石油化工设计手册 第3卷 化工单元过程PDF电子书下载

第1章 流体输送机械 1

1.1 泵 1

1.1.1 概述 1

1.1.1.1 泵的主要参数 1

1.1.1.2 泵的分类及特点 1

1.1.1.3 泵的选用 4

1.1.1.4 泵轴的密封 5

1.1.1.5 泵用联轴器及选用 7

1.1.2 离心泵 7

1.1.2.1 离心泵的有关参数 7

1.1.2.2 泵的性能曲线 8

1.1.2.3 管路系统的运行 8

1.1.2.4 泵的气蚀参数 10

1.1.2.5 泵的功率和效率 12

1.1.2.6 泵的比转速 13

1.1.2.7 离心泵的性能换算 14

1.1.2.8 离心泵的型号与结构形式 19

1.1.2.9 离心泵选型的一般顺序 36

1.1.2.10 离心泵数据表 38

1.1.2.11 离心泵选择的实例 39

1.1.3 轴流泵 40

1.1.3.1 轴流泵的特点及主要结构 40

1.1.3.2 轴流泵主要参数的确定 41

1.1.3.3 轴流泵的特性曲线和调节方法 41

1.1.4 旋涡泵 42

1.1.4.1 旋涡泵的工作 42

1.1.4.3 旋涡泵的参数选择 43

1.1.4.2 结构型式 43

1.1.4.4 旋涡泵的结构选择 44

1.1.5 部分流泵 45

1.1.5.1 部分流泵的基本原理和特点 45

1.1.5.2 部分流泵的选择计算 46

1.1.6 往复泵 47

1.1.6.1 往复泵的结构特点 47

1.1.6.2 往复泵的工作 50

1.1.6.3 空气室的类型 50

1.1.6.4 往复泵的类型选择 52

1.1.7 螺杆泵 60

1.1.7.1 螺杆泵的工作原理和特点 60

1.1.7.2 螺杆泵的参数 61

1.1.7.4 3G型三螺杆泵的类型选择 62

1.1.7.3 三螺杆泵的主要性能参数确定 62

1.1.8 齿轮泵 64

1.1.8.1 齿轮泵的组成及特点 64

1.1.8.2 齿轮泵的主要性能参数确定 65

1.1.8.3 齿轮泵的选择 66

1.1.8.4 齿轮泵的类型 66

1.1.9 射流泵 67

1.1.9.1 射流泵的组成 67

1.1.9.2 射流泵的特点 67

1.1.9.3 射流泵的确定 68

1.1.9.4 射流泵的装置选择 70

1.1.10 螺旋离心泵 70

1.1.11 国内某些泵厂生产的泵规格型号及性能参数 71

1.2.1.3 风机选择 108

1.2.1.2 风机主要性能参数 108

1.2.1 概述 108

1.2.1.1 风机分类及应用 108

1.2 风机 108

1.2.2 离心式风机 109

1.2.2.1 离心式风机主要性能参数及性能曲线 109

1.2.2.2 离心式风机无因次性能曲线及选择曲线 110

1.2.2.3 离心式风机构造与系列 112

1.2.2.4 离心式风机类型的选择 114

1.2.3 罗茨鼓风机 127

1.2.3.1 罗茨鼓风机应用范围及特点 127

1.2.3.2 罗茨鼓风机工作原理和结构 127

1.2.3.3 罗茨鼓风机热力计算 127

1.2.3.4 罗茨鼓风机主要结构参数选取 129

1.2.3.5 罗茨鼓风机类型选择 130

1.2.4 轴流式风机 134

1.2.4.1 轴流式风机工作原理 134

1.2.4.2 轴流式风机结构型式 137

1.2.4.3 轴流式风机类型选择 138

1.3 压缩机 141

1.3.1 概述 141

1.3.1.1 压缩机的类型及应用 141

1.3.1.2 各类压缩机的特点及比较 141

1.3.2 活塞式压缩机 142

1.3.2.1 分类 142

1.3.2.2 活塞式压缩机结构、参数及方案选择 142

1.3.2.3 热力计算 145

1.3.2.4 基础确定条件及其数据估算 149

1.3.2.5 气体管路与管道振动 151

1.3.2.6 冷却系统及冷却水量 152

1.3.2.7 气量调节、安全运转自控 153

1.3.2.8 活塞式压缩机噪声 153

1.3.2.9 润滑及无油压缩机 154

1.3.2.10 常用活塞式压缩机型号编制和选择 154

1.3.2.11 常用气体压缩性系数图 165

1.3.3 离心式压缩机 170

1.3.3.1 概述及主要结构 170

1.3.3.2 热力方案计算 171

1.3.3.3 操作性能 172

1.3.3.4 调节及防喘振控制 173

1.3.3.5 油路及密封系统 174

1.3.3.6 常用离心式压缩机技术参数 176

1.3.4.1 轴流式压缩机原理及主要结构 179

1.3.4 轴流式压缩机 179

1.3.4.2 轴流式压缩机选定 180

1.3.4.3 轴流式压缩机特性及调节 180

1.3.5 螺杆式压缩机 182

1.3.5.1 螺杆式压缩机特点及结构 182

1.3.5.2 螺杆式压缩机主要参数选择 183

1.3.5.3 排气量及内压力比的确定 184

1.3.5.4 螺杆式压缩机气量调节 185

1.3.5.5 螺杆式压缩机型号选择 185

1.3.6 压缩机噪声控制 186

1.3.6.1 压缩机噪声 186

1.3.6.2 噪声允许标准和控制措施 186

1.4.1.1 膨胀机的分类及特点 189

1.4.1 概述 189

1.4 膨胀机 189

1.4.1.2 膨胀机的应用 190

1.4.2 活塞式膨胀机 190

1.4.2.1 活塞式膨胀机工作过程与结构 190

1.4.2.2 活塞式膨胀机性能指标 191

1.4.2.3 影响活塞式膨胀机性能的主要参数 191

1.4.2.4 活塞式膨胀机热力计算 193

1.4.2.5 活塞式膨胀机制动、调节与安全保护 196

1.4.2.6 国内外一些型号的活塞式膨胀机特性参数 197

1.4.3 透平式膨胀机 197

1.4.3.1 透平式膨胀机原理及工作特点 197

1.4.3.2 结构与选型 197

1.4.3.5 基本估算 203

1.4.3.3 透平式膨胀机主要特性指标 203

1.4.3.4 影响性能的主要参数 203

1.4.3.6 透平式膨胀机制动、调节 207

1.5 工业汽轮机 208

1.5.1 工业汽轮机工作原理及分类 208

1.5.2 选择汽轮机蒸汽参数的主要原理 209

1.5.3 工业汽轮机汽耗量及提高途径 210

1.5.4 多级汽轮机选型 211

1.5.5 调节及保安系统 212

1.5.6 工业汽轮机型号编制 212

1.5.7 化工厂常用工业汽轮机主要参数 213

1.6.3 常用润滑油的牌号及应用 214

1.6.2 润滑剂的种类 214

1.6.1 概述 214

1.6 润滑剂 214

1.6.4 常用润滑脂的种类及主要性能 217

1.6.5 润滑剂的添加剂 219

1.6.6 润滑剂的选择原则 220

参考文献 221

第2章 非均相分离 222

2.1 概述 222

2.1.1 液固分离过程 222

2.1.2 气固分离过程 222

2.2 悬浮液性质及预处理技术 223

2.2.1 悬浮液性质 223

2.2.1.1 固体颗粒性质 223

2.2.1.2 液相基本性质 224

2.2.1.3 固液两相体系的基本性质 225

2.2.2 预处理技术 225

2.2.2.1 凝聚与絮凝 225

2.2.2.2 调节粘度 231

2.2.2.3 调节表面张力 231

2.2.2.4 超声波处理 231

2.2.2.5 冷冻和解冻 231

2.2.3 悬浮液增浓 231

2.2.3.1 重力沉降 231

2.2.3.2 旋液分离器 235

2.3 离心机 237

2.3.1 离心分离原理及分类 237

2.3.1.1 离心力场中离心分离过程的基本特性 237

2.3.1.2 离心分离过程分类及原理 237

2.3.2.1 离心沉降理论 239

2.3.2 离心机生产能力计算 239

2.3.2.2 过滤离心机生产能力计算 241

2.3.2.3 沉降离心机的生产能力计算 241

2.3.2.4 沉降离心机、分离机生产能力的模拟放大 243

2.3.3 离心机类型及适用范围 244

2.3.3.1 过滤离心机 244

2.3.3.2 沉降离心机 253

2.3.3.3 离心分离机 255

