第三章（第1页）

第三章

化工原理实验一般以3～4人为一组，因此实验操作时要求实验小组的成员各司其职（包括单元操作、读取数据、安全防范等），并且在适当的时候轮换岗位，做到既有分工又相互配合地完成实验。

一、化工原理典型单元操作知识

化工原理中的设备单元操作是化工生产中共有的操作，同一单元操作用于不同的化工生产及化工科学研究实验过程，其控制原理一般是相同的。下面简要介绍化工原理实验中较为常见的离心泵、精馏塔、吸收塔、萃取塔及干燥单元操作过程中的相关基本知识。

1。离心泵的基本操作知识

（1）离心泵的启停

离心泵启动前要进行盘车，即用手转动泵轴，检查确认泵轴旋转灵活后方可启动泵，以防止泵转轴被卡住，造成泵电机的超负荷运转，发生电机烧毁或其他事故。要向泵体内灌满待输送的**，使泵体内空气排净，以防止气缚现象的发生，使泵无法正常运转。启动泵时电动机的电流是正常运转的5～7倍，为避免烧毁电机，应使启动泵时轴功率消耗最小，因此离心泵启动前应关闭泵出口阀，使泵在最低负荷状态下启动。

离心泵启动后，应立即查看泵的出口压力表是否有压力，若无出口压力，应立即停泵，重新灌泵，排净泵体内的空气后再次启动；若有出口压力，应缓慢打开泵的出口阀调至所需要的流量。

离心泵停车时，应先缓慢关闭泵的出口阀，再停电机，以免高压**的倒流冲击而损坏泵。

（2）离心泵的流量调节

离心泵在正常运行中常常因需求量的改变而要改变泵的输送流量，因此需要对泵的流量进行调节，常用的调节方法如下。

①调节泵出口阀的开度

调节泵出口阀的开度实际上是通过改变管路流体的流动阻力，从而改变流量。当调大泵出口阀的开度时，管路的局部阻力减小，流量增大；当调小泵出口阀的开度时，管路的局部阻力增大，流量减小，达到调节流量的目的。这种调节流量的方法快速简便，流量连续可调，应用广泛，其缺点是减小阀门开度时，有部分能量因克服阀门的局部阻力而额外消耗，在调节幅度较大时，使离心泵处于低效区工作，因此操作不经济。

实验时应特别注意，不能用减小泵入口阀开度的方法来调节流量，这种方法极有可能使离心泵发生气蚀现象，破坏泵的正常运行。

②改变泵的叶轮转速

从离心泵的特性可知，转速增大流量增大，转速减小流量减小，因而改变泵的叶轮转速就可以起到调节流量的作用。这种调节方法不增加管路阻力，因此没有额外的能量消耗，经济性好。缺点是需要装配有变频（变速）装置才能改变转速，设备费用投入大，通常用于流量较高、调节幅度较大的实验。

③改变泵叶轮的直径

改变泵叶轮的直径可以改变泵的特性曲线，由离心泵的切割定律可知，流量与叶轮直径成正比关系。但更换叶轮很不方便，故生产上很少采用。

2。精馏塔的操作控制知识

维持精馏塔正常稳定的操作方法是控制三个平衡，即物料平衡、气液平衡、热量平衡。该过程实际是控制塔内气、液相负荷的大小，以保证塔内良好的传热传质，获得合格产品。但塔内气、液相负荷是无法直接控制的，生产或实验过程中主要通过控制压力、温度、进料量、回流比等操作条件来实现。

（1）精馏塔压力的控制

精馏塔压力的控制是精馏操作的基础，塔的操作压力一经确定，就应保持恒定。操作压力的改变将会使塔内气液相平衡关系发生变化。影响塔压力变化的因素很多，在操作中应根据具体情况进行控制。

在正常操作中，若进料量、塔釜温度及塔顶冷凝器的冷凝剂量都不变化，则塔压力随采出量的变化而发生变化。采出量大，塔压力下降，采出量小，塔压力升高，因此稳定采出量可使塔压力稳定。当釜温、进料量以及塔顶采出量都不变化时，塔压力却升高，可能是冷凝器的冷凝剂量不足或冷凝剂温度升高引起的，应增大冷凝剂量，有时也可加大塔顶采出量或降低釜温以保证不超压。如果塔釜温度突然升高，塔内上升蒸气量增大，导致塔压力升高，这种情况应迅速减少塔釜加热量及增大塔顶冷凝器的冷凝剂量或加大采出量，及时调节塔的温度至正常。如果是塔釜温度突然降低，则情况相反，处理方法也相反。

（2）精馏塔温度的控制

精馏塔的温度与气、液相的组成有着对应的关系。在精馏过程中，塔的操作压力恒定时，稳定塔顶的温度至关重要，可保证塔顶馏出液产品的组成。塔顶温度主要受进料量、进料组成、操作压力、塔顶冷凝器的冷凝剂量、回流温度、塔釜温度等因素影响。因此，控制塔顶温度应根据影响因素而做出对应的调节。若塔顶温度随塔釜温度改变时，应着重调节塔釜温度使塔顶温度恢复正常；若是因塔顶冷凝器的冷凝效果差、回流温度高而导致塔顶温度升高的，应增大塔顶冷凝器冷凝剂量以降低回流温度，从而达到控制塔顶温度的目的；若精馏段灵敏板的温度升高，塔顶产品轻组分浓度下降，此时应适当增大回流比，使其温度降至规定值，从而保证塔顶产品质量；若提馏段灵敏板的温度下降，塔底产品轻组分的浓度增大，应适当增大再沸器加热量，使塔釜温度上升至规定值。有时塔釜温度会随着塔的进料量或回流量的改变而改变，因此在改变进料量或回流量的同时应注意维持塔釜的正常温度。

（3）精馏塔进料量的控制

在实验过程中不能随意改变进料量，进料量的改变会使塔内气、液相负荷发生变化，影响塔的物料平衡以及塔效率。进料量增大，上升气体的速度接近液泛速度时，传质效果最好，超过液泛速度将会破坏塔的正常操作。若进料量超过塔釜和冷凝器的负荷范围，将引起气液平衡组成的变化，造成塔顶、塔釜产品质量不合格。进料量减小，气速降低，对传质不利，严重时易造成漏液，分离效果不好。因此，进料量应保持稳定状态。工艺要求改变时，应缓慢调节进料阀，同时维持全塔的总物料平衡，否则当进料量大于出料量时会引起淹塔，当进料量小于出料量时会出现塔釜蒸干现象。

（4）回流比的控制

回流量与塔顶采出量之比称为回流比，回流比是影响精馏过程分离效果的重要因素，它是控制产品质量的主要手段。在精馏过程中产品的质量和产量的要求是相互矛盾的。在塔板数和进料状态等参数一定的情况下，增大回流比可提高塔顶产品轻组分的纯度，但在再沸器负荷一定的情况下，会使塔顶产量降低。回流比过大，将会造成塔内循环量过大，甚至破坏塔的正常操作；回流比过小，塔内气液两相接触不充分，分离效果差。因此，回流比是一个既能满足生产要求，又能维持塔内正常操作的重要参数。回流比一经确定，就应保持相对稳定。

（5）精馏塔的采出量