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(1)饱和蒸汽压:
在汽液平衡时的气体称为饱和蒸汽。
此时所具有的压力叫饱和蒸汽压。
(2)沸点:
纯物质组份当液体的饱和蒸汽压等于外界压力是时,液体就会沸腾。
液体开始沸腾时的温度称为该压力下的沸点。
(3)泡点:
将混合液体加热,液体刚刚汽化,出现第一个汽泡时的饱和液体温度,称为该混和物在该压力下的泡点温度。
(4)露点:
将混合气体冷凝,气体刚刚开始冷凝出现第一滴液体时的饱和气体温度。
称为该混和物质在该压力下的露点温度。
(5)气体液化所允许的最高温度称为临界温度,该温度下气体液化所需的最小压力称为临界压力,处于临界温度、临界压力下的状态称为临界状态。
(6)相平衡:
在一定的温度压力下,保持汽液丙相共存,此时汽液两相的相对量及在两相中的浓度分布不随时间改变。
称为达到了平衡状态即相平衡。
(7)收率:
得到的目的产品与投入原料之比称为收率。
(8)转化率:
生成反应产物的某种原料与投入的原料的质量比。
三、有机化学基础
1、有机化合物:
指碳氢化合物及其衍生物。
2、有机化合物特点:
A、容易燃烧;
B、熔点低、挥发性大;
C、难溶于水;
D、反应速度慢。
3、烷烃:
分子通式:
CnH2n+2;
物理性质:
烷烃的沸点随相对分子质量的增加而增加;
熔点则随分子的对称性增加而增高;
相对密度随相对分子质量的增加而增加;
不溶于水,易溶于有机溶剂。
化学性质:
不活波,一般发生氧化反应;
异构化反应;
热裂解;
卤代反应
4、烯烃:
CnH2n;
乙烯、丙烯、丁烯是无色、无臭、无味气体;
从C5开始为液体,C19以上为固体。
烯烃的密度都小于1;
烯烃的沸点随相对分子质量的增加而增加;
相对密度随相对分子质量的增加而增加,比相应的烷烃大;
难溶于水,易溶于有机溶剂。
一般发生加成反应;
氧化反应;
聚合反应;
例如:
丙烯能使高锰酸钾溶液褪色;
5、同分异构体:
分子组成和分子量完全相同,但分子结构不同,因而性质不同的物质
6、有机合成的主要原料:
石油、天然气、煤、农副产品
基本有机化工原料“三烯”指乙烯、丙烯、丁二烯。
第二章化工生产基础
一、化工生产特点:
1、生产连续性强
2、生产条件苛刻
(1)介质腐蚀性强
(2)温度和压力变化大
(3)介质大多易燃易爆有毒性
3、生产原理的多样性
4、生产的技术含量高
二、化工生产过程基本组成规律:
1、化工生产过程由若干单元操作和单元反应等基本加工过程构成;
2、化工生产过程包括原料预处理、化学反应、和反应产物加工;
3、化工生产过程贯穿两种转换:
物质转换和能量转换。
三、流体力学基础
1、流体主要物理量:
(1)密度:
单位体积物体所具有的质量。
液体相对密度:
是指某物体在一定温度下的密度与277K、标准大气压下纯水的密度之比。
气体相对密度:
是指在标准状态下,该气体的密度与干燥空气密度之比。
影响气体密度的主要因素是温度与压力,液体密度的主要影响因素是温度。
(2)黏度:
衡量流体黏性大小的物理量。
黏度的单位是Pa·
s
黏度越大,流体流动时内摩擦力越大,即阻力越大,输送也困难。
流体黏度与流体性质和温度有关:
对于气体,温度升高,黏度增加;
对于液体,温度升高,黏度降低。
(3)
压力:
是指垂直作用在物体表面上的力。
压强:
是指垂直作用在物体表面单位面积上的力。
何谓表压、真空度、绝压?
