『壹』 试比较简单蒸馏和平衡蒸馏的异同
试比较简单蒸馏和平衡蒸馏的异同
简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中,在一定压强下加热至沸,使液体不断汽化。汽化的蒸汽引出,冷凝后加以收集,得到塔顶产品,称为馏出液。因此,简单蒸馏属于间歇操作。简单蒸馏时,气液两相的接触比较充分,可以认为两相的组分达到了平衡。
『贰』 试比较简单蒸馏和间歇精馏的异同。
【答案】:简单蒸馏平衡蒸馏又称微分蒸馏,也是一种单级蒸馏操作,常以间歇方式进行。当混合液在蒸馏釜中部分汽化,产生的蒸汽随即进入冷凝器中冷凝,冷凝液不断流入接收器中,作为馏出产品,简单蒸馏为非稳态过程,虽然瞬间形成的蒸汽和液体可视为相互平衡,但是形成的全部蒸汽并不与剩余液体平衡。故计算为微分计算。
间歇精馏为非定态过程裤弊薯,精馏过程中,釜液及塔中各处的组成、温胡者度均随时间而变化,应用微分方程衡算,因此计算比较复卜卜杂;间歇精馏只有精馏段,需要消耗较多的能量,而设备的生产强度较低以及塔内存液量对精馏过程、产品的质量都有较大的影响。间歇精馏具有恒回流比和恒馏出液组成。
『叁』 常减压蒸馏原理流程图
原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品(称为馏分),这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂,相当大的部分是后续加工装置的原料,因此,常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。以下是我为大家整理的关于常减压蒸馏原理流程图,给大家作为参考,欢迎阅读!
1、 基本概念
1.1饱和蒸汽压
任何物质(气态、液态和固态)的分子都在不停的运动,都具有向周围挥发逃逸的本领,液体表面的分子由于挥发,由液态变为气态的现象,我们称之为蒸发。挥发到周围空间的气相分子由于分子间的作用力以及分子与容器壁之间的作用,使一部分气体分子又返回到液体中,这种现象称之为冷凝。在某一温度下,当液体的挥发量与它的蒸气冷凝量在同一时间内相等时,那么液体与它液面上的蒸气就建立了一种动态平衡,这种动态平衡称为气液相平衡。当气液相达到平衡时,液面上的蒸气称为饱和蒸汽,而由此蒸气所产生的压力称为饱和蒸汽压,简称为蒸汽压。蒸气压的高低表明了液体中的分子离开液面气化或蒸发的能力,蒸气压越高,就说明液体越容易气化。
在炼油工艺中,根据油品的蒸气压数据,可以用来计算平衡状态下烃类气相和液相组成,也可以根据蒸气压进行烃类及其混合物在不同压力下的沸点换算、计算烃类液化条件等。
1.2气液相平衡
处于密闭容器中的液体,在一定温度和压力下,当从液面挥发到空间的分子数目与同一时间内从空间返回液体的分子数目相等时,就与液面上的蒸气建立了一种动态平衡,称为气液平衡。气液平衡是两相传质的极限状态。气液两相不平衡到平衡的原理,是气化和冷凝、吸收和解吸过程的基础。例如,蒸馏的最基本过程,就是气液两相充分接触,通过两相组分浓度差和温度差进行传质传热,使系统趋近于动平衡,这样,经过塔板多级接触,就能达到混合物组分的最大限度分离。
2、蒸馏方式
