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化工基础知识
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1.表压的概念：
表压力（相对压力）：
如果绝对压力和大气压的差值是一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压>0；大气压是地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。
它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关；绝对压力是介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。
绝对压力是相对零压力（绝对真空）而言的压力
例：
某管道绝对压力为201.325Kpa,大气压力为100Kpa（表压=201.325-101.325）
2.真空度概念：
若所测设备内的压强低于大气压强，其压力测量需要真空表。
从真空表所读得的数值称真空度。
真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值；真空度=大气压强-绝对压强
3.绝压的概念：
绝对压力是介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。
绝对压力是相对零压力而言的压力；绝对压力=大气压力+表压力
4.压强的法定单位：
在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡（Pa），简称帕，即牛顿／平方米。
压强的常用单位有千帕、标准大气压、托、千克力／厘米2、毫米水银柱等等。
（之所以叫帕斯卡是为了纪念法国科学家帕斯卡）
5.压强单位之间的换算：
序号
名称
符号
换算关系
1
帕（斯卡）
Pa，N/m2
2
兆帕
MPa
1MPa=106Pa
3
吉帕
GPa
1GPa=1000MPa=109Pa
4
千帕
kPa
1kPa=1000Pa
5
达因每平方厘米
dyn/cm2
1dyn/cm2=0.1Pa
6
皮兹
pz
1pz=1000Pa
7
巴
bar
1bar=0.1MPa=106dyn/cm2
8
千克力每平方厘米
lat,kgf/cm2
1kgf/cm2=98066.5Pa
9
千克力每平方米
kgf/m2
1kgf/m2=9.80665Pa
10
吨力每平方米
tf/m2
1tf/m2=9806.65Pa
6.过滤的概念：
借助粒状材料或多孔介质截除水中悬浮固体的过程。
过滤是指分离悬浮在气体或液体中的固体物质颗粒的一种单元操作，用一种多孔的材料（过滤介质）使悬浮液（滤浆）中的气体或液体通过（滤液），截留下来的固体颗粒（滤渣）存留在过滤介质上形成滤饼。
过滤操作广泛用于各种化工生产中，尤其是用于分离液体中的固体颗粒，也有用于分离气体的粉尘，如袋滤器。
7.热量传递的基本公式：
热传递的基本公式为：
Φ=KA△T
Φ:
为热流量。
W
K:
总导热系数。
W/（m2.℃）
A:
传热面积。
m2
△T热流体与冷流体之间温度差。
8.冷凝的概念：
高温气体物质由于温度降低而凝结成为非气体状态（通常是液体）的过程.
9.冷却的概念：
使热物体的温度降低而不发生相变化的过程
10.分子筛的概念：
分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。
此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。
由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。
目前分子筛在化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。
11.质量分数的概念：
溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比
例：
20g36.5%的浓盐酸中含有氯化氢的质量是多少克；配制成7.3%的稀盐酸，需要加水多少克。
20g*36.5%=7.3g（氯化氢的质量）
7.3/7.3%-20g=80g（需要加水质量）
12.气体摩尔分数的概念：
摩尔分数是某气体的物质的量也就是摩尔数除以混合气体的总的物质的量也就是总摩尔数
例：
4mol的氧气和6mol的氮气的混合气体，那么氧气的摩尔分数为：
4/（4+6）*100%=40%
13.液体摩尔比的概念：
液体摩尔比是某种液体的量也就是摩尔数除以混合液体的总的物质的量也就是总摩尔数
例：
4mol的乙醇和6mol的水的混合液体，那么乙醇的摩尔分数为：
4/（4+6）*100%=40%
14.泡点的概念：
混合液加热，当温度升高到某一温度时，溶液开始沸腾，此时产生的第一个气泡，相应的温度成为泡点温度
15.露点的感念
露点的定义是：
指空气中饱和水汽开始凝结结露的温度，在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是露点温度。
露点温度越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度影响，但受压力影响。
把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却，当冷却到某一温度时，产生的第一个微小的液滴，此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度，简称露点。
处于露点温度下的气体称为饱和气体。
实际上露点就是一个微水含量的指标，不过是用温度单位表示而已，也就是说很多时候我们所指的微水含量，实际就是指露点温度！
露点实际就是在压力条件等同的情况下空气干燥程度的一个表达方式，露点越低，空气就越干燥。
但是在压力条件有影响的情况下则必须要考虑压力因素，这应该按照公式来计算了。
16.沸点的概念
沸点:
液体发生沸腾时的温度；即物质由液态转变为气态的温度。
当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等，气泡才有可能长大并上升，所以，沸点也就是液体的饱和蒸汽压等于外界压强的温度。
液体的沸点跟外部压强有关。
当液体所受的压强增大时，它的沸点升高；压强减小时；沸点降低。
例如，蒸汽锅炉里的蒸汽压强，约有几十个大气压，锅炉里的水的沸点可在200℃以上。
又如，在高山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。