2.3.4 离心机功率计算及有关工艺参数的选定 257

2.3.4.1 起动转动件所需功率 257

2.3.4.2 转鼓内物料达到工作转速所消耗的功率 258

2.3.4.3 轴承摩擦消耗的功率 258

2.3.4.4 转鼓及物料表面与空气摩擦消耗的功率 258

2.3.4.5 卸出滤饼消耗的功率 259

2.3.4.6 机械密封摩擦消耗的功率 260

2.3.4.7 向心泵排液所消耗的功率 260

2.3.4.8 离心机、分离机的功率 260

2.4 过滤机 260

2.4.1 过滤分离原理 260

2.4.1.1 概述 260

2.4.1.2 不可压缩滤饼和可压缩滤饼 261

2.4.2 过滤基本方程及过滤机生产能力计算 261

2.4.2.1 不可压缩滤饼的过滤 261

2.4.2.2 可压缩滤饼的过滤 264

2.4.2.3 过滤机生产能力计算 265

2.4.3 过滤机类型和适用范围 266

2.4.3.1 重力过滤设备 266

2.4.3.2 加压过滤机 266

2.4.3.3 真空过滤机 275

2.4.3.4 压榨过滤机 289

2.4.4 过滤介质 291

2.4.4.1 过滤介质的分类 291

2.4.4.2 过滤介质的性能 292

2.4.4.3 过滤介质的选用 295

2.4.5 助滤剂 297

2.4.5.1 助滤剂的性能 298

2.4.5.2 助滤剂的选用 298

2.4.6 附表——各种过滤机的主要技术参数 299

2.5 固液分离设备的选型 306

2.5.1 选型的依据 306

2.5.1.1 物料特性 306

2.5.2 初步选型 307

2.5.2.1 表格法选型 307

2.5.1.3 各种类型分离机械适应范围 307

2.5.1.2 分离任务与要求 307

2.5.2.2 图表法选型 309

2.5.3 采用不同分离设备的互相匹配 310

2.5.4 选型试验 311

2.5.4.1 沉降实验 311

2.5.4.2 过滤实验 312

2.5.4.3 实验中取样品应注意的问题 314

2.5.5 小型试验机试验 314

2.6 气固过滤器 314

2.6.1 袋式过滤器的分类和性能 314

2.6.1.1 袋式过滤器分类 314

2.6.1.2 袋式过滤器性能 314

2.6.2.1 滤料的特性指标 317

2.6.2 袋式过滤器的滤料 317

2.6.2.2 滤料的结构及特点 318

2.6.2.3 滤料的种类 318

2.6.3 袋式过滤器的清灰方式 323

2.6.3.1 机械清灰 324

2.6.3.2 逆气流清灰 324

2.6.3.3 脉冲喷吹清灰 325

2.6.4 袋式过滤器的结构型式 326

2.6.4.1 脉冲喷吹袋式过滤器 327

2.6.4.2 扁袋过滤器 336

2.6.4.3 逆气流清灰袋式过滤器 338

2.6.4.4 气环反吹袋式过滤器 339

2.6.5.1 袋式过滤器选择设计步骤 340

2.6.5 袋式过滤器的选择设计 340

2.6.5.2 袋式过滤系统设计中的几个问题 342

2.6.6 颗粒层过滤器 342

2.6.6.1 颗粒层过滤器的分类及特点 342

2.6.6.2 颗粒层过滤器的性能和主要影响因素 342

2.6.6.3 颗粒层过滤器的结构型式 343

2.7 旋风分离器 345

2.7.1 旋风分离器工作原理 345

2.7.1.1 旋风分离器内气体流动特点 345

2.7.1.2 旋风分离器内颗粒的运动与分离机理 346

2.7.1.3 影响旋风分离器性能的因素 347

2.7.2 石油化工用旋风分离器设计 349

2.7.2.1 常用旋风分离器类型 349

2.7.2.2 PV型旋风分离器的优化设计方法 350

2.7.2.3 E-Ⅱ型旋风分离器的设计方法 352

2.7.3 多管式旋风分离器 353

2.8 洗涤分离过程 355

2.8.1 洗涤分离过程的基本原理与分类 355

2.8.2 文氏管洗涤器 356

2.8.2.1 文氏管洗涤器的类型 356

2.8.2.2 文氏管洗涤器的捕集效率 358

2.8.2.3 文氏管洗涤器的压降 358

2.8.2.4 文氏管洗涤器的设计 359

2.8.3 喷淋接触型洗涤器 360

2.8.3.1 喷淋塔 360

2.8.3.2 离心喷淋洗涤器 361

2.8.3.3 喷射洗涤器 362

2.8.4.1 冲击式洗涤器 363

2.8.4 其它型式洗涤器 363

2.8.4.2 湍球塔 364

2.8.4.3 强化型洗涤器 365

2.8.5 液沫分离器 366

2.8.5.1 惯性捕沫器 366

2.8.5.2 复挡除沫器 366

2.8.5.3 旋流板除沫器 367

2.9 静电除尘器 367

2.9.1 静电除尘器基本原理 367

2.9.1.1 气体的电离 367

2.9.1.2 气体导电过程 368

2.9.1.3 电流和电压的理论方程式 368

2.9.1.4 收尘空间尘粒的荷电 371

2.9.1.5 收尘 372

2.9.2.1 粉尘特性的影响 373

2.9.2 电除尘器的工艺设计与主要参数的确定 373

2.9.2.2 烟气性质的影响 376

2.9.2.3 工艺系统设计 377

2.9.2.4 原始参数 377

2.9.2.5 主要参数的确定 378

2.9.3 电除尘器类型及适用范围 384

2.9.3.1 电除尘器类型 384

2.9.3.2 电除尘器的适用范围 384

2.9.3.3 在石油化工生产中的应用实例 385

参考文献 388

3.1.1.2 桨叶与旋转轴 390

3.1.1.5 驱动机构 390

3.1.1.4 导流筒 390

3.1.1.3 挡板 390

3.1.1.1 槽体 390

3.1.1 搅拌装置的结构 390

3.1 概述 390

第3章 搅拌与混合 390

3.1.2 搅拌槽的流体的流动特性 391

3.1.2.1 流型 391

3.1.3 搅拌过程常用的无因次数群及其意义 393

3.1.4 槽内的速度分布、剪切速率分布及能量耗散 393

3.1.4.1 速度分布 393

3.1.4.2 剪切速率分布 394

3.1.4.3 能量耗散 395

3.1.5 搅拌效果的量度及其影响因素 395

3.2.1.1 轴向流叶轮 396

3.2.1 按流动的形态分类 396

3.2 桨叶的分类及其特性 396

3.2.1.2 径向流叶轮 402

3.2.2 按被搅拌物系的性质分类 404

3.2.2.1 适用于低粘度流体的桨型 404

3.2.2.2 适用于高粘度流体的桨型 406

3.3 低粘度液体的混合 408

3.3.1 低粘度互溶液体的混合 408

3.3.1.1 过程的特征及其基本原理 408

3.3.1.2 桨型的选择 409

3.3.1.3 设计计算 410

3.3.1.4 多层桨 411

3.3.2 低粘度不互溶通体的混合-液-液分散 411

3.3.2.1 过程特征 411

3.3.2.2 液-液搅拌槽的分散特性 412

3.3.2.3 桨型选择与槽体结构 413

3.3.2.4 达到要求的分散程度所需的搅拌功率 414

3.4 高粘度液体的混合 416

3.4.1 高粘度液体的混合机理 416

3.4.2 高粘度搅拌器的混合性能 416

3.4.2.1 混合性能指标 416

3.4.2.2 各种搅拌器的混合性能 416

3.4.3 非牛顿流体的混合 418

3.4.3.1 非牛顿流体的分类 418

3.4.3.2 非牛顿流体性质对混合的影响 419

3.4.4 搅拌器型式的选择 419

3.4.5 牛顿流体的搅拌功率 419

3.4.5.1 锚式搅拌器的搅拌功率 419

3.4.6 非牛顿流体的搅拌功率 420

3.4.5.2 螺带式搅拌器的搅拌功率 420

3.4.5.3 多种型式高粘度搅拌器的Kp值 420

3.4.6.1 宾汉塑性流体的搅拌功率 425

3.4.6.2 触变性流体的搅拌功率 425

3.4.6.3 粘弹性流体的混合及功率 426

3.5 固-液悬浮 427

3.5.1 过程特征及其基本原理 427

3.5.1.1 固体颗粒悬浮状态 427

3.5.1.2 固体颗粒的沉降速度 427

3.5.1.3 固-液悬浮机理 428