三者之间的关系:
表压即为压力表指示的正压值,实际为内压与大气压之差值;
真空表为内压低于大气压时,真空表上的读数,实为负值;
绝压则为流体的真实压强,其关系为:
绝压=表
压+大气压
绝压=大气压-真空度
2、流体静力学
(1)流体静力学基本方程式对气体、液体适用,是研究静止流体内部压力的变化规律。
(2)静止流体内任一点的压强,与流体的密度和深度有关,液体密度越大,深度越深,该点压力越大。
(3)连通的同一种液体内,同一水平面各点压力相等,与容器形状无关。
(4)当液体内部任一点的压力或液面上方压力发生变化时,液体内部各点的压力也发生同样大小的变化。
(5)应用:
测量压力(利用液体静压平衡原理p=p0+ρgh);
测量液位(玻璃液位计、液柱液位计)
3、流体动力学
(1)稳定流动:
指流体在管道中流动时,任一截面的流速、流量、压力等物理量较为稳定,不随时间而变化。
(2)体积流量:
单位时间内流经通道某一截面的流体体积。
单位:
m3/s。
质量流量:
单位时间内流经通道某一截面的流体质量。
kg/s。
(3)流速:
单位时间内流体微团在流动方向上流过的距离。
平均流速表示式:
u=Vs/A.。
m/s。
质量流速表示式:
G=Ws/A.。
kg/(m2·
s)。
(4)流速与管径的关系:
流量一定,流速越大,管径越小。
(5)流体流动类型:
层流(滞流)、湍流、过渡流,以雷诺数大小来判断。
(6)流体连续性方程式:
u1/u2=A2/A1=d22/d12
(7)伯努利方程式:
应用伯努利方程式计算时,两个截面选取应与流动方向垂直,且两截面间的流体连续
四、流体输送机械
(一)液体输送机械
1、离心泵的工作原理是什么?
离心泵主要由叶轮、轴、泵壳、轴封及密封环等组成。
一般离心泵启动前泵壳内要灌满液体,当原动机带动泵轴和叶轮旋转时,液体一方面随叶轮作圆周运动,一方面在离心力的作用下自叶轮中心向外周抛出,液体从叶轮获得了压力能和速度能。
当液体流经蜗壳到排液口时,部分速度能将转变为静压力能。
在液体自叶轮抛出时,叶轮中心部分造成低压区,与吸入液面的压力形成压力差,于是液体不断地被吸入,并以一定的压力排出。
2、离心泵主要结构:
叶轮、泵壳、轴封装置、密封环、轴向力平衡装置
3、离心泵的的几个主要性能及特性曲线:
(1)流量:
与结构、尺寸、转速有关;
(2)扬程:
与结构、转速、流量有关,流量越大,扬程越小(不等同于升扬高度)
(3)功率:
流量越大,功率越大(所以开车时要关闭出口阀)
(4)效率:
效率随流量增大先增大后减小。
4、离心泵的气蚀现象及防止措施:
当叶轮入口处的压力达到液体饱和蒸汽压时,液体沸腾,产生气蚀现象。
容易导致叶轮和叶片变成海绵状。
防止的措施是泵入口处压力必须大于液体饱和蒸汽压。
能防止气蚀现象发生的最大压力差称为允许吸上真空高度H允。
最大安装高度H大=H允-h1
实际安装高度比最大安装高度低0.5~1米。
5、离心泵型号
泵的型号由字母和数字组成,如4B35A型水泵,4代表吸入口径除以25所得数,B代表单级单吸悬臂式离心泵的系列代号,35代表扬程,A表示叶轮经过第一次切割。
多级水泵代号为D,双吸泵代号为Sh。
耐腐蚀泵代号F,油泵代号Y。
5、其他类型的泵:
(1)往复泵
(2)旋涡泵
(3)齿轮泵
(4)螺杆泵
(5)计量泵
6、生产操作中应注意的问题:
(1)泵的吸上高度总是小于允许吸上真空度。
(2)离心泵的特性曲线有3条
(3)离心泵的出口管路上一般都安装一个单向阀和截止阀。
(4)当单台泵流量足够,而扬程不足时,可采用两台型号相同的泵串联使用。
(5)离心泵调节进口流量容易造成气蚀而损坏泵。
(6)由于要防止气缚现象,离心泵在启动前为何先向泵内灌满液体。
(7)在选用离心泵型号时,只要确认该泵的流量和扬程要大于生产上所需要的量。
(8)要求输液量比较准确,而又便于调整的场合,应选用计量泵。
(9)备用泵的盘车以旋转180°
为宜。
(10)往复泵的流量与泵本身的集合尺寸和活塞往复次数有关,而与泵的扬程无关。
(11)旋涡泵使用时有气体漏入也不影响工作。
(12)泵吸入管径不应小于泵进口管径。
(13)离心泵铭牌和特性曲线上的参数,是厂家用水实验测定的数据。
(二)气体压缩和输送机械
1、往复式压缩机
2、离心式压缩机
3、液环压缩机
4、真空泵
五、传热
1、传热的三种基本方式:
传导、对流、辐射
(1)传导:
当物体存在温度差时,靠大量分子、原子、电子之间的相互碰撞作用,使热从物体温度较高的部分传到温度较低的部分的传热过程。
(2)对流:
由于流体内部指点的相对位移而将热量从流体中的某一处传递至另一处的传热过程。
(3)辐射:
借助电磁波以发射和吸收辐射线的形式进行的热传递。