在炼油厂生产过程中,有多种形式蒸馏操作,但基本类型归纳起来主要有三种,即闪蒸、简单蒸馏和精馏
2.1闪蒸(平衡汽化)
加热液体混合物,达到一定的温度和压力,在一个容器的空间内,使之气化,气
液两相迅速分离,得到相应的气相和液相产物,此过程称为闪蒸。当气液两相有足够的接触时间,达到了汽液平衡状态,则这种气液方式称为平衡汽化。
2.2简单蒸馏(渐次汽化)
液体混合物在蒸馏釜中被加热,在一定压力下,当温度达到混合物的泡点温度时,液体即开始气化,生成微量蒸气,生成的蒸气当即被引出并经冷凝冷却后收集起来,同时液体继续加热,继续生成蒸气并被引出。这种蒸馏方式称为简单蒸馏或微分蒸馏,借助于简单蒸馏,可以使原料中的轻、重组分得到一定程度的分离。
2.3精馏
精馏是分离混合物的有效手段,精馏有连续式和间歇式两种,石油加工装置中都采用连续式精馏,而间歇式一般用于小型装置和实验室。
连续式精馏塔一般分为两段:进料段以上是精馏段,进料段以下是提馏段。精馏塔内装有提供气液两相接触的塔板和填料。塔顶送入轻组分浓度很高的液体,称为塔顶回流。塔底有再沸器,加热塔底流出的液体以产生一定量的气相回流,塔底的气相回流是轻组分含量很低而温度较高的气体。气相和液相在每层塔板或填料上进行传质和传热,每一次气液相接触即产生一次新的气液相平衡,使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提浓,最后在塔顶得到较纯的轻组分,在塔底得到较浓的重组分,借助于精馏,可以得到纯度很高的产品。
实现精馏的必要条件有
(1)建立浓度梯度,液体混合物中各组分的相对挥发度有明显差异是实现精馏过程的必要条件。
(2)合理的温度梯度,塔顶加入轻组分浓度很高的回流液体、塔底用加热或汽提的方法产生热的蒸气。
(3)精馏塔内必须要有塔板或填料,它是提供气液充分接触的场所。
『肆』 化工领域物料衡算,热量衡算和设备计算之间的关系是什么
热量衡算是指根据能量守恒定律而进行的热量平衡的计算,对任何一个生产过程,其中输入的热量应为输出热量与损失热量之和。通过热量衡算,可知热量的利用、消耗和损失的情况,从而可推算热量的利用效率。例如利用热量衡算,可以确定蒸馏釜中加热蒸汽的消耗量以及分(冷)凝器和冷却器中冷却水的消耗量。
当物料经物理或化学变化时,如果其动能、位能或对外界所作之功,对于总能量的变化影响甚小可以忽略时,能量守恒定律可以简化为热量衡算.它是建立过程数学模型的一个重要手段,是化工计算的重要组成部分.进行热量衡算,可以确定为达到一定的物理或化学变化须向设备传入或从设备传出的热量;根据热量衡算可确定加热剂或冷却剂的用量以及设备的换热面积,或可建立起进入和离开设备的物料的热状态(包括温度、压力、组成和相态)之间的关系,对于复杂过程,热量衡算往往须与物料衡算联立求解.物质具有的热能,是对照某一基准状态来计量的,相当于物质从基准状态加热到所处状态需要的热量.当物质发生相态变化时,须计入相变时的潜热,如汽化热(或冷凝热)、熔融热(或凝固热)等.不同液体混合时,须计入由于浓度变化而产生的混合热(或溶解热).工程上常用热力学参数焓表示单位质量物质所具有的热量.单位质量物料状态变化所需的热量,等于两种状态下焓值的差.热量衡算的步骤,与物料衡算大致相同.