3.5.2 搅拌设备选择 428

3.5.2.1 搅拌器的型式 428

3.5.3.1 悬浮临界转速 429

3.5.3 搅拌器的工艺设计 429

3.5.2.3 搅拌槽的结构 429

3.5.2.2 桨叶参数的确定 429

3.5.3.2 工艺设计 431

3.5.3.3 固-液悬浮搅拌器设计实例 431

3.5.4 带导流筒的搅拌槽 432

3.5.4.1 流动特性 432

3.5.4.2 搅拌桨的型式 433

3.5.4.3 导流筒直径与槽直径之比 433

3.5.5 固-液传质 433

3.6 气液体系的搅拌——气体分散 434

3.6.1 过程特征 434

3.6.1.1 通气式气液搅拌器及其槽体结构 434

3.6.1.2 自吸式气液搅拌器及槽体结构 434

3.6.2.2 最大通气速度 436

3.6.2 气液搅拌槽的分散特性 436

3.6.2.1 搅拌槽内的气液流动状态 436

3.6.2.3 气泡直径、气含率、比表面积 437

3.6.3 气液搅拌槽的传质特性 437

3.6.4 搅拌器型式的选择 439

3.6.5 通气时的功率计算 439

3.6.5.1 通气功率 439

3.6.5.2 不通气时的功率确定 439

3.7 搅拌槽的传热 441

3.7.1 搅拌槽内壁传热膜系数h的计算 442

3.7.1.1 涡轮类搅拌器、带挡板槽 442

3.7.1.2 涡轮类搅拌器、无挡板槽 442

3.7.1.3 三叶推进式搅拌器 442

3.7.1.6 螺带式搅拌器 443

3.7.1.4 六叶后弯式搅拌器 443

3.7.1.5 MIG搅拌器 443

3.7.2 搅拌槽内盘管外侧传热膜系数hc的计算 444

3.7.2.1 涡轮搅拌器，无挡板槽 444

3.7.2.2 涡轮搅拌器，有挡板槽 444

3.7.2.3 三叶推进式搅拌器 444

3.7.2.4 六叶后弯式搅拌器盘管壁的传热膜系数h∞ 444

3.7.2.5 双层盘管的传热 444

3.7.3 搅拌槽内垂直管外壁传热膜系数hc的计算 444

3.7.4 搅拌槽内垂直板式蛇管的传热膜系数hc的计算 445

3.7.5 计算实例 445

3.8 搅拌槽的放大 445

3.8.1 概述 445

3.8.2 几何相似放大时搅拌性能参数的变化关系 446

3.8.3 互溶液体混合过程的放大 447

3.8.3.1 几何相似放大 447

3.8.3.2 非几何相似放大 447

3.8.4 气-液分散、液-液分散过程的放大 448

3.8.5 固-液悬浮过程的放大 449

符号说明 449

参考文献 450

第4章 制冷与深度冷冻 454

4.1 蒸气压缩制冷 454

4.1.1 单级蒸气压缩制冷循环 454

4.1.1.1 单级压缩制冷机的组成和工作原理 454

4.1.1.2 温熵图和压焓图 455

4.1.1.4 实际制冷循环 456

4.1.1.3 理想制冷循环的热力计算 456

4.1.1.5 单级蒸气压缩制冷机的性能与工况 459

4.1.2 分级压缩制冷循环 461

4.1.2.1 一级节流、中间冷却的两级压缩循环 461

4.1.2.2 两级节流、中间冷却的两级压缩循环 463

4.1.2.3 两级压缩制冷循环的中间压力 464

4.1.3 复叠式制冷循环 465

4.1.4 混合制冷剂单级制冷循环 466

4.1.5 制冷压缩机的型式及其性能图表 466

4.1.5.1 活塞式制冷压缩机 466

4.1.5.2 螺杆式制冷压缩机 474

4.1.5.3 离心式制冷压缩机 480

4.2 吸收制冷 482

4.2.1 吸收制冷基本原理 482

4.2.2.1 氨水溶液的性质 483

4.2.2 氨水吸收式制冷机 483

4.2.2.2 单级氨水吸收式制冷机的基本工作循环过程及在h-ξ图上的表示 484

4.2.2.3 单级氨水吸收式制冷机的热力计算 488

4.2.2.4 两级氨水吸收式制冷机 489

4.2.3 溴化锂吸收式制冷机 490

4.2.3.1 溴化锂水溶液的性质 490

4.2.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机的基本工作循环过程与A-ξ图 493

4.2.3.3 单效溴化锂吸收式制冷机的热力计算 495

4.2.3.4 双效溴化锂吸收式制冷机 495

4.2.3.5 溴化锂吸收式制冷机组的型式与选型 496

4.2.3.6 溴化锂吸收式制冷机的设计计算 498

4.3.1 深冷的制冷原理 502

4.3.1.1 节流膨胀 502

4.3 深冷与气体液化 502

4.3.1.2 作外功的等熵膨胀 503

4.3.2 气体液化的林德循环 503

4.3.2.1 一次节流的简单林德循环 503

4.3.2.2 具有氨预冷的林德循环 505

4.3.2.3 二次节流膨胀的林德循环 505

4.3.3 具有膨胀机的气体液化循环 505

4.3.3.1 克劳德循环 505

4.3.3.2 海兰德循环 507

4.3.3.3 卡皮查循环 507

4.3.4 气体液化和分离方法 508

4.3.4.1 空气深冷分离 508

4.3.4.2 天然气的液化与乙烯深冷分离 509

4.4.1.2 制冷剂的种类和命名 512

4.4.1.1 制冷剂的选用原则 512

4.4 制冷剂 512

4.4.1 制冷剂的选用原则和种类 512

4.4.1.3 关于CFC (CFC)问题简述 513

4.4.2 制冷剂的热力学性质和热物理性质 514

4.4.2.1 制冷剂的热力学性质 514

4.4.2.2 制冷剂的热物理性质 514

4.4.3 常用制冷剂 545

4.4.3.1 氟利昂 555

4.4.3.2 碳氢化合物 555

4.4.3.3 无机化合物 555

4.4.3.4 混合制冷剂 555

4.4.4 制冷剂与制冷机操作和运行有关的特性 555

4.4.4.1 制冷剂的溶水性 555

4.4.5 载冷剂 556

4.4.4.3 制冷剂的检漏 556

4.4.4.2 制冷剂的溶油性 556

参考文献 561

第5章 换热器 562

5.1 换热器设计基础 562

5.1.1 换热器的应用与分类 562

5.1.1.1 换热器的作用 562

5.1.1.2 热源和冷源 562

5.1.1.3 换热器的分类 563

5.1.1.4 换热器的性能和选型 567

5.1.1.5 换热器的材料 568

5.1.2 换热器的基本计算公式 568

5.1.2.1 焓衡算与？衡算 568

5.1.2.3 总传热系数 571

5.1.2.2 传热速率方程 571

5.1.2.4 单相流体的对流给热系数与流动摩擦因子 572

5.1.2.5 平均温度差 580

5.1.2.6 换热器的热分析 589

5.1.3 换热器工艺设计要点 591

5.1.3.1 工艺设计任务和设计条件 592

5.1.3.2 换热器工艺设计的内容和手段 592

5.1.3.3 换热器的设计变量与设计因素 592

5.1.4 结垢与污垢热阻 594

5.1.4.1 概述 594

5.1.4.2 冷却用水的污垢热阻及其控制 594

5.1.4.3 其它流体污垢热阻的参考值 596

5.1.4.4 防治和控制污垢的设计措施 598

5.1.5 换热器总传热系数经验值 599

5.1.6 传热过程的增强措施 603

5.1.6.1 强化传热的目标 603

5.1.6.2 强化传热的原则 604

5.1.6.3 强化传热的简化评价指标 604

5.1.6.4 管内传热强化的常用技术 605

5.2 管壳式换热器的设计与选型 608

5.2.1 概述 608

5.2.1.1 管壳式换热器的分类 609

5.2.1.2 部件结构 615

5.2.1.3 管壳式换热器标准系列及型号 624

5.2.2 管壳式换热器计算步骤 630

5.2.2.1 设计型计算 630

5.2.3.1 管壳式换热器有关设计因素的选择 631

5.2.3 无相变管壳式换热器的设计 631

5.2.2.2 操作型计算 631

5.2.3.2 管程给热系数与压降 635

5.2.3.3 壳程给热系数和压降 637

5.2.3.4 管壳式换热器平均温度差的计算 649

5.2.4 计算示例 659

