《化工原理生产过程单元操作规律》课件Word下载.docx
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而化工原理实验往往规模较大，接近工程实际，是多因子影响的综合实验。
所以，学生通过实验课打下一定的基础，将来参加实际工作就可以独立地设计新实验和从事科研和开发。
3．培养严肃认真的科学作风
通过误差分析及数据整理，使学生严肃对待参数测量、取样等各个环节，注意观察实验中的各种现象，运用所学的理论去分析实验装置结构、操作等对测量结果的影响，严格遵守操作规程，集中精力进行观察、记录和思考。
掌握数据处理方法，分析和归纳实验数据，实事求是地得出实验结论，通过与理论比较，提出自己的见解，分析误差的性质和影响程度。
培养学生严肃认真的学习态度和实事求是的科学态度，为将来从事科学研究和解决工程实践问题打好基础。
4．丰富化学工程的实际知识
在化工、轻工等工业生产和实验研究中，经常测量的物理量有温度、压力、流量等，保证测量值达到所要求的精度，涉及到测量技术问题。
增加常用测试仪器的基本原理和使用方法，丰富学生的实践知识。
此外，化学工程类实验不同于普通化学实验，为了安全成功地完成实验，除每个实验的特殊要求外，学生必须遵守注意事项和具备一定的安全知识。
如泵、风机的启动，高压钢瓶的安全，化学药品和气体的使用和防护措施等等。
总之，化工原理实验教学的目的着重于实践能力和解决实际问题能力的培养。
这种能力的培养是书本学习所无法替代的。
二、化工原理实验教学要求
化工原理实验对于学生来说是第一次接触到用工程装置进行实验，学生往往感到陌生，无法下手。
有的学生又因为是几个人一组而有依赖心理，为了切实收到教学效果，要求每个学生必须做到以下几点。
1.课前预习
（1）认真阅读实验教材，复习课程教材有关内容。
清楚地掌握实验项目要求，实验所依据的原理，实验步骤及所需测量的参数。
熟悉实验所用测量仪表的使用方法，掌握其操作规程和安全注意事项。
（2）到实验室现场熟悉实验设备和流程，摸清测试点和控制点位置。
确定操作程序、所测参数项目、所测参数单位及所测数据点如何分布等。
（3）具有CAI--计算机辅助教学手段时，可让学生进行计算机仿真练习。
通过计算机仿真练习，熟悉各个实验的操作步骤和注意事项，以增强实验效果。
（4）在预习和计算机仿真练习基础上，写出实验预习报告。
预习报告内容包括实验目的、原理、流程、操作步骤、注意事项等。
准备好原始数据记录表格，并标明各参数的单位。
（5）特别要考虑一下设备的哪些部分或操作中哪个步骤会产生危险，如何防护？
以保证实验过程中人身和设备安全。
不预习者不准作实验。
预习报告经指导教师检查通过后方可进行实验。
2.实验中的操作训练
实验开始前，小组成员应根据分工的不同，明确要求，以便实验中协调工作。
设备启动前必须首先检查，调整设备进入启动状态，然后再进行送电、通水或蒸汽等启动操作。
（1）实验操作是动手动脑的重要过程，一定要严格按操作规程进行。
安排好测量范围、测量点数目、测量点的疏密等。
（2）实验进行过程中，操作要平稳、认真、细心。
详细观察所发生的各种现象，记录在记录本上，例如精馏实验筛板塔的气液流动状态变化等，有助于对过程的分析和理解。
对实验的数据要判别其合理性，如果遇到实验数据重复性差或规律性差等情况，应首先分析实验中的问题，找出原因进行解决实验数据要记录在备好的表格内。
