第2章　“场”“流”分析的基本概念

2.1　单元操作和单元过程^［1］

化工生产从原料开始到制成目的产物，要经过一系列物理的和化学的加工处理步骤，这一系列加工处理步骤，总称为化工过程（Chemical Process）。化工过程虽然各不相同，但大体上都是由一些容器、储罐、泵、压缩机、鼓风机、加热炉、换热器、反应器、吸收塔、蒸馏塔等若干种化工机械和设备所组成，通过管道连接，形成整个生产装置，以实现某个生产目的。每一个设备，都是化工过程的一部分，除储罐等外，一般当物料经过其中的时候，都完成某种物理变化或化学变化，或同时完成这两类变化。这些机械或设备称为过程单元（Process Units）。

在过程单元中进行的物理加工“操作”，可分别归纳为流体流动与输送、搅拌、粉碎、沉降、过滤、传热、蒸发、冷凝、吸收、蒸馏、萃取、结晶、干燥、吸附等多种，统称为单元操作（Unit Operation）。单元操作就是按照特定要求使物料发生物理变化的基本操作的总称。

生产不同产品的具体化学反应过程虽然千差万别，但就反应的类型或特性而言，往往可以归纳为若干基本的反应过程，如氧化、还原、加氢、脱氢、磺化、卤化、水解等。这些基本的化学反应过程称为单元过程（Unit Process）。

某个过程单元可能是一个典型的单元操作或单元过程，在更多的情况下，过程单元中同时完成几种单元操作或单元过程。例如，一个标准式蒸发器，由加热器、分离器两部分构成。蒸发器下部的加热室是由直立加热管束构成的列管式换热器，管束中央有一直径较大的循环管，加热管管间（壳程）使用饱和水蒸气加热；管内的溶液受热蒸发，形成的蒸气夹带部分液体上升，冲向上部的分离室，蒸气由上部蒸出，并经过蒸发器外的冷凝器冷凝成液相，未汽化的液体回落入循环管。十分明显，在蒸发器中同时进行流体流动、传热、蒸发和冷凝等操作。

单元操作或单元过程是组成各种化工生产过程，完成一定加工目的的基本单元。只有将各种不同的化工过程分解为单元操作或单元过程来进行研究，掌握单元操作或单元过程的共性本质、原理和相互影响的规律，才可能优化化工过程的设计、合理调控单元操作或单元过程，实现化工过程的强化。