2、工业上的换热方法
(1)直接混合式
(2)间壁式换热
(3)蓄热式换热
3、强化传热的几种途径
(1)增大传热面积
(2)提高传热温度差
(3)提高传热系数
4、传热设备
(1)管式换热器:
使用最广泛的是管壳式换热器(固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器)
(2)板面式换热器
5、生产中应注意的几个问题
(1)传热速率是设备特性。
(2)在间壁式换热器中,两流体进行变温传热的情况下,以逆流的传热推动力最大。
(3)目前一种新型的高效换热器是平板式换热器。
(4)对管束和壳体温差不大,壳程物料较干净的场合可选固定管板式换热器。
(5)固体管板式换热器的两端管板,采用焊接方式与壳体连接固定。
(6)利用间壁式换热器换热时,依据冷热流体的流动方向,可分为并流、逆流、折流、错流。
在逆流时的温差大于并流和折流时的温差。
(7)在进行热量计算时,传热膜系数和给热系数的单位一样。
(8)温度是衡量物体冷热程度的物理量,温度越高表明物体内部分子运动越剧烈。
(9)在工业生产中,一台能满足工艺要求的换热器,其传热速率与热负荷的关系是传热速率≥热负荷。
(10)有补偿的固定管板式换热器,只能在管子和壳体的温差不大于60~70K情况下使用。
(11)在传热过程的热量衡算中,能量衡算通式可通过下列方式表示:
A、输入的能量=输出的能量+能量损失B、Q进=Q出+Q损C、Q热=Q冷+Q损
(12)列管式换热器中,管束的表面积即为该换热器所具有的传热面积。
(13)为了提高列管式换热器壳程的流速,常在壳内安装一定数量与管束平行的折流板。
(14)传热系数的单位是W/(m²
·
K)。
(15)要想强化传热过程,必须增大过程推动力,减小过程阻力。
六、吸收
1、定义:
是利用气体混合物在液体中的溶解度的差别,用液体吸收剂分离气体混合物的单元操作。
2、强化吸收的途径
(1)增大吸收系数
(2)增大吸收推动力
A、增大吸收压力
B、适当增加吸收剂用量
C、降低吸收温度
(3)增大气液接触面积
A、增大气体分散度
B、增大液体分散度
C、在吸收塔内放置比表面积大的填料
3、吸收设备
填料塔:
塔体、填料、液体分布器、液体再分布器、支撑板。
板式塔:
塔体、塔板、降液管、溢流堰、支撑件等。
4、对于吸收应注意的几个问题
(1)吸收质在溶液中的浓度与其在气相中的平衡分压关系是什么?
答:
成正比
(2)温度吸收操作有什么影响?
温度越低,对吸收越有利
(3)在填料塔中,气液两相如何接触进行传质传热?
塔内装有一定高度填料,液体沿着填料表面呈膜状向下流动,作为连续相的气体自下而上流动。
与液体逆流传质。
(4)在吸收塔中溶质和溶剂一定时,溶质在溶剂中的溶解度与什么有关?
温度和压力均有关。
(5)吸收传质过程是否是单向传质过程?
是
(6)吸收剂纯度对吸收有什么影响?
纯度越高越有利于吸收。
(7)吸附剂劣化的原因是什么?
表面积碳或被聚合物覆盖、再生温度过高使微孔消失、某些杂质与之反应使结晶破坏
(8)吸收的推动力是什么?
浓度差
(9)吸收速度的快慢取决于什么?
两种物料间的溶解度
(10)拉西环是一个外径和高度相等的空心圆柱体,可用陶瓷、金属、塑料等材料制成,而以陶瓷拉西环最为普遍,它属于什么类型填料?
环形填料
七、蒸发
将不挥发性物质的稀溶液加热沸腾,使部分溶剂汽化,以提高溶液浓度的单元操作。
2、蒸发分类:
(1)单效蒸发
(2)多效蒸发
A、顺流加料
B、逆流加料
C、平流加料
3、在工业生产中常采用减压蒸发
八、干燥
利用加热除去固体物料中水分或其他溶剂的单元操作。
2、工业去湿方法:
机械去湿、化学去湿、热能去湿。
3、干燥方法:
传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥
4、相对湿度:
在一定温度条件下,湿空气中的水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气分压之比。
5、湿空气性质对干燥过程影响:
A、相对湿度越低,空气吸水能力越强,干燥速度越快;
B、湿空气温度升高,相对湿度降低。
6、在生产中应注意的几个问题
(1)在干燥过程中,干空气的质量始终不变。
(2)达到饱和湿度时的温度称为露点。
(3)利用固碱、氧化铝和分子筛脱除丙烯中微量水的原理为固碱潮解吸水再由氧化铝,分子筛吸附脱水。
(4)氧化铝能选择性地脱除丙烯中的水是由于微孔直径小且水的极性使之有较强亲合力。
(5)干燥剂的再生是一个脱附或解吸过程。
(6)干燥作业时饱和带是由物料进口沿流向延伸。
(7)对流干燥比传导干燥热能利用率高。
(8)干燥剂的残余水量与干燥前的吸水量无关.