实验有异常的现象，应及时向指导教师报告。
实验数据的记录应仔细认真、整齐清楚。
①记录数据应是直接读取原始数据，不要经过计算后在记录，例如U型压差计的两端液柱高度差，应分别读取记录，不应读取或记录液柱的差值。
②对稳定的操作过程，在改变操作条件后，一定要等待达到新的稳定状态，方可读取数据；
对于连续的不稳定操作，要在实验前充分熟悉方法并计划好记录的位置或时刻等。
③根据测量仪表的精度，正确读取有效数字，最后一位是带有读数误差的估计值，在测量时应进行估计，便于对系统进行合理的误差分析。
④对待实验数据应取科学态度，不能凭主观臆测随意修改记录，也不能随意弃舍数据，对可疑数据，除有明显的原因外（如读错，误记等），一般应在数据处理时检查处理。
⑤记录数据应书写清楚，字迹工整。
记错的数字应划掉，避免涂改的方法，容易造成误读或看不清。
要注意保存原始数据，以便检查核对。
学生应注意培养自己严谨的科学作风，养成良好的习惯。
（3）实验结束整理好原始数据，将实验设备和仪表恢复原状，切断电源，清扫卫生，晶教师允许后方可离开实验室。
3.实验工作的总结---编写实验报告
实验报告是对实验进行的全面总结，实验报告是一份技术文件，是技术部门对实验结果进行评估的文字材料。
实验报告必须写得简明、数据完整、结论明确，有讨论、有分析，得出的公式或图线有明确的使用条件。
编写实验报告的能力也需要经过严格训练，为今后写好研究报告和科学论文打下基础。
因此要求学生各自独立完成这项工作。
实验报告内容：
①实验时间、报告人、同组人等。
②实验名称、实验目的与要求等。
③实验基本原理。
④实验装置简介、流程图及主要设备的类型和规格。
⑤实验操作步骤。
⑥原始数据记录表格。
⑦实验数据的整理。
实验数据的整理就是把实验数据通过归纳、计算等方法整理出一定的关系（或结论）的过程。
应有计算过程举例，即以一组数据为例从头到尾把计算过程一步一步写清楚。
⑧将实验结果用图示法、列表法或方程表示法进行归纳，得出结论。
⑨对实验结果及问题进行分析讨论。
⑩参考文献
实验报告必须力求简明、书写工整、文字通顺、数据完全、结论明确。
图形图表的绘制必须用直尺、曲线板或计算机数据处理。
实验报告必须采用学校统一印制的实验报告纸编写。
报告应在指定时间交给指导老师批阅。
第二节实验室操作基本知识
化工实验与一般化学实验比较起来，有共同点，也有其本身的特殊性。
为了安全成功地完成实验，除了每个实验的特殊要求外，在这里提出一些化工实验中必须遵守的注意事项和一些必须具备的安全知识。
一、化工实验注意事项
1.设备启动前必须检查
（1）泵、风机、压缩机、电机等转动设备，用手使其运转，从感觉及声响上判别有无异常；
检查润滑油位是否正常。
（2）设备上各阀门的开、关状态。
（3）接入设备的仪表开、关状态。
（4）拥有的安全措施，如防护罩、绝缘垫、隔热层等。
2.仪器仪表使用前必须做到
（1）熟悉原理与结构。
（2）掌握连接方法与操作步骤。
（3）分清量程范围，掌握正确的读数方法。
（4）接入电路前必须经教师检查。
3.操作过程中注意分工配合，严守自己的岗位，精心操作。
关心和注意这个实验的进行，随时观察仪表指示值的变动，保证操作过程在稳定条件下进行。
产生步合规律现象时要及时观察研究，分析其原因，不要轻易放过。