『伍』 药厂生产的单元操作有哪些
这个要看情况的,推荐你一本书,很详细。可以网上搜,也可以去买。化工单元操作(供制药、精细化工专业用)出版:化学工业出版社它的目录如下:全文目录化工单元操作
绪论
第一章 流体流动
第一节 流体静力学基本方程
1—1流体的密度、比容和相对密度
1—2流体的压力(压强)
1—3流体静力学基本方程
1—4静压力的测量
第二节 流体流动的基本方程
1—5流量与流速
1—6稳定流动与不稳定流动
1—7流体稳定流动的物料衡算——连续性方程
1—8流体稳定流动的能量衡算——柏努利方程
1—9柏努利方程应用举例
第三节 流体在管内的流动阻力
1—10流动阻力的表现——压力降
1—11产生流动阻力的原因及其影响因素
1—12粘度
1—13流体流动的类型
1—14阻力计算的通式
1—15流体在直管中作层流流动时的阻力
1—16流体力学相似
1—17流体在圆形直管中流动时的阻力关系曲线
1—18局部阻力的计算
1—19管路计算
第四节 流速与流量的测量
1—20测速管(毕托管)
1—21孔板流量计
1—22转子流量计
第二章 流体输送机械
第一节 离心泵
2—1离心泵的结构和作用原理
2—2离心泵的主要性能参数
2—3离心泵的特性曲线
2—4离心泵的安装高度
2—5离心泵的操作、组合及安装
2—6药厂常用离心泵的类型和选用
第二节 其它类型泵
2—7正位移泵
2—8旋涡泵
2—9流体作用泵
第三节 各类泵的比较
第四节 气体输送与压缩机械
2—10通风机
2—11鼓风机
2—12压缩机
2—13真空泵
第三章 非均一系的分离
第一节 气相非均一系的分离
3—1沉降分离
3—2气体的过滤净制
3—3湿法除尘
3—4电除尘器
第二节 液相非均一系的分离
3—5过滤机理
3—6过滤设备
3—7离心分离设备
3—8离心沉降设备
第四章 液体搅拌
第一节 搅拌设备
4—1搅拌设备的组成
4—2搅拌器的作用原理
4—3搅拌器的分类
第二节 搅拌器的性能
4—4旋桨式搅拌器
4—5涡轮式搅拌器
4—6桨式搅拌器
4—7搅拌器的强化措施
4—8搅拌器的选型
第三节 搅拌功率
4—9功率关联式
4—10功率曲线
第四节 搅拌器的放大
4—11搅拌器放大的概念
4—12搅拌器的放大
第五章 传热
第一节 传热的基本概念
5—1传热的基本方式
5—2常用的传热设备
5—3稳定传热和不稳定传热
第二节 热传导
5—4热传导的基本概念和傅立叶定律
5—5导热系数
5—6平壁的热传导
5—7圆筒壁的热传导
第三节 对流传热
5—8对流传热的分析
5—9对流传热速率方程(牛顿冷却定律)
5—10影响对流传热系数的因素
5—11热相似
第四节 对流传热系数关联式
5—12流体无相变化时的对流传热系数
5—13流体有相变化时的对流传热系数
第五节 热辐射
5—14热辐射的基本概念
5—15热辐射的基本定律
5—16两固体间的相互辐射
5—17对流和辐射的联合传热
第六节 传热计算
5—18能量衡算
5—19总传热速率方程
5—20传热温度差与流体流向的选择
5—21流体流向的选择
5—22总传热系数
第七节 换热器
5—23常用换热器
5—24高效换热器
5—25强化传热过程的途径
第八节 列管换热器的设计
5—26列管换热器设计的基本原则
5—27列管换热器设计的基本步骤和举例
第九节 常用的加热、冷却与冷凝的方法
5—28加热方法
5—29冷却与冷凝方法
第六章 蒸发与结晶
第一节 蒸发
6—1蒸发过程的基本概念
6—2蒸发器
6—3蒸发器的辅助设备
6—4单效蒸发的计算
6—5蒸汽的利用率、蒸发器的生产强度及多效蒸发
6—6蒸发过程常用的节能措施
第二节 结晶
6—7结晶原理
6—8结晶的工业方法及常用的结晶设备
6—9结晶的工艺计算
第七章 冷冻
第一节 冷冻过程的基本原理
7—1理想冷冻循环
7—2冷冻系数与冷冻能力
7—3温熵图(T——S图)
7—4实际冷冻循环
第二节 冷冻剂与载冷体
7—5冷冻剂
7—6载冷体
第三节 压缩蒸气冷冻装置及选用
7—7压缩蒸气冷冻装置
7—8冷冻机的功率消耗与选用
第四节 其它型式冷冻装置
7—9蒸汽喷射式汽化冷冻装置
7—10吸收冷冻装置
第八章 气体吸收
第一节 吸收操作的基本原理
8—1吸收中的相平衡
8—2扩散原理
8—3吸收速率
第二节 填料吸收塔的结构
8—4填料的类型及特性
8—5填料塔的附属结构
第三节 填料吸收塔的工艺设计
8—6吸收操作的流程
8—7物料衡算及吸收操作线方程
8—8吸收剂的选择及用量
8—9填料塔的直径
8—10填料层的阻力
8—11填料层高度
8—12传质系数及传质单元高度的计算
第四节 解吸及其它类型吸收简介
8—13解吸
8—14其它类型吸收
第五节 其它吸收设备
8—15吸收操作的强化
8—16其它吸收设备
第九章 液体蒸馏
第一节 蒸馏中的气液平衡关系
9—1气液平衡与蒸馏操作
9—2双组分理想溶液的相图
9—3双组分非理想溶液的相图
9—4挥发度与相对挥发度
第二节 蒸馏方法和总物料衡算
