催化反应器等 2、流化床反应器。流化床反应器也是一种很 重要的气固反应器。在反应器中,固体或催 化剂颗粒被气体吹起,呈悬浮状态,剧烈地 运动,由於气固两相的接触较好,传热,传 质效果都远优于固定床。 流化床反应器的主体尺寸主要包括:流 化床直径,扩大段直径,浓相流化床高度, 分离段高度和扩大段高度。其中浓相流化段 是气固两相进行化学反应的主要场所。 第一章化学工程专业试验预备知 5

第一章 化学工程专业试验预备知 识 5  1、固定床反应器。包括等温或绝热式积分反 应器、等温微分反应器、无梯度（循环微分 反应器）与脉冲式微型催化反应器等。  2、流化床反应器。流化床反应器也是一种很 重要的气固反应器。在反应器中，固体或催 化剂颗粒被气体吹起，呈悬浮状态，剧烈地 运动，由於气固两相的接触较好，传热，传 质效果都远优于固定床。 流化床反应器的主体尺寸主要包括：流 化床直径，扩大段直径，浓相流化床高度， 分离段高度和扩大段高度。其中浓相流化段 是气固两相进行化学反应的主要场所

3、釜式反应器。釜式反应器一般用于液相反 应,液-液,气液和气-液-固等相际间的反应 釜式反应器最主要的特点是可以通过搅拌来 促进传热和传质过程,其采用搅拌器或采用 由泵和反应器组成的循环系统来实现。实验 室常用的釜式反应器多由带搅拌器的三颈玻 璃烧瓶或不锈钢制成的圆筒形设备,釜式反 应器按其操作方式可以分为间歇操作,连续 操作和半连续操作搅拌反应器三种。 第一章化学工程专业试验预备知 6

第一章 化学工程专业试验预备知 识 6 3、釜式反应器。釜式反应器一般用于液相反 应，液-液，气-液和气-液-固等相际间的反应。 釜式反应器最主要的特点是可以通过搅拌来 促进传热和传质过程，其采用搅拌器或采用 由泵和反应器组成的循环系统来实现。实验 室常用的釜式反应器多由带搅拌器的三颈玻 璃烧瓶或不锈钢制成的圆筒形设备，釜式反 应器按其操作方式可以分为间歇操作，连续 操作和半连续操作搅拌反应器三种

■实验时,如何选用反应器?主要取决于所研 究的物系和研究的目的。釜式反应器械几乎 是液相反应专用的反应器;固定床催化反应 器和流化床反应器主要用于气固反应。对于 复杂反应系统,可以使用不止一种型式的反 应器。例如,积分反应器便于考察有阻抑作 用和副反应时的综合效应,在其后装置一个 无梯度反应器或微分反应器,有利于准确测 定高转化率下或接近实际情况下的反应速率。 第一章化学工程专业试验预备知 7

第一章 化学工程专业试验预备知 识 7  实验时，如何选用反应器？主要取决于所研 究的物系和研究 的目的。釜式反应器械几乎 是液相反应专用的反应器；固定床催化反应 器和流化床反应器主要用于气固反应。对于 复杂反应系统，可以使用不止一种型式的反 应器。例如，积分反应器便于考察有阻抑作 用和副反应时的综合效应，在其后装置一个 无梯度反应器或微分反应器，有利于准确测 定高转化率下或接近实际情况下的反应速率

精馏塔 合 精馏在生产,实验和科学研究中均占有着 重要的位置。无论是原料的制备或产物的精 制分离,都需要精馏。化学工程需要探讨精 馏过程的规律,以指导精馏生产中的工程问 题 动力设备的选择 化学工程实验大都需要一定的动力设备,如 真空泵、计量泵、离心泵、鼓风机、压缩机 等。选择时,要求这些设备能够连续运转, 安全可靠,并且,价格低廉,有故障时易排 除 第一章化学工程专业试验预备知 8

第一章 化学工程专业试验预备知 识 8  二、精馏塔  精馏在生产，实验和科学研究中均占有着很 重要的位置。无论是原料的制备或产物的精 制分离，都需要精馏。化学工程需要探讨精 馏过程的规律，以指导精馏生产中的工程问 题。  三、动力设备的选择  化学工程实验大都需要一定的动力设备，如 真空泵、计量泵、离心泵、鼓风机、压缩机 等。选择时，要求这些设备能够连续运转， 安全可靠，并且，价格低廉，有故障时易排 除

第四节工艺管线和仪表的设计及选择 工艺管线的设计一要考虑过程的工艺条件和 过程介质的物性,二要按各个装置的特点进 行设计。管线的设计包括:管道、各种管件 阀门以及构成整个管线系统的其它部件;正 确地设计和选择装置的管线以及相应的仪表 是保证装置合理的一个重要组成部分 ■阀门的选择,应根据流体的特性、操作压力 介质温度和操作的要求(如启闭或调节)而 进行,并要求经济耐用 第一章化学工程专业试验预备知 9

第一章 化学工程专业试验预备知 识 9 第四节 工艺管线和仪表的设计及选择  工艺管线的设计一要考虑过程的工艺条件和 过程介质的物性，二要按各个装置的特点进 行设计。管线的设计包括：管道、各种管件、 阀门以及构成整个管线系统的其它部件；正 确地设计和选择装置的管线以及相应的仪表 是保证装置合理的一个重要组成部分。  阀门的选择，应根据流体的特性、操作压力、 介质温度和操作的要求（如启闭或调节）而 进行，并要求经济耐用

第五节化学工程实验流程的组织合 第六节实验流程的安装和调试 实验流程的安装,一般应包括设备、管道、阀门和 仪器、仪表等方面。由于化学工程实验的种类多, 所用设备、仪器、仪表种类繁多,操作条件要求较 高(如高温、高压、真空、低温等),被输送的物 料性质复杂(如易燃、易爆、有毒和腐蚀等),所 以对其设备、管道和仪表的安装布置必须针对具体 过程特点,根据工艺流程要求,结合实验场地来综 合考虑。在安装布置时,一般应遵循以下原则:在 满足工艺要求的前提下,应经济合理,节省材料, 安全,操作维修方便,排列紧凑、整齐、美观。 第一章化学工程专业试验预备知 10

第一章 化学工程专业试验预备知 识 10 第五节 化学工程实验流程的组织 第六节 实验流程的安装和调试  实验流程的安装，一般应包括设备、管道、阀门和 仪器、仪表等方面。由于化学工程实验的种类多， 所用设备、仪器、仪表种类繁多，操作条件要求较 高（如高温、高压、真空、低温等），被输送的物 料性质复杂（如易燃、易爆、有毒和腐蚀等），所 以对其设备、管道和仪表的安装布置必须针对具体 过程特点，根据工艺流程要求，结合实验场地来综 合考虑。在安装布置时，一般应遵循以下原则：在 满足工艺要求的前提下，应经济合理，节省材料， 安全，操作维修方便，排列紧凑、整齐、美观