4.操作过程中设备及仪表发生问题应立即按停车步骤停车，报告指导教师。
同时应自己分析原因供教师参考。
未经教师同意不得自行处理。
在教师处理问题时，学生应了解其过程，这是学习分析问题与处理问题的好机会。
5.实验结束时应先将有关的热源、水源、气源、仪表的阀门或电源关闭，然后再切断电机电源。
6.化工实验要特别注意安全。
实验后要搞清楚总电闸的位置和灭火器材的安放地点。
二、化工材料安全知识
为了确保设备和人身安全，从事化工原理实验的实验者必须具备以下安全知识。
1.危险药品分类
实验室常用的危险品必须合理地分类存放。
易燃物品不能与氧化剂放在一起，以免发生着火燃烧的危险。
对不同的危险的药品，在为扑救火灾选择灭火剂时，必须针对药品进行选用，否则不仅不能取得预期效果，反而会引起其他的危险。
例如，着火处有金属钾、钠存放，不能用水进行灭火，因为水与金属钾、钠等剧烈反应，会发生爆炸，十分危险；
轻质油类着火时，不能用水灭火，否则会使火灾蔓延；
若着火处有氰化钾，则不能使用泡沫灭火剂，因为灭火剂中的酸与氰化钾反应生成剧毒的氰化氢。
因此了解危险品性质与分类十分必要。
危险药品大致分为下列几种类型：
（1）爆炸性物品
常见的爆炸性物品有硝酸铵（硝铵炸药的主要成分）、雷酸盐、重氮盐、三硝基甲苯（TNT）和其他含有三个硝基以上的有机化合物等。
这类化合物对热和机械作用（研磨、撞击等）很敏感，爆炸威力都很强特别是干燥的爆炸物爆炸时威力更强。
对少量潮湿的爆炸物
（2）氧化剂
氧化剂包括高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐、过氧化物、过硫酸盐、高锰酸盐、铬酸盐及重铬酸盐、硝酸盐、溴酸盐、碘酸盐、亚硝酸盐等。
它本身一般不能燃烧，但在受热、受阳光直晒或与其他药品（酸、水等）作用时，能产生氧，起助燃作用并造成猛烈燃烧。
如过氧化钠与水作用，反映剧烈并能引起猛烈燃烧。
强氧化剂与还原剂或有机药品混合后，能因受热、摩擦、撞击发上爆炸。
如氯酸钾与硫混合可因撞击而爆炸；
过氯酸镁是很好的干燥剂，若被干燥的气流中存在烃类蒸汽时，其吸附烃类后就有爆炸危险。
通常，人们对氧化剂的危险性认识不足，这常常是发生事故的原因之一，必须予以足够的重视。
（3）自燃物品
带油污的废纸、废橡胶、硝化纤维、黄磷等，都属于自燃性物品。
它们在空气中能因逐渐氧化而自燃，如果热量不能及时散失，温度会逐渐升高到该物品的燃点，发生燃烧。
因此，对这类自燃性废弃物，不要在实验室内堆方，应当及时清除，以防意外。
（4）遇水燃烧物
钾、钠、钙等轻金属遇水时能产生氢和大量的热，以至发生爆炸。
电石遇水能产生乙炔和大量的热，不能即使冷却有时也能着火，甚至会引起爆炸。
（5）易燃液体和可燃气体
易燃液体和可燃气体在有机化工实验室内大量接触，容易挥发和燃烧，达到一定浓度遇明火即着火。
若在密封容器内着火，甚至会造成容器超压破裂而爆炸。
易燃液体的蒸汽一般比空气重，当它们在空气中挥发时，常常在低处或地面上漂浮。
因此，可能在距离存放这种液体的地面相当远的地方着火，着火后容易蔓延并回传，引燃容器中的液体。
所以使用这种物品时必须严禁明火、远离电热设备和其他热源，更不能同其他危险品放在一起，以免引起更大危害。
（6）易燃固体
松香、石蜡、硫、镁粉、铝粉等都属于易燃固体。
它们不自燃，但易燃。