5.2.5 折流杆换热器 665

5.2.5.1 折流杆换热器的基本元件 665

5.2.5.2 折流杆换热器设计估算 666

5.2.5.3 核算公式 670

5.3 再沸器 673

5.3.1 概述 673

5.3.1.1 再沸器的用途与分类 673

5.3.1.2 沸腾传热的基本关系式 673

5.3.1.3 再沸器型式的选用 678

5.3.1.4 再沸器的设计 680

5.3.1.5 热虹吸式再沸器的操作稳定性 680

5.3.2 釜式再沸器的计算 681

5.3.2.1 基本关系式 681

5.3.2.2 设计步骤 682

5.3.2.3 计算示例 684

5.3.3 立式热虹吸再沸器 686

5.3.3.1 概述 686

5.3.3.2 设计步骤及方法 686

5.3.3.3 计算示例 690

5.3.4 卧式热虹吸再沸器 701

5.3.4.1 对流沸腾给热系数α∞ 702

5.4.1 概述 703

5.4 冷凝器 703

5.3.4.2 管束间两相流压降△ptp与空隙率计算 703

5.3.4.3 错流时的临界热流密度 703

5.4.1.1 蒸气的冷凝过程 704

5.4.1.2 冷凝器的结构特征与选型 706

5.4.1.3 冷凝传热基本关系式 708

5.4.2 单组分饱和蒸气冷凝器的计算 714

5.4.3 过热蒸气冷凝及冷凝冷却器 716

5.4.4 多组分蒸气冷凝 719

5.4.4.1 概述 719

5.4.4.2 多组分冷凝的计算内容(组分间互溶) 720

5.4.4.3 多组分冷凝计算示例 723

5.4.5 含不凝性气的冷凝 730

5.4.5.1 概述 730

5.4.4.4 凝液分层时的冷凝给热系数 730

5.4.5.2 几种计算方法 731

5.4.5.3 计算示例 732

5.5 空气冷却器 739

5.5.1 概述 739

5.5.1.1 空冷器的特点及应用 739

5.5.1.2 空冷器的结构与型式 740

5.5.1.3 翅片管和管束 741

5.5.1.4 空冷器型号的表示方法及系列标准 747

5.5.2 空冷器传热计算 750

5.5.2.1 总传热系数和传热热阻 750

5.5.2.2 管外空气侧传热和压降计算 753

5.5.2.3 空冷器有效平均温度差 759

5.5.3.1 设计条件与基本参数 767

5.5.3 空冷器的设计 767

5.5.3.2 设计步骤与示例 768

5.5.4 湿式空冷器的计算要点 773

5.5.4.1 湿式空冷器的使用 773

5.5.4.2 湿式空冷器的喷水措施 773

5.5.4.3 湿式空冷器的有关计算关系 773

5.6 其它管式换热器 775

5.6.1 套管式换热器 775

5.6.1.1 概述 775

5.6.1.2 套管换热器的传热与压降计算 777

5.6.1.3 套管换热器计算示例 782

5.6.2.1 概述 785

5.6.2 沉浸式蛇管换热器 785

5.6.2.2 蛇管换热器的传热与压降计算 786

5.6.2.3 计算示例 787

5.6.3 喷淋式冷却器 789

5.6.3.1 概述 789

5.6.3.2 淋洒式冷却器的计算 789

5.6.3.3 计算示例 790

5.6.4 热管及热管换热器 794

5.6.4.1 热管的基本结构与工作原理 794

5.6.4.2 热管的工作特性 799

5.6.4.3 热管的传热计算 803

5.6.4.4 热管换热器 806

5.7 板式及紧凑式换热器 809

5.7.1 概述 809

5.7.2.1 分类和基本结构尺寸 810

5.7.2 螺旋板换热器 810

5.7.2.2 螺旋板换热器的工艺计算 815

5.7.2.3 螺旋板换热器的简捷法计算 819

5.7.3 板框式换热器 825

5.7.3.1 结构及性能 825

5.7.3.2 平均温差与换热性能 828

5.7.3.3 板式换热器的传热系数与流动阻力 834

5.7.3.4 流程数与流道数的确定 840

5.7.4 板翅式换热器 841

5.7.4.1 结构与性能 841

5.7.4.2 板翅式换热器流道的传热与流动特性 844

5.7.4.3 板翅式换热器的传热与流体力学计算 851

5.7.4.4 计算示例 857

5.7.4.5 扩散联结式与印刷电路式板翅式换热器 865

5.7.5.1 结构与性能 866

5.7.5 伞板式换热器 866

5.7.5.2 传热与阻力计算 867

5.7.6 板壳式换热器 869

5.7.6.1 结构与性能 869

5.7.6.2 基本参数与有关设计计算 870

5.7.7 管翅式换热器 871

5.7.7.1 结构与性能 871

5.7.7.2 管翅式换热器设计计算中的几个问题 873

5.8 特殊材料换热器 880

5.8.1 石墨换热器 880

5.8.1.1 不透性石墨的性能与应用 880

5.8.1.2 石墨换热器的结构型式 881

5.8.1.3 石墨换热器的传热与流体阻力 883

5.8.2.2 氟塑料换热器的结构型式 886

5.8.2 氟塑料换热器 886

5.8.2.1 特性及用途 886

5.8.2.3 氟塑料换热器的传热与压降 887

5.8.3 玻璃换热器 889

5.8.3.1 玻璃换热器的特性及用途 889

5.8.3.2 玻璃换热器的结构型式及传热特性 890

5.8.4 贵重合金及稀有金属换热器 891

主要符号 892

参考文献 895

第6章 工业炉与空气预热器 897

6.1 工业炉的类型及其特点 897

6.1.1 工业炉在工艺装置中的重要性 897

6.1.2 管式炉类 897

6.1.2.1 按结构分类 897

6.1.2.2 按用途分类 898

6.1.2.3 各种炉型的比较及选用 901

6.1.3 窑炉类 902

6.1.3.1 窑炉的特点 902

6.1.3.2 按工艺用途分类 902

6.2 管式炉的总热负荷 905

6.2.1 管式加热炉 905

6.2.1.1 总热负荷的计算 905

6.2.1.2 石油馏分的热焓 906

6.2.1.3 水蒸气的热焓 906

6.2.2 管式反应炉 907

6.2.2.1 反应热的计算 907

6.2.2.2 气体混合物的热焓 907

6.3.1.2 燃料油(气)的一般性质 908

6.3.1.1 燃料的种类 908

6.3 燃料，燃料燃烧及燃烧器 908

6.3.1 燃料的种类及其性质 908

6.3.2 燃烧过程综述 910

6.3.2.1 液体燃料与燃料雾化 910

6.3.2.2 气体燃料 911

6.3.3 燃烧器的型式及选用 911

6.3.3.1 气体燃烧器 911

6.3.3.2 燃料油燃烧器与油、气联合燃烧器 913

6.4 燃料燃烧计算 918

6.4.1 燃料的低发热值 918

6.4.2 理论及实际空气用量 919

6.4.3 烟气的组成 919

6.5 炉子的热效率及提高热效率的途径 920

6.5.1 全炉热效率的定义 920

6.4.5 烟气的热焓 920

6.4.6 根据烟气组成确定过剩空气系数 920

6.4.4 烟气的流量 920

6.5.2 有空气预热时全炉热效率的定义 921

6.5.3 提高热效率的途径 921

6.6 管式炉辐射室传热计算的常用方法——零维模型 922

6.6.1 概述 922

6.6.2 罗波-伊万斯(Lobo-Evans)方法 922

6.6.3 别洛康(Белоконь)方法 925

6.6.4 水管锅炉炉膛传热计算方法 927

6.6.5 炉子结构尺寸的确定 928

6.7.2 直接交换面积 929

6.7.1 概述 929

6.7 区域法——二维、三维模型 929

6.7.2.1 矩形辐射室的直接交换面积 930

6.7.2.2 圆筒形辐射室的直接交换面积 930

6.7.2.3 求解多重积分方法 931

6.7.3 总交换面积 932

6.7.4 定向热流面积 936

6.7.4.1 用几个灰气体和一个透明气体模拟真实气体 936

6.7.4.2 定向交换面积的计算 937

6.7.5 表面区和气体区的总热量平衡方程式 937

6.8 管内物料有化学反应的数学模型 938