9—5简单蒸馏和平衡蒸馏
9—6精馏的原理
9—7精馏的流程
9—8蒸馏操作的物料衡算
第三节 双组分混合液连续精馏的计算
9—9恒摩尔流量假定
9—10精馏塔的操作线方程
9—11进料热状况对操作线的影响
9—12理论板数的图解法
9—13回流比的选择
9—14理论板数的简捷算法
9—15塔板效率与实际塔板数
9—16填料精馏塔的填料层高度
9—17影响精馏分离效果的因素
第四节 微分蒸馏和间歇精馏的计算
9—18微分蒸馏的计算
9—19间歇精馏的计算
第五节 多组分精馏的计算
9—20多组分精馏计算的概念
9—21相平衡常数和相平衡计算
9—22产品组成的计算
9—23最小回流比和实际回流比下的塔板数
第六节 蒸馏设备
9—24塔板的类型
9—25塔板的主要尺寸与负荷性能
9—26板式塔塔径和其他尺寸的计算
9—27填料精馏塔
9—28蒸馏釜和其他传热设备
第七节 添加组分的蒸馏
9—29水蒸汽蒸馏
9—30恒沸精馏
9—31萃取精馏
第十章 溶剂萃取
第一节 基本概念
10—1萃取过程
10—2液——液相平衡
10—3液——液萃取中常见的物系和萃取流程
10—4溶剂(萃取剂)的选择
第二节 液——液萃取的计算
10—5萃取剂与原溶剂不互溶物系萃取过程的计算
10—6一对部分互溶三元系萃取过程的计算
10—7复杂物系连续逆流萃取实验
10—8萃取过程的速度
第三节 液——液萃取设备
10—9液——液萃取设备概述
10—10萃取设备的主要类型
10—11液——液萃取设备的选择
10—12萃取塔计算简述
第四节 固——液萃取
10—13固——液萃取概述
10—14影响固——液萃取的诸因素
10—15固——液萃取方法及设备
第十一章 固体干燥
第一节 湿空气的性质及焓湿图
11—1湿空气的性质
11—2湿空气的焓湿图及其应用
第二节 干燥器的物料和热量衡算
11—3物料衡算
11—4热量衡算
11—5干燥器出口空气状态的确定
11—6干燥器的热效率
第三节 干燥速率和干燥时间
11—7物料中所含水分的性质
11—8干燥速率及影响因素
11—9恒定干燥条件下干燥时间的计算
第四节 干燥器
11—10气流干燥器
11—11流化床干燥器
11—12喷雾干燥器
11—13厢式干燥器
11—14耙式真空干燥器
11—15双锥回转真空干燥器
11—16滚筒干燥器
11—17冷冻干燥器
11—18红外干燥器
11—19微波干燥
11—20干燥器的选型
第五节 干燥器的计算
11—21气流干燥器的计算
11—22卧式多室流化床干燥器的计算
11—23干燥器的设计程序
附录
附录一单位换算表
1.长度
2.面积
3.容积,体积
4.质量
5.力
6.温度
7.密度
8.体积流量
9.压力
10.能量,热,功
11.功率
12.动力粘度
13.运动粘度,扩散系数
14.导热系数
15.总传热系数,对流传热系数
16.比热容
17.表面张力
18.传质系数
19.重力加速度
20.通用气体常数
附录二各种重要数据
1.某些液体的重要物理性质
2.干空气的重要物理性质
3.某些气体的重要物理性质
4.水的重要物理性质
5.水在不同温度下的粘度
6.水的饱和蒸汽压(-20~100℃)
7.饱和水蒸汽的物理性质(以温度为准)
8.饱和水蒸汽的物理性质(以压力为准)
9.液体粘度共线图
10.气体粘度共线图
11.液体比热容共线图
12.气体比热容共线图(常压下用)
13.液体汽化潜热共线图
14.某些液体的导热系数λW/(m·K)
15.某些水溶液的导热系数
16.某些液体的汽化潜热kJ/kg
17.液体表面张力共线图
18.某些水溶液的表面张力N/m×10〓
19.有机高温载热体的物理性质
20.(T0=273K、P0=101.3kPa)下气体与蒸气在空气中的扩散系数
21.298K,101.3kPa下气体与蒸气在空气中的扩散系数
22.293K时,扩散入液体中的扩散系数
23.管内各种流体常用流速
24.有缝钢管(即水、煤气管)规格(摘自YB23463)
25.标准筛目
『陆』 it must still be there.
still
n.
寂静, 剧照, 照片
adj.
静止的, 静寂的
adv.
还, 仍, 更, 还要, 尽管如此, 依然
静止画面,静态图片
现代英汉综合大辞典
still
n.
蒸馏器[室], 蒸馏锅
酿酒场
【词性变化】
still
vt.,vi.
[古]烧(酒), 蒸馏
【继承用法】
stillroom
n.
[英]蒸馏室, 酒库[窑]
【特殊用法】
accumulator still
缓冲罐[釜]
alternating stills
轮换操作分馏塔
ammonia still
氨气塔; 蒸氨塔
atmospheric still
常压管式加热炉
batch still
间歇蒸馏釜[罐]
batch coke still
分批焦化蒸馏器, 间歇式焦化蒸馏器
beer still
蒸馏釜, 蒸馏锅
bromine still
蒸溴器
centrifugal molecular still