燃烧速度一般较快。
这类固体若以粉尘悬浮物分散在空气中，达到一定浓度时，遇有明火就可能发生爆炸。
（7）毒害性物品
凡是少量就能使人中毒受害的物品都称为毒品。
中毒途径有误服、吸入呼吸道或皮肤被沾染等。
其中有的蒸汽有毒，如汞；
有的固体或液体有毒，如钡盐、农药。
根据毒品对人身的危害程度分为剧毒药品（氰化钾、砒霜等）和有毒药品（农药）。
使用这类物质应十分小心，以防止中毒。
实验室所用毒品应有专人管理，建立保存与使用档案。
（8）腐蚀性物品
这类物品有强酸、强碱。
如硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、苯酚、氢氧化钾、氢氧化钠等。
它们对皮肤和衣物都有腐蚀作用。
特别是在浓度和温度都较高的情况下，作用更甚。
使用中防止与人体（特别是眼睛）和衣物直接接触。
灭火时也要考虑是否有这类物质存在，以便采取适当措施。
（9）压缩气体与液化气体
该类物品有三种：
①可燃性气体（氢、乙炔、甲烷、煤气等）；
②助燃性气体（氧、氯等）；
③不燃性气体（氮、二氧化碳等）。
该类物品的使用和操作有一定要求，有关内容在安全使用压缩气体一节中专门介绍。
2.安全使用危险药品
实验用的毒品必须按规定手续领用与保管。
剧毒品要登记注册，并有专人管理。
使用后的废液必须妥善处理，不允许到入下水道和酸缸中。
凡是产生有害气体的实验操作，必须在通风橱内进行。
但应注意不使毒品洒落在实验台或地面上，一旦洒落必须彻底清理干净。
绝不允许实验室内任何容器作食具，也不准在实验室内吃食品，实验完毕必须多次洗手，确保人身安全。
对具有污染性质的化学药品不能与一般化学试剂反在仪器。
对有污染性物质的操作必须在规定的防护装置内进行。
违反规程造成他人的人身伤害应负法律责任。
实验室内防毒防污染的操作往往离不开防毒面具、防护罩及其他的工具，在此不一一介绍。
对于易燃易爆药品应根据实验的需用量和按照规定数量领取。
不能在实验场所存放大量该类物品。
存放易燃品应严禁明火，远离热源，避免日光直射。
有条件的实验室应设专用贮放室或存放柜。
危险性物品在实验前应结合实验具体情况，制定出安全操作规程。
在进行蒸馏易燃液体、有机物品或在高压釜内进行液相反应时，加料的数量绝不允许超过容器的三分之二。
在加热和操作过程中，操作人员不得离岗，不允许在无操作人员监视下加热。
对沸点低的易燃有机物品整理时，不应使用直接明火加热，也不能加热过快，致使急剧汽化而冲开瓶塞，引起火灾或造成爆炸。
进行这类实验的操作人员，必须熟悉实验室中灭火器材存放地点及使用方法。
在化工实验中，往往被人们所忽视的毒物，是压差计中的水银。
如果操作不慎，压差计中的水银可能被冲洒出来。
水银是一种累计性的毒物，水银进入人体不易被排除没，累计多了就会中毒。
因此，一方面装置中竭力避免采用水银；
另一方面要谨慎操作，开关阀门要缓慢，防止冲走压差计中的水银。
操作过程要小心，不要碰破压差计。
一旦水银冲洒出来，一定要认真地尽可能地将它收集起来。
实在无法收集的细粒，也要用硫磺粉和氯化铁溶液覆盖。
因为细粒水银蒸发面积大，易于蒸发汽化，不易采用扫帚一扫或用水一冲的自欺欺人办法。
3.易燃物品的安全使用
各种易燃液体、有机化合物蒸汽和易燃气体在空气中含量达到一定浓度时，就能与空气（实际是氧）构成爆炸性的混合气体。
这种混合气体若遇到明火就发生闪燃爆炸。
