过程装备与控制工程专业英语

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1、Unit14化学工程的单元操作1.介绍化学加工可以包含各种各样的不同的过程顺序，它的原理是独立于我们的操作的材料和操作的系统，把复杂的工艺过程分解成单个的物理过程（即单元操作）和多种化学反应过程的实践，导致了化学工程的通用性。单元操作的观念在化学工程是基于不同的过程步骤可以减少简单操作或反应，而这些反应在不考虑操作条件下有同样的基本反应。这个原则，在美国化学工业的发展过程中变得明显，在1915年早些首次变得明显。任何一个化学过程，无论所操作规模大小，可以被分解成单元作用的同等的一些系列，像粉碎，混合

2、，加热，烘干，吸取，浓缩，析出，沉淀，结晶，过滤，溶解，电解等等。基本单元操作的数量不是很大而且只有很少几个包含特定的操作，化学工程的复杂性源于各种条件如温度，压力等的多样性。由于条件的变化，单元作用就必须在不同的过程中完成。同时化学工程的复杂性还受到由反应物的物理及化学性质所决定的结构材料和设备设计的影响。单元操作的开始清单列举了十二个功能，不是所有的都包含单元操作。再增加的都会命名，在那些年处于适中的比率但是最近在一个加速的比率。流体流动，热传递，蒸馏，加湿，气体吸收，沉积，分类，搅拌，和离心过

3、滤已经被公认。最近几年，新技术逐渐被理解，比较适用于过去但很少使用分离技术这导致了分离，处理，操作或者是介入制造的数量上的持续增长，这些可用于没有重大改变的各种进程。这是根据一个术语”单元操作”，现在为我们提供了、一系列的技术合作。2.单元操作的分类流体流动这涉及的原则，确定流动或运输任何流体从一个点到另一个点。传热这个单元操作处理的原则是，积累和转让的热量和能量从一个地方到另一个地方。蒸发这是一个特殊的情况下传热，其中涉及蒸发的挥发性溶剂，如水从一个非易失性溶质如盐或其它材料在解决方案烘干在这个操

4、作中挥发液体，通常是水，从固体材料中挥发出去。蒸馏这是一个过程即液态混合物的分离通过沸腾，因为它们的蒸汽压不同。吸收这个过程的一个组成部分是通过对某一液体的处理提取天然气流。膜分离这一过程涉及的是溶质从液体或气体中通过半透明膜屏障传播到另一流体中。液—液萃取在这种情况下的解决办法是，在混合溶剂中除去与之接触的另一种液体。液—固浸取这涉及到处理微细固体，同一种液体溶解并消除了溶质中所载的固体。结晶这涉及除去溶质，如盐从溶液沉淀溶质的解决办法。机械物理分离这涉及分离固体流体或气体的机械方法，如过滤，沉淀

5、，压缩体积，而这些问题往往被列入为单独的单元操作。许多的单元操作有一定的基本基础和基本原则或共同的机制。例如，扩散发生在干燥，吸收，蒸馏，结晶。传热放生在干燥，蒸馏，蒸发等等。Unit15化学反应工程每一个工业化过程的设计都是从各种原材料出发，经过一系列的生产加工步骤，来经济地生产出期望的产品。图3.1展示了一个典型的情况。原料承受一些物理处理使它们以能够其化学反应的组成。它们穿过反应器。反应的产品必须那时承受更多的物理处理—分离，净化等等。最后期望的产品就得到了。对于用于物理处理的设备设计的步骤是

6、研究单元操作。在这里我们感到关切的是化学处理的一个过程。经济上这肯能是一个无关紧要的单元，说一个简单的混合罐。然而，化学处理的步骤是整个过程的中心，它破花了经济过程。设计的反应器没有例子和许多其它可以提出的进程，所追求的最佳的并步仅仅是反应器的成本的最小化。也许一种设计方案中的反应器费用并不算高，但从反应器出来的物料后处理费用可能远高于另一些反应器设计方案中的处理费用。因此，整体过程的经济性必须加以考虑。反应器的设计用到信息，知识，以及不同领域的经验—热力学，化学动力学，流体力学，传热，传质，和经济

7、学，化学反应工程是综合所有因素，其目的是正确设计一个化学反应器。化学反应器的设计也许是一种只有化学工程领域才涉及的工作。并且可能正是因为这种功能才奠定了化学工程作为工程领域的一个特殊分支而存在的合理性。化学反应器的设计有两个必须回答的问题；（1）我们期望放生的是什么变化？（2）它们进行的速度会有多快？第一个问题与热力学有关，第二个问题则与各种速率过程，例如化学动力学及传热学关。把这些都放一起，试图确定这些相互关联的过程是一个非常棘手的问题；我们从最简单的情况通过考虑其它因素建立我们的分析，直到我们能

8、够处理更困难的问题。1．热力学热力学给我们在设计上两个非常重要的信息，在反应过程中的热释放和热吸收以及最大可能的反应程度。化学反应总是伴随着释放或吸收能量，我们必须直到适当设计的重要性。考虑这个反应反应温度T是传热从周围环境到反应系统当中，当一摩尔的A消失形成R摩尔的R和S摩尔的S，该系统测量处于同一温度和压强在反应前后。热反应是可以从热化学的数据知道或估计的。热力学也可以计算反应材料的标准自由度的平衡常数。与已知的平衡常数，化学反应产品的最高产量是可以估计出来的。2