离心分子蒸馏器
chlorine still
氯气发生器
column still
塔式蒸馏器, 蒸馏柱[塔]
continuous battery still
连续蒸馏锅组
cracked still
裂化炉
crude still
原油蒸馏釜
distillating still
蒸馏釜
down-convection pipe still
烟道气向下流动的管式炉
equilibrium still
平衡蒸馏锅
equilibrium flash still
平衡闪蒸锅
falling-film still
降膜式蒸馏器
falling-film molecular still
降膜分子蒸馏釜
glycerin still
蒸甘油锅
hog still
蒸馏塔
iodine still
蒸碘器
iron still
铁制蒸馏锅
jacketed still
套层蒸馏器
lime still
石灰蒸氨器
lime lee still
石灰拘酸蒸馏器
liming still
(制)石灰乳槽
low-wines still
低度葡萄酒蒸馏器
lubricating oil still
润滑油釜
molecular still
分子蒸馏器(高真空蒸馏器)
mud still
泥浆沉降器
nitric acid still
硝酸蒸馏器
once-through pipe still
一次蒸发管式炉; 常压管式炉
oxidized still
氧化炉
platinum still
白金蒸馏釜
pot still
罐(式蒸)馏器
pressurized still
受压蒸馏釜
radiant-type pipe still
辐射型管式炉
reaction still
反应锅[釜]; 反应塔
recirculation still
循环炉; (裂化装置中)循环气体的炉子
rectifying still
精馏釜
recing still
轻质油蒸馏釜
rerunning still
再蒸馏锅
shale tar still
页岩焦油蒸馏釜
shell still
蒸馏釜
side-fired recirculating still
侧热循环釜; 炉侧加热与气体循环管式炉
simple batch still
单程蒸馏釜
small-ty pipe still
小生产率管式炉; 小能量管式炉
solar still
太阳能蒸发器
steam-bottom still
底部蒸汽加热蒸馏釜
stirred-pot still
带搅拌器的蒸馏器
stripping still
汽提蒸馏器
sulfur still
硫化釜
tar dehydrating still
焦油脱水蒸馏釜
topping still
拔顶塔; 粗馏塔
topping pipe still
拔顶管馏器
tower still
塔式蒸馏器
vacuum beer still
真空醪塔
vacuum extraction still
真空抽提器
wash oil still
洗油蒸馏釜
现代英汉词典
still 1
adj.
不动的;停滞的; 无风的
The sea was calm and still.
大海风平浪静。
Keep still while I comb your hair.
我给你梳头时,请不要动。
寂静 的;沉寂的
不含气体的(饮料)
still 2
n.
蒸馏器
【词性变化】
still
n.
平静,安静
in the still of night
在寂静的夜晚
电影剧照
still
adv.
仍,仍然,还
He came yesterday and he is still here.
他昨天来的,现仍在此。
My father still remembers his first day at school.
我的父亲仍记得他上学的第一天。
Today the best jobs are still given to men.
现在最好的工作还是给予男人。
(尽管如此)仍然,依旧
更;愈
That would be better still.
那就更好了。
still
vt.
使安静,使平静
to still a crying child
使啼哭的小孩安静
使静止;使平息
『柒』 求化工原理知识点提要
一、流体力学及其输送
1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。
2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。
3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μA/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;/dy:速度梯度)。
4.两种流动形态:层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=ρ/μ;层流-2000-过渡-4000-湍流。