任何一种可燃气体在空气种构成爆炸性混合气体时，该气体所占的最低体积百分比称爆炸下限；
该气体所占的最高体积百分比称爆炸上限。
在下限与上限之间称爆炸范围。
低于爆炸下限或高于爆炸上限的可燃性气体和空气构成的混合气体都不会发生爆炸。
但对体积比超过上限的混合气遇明火会发生燃烧，但不会爆炸。
例如甲苯蒸汽在空气中的浓度为1.2%～1.7%时就构成爆炸性的混合气体。
在这个温度范围遇明火（火红的热表面、火花等各种火源）即发生爆炸。
低于1.2%，7.1%都不会发生爆炸。
当某些可燃性气体或蒸汽遇空气混合进行燃烧时，也可能突然发生爆炸。
这是由于该气体在空气中所占的体积比逐渐升高或降低，浓度由爆炸限以外进入爆炸限以内所致。
反之，爆炸性的混合气体由于成分的变化也可以从爆炸限内逐渐变至爆炸限范围以外，称为非爆炸性气体。
这类具有爆炸性的混合气体在使用时应倍加重视，但也并不可怕。
若能认真而严格地按照安全规程操作，是不会有危险的。
因为构成爆炸应具备两个条件：
（1）可燃物在空气中的浓度落在爆炸限范围内；
（2）有明火存在。
故防止方法就是不使浓度进入爆炸极限以内。
在配气时，必须严格控制。
使用可燃气体时，必须在系统中充氮吹扫空气，同时还必须保证装置严密不漏气。
实验室要保证有良好通风，并禁止在室内有明火和敞开式的电热设备，也不能让室内有产生火花的必要条件存在等。
此外，应注意某些剧烈的放热反应操作，避免引起自燃或爆炸。
总之，只要严格掌握和遵守有关安全操作规程就不会发生事故。
三、高压钢瓶的安全使用
在化工实验中，另一类需要引起特别注意的东西，就是各种高压气体。
化工实验中所用的气体种类较多，一类是具有刺激性的气体，如氨、二氧化硫等，这类气体的泄露一般容易被发觉。
另一类是无色无味，但有毒性或易燃、易爆的气体，如一氧化碳等，不仅易中毒，在室温下空气中的爆炸范围为12%--74%。
当气体和空气的混合物在爆炸范围内，只要有火花等诱发，就会立即爆炸。
氢在室温下空气中的爆炸范围为4%～75.2%（V%）。
因此使用有毒或易燃易爆气体时，系统一定要严密不漏，尾气要导出室外，并注意室内通风。
高压钢瓶是一种贮存各种压缩气体或液化气体的高压容器。
钢瓶容积一般为40—60L，最高工作压力为15MPa，最地的也在0.6MPa以上。
瓶内压力很高，以及贮存的气体本身某些又是有毒或易燃易爆，故使用气瓶一定要掌握气构造特点和安全知识，以确保安全。
气瓶主要有筒体和瓶阀构成，其他附件还有保护瓶阀的安全帽、开启瓶阀的手轮、使运输过程站部首震动的橡胶圈。
另外，在使用时瓶阀出口还要连接减压阀和压力表。
标准高压气瓶是按国家标准制造的，并经有关部门严格检验方可使用。
各种气瓶使用过程中，还必须定期送有关部门进行水压试验。
经过检验合格的气瓶，在瓶肩上用钢印打上下列资料：
（1）制造厂家；
（2）制造日期；
（3）气瓶型号和编号；
（4）气瓶重量；
（5）气瓶容积；
（6）工作压力；
（7）水压试验压力，水压试验日期和下次试验日期。
各类气瓶的表面都应涂上一定的颜色的油漆，其目的不仅是为了防锈，主要是能从颜色上迅速辨别钢瓶中所贮存气体的种类，以免混淆。
常用的各类气瓶的颜色及其标识如表１所示。
表１ 常用的各类气瓶的颜色及其标识
气体种类
工作压力
MPa
水压试验压力
气瓶颜色
文字
文字颜色
阀门出口螺纹
