《化工原理(下册)/高等院校网络教育系列教材》是高等学校化工类专业化工原理课程教材,以传递过程作为贯穿化工单元操作的主线,注意从典型实例的剖析中提炼若干重要的工程观点,以期提高读者处理实际工程问题的能力。全书分上、下两册出版。
下册包括气体吸收、液体精馏、气液传质设备、液液萃取、其他传质分离方法、固体干燥等。每章均有例题和习题。《化工原理(下册)/高等院校网络教育系列教材》内容体系完整,概念论述清楚,突出工程特点。与本书有关的课堂教学录像、课程大纲等配套教学资源。
齐鸣斋、熊丹柳、叶启亮编著的《化工原理(下)》以传递过程作为贯穿化工单元操作的主线,注意从典型实例的剖析中提炼若干重要的工程观点,以期提高读者处理实际工程问题的能力。 下册包括气体吸收、液体精馏、气液传质设备、液液萃取、结晶、吸附、膜分离、干燥等六章。每章均有例题和习题。本书内容体系完整,概念论述清楚,突出工程特点。本书可作为理工院校有关专业的师生作教材使用,也可供化工部门从事科研、设计和生产的技术人员参考。
第7章 气体吸收
第1节 概述
第2节 气液相平衡
7.2.1 平衡溶解度
7.2.2 相平衡与吸收过程的关系
第3节 扩散和单相传质
7.3.1 双组分混合物中的分子扩散
7.3.2 扩散系数
7.3.3 对流传质
7.3.4 对流传质理论
第4节 相际传质
7.4.1 相际传质速率
7.4.2 传质阻力的控制步骤与界面浓度
第5节 低浓度气体吸收
7.5.1 吸收过程的数学描述
7.5.2 传质单元数的计算方法
7.5.3 吸收塔的设计型计算
7.5.4 吸收塔的操作型计算
7.5.5 理论板数的计算
第6节 高浓度气体吸收和化学吸收
7.6.1 高浓度气体吸收
7.6.2 化学吸收
习题
思考题
本章符号说明
参考文献
第8章 液体精馏
第1节 蒸馏概述
第2节 双组分溶液的气液相平衡
8.2.1 理想物系的气液相平衡
8.2.2 非理想物系的气液相平衡
第3节 平衡蒸馏与简单蒸馏
8.3.1 平衡蒸馏
8.3.2 简单蒸馏
第4节 精馏
8.4.1 精馏过程
8.4.2 精馏过程数学描述的基本方法
8.4.3 塔板上过程的数学描述
8.4.4 塔段的数学描述
第5节 双组分精馏的设计型计算
8.5.1 理论板数的计算
8.5.2 回流比的选择
8.5.3 加料热状态的选择
8.5.4 双组分精馏过程的其他类型
8.5.5 平衡线为直线时理论板数的解析计算
第6节 双组分精馏的操作型计算
8.6.1 精馏过程的操作型计算
8.6.2 精馏塔的温度分布和灵敏板
第7节 间歇精馏
8.7.1 间歇精馏过程的特点
8.7.2 保持馏出液组成恒定的间歇精馏
8.7.3 回流比保持恒定的间歇精馏
第8节 恒沸精馏与萃取精馏
8.8.1 恒沸精馏
8.8.2 萃取精馏
习题
思考题
本章符号说明
参考文献
第9章 气液传质设备
第1节 板式塔
9.1.1 概述
9.1.2 筛板上的气液接触状态
9.1.3 气体通过筛板的阻力损失
9.1.4 筛板塔内气、液两相的非理想流动
9.1.5 板式塔的不正常操作现象
9.1.6 板效率的各种表示方法及其应用
9.1.7 提高塔板效率的措施
9.1.8 塔板型式
9.1.9 筛板塔的设计
第2节 填料塔
9.2.1 填料塔的结构及填料特性
9.2.2 气、液两相在填料层内的流动
9.2.3 填料塔的传质
9.2.4 填料塔的附属结构
9.2.5 填料塔与板式塔的比较
习题
思考题
本章符号说明
参考文献
第10章 液液萃取
第1节 概述
10.1.1 液液萃取过程
10.1.2 两相的接触方式
第2节 液液相平衡
10.2.1 三角形相图
10.2.2 部分互溶物系的相平衡
10.2.3 液液相平衡与萃取操作的关系
第3节 萃取过程的计算
10.3.1 萃取级的数学描述
10.3.2 单级萃取
10.3.3 多级错流萃取
10.3.4 多级逆流萃取
10.3.5 完全不互溶物系萃取过程的计算
第4节 萃取设备
10.4.1 萃取设备的主要类型
10.4.2 逐级接触式萃取设备
10.4.3 微分接触式萃取设备
10.4.4 液液传质设备的选择
习题
思考题
本章符号说明
参考文献
第11章 其他传质分离方法
第1节 结晶
11.1.1 概述
11.1.2 溶解度及溶液的过饱和
11.1.3 结晶机理与动力学
11.1.4 结晶过程的物料和热量衡算
11.1.5 结晶设备
11.1.6 其他结晶方法