5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。
6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl
u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)
7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。
8.离心泵主要参数:流量、压头、效率、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
二、非均相机械分离
1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ,(ρp-ρ:颗粒与流体密度差,μ:流体粘度);重力沉降(沉降室,H/v=L/u,多层;增稠器,以得到稠浆为目的的沉淀);离心沉降(旋风分离器)。
2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(常用,助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压滤、离心过滤,间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2,(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。
三、传热
1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。
2.傅立叶定律:dQ= -λdA ,(Q:热传导速率;A:等温面积;λ:比例系数; :温度梯度);
λ与温度的关系:λ=λ0(1+at),(a:温度系数)。
3.不同情况下的热传导:单层平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻,(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2);
多层平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];单层圆筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)],(A:圆筒侧面积,C=
(A2-A1)/ln(A2/A1)); 多层圆筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。
4.对流传热类型:强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁),前两者无相变,后两者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt,(Δt>0;h:传热系数)。
5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1,镜体R=1,透热体D=1,灰体A+R=1; 总辐射能E=Eλdλ,(Eλ:单色辐射能;λ:波长);
四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4,(C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度);
两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4],(φ:角系数;A:辐射面积;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])
6.总传热速率方程:dQ=KmdA,(dQ:微元传热速率;Km:总传热系数;A:传热面积);
1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2,(h1,h2:热、冷流体表面传热系数)。
7.换热器:夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器。
四、蒸馏
1.蒸馏分类:操作方式:连续蒸馏、间歇蒸馏;对分离的要求:简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏;压力:常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏;组分:双组分蒸馏和多组分蒸馏(精馏),常用精馏塔。
2.双组分溶液气液相平衡:液态泡点方程:xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)],(xA:液态组分A的摩尔分数;p