氧
氢
氮
氦
压缩空气
二氧化碳
氨
氯
乙炔
二氧化硫
15
12.5（液）
3（液）
0.6（液）
22.5
19
6
1.2
浅蓝色
暗绿色
黑色
棕色
黄色
草绿色
白色
红色
正扣
反扣
为了确保安全，在使用钢瓶时，一定要注意以下几点：
（1）当气瓶受到明火或阳光等热辐射的作用时，气体因受热而膨胀，使瓶内压力增大。
当压力超过工作压力时，就有可能发生爆炸。
因此，在钢瓶运输、保存和使用时，应远离热源（明火、暖气、炉子等），并避免长期在日光下爆晒，尤其在夏天更应注意。
（2）气瓶即使在温度布告的情况下受到猛烈撞击，或不小心将其碰倒跌落，都有可能引起爆炸。
因此，钢瓶在运输过程中，要轻搬轻放，避免跌落撞击，使用时要固定牢靠，防止碰倒。
更不允许用锥子、搬手等金属器具打钢瓶。
（3）瓶阀是钢瓶中关键部件，必须保护好，否则将会发生事故。
①若瓶内存放的是氧、氢、二氧化碳和二氧化硫等，瓶阀应用铜和钢制成。
当瓶内存放的是氨，则瓶阀必须用钢制成，以防腐蚀。
②使用钢瓶时，必须用专用的减压阀和压力表。
尤其是氢气和氧气不能互换，为了防止氢和氧两类气体的减压阀混用造成事故，氢气表和氧气表的表盘上都注明有氢气表和氧气表的字样。
氢及其他可燃气体瓶阀，连接减压阀的连接管为左旋螺纹；
而氧等不可燃烧气体瓶阀，连接管为右旋螺纹。
③氧气瓶阀严谨接触油脂。
因为高压氧气与油脂相遇，会引起燃烧，以至爆炸。
开关氧气瓶时，切莫用带油污的手和搬子。
④要注意保护瓶阀。
开关瓶阀时一定要搞清楚方向缓慢转动，旋转方向错误和用力过猛会使螺纹受损，可能冲脱而出，造成重大事故。
关闭瓶阀时，不漏气即可，不要关得过紧。
用毕和搬运时，一定要安上保护瓶阀的安全帽。
⑤瓶阀发生故障时，应立即报告指导教师。
严紧擅自拆卸瓶阀上任何零件。
（4）当归纳钢瓶安装好减压阀和连接管线后，每次使用前都要在瓶阀附近用肥皂水检查，确认不漏气才能使用。
对于有毒或易燃易爆气体的气瓶。
除了保证严密不漏外，最好单独放置在远离实验室的小屋里。
（5）钢瓶中气体不要全部用净。
一般钢瓶使用到压力为0.5Mpa时，应停止使用。
因为压力过低会给充气带来不安全因素，当钢瓶内压力与外界大气压力相同时，会造成空气的进入。
对危险气体来说，由于上述情况在充气时发生爆炸事故已有许多教训。
乙炔钢瓶规定剩余压力与室温有关（详见表２）。
表2乙炔钢瓶的剩余压力与室温关系
室温（℃）
<
-5
-5～5
5～15
15～25
25～35
余压（Mpa）
0.05
0.1
0.15
0.2
0.3
（6）气瓶必须严格按期检验。
四、实验室消防
实验操作人员必须了解消防致使。
实验室内应准备一定数量的消防器材。
工作人员应熟悉消防器材的存放位置和使用方法，绝不允许将消防器材移作他用。
实验室常用的消防器材包括以下几种。
１．火砂箱
易燃液体和其它不能用水灭火的危险品，着火时可用砂子来扑灭。
它能隔断空气并起降温作用而灭火。
但砂中不能混有可燃性杂物，并且要干燥些。
潮湿的砂子遇火后因水分蒸发，致使燃着的液体飞溅。
砂箱中存砂有限，实验室内又不能存放过多砂箱，故这种灭火工具只能扑灭局部小规模的火源。
对于不能覆盖的大面积火源，因砂量太少而作用不大。
此外还可用不燃性固体粉
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