第2节 吸附分离
11.2.1 概述
11.2.2 吸附相平衡
11.2.3 传质及吸附速率
11.2.4 固定床吸附过程分析
11.2.5 吸附分离设备
第3节 膜分离
11.3.1 概述
11.3.2 反渗透
11.3.3 超滤
11.3.4 电渗析
11.3.5 气体混合物的分离
11.3.6 膜分离设备
第4节 常规分离方法的选择
习题
思考题
本章符号说明
参考文献
第12章 固体干燥
第1节 概述
12.1.1 固体去湿方法
12.1.2 对流干燥流程及经济性
第2节 干燥静力学
12.2.1 湿空气的状态参数
12.2.2 湿空气状态的变化过程
12.2.3 水分在气、固两相间的平衡
第3节 干燥速率与干燥过程计算
12.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率
12.3.2 间歇干燥过程的计算
12.3.3 连续干燥过程的一般特性
12.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算
12.3.5 干燥过程的热效率
12.3.6 连续干燥过程设备容积的计算方法
第4节 干燥器
12.4.1 干燥器的基本要求
12.4.2 常用对流式干燥器
12.4.3 非对流式干燥器
习题
思考题
本章符号说明
参考文献
附录
一、气体的扩散系数
二、几种气体溶于水时的亨利系数
三、某些二元物系的气液平衡组成
四、某些三元物系的液液平衡数据
五、填料的特性 显示部分信息
溶剂的选择 吸收操作是气、液两相之间的接触传质过程,吸收操作的成功与否在很大程度上决定于溶剂的性质,特别是溶剂与气体混合物之间的相平衡关系。根、据物理化学中有关相平衡的知识可知,评价溶剂优劣的主要依据应包括:
(1)溶剂应对混合气中被分离组分(下称溶质)有较大的溶解度,或者说溶质的平衡分压要低。这样,处理一定量混合气体所需的溶剂量较少,气体中溶质的极限残余浓度亦可降低;就过程速率而言,溶质平衡分压低,过程推动力大,传质速率快,所需设备的尺寸小。
(2)溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小,即溶剂应具有较高的选择性。如果溶剂的选择性不高,它将同时吸收气体混合物中的其他组分,不能实现较为完全的分离。
(3)溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感,即不仅在低温下溶解度要大,平衡分压要小,而且随温度升高,溶解度应迅速下降,平衡分压应迅速上升。这样,被吸收的气体容易解吸,溶剂再生方便。
(4)溶剂的蒸气压要低,以减少吸收和再生过程中溶剂的挥发损失。
除上述诸点以外,溶剂还应满足:
(5)溶剂应有较好的化学稳定性,以免使用过程中发生变质。
(6)溶剂应有较低的黏度,且在吸收过程中不易产生泡沫,以实现吸收塔内良好的气液接触和塔顶的气液分离。在必要时,可在溶剂中加入少量消泡剂。
(7)溶剂应尽可能满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件。
实际上很难找到一个理想的溶剂能够满足所有这些要求,因此,应对可供选用的溶剂作全面的评价以作出经济合理的选择。
物理吸收和化学吸收 气体中各组分因在溶剂中溶解度的不同而被分离的吸收操作称为物理吸收。在物理吸收中溶质与溶剂的结合力较弱,解吸比较方便。但是,一般气体在溶剂中的溶解度不高。利用适当的化学反应,可大幅度地提高溶剂对气体的吸收能力。例如,硫化氢在水中的溶解度甚低,但若以二乙醇胺溶液吸收硫化氢时,则在液相中发生下列反应:从而使溶液具有较高的吸收H,S的能力。同时,化学反应本身的高选择性使吸收操作具有很高的选择性。可见,化学反应使吸收操作的应用范围得以扩展,此种利用化学反应而实现吸收的操作称为化学吸收。
吸收操作的经济性 吸收的操作费用主要包括:
(1)气、液两相流经吸收设备的能量消耗;
(2)溶剂的挥发损失和变质损失;
(3)溶剂的再生费用,如解吸操作费。此三者中尤以再生费用所占的比例最大。
常用的解吸方法有升温、减压、吹气,其中升温与吹气较常用,特别是升温和吹气同时使用最为常见。溶剂在吸收与解吸设备之间循环,其间的加热与冷却、泄压与加压需消耗较多的能量。如果溶剂的溶解能力差,离开吸收设备的溶剂中溶质浓度低,则所需的溶剂循环量大,再生时的能量消耗也大。
……