化工原理概况讲义.ppt

化工原理 化工原理的研究对象 1、化工过程：用化工手段将原料加工成产品的生产过程统称为化工生产过程。目的是提高物料的价值，产品用于满足社会的需要。 三聚氰胺的生产： 化工计算的基本原则 1、流体输送 2、颗粒沉降和流态化 3、传热 4、蒸发 5、吸收 6、精馏 7、萃取 8、结晶 9、干燥 1、传热 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？ 真空保温杯为什么能保温？ 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温，为什么？ 为什么烧水壶在装有水的情况下可以在火焰上长时间加热，而直接放在火焰上很快就会烧坏？ 热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源 传给低温热源? 有温差就会有传热? 温差 是热量传递的推动力 直接接触式换热器(混和式换热器) 蓄热式换热器(回流式换热器、蓄热器) 沉浸式蛇管换热器 使用：沉浸在盛有被加热或被冷却介质容器中，两种流体分别在管内、外进行换热。 喷淋式蛇管换热器 套管式换热器 固定管板式换热器 它是将两端管板和壳体连接在一起. 浮头式换热器 它是将一端管板与壳体相连，而另一端管板不与壳体固定连接，可以沿轴向自由浮动，如图示。 U型管式换热器 平板式换热器 由一组长方形的金属薄板平行排列在一起，采用夹紧装置组装于支架上而构成，见图。 螺旋板式换热器 它是由两张互相平行的薄金属板，卷制成同心的螺旋形通道。 2、蒸发 3、吸收 吸收分离操作：利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混合气体的分离。 煤气脱苯 气液两相的接触方式 吸收塔的设计内容： 1、吸收剂的选择； 2、流向选择； 3、塔结构选择； 4、最小汽液比例； 5、塔高； 6、塔径； 有几个问题： 1、低温还是高温适合气体吸收操作？ 2、吸收塔的高度是否越高越好？ 3、吸收操作能否实现完全的气体分离？ 4、精馏 1、水和酒精如何实现分离? 2、汽油、柴油如何获得？ 3、化工产品一般来说纯度较低，如何获得较高的纯度？ 平衡蒸馏 液相（或气相）混合物连续通过节流闪蒸或膨胀或将混合气进行部分冷凝，使物流达到一次平衡的蒸馏过程，称之平衡蒸馏。 简单蒸馏 简单蒸馏是分批加入原料，进行间歇操作。蒸馏过程中不断从塔顶采出产品。 为了得到更高纯度的产品，你可以设计什么样的装置？ 精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作，其实质是多级蒸馏。 精馏 1、酒精涂在体表有清爽的感觉？ 2、空调为什么可以制冷、制热？ 3、海水如何获得淡水？ 单效蒸发 多效蒸发 蒸发：将稀溶液在沸腾状态下进行浓缩的单元操作。 蒸发分类 : 常压蒸发 加压蒸发 减压蒸发 蒸发的目的：溶液中溶剂的汽化，获得溶剂产品或不挥发溶质产品。 蒸发的必要条件：不断供给热能，不断排除蒸汽，溶剂易挥发。 吸收剂 气体 y x 界面 气体吸收是混合气体中某些组分在气液相界面上溶解、在气相和液相内由浓度差推动的传质过程。 吸收与解吸流程 含苯煤气 脱苯煤气 洗油 苯 水 过热蒸汽 加热器 冷却器 溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液相中的浓度的关系曲线。 溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)] 1000 500 0 20 40 60 80 100 120 pNH3/kPa 50 oC 40 oC 30 oC 20 oC 10 oC 0 oC 120 溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)] 250 200 0 20 40 60 80 100 pSO2/kPa 150 100 50 120 50 oC 40 oC 30 oC 20 oC 10 oC 0 oC 在相同条件下，NH3 在水中的溶解度较 SO2 大得多。 用水作吸收剂时，称 NH3 为易溶气体，SO2为中等溶解气体，溶解度更小的气体则为难溶气体(如O2 在 30℃，1kg 水中溶解的质量仅为 0.014g)。 气体在液体中的溶解度 连续接触(也称微分接触)：气、液两相的浓度呈连续变化。如填料塔。 级式接触：气、液两相逐级接触传质，两相的组成呈阶跃变化。 如板式塔。 散装填料 塑料鲍尔环填料 规整填料 塑料丝网波纹填料 1.溶解度：对溶质组分应具有较大的溶解度 2.选择性高：对混合气体中的其他组分基本不吸收 3.挥发性小：减少溶剂的用量，避免引入新杂质 4.黏度低：便于运输；比热小：再生时节能；发泡性低：减少设备的尺寸。 5.腐蚀性低：减少设备费用。 6.化学稳定性高； 7.无毒、无害、价廉、易于再生等。 溶剂选择要求： 总的选择原