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第三章（第1页）

第三章

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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。