6.8.1 烃类蒸气转化炉 938

6.8.1.1 烃类蒸气转化热力学 938

6.8.1.2 烃类蒸气转化动力学 939

6.8.1.4 操作条件的选择 942

6.8.1.3 烃类蒸气转化炉管内计算流线框图 942

6.8.2 乙烷裂解炉 943

6.8.2.1 裂解平衡常数 943

6.8.2.2 裂解反应动力学 943

6.8.2.3 乙烷裂解炉管内计算流线框图 945

6.9 对流室传热计算 945

6.9.1 对流室分段方法和布置要点 945

6.9.2 对流室的主要尺寸 946

6.9.3 对流室各段的热负荷与烟气温度 946

6.9.3.1 对流室各段的热负荷 946

6.9.3.2 对流室各段的烟气温度 946

6.9.4 对流室各段的对数平均温度差 946

6.9.5.2 管外综合传热系数ho 947

6.9.5.1 管内介质的对流传热膜系数hi 947

6.9.5 对流段的总传热系数 947

6.9.5.3 对流管的总传热系数Kc 948

6.9.6 对流管的表面积及表面热强度 950

6.10 炉管内流体的压力降计算 950

6.10.1 管内流体无相变化时的压力降 950

6.10.1.1 炉管的当量长度Le 950

6.10.1.2 摩擦系数f的计算机求解 950

6.10.1.3 压力降的计算 951

6.10.2 管内流体有相变化时的压力降 951

6.10.2.1 确定气化点位置及气化段的当量长度 951

6.10.2.2 巴克兰罗夫(Бакланов)公式 952

6.10.2.3 石油馏分的气-液相平衡关系 952

6.11.2.1 对流室和烟囱产生的抽力 953

6.11.2.2 烟气流动产生的压力降 953

6.11.1 烟囱直径的确定 953

6.11.2 烟囱高度的确定 953

6.11 烟囱的水力学计算 953

6.11.2.3 烟囱的最低高度 955

6.11.3 引风机的选用 955

6.12 空气预热器的计算 956

6.12.1 烟气的露点温度 956

6.12.2 热油式空气预热器 957

6.12.2.1 炉子冷进料段的工艺计算 957

6.12.2.2 热油式空气预热器的计算 957

6.12.3 钢管式和玻璃管式空气预热器 959

6.12.4 热管式空气预热器 961

6.12.5 回转式空气预热器 963

6.12.1.1 炉管用金属材料 965

6.13 炉用金属材料及零配件 965

6.13.1 炉管 965

6.13.1.2 回弯头 967

6.13.1.3 管子的支撑与管架 967

6.13.2 炉子的钢架结构 968

6.13.3 炉子的零配件 968

6.13.3.1 烟囱及烟囱挡板 968

6.13.3.2 看火门、防爆孔门、入孔门 968

6.14 炉墙结构 969

6.14.1 耐火砖结构 969

6.14.1.1 砌砖炉墙 969

6.14.1.2 挂砖炉墙 970

6.14.1.3 拉砖炉墙 970

6.14.2.1 层衬式耐火纤维结构 972

6.14.2 耐火纤维结构 972

6.14.2.2 叠砌法耐火纤维结构 973

6.14.2.3 粘贴剂与锚固件 973

6.14.3 炉墙用隔热材料 975

6.14.3.1 硅藻土质隔热材料 975

6.14.3.2 膨胀蛭石 975

6.14.3.3 膨胀珍珠岩制品 975

6.14.3.4 矿渣棉 976

6.14.3.5 岩棉制品 977

6.15 计算示例 977

6.15.1 常压圆筒炉 977

6.15.2 常压方形炉 978

6.15.3 热载体加热炉 980

6.15.4 侧烧烃类转化炉 981

6.15.5 乙烷裂解炉 985

主要符号 988

参考文献 989

第7章 蒸发 992

7.1 概述 992

7.2 蒸发装置的类型与所需能耗 992

7.2.1 单效蒸发 992

7.2.1.1 单效真空蒸发 992

7.2.1.2 连续蒸发 993

7.2.1.3 传热面积 994

7.2.1.4 有效传热温差与传热温差损失 994

7.2.1.5 分批蒸发 996

7.2.2 多效蒸发 997

7.2.2.3 其它流程 998

7.2.2.4 多效蒸发的数学描述 998

7.2.2.1 并流(顺流)加料流程 998

7.2.2.2 逆流加料流程 998

7.2.2.5 多效蒸发的计算方法 1000

7.2.2.6 多效蒸发系统的计算机程序介绍 1003

7.2.3 热泵蒸发 1003

7.2.3.1 蒸汽喷射热泵(热力喷射泵) 1003

7.2.3.2 机械压缩式热泵 1006

7.2.4 减压闪蒸 1009

7.2.4.1 多级闪蒸器 1009

7.2.5 蒸发系统的热能利用 1011

7.2.6 蒸发系统的优化 1012

7.3.1 夹套釜式蒸发器 1013

7.3 蒸发器的类型与选择 1013

7.3.2.1 中央循环管蒸发器 1014

7.3.2.2 悬筐蒸发器 1014

7.3.2.3 带搅拌的中央循环管蒸发器 1014

7.3.2.4 立式短管蒸发器的应用 1014

7.3.2 立式短管蒸发器 1014

7.3.3 立式长管蒸发器 1015

7.3.3.1 长管自然循环蒸发器 1015

7.3.3.2 升膜蒸发器 1016

7.3.3.3 降膜蒸发器 1016

7.3.3.4 长管立式蒸发器的应用 1018

7.3.4 强制循环蒸发器 1018

7.3.5 板式蒸发器 1019

7.3.5.1 板式升膜蒸发器 1019

7.3.6 刮膜蒸发器 1020

7.3.5.2 板式降膜蒸发器 1020

7.3.5.3 螺旋板蒸发器 1020

7.3.7 直接加热蒸发器 1021

7.3.8 蒸发器的选型 1021

7.3.8.1 选型考虑的因素 1021

7.3.8.2 有关选型的说明 1021

7.3.8.3 蒸发设备选型表 1022

7.4 蒸发器的设计 1022

7.4.1 加热装置 1023

7.4.1.1 加热器的传热系数 1023

7.4.1.2 料液侧的传热膜系数 1024

7.4.2 蒸发器的加料 1026

7.4.3 气液分离 1026

7.4.6 不凝气的排除 1028

7.4.4 存液容积 1028

7.4.5 含盐悬浮液的排出 1028

7.4.7 蒸汽进口与凝液出口 1029

7.5 蒸发系统及其操作特点 1030

7.5.1 蒸发系统的组成 1030

7.5.2 直接冷凝器 1031

7.5.2.1 多孔板冷凝器的结构 1031

7.5.2.2 多孔板冷凝器的设计计算 1031

7.5.3 压缩机与真空泵的选择 1033

7.5.3.1 蒸汽压缩机的选择 1033

7.5.3.2 真空泵的选择 1035

7.5.4 蒸发系统操作中的问题 1037

一般参考文献 1038

符号说明 1038

参考文献 1039

第8章 工业结晶过程与设备设计 1040

8.1 概述 1040

8.2 结晶系统性质 1041

8.2.1 晶体的粒度分布 1041

8.2.2 粒子的极限沉降速度 1041

8.2.3 溶解度 1042

8.2.3.1 溶液的过饱和，超溶解度曲线及介稳区 1043

8.3 溶液结晶过程与设备 1043

8.3.1 结晶机理与动力学 1044

8.3.2 结晶成长 1045

8.3.4.2 蒸发结晶器 1048

8.3.4.1 冷却结晶器 1048

8.3.4 结晶过程与装置 1048

8.3.3 结晶成核与成长的内在联系 1048

8.3.4.3 真空绝热冷却结晶器 1049

8.3.4.4 连续操作的结晶器 1049

8.3.4.5 多级结晶过程 1051

8.3.5 溶液结晶过程的模型化及系统分析 1052

8.3.5.1 总体模型与稳态行为分析 1052

8.3.5.2 非稳态行为分析 1056

8.3.6 结晶过程计算与结晶器设计 1057

8.3.6.1 收率 1057

8.3.6.2 冷却结晶分离过程 1058

8.3.6.3 结晶器设计 1059

8.3.7.1 结晶器操作 1071

8.3.7 结晶器操作与控制 1071

8.3.7.2 连续结晶过程的控制 1072

8.3.7.3 间歇结晶过程控制与最佳操作时间表 1072

8.4 熔融结晶 1073