这是由于大气压随地势的升高而降低，水的沸点也随高度的升高而逐浙下降。
（在海拔1900米处，大气压约为79800帕（600毫米汞柱），水的沸点是93.5℃）。
在相同的大气压下，液体不同沸点亦不相同。
这是因为饱和汽压和液体种类有关。
在一定的温度下，各种液体的饱和汽压亦一定。
例如，乙醚在20℃时饱和气压为5865.2帕（44厘米汞柱）低于大气压，温度稍有升高，使乙醚的饱和汽压与大气压强相等，将乙醚加热到35℃即可沸腾。
液体中若含有杂质，则对液体的沸点亦有影响。
液体中含有溶质后它的沸点要比纯净的液体高，这是由于存在溶质后，液体分子之间的引力增加了，液体不易汽化，饱和汽压也较小。
要使饱和汽压与大气压相同，必须提高沸点。
不同液体在同一外界压强下，沸点不同。
17.精馏概念（见下文）
18.精馏段概念（见下文）
19.提馏段概念（见下文）
利用混合物中各组分挥发度的不同（挥发能力的差异），通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。
该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。
其精馏塔如图6.3.1所示。
原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提留段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。
气、液相回流是精馏重要特点。
1．精馏分离的依据：
与蒸馏分离依据一样，利用混合物中各组分挥发能力的差异。
2．精馏原理：
主要是通过多次部分汽化、部分冷凝的方法来分离液体混合物。
3．精馏与蒸馏区别：
主要在于回流，通过回流使混合物在塔内多次部分汽化和部分冷凝，实现高纯度分离。
图6.3.1连续精馏塔
在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。
在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品，如图6.3.2所示。
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。
提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。
所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。
20.回流比的概念
回流比：
在精馏过程中，混合液加热后所产生的蒸汽由塔顶蒸出，进入塔顶冷凝器。
蒸汽在此冷凝（或部分冷凝）成液体，将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流，这部分液体叫做回流液（L）；将另一部分冷凝液（或未凝蒸汽）（D）从塔顶采出，作为产品。
回流比（R）就是回流液量与采出量的重量比，通常以通常以R来表示，即 R=L/D
式中R-回流比
L-单位时间内塔顶回流液体量，kg/小时。
D-单位时间内塔顶采储量，kg/小时。
最小回流比：
在规定的分离精度要求下，即塔顶、塔釜采出的组成一定时，逐渐减少回流比，此时所谓的理论板数逐渐增加。
当回流比减少到某一数值时，所需的理论板数增加至无数多，这个回流比的数值，成为完成该项预定分离任务的最小回流比。
通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1..1～1.2倍
最适宜回流比的确定：
对固定分离要求的过程来说，当减少回流比时，运转费用（主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量）将减少，所需塔板数将增加，塔的投资费用增大；反之，当增加回流比时，可减少塔板数，却增加了运转费用。
因此，在设计时应选择一个最适宜的回流比，以使投资费用和经常运转的操作费用之和在特定的经济条件下最小，此时的回流比称之为最适宜回流比。
最适宜回流比取为最小回流比的1.3～2倍。
21.全回流操作
在精馏操作中，把停止塔进料、塔釜出料和塔顶出料，将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作，成为全回流。
全回流操作，多半用在精馏塔的开车初期，或用在生产不正常时精馏塔的自生循环操作中。
22.灵敏板概念
一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。
因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。
在一定总压下，塔顶温度是馏出液组成的直接反映。
但在高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当高的一个塔段中温度变化极小，典型的温度分布曲线如图所示。
这样，当塔顶温度有了可觉察的变化，馏出液组成的波动早已超出允许的范围。
以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压精馏为例，当塔顶馏出液中含乙苯由99.9%降至90%时，泡点变化仅为0.7℃。
可见高纯度分离时一般不能用测量塔顶温度的方法来控制馏出液的质量。
仔细分析操作条件变动前后温度分别的变化，即可发现在精馏段或提馏段的某些塔板上，温度变化量最为显著。
或者说，这些塔板的温度对外界干扰因素的反映最灵敏，故将这些塔板称之为灵敏板。
将感温元件安置在灵敏板上可以较早觉察精馏操作所受到的干扰；而且灵敏板比较靠近进料口，可在塔顶馏出液组成尚未产生变化之前先感受到进料参数的变动并即使采取调节手段，以稳定馏出液的组成。
23.工业上常用的板式塔的类型
板式精馏塔如下图所示。
塔为一圆形筒体，塔内设多层塔板，塔板上设有气、液两相通道。
塔板具有多种不同型式，分别称之为不同的板式塔，在生产中得到广泛的应用。
工业上常用的板式塔的类型有：
泡罩塔、浮阀塔、筛板塔等。
板式塔塔板流体流向分布类型可分为U形流，单溢流，双溢流等
泡罩塔:
优点：
操作稳定，升气管使泡罩塔板低气速下也不致产生严重的漏液现象，故弹性大。
缺点：
结构复杂，造价高，塔板压降大，生产强度低。
浮阀塔:
优点:
结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率较高。
缺点:
处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀
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