(t):压强关于温度的函数); 气态露点方程:yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)];
平衡常数KA=yA/xA,理想溶液:KA=p°A/p,即组分饱和蒸气压和总压之比;
挥发度:υA=pA/xA,相对挥发度:αAB=υA/υB,最终可导出气液平衡方程:y=αx/[1+(a-1)x]; 气液平衡相图:p-x图(等温)
、t-x(y)图(等压)、x-y图。
3.平衡蒸馏:qn(F),xF加热至泡点以上tF,减压气化,温度达到平衡温度te,两相平衡qn(D),yD和qn(W),xW;
物料衡算:yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1),(液化率:q=qn(W)/qn(F));
热量衡算:tF=te+(1-q)γ/Cp,m,(Cp,m:原液的摩尔定压热容;γ:原液的摩尔气化潜热);平衡关系:yD=αxW/[1+(α-1)xW]。
4.简单蒸馏:持续加热至釜液组成和馏出液组成达到规定时停止; 关系式:ln[n(F)/n(W)]=
{ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1); 总物料衡算:n(F)=n(W)+n(D);易挥发组分衡算:n(F)xF
=n(W)xW+n(D)xD; 推出:xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。
5.精馏:多次部分气化部分冷凝(连续、间歇),泡点不同采取不同的压力操作,塔板数从上至下记;
塔顶易挥发组分回收率:ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%,釜中不易挥发组分回收率:ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%;
精馏段总物料衡算:qn(V)=qn(D)+qn(L);精馏段易挥发组分衡算:qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn;(V:各层上升蒸汽量;D:塔顶馏出液量;L:各板下降的液量;yn+1:第n+1块板上升的蒸汽中易挥发组分的摩尔分数;xn:第n块板下降的液体中易挥发组分的摩尔分数),精馏段操作线方程:yn+1=Rxn/(R+1)
+xD/(R+1),(回流比R= qn(L)/qn(D));
提馏段段总物料衡算:qn(L’)=qn(V’)+qn(W);提馏段易挥发组分衡算:qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1 +qn(W)xW
;(W:釜液量),提馏段操作线方程:y’m+1= qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’);
总的物料衡算:qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’),乘上各焓值Hx即为热量衡算,qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F),(精馏进料热状态参数q=(HV-HF)/(HV-HL),即单位原料液变为饱和蒸汽所需要的热量与单位原料液潜热之比);
进料方程:y=qx/(q-1)-xF/(q-1);理论塔板的计算逐板法和图解法,回流比R增大理论塔板数减小,解析法:全回流理论塔板数Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1,(am:全塔平均挥发度);
最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq),(xq,yq:进料时),R实=(1.1-2.0) Rmin; 全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比;
间歇精馏:分批精馏,一次进料待釜液达到指定组成后,放出残液,再次加料,用于分离量少而纯度要求高的物料,每批精馏气化物质的量n(V )=
(R+1)n(D),所需时间τ=n(V)/qn(V); 特殊精馏:恒沸精馏(加第三组分,形成新的低恒沸物,增大相对挥发度)
、萃取精馏(加第三组分,增大相对挥发度)、加盐萃取精馏、分子蒸馏(针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差的有机物)。
五、吸收
1.吸收剂的要求:对溶质的溶解度大,对其他成分溶解度小、易于再生、不易挥发、粘度低、无腐蚀性、无毒不易燃、价低,吸收率η=(mA除/mA进)×100%≈[
(y1-y2)/y1]×100%,(y1,y
2:进塔和出塔混合气中A的摩尔分数)。