8.4.1 熔融结晶的操作模式与宏观动力学分析 1074

8.4.1.1 基本操作模式 1074

8.4.1.2 熔融结晶宏观动力学分析 1074

8.4.2 相图特征 1075

8.4.2.1 二组分系统 1075

8.4.2.2 分配系数 1076

8.4.3 逐步冻凝过程及设备 1077

8.4.3.1 逐步冻凝组分分离 1077

8.4.3.2 结晶设备 1078

8.4.4 塔式结晶装置 1081

8.4.4.1 中央加料塔式结晶器 1082

8.4.4.2 末端加料塔式结晶器 1085

8.4.4.3 组合塔式结晶器 1086

8.4.4.4 塔式结晶分离与其它分离方法的比较 1087

8.4.5 区域熔炼 1087

8.4.5.1 区域熔炼的过程分析 1088

8.4.5.2 主要变量 1088

8.4.5.3 应用 1088

8.5 升华(升华结晶) 1088

8.5.1 升华分离相图与限度 1089

8.5.1.1 相图特征 1089

8.5.1.2 分离纯度的约束 1090

8.5.2 升华过程及速率分析 1090

8.5.3.2 设计方程 1091

8.5.3.1 设备 1091

8.5.3 设备及设计方程 1091

8.6 沉淀(结晶) 1092

8.6.1 沉淀的形成 1092

8.6.2 分配系数 1092

8.6.3 沉淀技术与设备 1093

8.6.3.1 反应沉淀(结晶) 1093

8.6.3.2 盐析(结晶) 1093

8.6.3.3 沉淀设备 1093

8.6.3.4 设计中流体力学条件(悬浮临界转速) 1094

8.7 其它结晶方法与设备 1094

基本参考文献 1095

参考文献 1096

9.1.1.2 应用范围 1100

9.1.1.1 蒸馏的特征 1100

9.1.1.3 操作压力与温度 1100

第9章 蒸馏 1100

9.1 概述 1100

9.1.1 蒸馏过程简介 1100

9.1.1.4 平衡级的概念 1101

9.1.1.5 蒸馏过程的设计 1101

9.1.2 蒸馏过程分类 1101

9.1.2.1 一次平衡过程 1101

9.1.2.2 多次平衡过程——典型的二组分精馏 1102

9.1.2.3 多组分精馏 1103

9.1.2.4 间歇精馏 1104

9.1.2.5 蒸馏的节能流程 1104

9.1.2.6 特殊精馏 1105

9.2.1.1 气液平衡时过程变量间的关系 1106

9.2 气液平衡 1106

9.2.1 气液平衡关系 1106

9.2.1.2 气液平衡关系的表示方式 1107

9.2.1.3 气液平衡热力学的基本关系式 1111

9.2.2 气液平衡关系的计算 1112

9.2.2.1 理想低压体系的气液平衡计算 1113

9.2.2.2 一般中低压体系的气液平衡计算 1114

9.2.2.3 高压体系的气液平衡计算 1115

9.3 蒸馏过程计算的自由度分析 1115

9.3.1 自由度和设计变量 1115

9.3.2.1 单股均相流 1116

9.3.2 操作元素的自由度分析 1116

9.3.2.2 分流器 1116

9.3.1.2 约束关系式 1116

9.3.1.1 过程变量 1116

9.3.1.3 设计变量 1116

9.3.2.3 简单平衡级(理论板) 1117

9.3.3 操作单元的自由度分析 1118

9.3.3.1 简单级联 1118

9.3.3.2 简单精馏塔 1118

9.3.3.3 其它单元和复合过程 1119

9.4 简单平衡蒸馏的计算 1119

9.4.1 泡点和露点状态的计算 1119

9.4.1.1 泡点温度的计算 1120

9.4.1.2 露点温度的计算 1120

9.4.2 平衡气化和平衡冷凝过程的计算 1120

9.4.4 复杂混合物平衡蒸馏的计算 1121

9.4.5 简单蒸馏的计算 1121

9.4.3 绝热闪蒸过程计算 1121

9.5 二组分精馏计算 1122

9.5.1 基本概念 1122

9.5.2 不计焓衡算的二组元精馏计算 1124

9.5.2.1 恒摩尔流假设 1124

9.5.2.2 逐级计算原理 1124

9.5.2.3 Mc Cabe-Thiele图解法 1124

9.5.2.4 进料状态的影响 1125

9.5.2.5 进料板位置 1125

9.5.2.6 回流比的选择 1125

9.5.2.7 分离要求高时的图解算法 1127

9.5.2.8 各种复杂型式的精馏塔 1128

9.5.2.9 板效率与实际塔板 1130

9.5.3 考虑焓衡算的二组元精馏计算 1130

9.5.3.1 焓-浓图 1130

9.5.3.3 提馏段操作线方程 1131

9.5.3.2 精馏段的操作线方程 1131

9.5.3.4 全塔衡算 1132

9.5.3.5 改进的Mc Cabe-Thiele法 1132

9.6 多组分蒸馏的计算 1132

9.6.1 多组分精馏的简化算法 1132

9.6.1.1 Smith-Brinkley(SB)法 1132

9.6.1.2 Fenske-Underwood-Gilliand(FUG)法 1135

9.6.2 多组分精馏的严格算法 1138

9.6.2.1 逐板计算法 1138

9.6.2.2 三对角矩阵法 1147

9.7.2.1 溶剂的选择性 1151

9.7.2 溶剂的选择 1151

9.7.1 萃取蒸馏过程及特征 1151

9.7 萃取蒸馏 1151

9.7.2.2 对溶剂的其它要求 1153

9.7.3 萃取精馏塔的计算 1153

9.7.3.1 溶剂组成的计算 1154

9.7.3.2 简化的M-T图解法 1155

9.7.3.3 简化法 1155

9.7.3.4 简化的逐板计算法 1156

9.8 恒沸精馏 1160

9.8.1 概述 1160

9.8.1.1 过程简述 1160

9.8.1.2 恒沸现象 1160

9.8.2 恒沸剂的选择 1163

9.8.3 恒沸精馏的基本流程 1163

9.8.1.4 恒沸数据的预测 1163

9.8.1.3 恒沸物的分类 1163

9.8.4 恒沸精馏塔的计算 1165

9.8.4.1 恒沸剂用量的确定 1166

9.8.4.2 恒沸剂的加入位置 1166

9.8.4.3 恒沸精馏塔的计算 1166

9.8.5 恒沸精馏与萃取精馏的比较 1169

9.9 石油和复杂混合物的蒸馏 1169

9.9.1 概述 1169

9.9.1.1 石油的基本特征 1169

9.9.1.2 石油馏分 1170

9.9.1.3 石油和石油馏分的性质 1170

9.9.2 石油及石油馏分的气-液平衡 1171

9.9.2.1 石油及其馏分的蒸馏曲线 1171

9.9.2.2 假组分与假多组分系法 1172

9.9.3 石油蒸馏 1173

9.9.3.1 石油蒸馏的基本流程 1173

9.9.3.2 石油精馏塔的工艺计算 1175

9.10 间歇精馏 1175

9.10.1 概述 1175

9.10.1.1 过程简述 1175

9.10.1.2 过程特点 1176

9.10.1.3 间歇精馏的其它类型 1176

9.10.2 间歇精馏的操作方法 1176

9.10.3 间歇精馏的计算 1177

9.10.3.1 回流比恒定的间歇精馏的计算 1177

9.10.3.2 馏出液组成恒定的间歇精馏的计算 1178

9.11.2.1 板效率 1180

9.11.2 板效率的概念 1180

9.11 蒸馏过程的传质 1180

9.10.3.3 考虑持液的严格算法 1180

9.11.1 概述 1180

9.11.2.2 点效率 1181

9.11.2.3 全塔效率 1181

9.11.3 板效率的求取 1182

9.11.3.1 实际装置的数据 1182

9.11.3.2 经验关联式 1182

9.11.3.3 AIChE法 1183

9.11.4 填料塔的等板高度 1185

9.12.1.2 蒸馏过程的净功耗 1187

9.12.2.1 产物有效能的利用 1187

9.12.2 蒸馏过程节能的基本方法 1187

9.12.1.1 蒸馏过程所需功 1187

9.12.1 蒸馏过程的热力学分析 1187

9.12 蒸馏过程的节能 1187