(9)在生产中,电加热炉的温度取决于电加热炉的功率和氮气的流量。
九、非均相物系分离
含有两个或两个以上相得物系。
2、类型:
气—液、气—固、液—固、液—液、气—液—固
3、液—固分离方法:
沉降法、过滤法、离心分离法
4、气—固分离方法:
沉降法、过滤法、湿法、静电除尘法
十、蒸馏
1、蒸馏时利用液体混合物组分挥发性的差别,将互溶的液体混合物分离提纯的单元操作。
对于组分较重,沸点较高的物料采用长采用减压蒸馏的方法分离。
将混合液进行多次部分汽化和多次部分冷凝,使溶液分离成较纯组分的操作,则称之为精馏。
2、蒸馏过程实质上将液体混合物形成汽、液两相平衡体系,使易挥发组分浓集到气相,难挥发组分浓集到液相的传质分离过程。
对于精馏来说,在精馏塔中每一块塔板上同时进行传质传热过程。
3、全回流比状态下的理论塔板数为最小理论板数。
实际塔板数比理论塔板数多。
理论塔板数与实际塔板数之比,称为板效率。
4、在精馏操作中最终决定质量的是温度,当塔压升高时,则塔顶轻组分浓度增大。
连续精馏中操作达到稳定时,每层塔板上的液体与蒸气组成保持不变。
5、对于间歇精馏塔只有精馏段没有提馏段。
6、当液体混合物两组分相对挥发度越接近时,所需要的塔板数越多。
第三章化工设备知识
1、化工常用金属材料
(1)钢材力学性能指标主要包括:
强度、塑性、韧性、硬度、疲劳。
化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性。
(2)腐蚀及其类型:
腐蚀是指金属在周围介质的作用下,由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏。
主要类型有均匀腐蚀、局部腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀,其中电化学作用往往和机械作用、生物作用共同导致金属的腐蚀。
(3)防腐措施:
隔离腐蚀介质、电化学保护(阳极保护和阴极保护)、缓蚀剂保护。
(4)钢材型号表示方法:
A、碳素工具钢的牌号表示方法是以符号“T”后面加数字,数字是指钢中含碳量的千分之几。
B、某优质碳素结构钢的牌号以钢中平均含碳量的万分数表示,例如20号钢,则表示钢中含碳量为0.2%。
C、合金钢的牌号通常是由含碳量数字、合金元素符号、合金元素含量数字顺序组成。
2、压力容器
(1)压力容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔接管组成。
(2)压力容器按压力等级分为:
低压容器:
0.1MPa≤p<
1.6Mpa
中压容器:
1.6MPa≤p<
10.0Mpa
高压容器:
10.0MPa≤p<
100Mpa
p≥10.0Mpa
(3)立式容器的支座有腿式、悬挂式、裙式、支承式支座;
卧式容器支座有鞍座、圈座、支承式。
(4)常见的压力容器安全泄压装置有:
安全阀、爆破膜;
参数检测装置温度计、压力表;
其他附件:
液面计、视镜、接管、凸缘、人孔、手孔。
(5)压力容器的最高工作压力是指容器顶部在正常工作时可能产生的最高压力。
(表压)
(6)法兰连接是可拆卸连接,应而要求安装和拆卸都方便。
其密封面包括平面、凹凸面、榫槽面,其中凹凸密封面是由一个凹面和一个凸面组成,凹面中放入密封垫,压紧后不易被压出,因此密封性比较好。
(7)安全阀按起整体结构及加载结构的型式可分为拉杆式、弹簧式、脉冲式三种。
安全阀主要由三个部分组成,即阀座、阀瓣和加载机构。
安全阀最好直接在压力容器的最高位置上。
安全阀开启压力一般应为容器最高工作压力的1.1倍。
(8)防爆膜按其结构分为爆破式、折断式两种。
(9)进行气密试验时安全阀要与系统一起进行试验。
(10)压力容器上常用的测温仪表有热电偶温度计和热电阻温度计。
3、阀门
(1)作用:
启闭作用、调节功能、节流效应
(2)类型:
闸阀、截止阀、旋塞阀、蝶阀、止回阀、节流阀、隔膜阀、球阀
(3)在输送含有沉淀和结晶体的物料管路上,应安装什么阀门最为可靠?