3.稀溶液中亨利定律:c*A=HpA,(c*A:溶解度;H:溶解度系数;pA:气相分压);p*A=ExA,(xA:液相中溶质摩尔分数;E:亨利系数);y*=mx,(平衡常数m=E/p);E=ρs/HMs,(ρs,Ms:纯溶剂密度和相对分子质量)。
4.费克定律:jA=-DABdcA/dz,(jA:扩散速率;DAB:组分A在组分B中的扩散系数;dcA/dz:组分A在扩散方向z上的浓度梯度);
等分子扩散速率:NA= jA=D(pA,1-pA,2)/RTz;单向扩散:NA=D(pA,1-pA,2)p/RTz
pB,m,(p/pB,m:漂流因子,pB,m=
(pB,2-pB,1)/ln(pB,2/pB,1),即对数平均值);同理,NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。
5.吸收塔操作线方程:qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2),(qn(V):二元混合气摩尔流量;qn(L):液相摩尔流量;x,y:任意一截面液气相摩尔流量);
最小液气比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)= (1.1-2.0) [qn(L)/qn(V)]min;
低浓度时填料塔高度h=qn(V) [dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)
[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL,(K:传质系数;S:塔截面积;a:单位体积填料有效接触面积;NOG=
[dy/(y-y*)]:气相总传质单元数;HOG =qn(V)/KyaS:气相总传质单元高度);
相平衡线为直线时:NOG=ln[(1-S’)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S’]/(1-S’),NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A),(吸收因数:A=1/S’=
qm(V)/mqm(V))。
6.填料塔:液体上进下出,气体下进上出,其中设有液体在分布器,可使其均匀分布于填料表面,塔顶可按转除末器。
六、干燥
1.绝对湿度δ=0.622pV/(p-pV),(pV:水蒸汽分压);相对湿度φ=
pV/pS,(pS:水蒸汽饱和分压);湿焓I=Ig+δIv,(Ig:绝干空气的焓;Iv:水蒸汽的焓)。
2.物料的干基湿含量X=m水/m绝干,是基湿含量ω=m水/m总×100%,ω=X/(1+X);物料分类:非吸湿毛细孔物料、吸湿多孔物料和胶体无孔物料;物料与水分:总水分、平衡水分、自由水分、非结合水分、结合水分。
3.干燥过程物料衡算:qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W,(qm,c:绝对干料的质量流量;qm,L:绝干空气质量流量;qm,W:干料蒸发出水分的质量流量),即湿物料减少水分等于干空气中增加的水分;
热量衡算:q=qD+qP=qm,L(I2-I0)+qm,c(I’2-I’1)+qL,(qD:单位时间干燥器热量;qP:单位时间预热气热量;qL:单位时间热损失;I2:出干燥器的空气的焓;I0:进预热器的空气的焓;I’2,I’1:进出干燥器物料的焓),qD=qm,L(I1-I0)
=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t0),qD=qm,L(I2-I1)+qm,c(I’2-I’1)+qL;
干燥器热效率:η=qd/qP×100%,(qd=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t2))。
4.干燥速率U=h(t-tW)/rtw,(h:对流表面传热系数;t:恒定干燥条件下空气平均温度;tW:初始状态空气湿球温度;r:饱和蒸汽冷凝潜热);
恒速干燥阶段时间:τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS,(Xc:临界湿含量;S:干燥面积),降速干燥阶段时间:τ2=qm,c(Xc-X*)ln[(Xc-X*)/(
X2-X*)]/UcS。
5.干燥器分类:厢式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、带式干燥器、转鼓干燥器、喷雾干燥、流化床干燥器、气流干燥器、微波高频干燥。
七、新型分离技术
1.超临界萃取:以超临界流体作萃取剂(密度接近于液体,而粘度接近于气体,扩散系数位于两者之间),其具有很强的选择性和溶解能力,传质速率大;流程可分为:等温法、等压法和吸附吸收法。
2.膜分离技术:微滤、超滤、纳滤、反渗透、透析、电渗析、气膜膜分离、渗透气化(溶质发生相变化,再透过侧以气相状态存在)。