9.12.2.2 降低过程的不可逆性 1188

9.12.2.3 多组分混合物精馏流程的优化 1190

9.13 蒸馏过程的计算机计算——化工流程模拟常用软件介绍 1191

9.13.1 PRO/I 1191

9.13.1.1 结构方面 1191

9.13.1.2 内装数据库 1191

9.13.1.3 热力学方法 1192

9.13.1.4 单元操作模块 1192

9.13.1.5 算法 1192

9.13.1.6 其它配套软件 1193

9.13.1.7 输入方式 1193

9.13.2 ASPEN 1193

9.13.2.3 单元操作模块 1194

9.13.2.1 内装数据库 1194

9.13.2.2 热力学方法 1194

9.13.3 HYSYS 1195

9.13.4 Chem CADⅢ 1195

9.13.5 精馏塔计算示例 1195

符号说明 1196

一般参考文献 1198

参考文献 1198

10.1.2.2 吸收设备 1201

10.1.2.1 吸收过程适宜条件 1201

10.1.2 吸收(解吸)设备与流程 1201

10.1.1.4 等温吸收与非等温吸收 1201

10.1.1.3 物理吸收与化学吸收 1201

10.1.1.2 单组分与多组分吸收 1201

10.1.1.1 吸收与解吸 1201

10.1.1 吸收(解吸)过程的基本概念 1201

10.1 概述 1201

第10章 气体吸收与解吸 1201

10.1.2.3 吸收流程 1202

10.1.3 吸收(解吸)过程在石油化工中的应用 1203

10.1.4 吸收过程的技术经济评价 1203

10.1.4.1 吸收过程的技术指标 1203

10.1.4.2 吸收过程的主要经济指标 1204

10.1.4.3 吸收过程的评价 1204

10.2 吸收过程气液平衡 1204

10.2.1 气液相平衡概念 1204

10.2.3 平衡数据的来源 1205

10.2.2.2 热力学平衡关系式 1205

10.2.2 气液相平衡关系式 1205

10.2.2.1 亨利定律 1205

10.2.4 由热力学关系求平衡系数 1206

10.2.5 温度与压力对平衡系数的影响 1207

10.2.6 气体在电解质或非电解质水溶液中的溶解度 1209

10.2.6.1 气体在电解质水溶液中的溶解度 1209

10.2.6.2 气体在非电解质水溶液中的溶解度 1210

10.2.7 化学吸收的相平衡 1210

10.2.8 若干体系的气液平衡数据 1212

10.3.1.1 溶剂选择 1228

10.3.1.2 操作条件的确定 1228

10.3.1.3 溶剂用量(液气比)的确定 1228

10.3.1 设计步骤 1228

10.3 连续接触设备(填料塔)设计计算 1228

10.3.1.4 设备选择 1229

10.3.1.5 塔径的确定 1229

10.3.1.6 塔高的计算 1230

10.3.2 单相与相际传质速度方程 1230

10.3.3 传质单元数与传质单元高 1233

10.3.3.1 定义 1233

10.3.3.2 传质单元数的计算 1234

10.3.4 传质系数和有效传质表面的通用关联式 1238

10.3.4.1 Billet模型 1238

10.3.4.2 SRP-Ⅱ模型 1243

10.3.4.3 修正的(Onda)模型 1245

10.3.5 传质系数与传质单元高度的数据 1247

10.3.6 填料塔的当量高度(HETP) 1251

10.4 阶段接触设备(板式塔)的设计计算 1253

10.4.1 平衡级(理论级)方法 1253

10.4.2 图解法求平衡级数 1253

10.4.3 解析法求平衡级数 1254

10.4.3.1 贫气吸收或解吸 1254

10.4.3.2 富气吸收 1257

10.4.4 多组分吸收(解吸)严格算法 1258

10.4.4.1 基本方程组 1258

10.4.4.2 独立变量数及其指定 1259

10.4.4.3 流量加和(SR)法及其改进 1259

10.4.4.4 多θ法及其改进 1263

10.4.4.5 新松弛法与SR法的结合(NRSR法) 1267

10.4.5 级(板)效率 1268

10.4.6 非平衡级方法 1270

10.4.6.1 非平衡级全混模型 1271

10.4.6.2 三维非平衡混合池模型 1272

10.5 非等温吸收 1274

10.5.1 吸收过程的热效应 1274

10.5.2 非等温吸收近似算法 1275

10.5.3 严格算法 1275

10.6 化学吸收 1279

10.6.1 概述 1279

10.6.2 化学吸收分类 1279

10.6.3 增强因子 1280

10.6.4 化学吸收速率 1280

10.6.4.1 一级和拟一级不可逆反应 1280

10.6.4.2 瞬间不可逆反应 1283

10.6.4.3 化学吸收的传质模型与增强因子 1284

10.6.5 化学吸收过程模拟与解 1286

10.6.6 化学吸收设备的选型与计算 1287

10.6.6.1 化学吸收设备的选型 1287

10.6.6.2 填料吸收反应器 1288

10.6.6.3 板式吸收塔 1295

10.7 气体的解吸 1297

10.7.1 概述 1297

10.7.2 物理解吸 1297

10.7.2.1 物理解吸的计算 1297

10.7.2.2 吸收蒸出(解吸)塔 1298

10.7.2.3 物理解吸的选择性 1299

10.7.3.1 概述 1300

10.7.3 有化学反应的解吸 1300

10.7.3.2 解吸塔设计 1301

10.8 吸收过程在石油化学工业中的应用 1301

10.8.1 催化裂化吸收稳定过程 1302

10.8.1.1 概述 1302

10.8.1.2 吸收(解吸)过程的模拟 1303

10.8.1.3 吸收-解吸流程的改进 1303

10.8.1.4 塔设备的设计和改进 1305

10.8.2 C02及H2S的脱除 1305

10.8.2.1 C02的脱除 1305

10.8.2.2 典型工艺过程及设备设计 1307

10.8.3.1 S02脱除方法 1315

10.8.3.2 氨法脱SO2的化学反应过程 1315

10.8.3 S02的脱除 1315

10.8.2.3 H2S的脱除 1315

10.8.3.3 气液平衡 1316

10.8.3.4 热效应 1316

10.8.3.5 氨酸法的工艺流程 1317

10.8.3.6 工艺与设备设计参数 1318

10.8.3.7 氨法在电厂烟气脱硫中的应用 1320

符号说明 1320

参考文献 1322

第11章 液-液萃取 1327

11.1 概述 1327

11.1.1 液-液萃取过程的特点 1327

11.1.2 液-液萃取在石油化工中的应用 1327

11.2.2 相图 1329

11.2.1 分配系数和分离系数 1329

11.2 液-液萃取平衡及其数学模型 1329

11.2.3 液-液萃取平衡的热力学基础 1330

11.2.4 液-液萃取平衡的预测——UNIFAC方程 1332

11.3 液-液萃取过程的设计计算 1335

11.3.1 单级萃取过程 1335

11.3.2 多级错流萃取和多级逆流萃取 1336

11.3.3 连续逆流萃取过程 1339

11.3.4 复合萃取 1340

11.3.5 用于复杂体系的矩阵解法 1344

11.4 考虑纵向混合的萃取塔的设计计算 1346

11.4.1 萃取塔内的纵向混合 1346

11.4.2 考虑纵向混合的萃取塔的数学模型 1346

11.4.3 扩散模型及其近似解法 1347

11.5.2 常用萃取设备 1351

11.5 萃取设备的分类和选型 1351

11.5.1 萃取设备的分类 1351

11.5.3 萃取塔的比较和选型 1357

11.6 填料萃取塔的设计计算 1359

11.6.1 填料萃取塔的特点 1359

11.6.2 设计计算步骤 1361

11.6.3 塔径的计算 1362

11.6.4 塔高的计算 1364

11.6.5 设计计算举例 1366

11.7 转盘萃取塔(RDC)的设计计算 1368

11.7.1 概述 1368