旋塞阀
(4)只允许流体向一个方向流动的阀门是什么阀门?
止回阀
(5)旋塞阀由开至关需要旋转多少度角?
90度角
(6)在截止阀、蝶阀、闸阀、考克阀四种阀门中,可用于调节流量的阀门是哪种阀门?
截止阀
(7)具有腐蚀性流体,可选用什么类型的阀门?
隔膜阀
(8)应怎样安装截止阀?
应根据流体流向选择低进高出的安装方式。
(9)闸阀是否可以用于调节流量?
不可以
(10)工作温度越高,是否阀门的允许工作压力越高?
不是
(11)阀门的最大工作压力等于工程压力?
4、其他需要掌握的内容
(1)釜式反应器的换热装置主要有几种类型?
最常用的有夹套、蛇管和回流冷凝器。
(2)要求迅速溶解和高度分散操作,应采用什么形式的搅拌器?
涡轮搅拌器
(3)液相釜搅拌开启和停止时应在什么液位下进行?
较低
(4)设备一、二、三级保养主要由什么人员负责?
设备一级保养是由操作工人进行;
设备二级保养是由专业维修人员执行,操作工人参加;
设备三级保养,则由专业维修人员执行。
(5)无缝钢管的公称直径以什么为标准?
以内径为50㎜,壁厚为3.5㎜的热轧无缝钢管为例,如何表示其规格?
外径;
可表示为Φ57×
3.5㎜。
(6)在进行焊接时,焊接工艺中最重要的参数是什么?
金属的熔点
(7)为什么对运行中的设备不可以进行密封油泄漏检查?
防止损坏机械密封
(8)对带压设备进行检查时发现有泄漏,这时应怎样消除泄漏?
先对设备进行泄压,然后消漏,禁止带压操作。
(9)对于重要的螺栓或螺钉连接,应怎样操作?
重要的螺栓或螺钉连接紧固后,还需采取防松动措施。
(10)利用差压变送器测量流体液面时,差压计的安装高度如何规定?
A、测量气体压力时,在工艺管道的上半部。
B、测量液体压力时,在工艺管道的下半部与工艺管道的水平中心线成0~45度夹角的范围内。
C、测量蒸汽压力时,在工艺管道的上半部及下半部与工艺管道水平中心线成0~45度夹角的范围内
(11)低压容器使用的压力表精度如何选择?
低压容器使用的压力表,其精度不应低于2.5级;
中、高压容器的压力表,精度不应低于1.5级。
(12)化工管路一般由哪几部分组成?
由管子、管件和阀门组成,另外还有附属于管路的管架、管撑等。
(13)化工生产中常用的反应器按结构可分为几类?
釜式反应器、管式反应器、塔式反应器。
(14)釜式反应器适用于什么场合?
可以在较大的压力和温度范围内使用,适用于各种不同的生产规模。
(15)真空泵按其工作原理可分为几类:
分为往复式、旋转式、喷射式。
(16)动设备的润滑油过滤器一般设置在什么位置?
润滑油进入设备前
第四章催化剂基础知识部分
1.什么是催化剂?
催化作用的特性是什么?
催化剂是一种物质,它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的反应为催化反应。
同时初中化学定义:
在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂,又叫触媒。
催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
(1)能影响反应速率,在不特别说明的前提下是增加反应速率
(2)在反应前后本身不改变,但在过程中参加了反应
(3)对于可逆反应,不改变反应平衡点
催化剂的特性
(1)催化剂的活性
(2)催化剂的稳定性
(3)催化剂的稳定性
2、什么是催化剂活性?
活性表示方法有那些?
催化剂活性是表示催化剂加快化学反应速度的一种量度,是指催化反应速度与非催化反应速度之差。
是用每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示的,从定义中可以看出,是不能小于零的
活性表示方法可用催化剂负荷来表示(g目的产物/g催化剂.h)或用在特定的气体时空速度下反应物的转化率或目的产物的收率来表示(气体时空速度是指在单位体积的催化剂上,每小时所通过的反应气体的体积。
单位h-1)
3、什么是催化剂失活?
失活原因有哪些?
催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。
(1)中毒引起的失活
A、暂时中毒(可逆中毒)
B、永久中毒(不可逆中毒)
C、选择性中毒
(2)结焦和堵塞引起的失活
催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。
以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦。
由于含碳物质和/其它物质在催
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