11.7.2 转盘萃取塔液泛速度的计算 1369

11.7.3 转盘萃取塔传质特性的计算 1370

11.7.4 转盘塔的纵向混合 1371

11.7.5 设计计算举例 1372

符号说明 1376

参考文献 1376

第12章 吸附与变压吸附 1379

12.1 概述 1379

12.1.1 吸附的基本原理 1379

12.1.2 吸附分离方法的分类 1379

12.1.3 物理吸附和化学吸附 1379

12.1.5 吸附的动力学基础 1380

12.1.4.3 吸附等温线 1380

12.1.5.1 吸附的传质过程及传质区 1380

12.1.4.2 吸附热 1380

12.1.4.1 平衡吸附及吸附量 1380

12.1.4 吸附的热力学基础 1380

12.1.5.2 吸附前沿 1381

12.1.6 气固相多组分的吸附 1381

12.1.7 液固相吸附 1381

12.2 吸附剂 1382

12.2.1 吸附剂的基本物理性能 1382

12.2.1.1 吸附剂的密度 1382

12.2.1.2 吸附剂孔径 1383

12.2.1.3 比表面积 1383

12.2.1.4 吸附量 1384

12.2.1.5 吸附剂相关国家标准 1384

12.2.2 沸石分子筛 1384

12.2.3 活性炭 1386

12.2.4 硅胶 1387

12.2.5 活性氧化铝 1387

12.2.6 碳分子筛 1388

12.3 吸附装置和吸附过程 1389

12.3.1 吸附分离工艺 1389

12.3.2 固定床吸附器内的传递过程 1390

12.3.2.1 固定床内的过程 1390

12.3.2.2 流体膜传质系数的计算 1390

12.3.2.3 颗粒内的扩散 1391

12.3.2.4 轴向扩散的影响 1392

12.3.3 固定床吸附器的模型 1392

12.3.3.1 数学模型的建立 1392

12.3.3.2 固体膜传质速率方程 1393

12.3.3.3 总传质系数 1393

12.3.4.2 恒定模式和比例模式 1394

12.3.4.1 固定床吸附器的穿透 1394

12.3.4 穿透曲线和动态吸附容量 1394

12.3.4.3 直线平衡系穿透曲线的求解 1395

12.3.4.4 动态吸附容量 1396

12.4 循环吸附分离工艺过程 1397

12.4.1 循环吸附工艺概况 1397

12.4.2 变温吸附工艺 1398

12.4.2.1 常用的变温吸附工艺 1398

12.4.2.2 再生操作 1400

12.4.3 变压吸附工艺 1400

12.4.3.1 变压吸附技术的基本原理 1400

12.4.3.2 工艺过程 1401

12.5.1 吸附剂的选择 1402

12.5 变温吸附的设计基础 1402

12.5.2 切换周期的选择 1403

12.5.2.1 吸附剂的劣化现象 1403

12.5.2.2 平衡吸附量 1403

12.5.3 再生温度的确定 1404

12.5.4 吸附器及保温设计 1404

12.5.5 常用工艺步序及选择 1404

12.6 变压吸附的设计基础 1411

12.6.1 简化的数学处理方法 1411

12.6.2 变压吸附工艺的动力学模型 1413

12.6.2.1 多组分系统非等温模型 1413

12.6.2.2 二元平衡模型的解析法求解 1414

12.6.4 操作条件 1415

12.6.5 吸附器尺寸的确定 1415

12.6.3 吸附剂的选择 1415

12.6.6 流程及循环时序配置 1416

12.6.7 变压吸附工艺的自动控制 1417

参考文献 1418

第13章 气液传质设备 1419

13.1 概述 1419

13.1.1 气液传质设备 1419

13.1.2 板式塔与填料塔的比较与选择 1419

13.1.2.1 板式塔与填料塔的比较 1419

13.1.2.2 塔型选择 1420

13.2 板式塔 1420

13.2.1 板式塔分类 1420

13.2.2.2 降液管 1422

13.2.2.1 塔板板面结构 1422

13.2.2 塔板结构参数 1422

13.2.2.3 受液盘 1425

13.2.2.4 溢流堰 1425

13.2.2.5 塔板结构参数的系列化 1426

13.2.3 有降液管板式塔的流体力学计算 1429

13.2.3.1 塔板上气液两相的操作状态 1429

13.2.3.2 鼓泡层高度和清液层高度 1430

13.2.3.3 堰上液流高度 1430

13.2.3.4 液面梯度 1431

13.2.3.5 塔板压降 1432

13.2.3.6 降液管内液面高度 1434

13.2.4 负荷性能图与操作极限 1434

13.2.4.1 漏液线 1434

13.2.4.2 过量液沫夹带线 1435

13.2.4.4 液相上限线 1438

13.2.4.3 液相下限线 1438

13.2.4.5 液泛线 1439

13.2.4.6 操作线与操作弹性 1439

13.2.5 板效率及塔高的确定 1439

13.2.5.1 全塔效率与板效率 1439

13.2.5.2 塔高的确定 1441

13.3 各种塔板的结构及计算 1442

13.3.1 板式塔结构设计的一般步骤 1442

13.3.1.1 塔径计算 1442

13.3.1.2 溢流区设计 1443

13.3.2.1 筛孔孔径 1444

13.3.2.2 孔间距与开孔率 1444

13.3.2 筛板 1444

13.3.1.3 开孔区设计 1444

13.3.2.3 筛板塔计算示例 1445

13.3.3 浮阀塔板 1449

13.3.3.1 概述 1449

13.3.3.2 F1型浮阀 1450

13.3.3.3 V-4型浮阀 1456

13.3.3.4 V-6型浮阀 1456

13.3.3.5 十字架型浮阀 1456

13.3.3.6 条形浮阀 1456

13.3.3.7 高弹性浮阀 1457

13.3.3.8 几种新型浮阀 1458

13.3.4 泡罩塔板 1461

13.3.4.1 圆泡罩的主要参数 1463

13.3.4.2 负荷性能图 1464

13.3.5.1 塔板结构与性能 1465

13.3.4.3 塔板压降 1465

13.3.5 网孔塔板 1465

13.3.5.2 塔径与板间距 1466

13.3.5.3 板面布置 1467

13.3.5.4 流体力学计算 1469

13.3.5.5 设计步骤及计算示例 1470

13.3.6 垂直筛板 1472

13.3.6.1 塔板的结构及性能 1472

13.3.6.2 流体力学计算 1472

13.3.6.3 设计方法及示例 1474

13.3.6.4 喷射式并流填料塔板 1475

13.3.7 无降液管塔板 1476

13.3.7.1 概述 1476

13.3.7.2 穿流式栅板或筛板的塔板结构 1476

13.3.7.3 流体力学计算 1477

13.3.7.4 穿流式波纹筛板 1478

13.3.8 导向筛板 1481

13.3.8.1 概述 1481

13.3.8.2 结构及特点 1481

13.3.8.3 流体力学计算 1482

13.3.9 多降液管塔板 1483

13.3.9.1 结构特点 1483

13.3.9.2 流体力学性能 1484

13.3.9.3 负荷性能图 1485

13.3.9.4 主要设计参数 1485

13.3.9.5 MD塔板的应用与改进 1486

13.3.10 斜喷型塔板 1486

13.3.10.1 舌形塔板 1486

13.3.10.2 斜孔塔板 1489

13.3.10.3 浮动舌形塔板 1493

13.3.11 板式塔结构设计的电算及设计优化 1495

13.4 塔板结构设计——分块式塔板 1496

13.4.1 分块式塔板结构型式 1496

13.4.2 塔盘的分块 1498

13.4.2.1 塔板分块 1498

13.4.2.2 塔板分块示例 1499

13.4.3 分块式塔板结构尺寸 1501

13.4.4 塔板支持件结构 1502

13.4.4.1 分块式塔板的降液管 1503

13.4.4.2 分块式塔板的受液盘 1503

13.4.5 塔板紧固件 1505

13.4.4.3 分块式塔板的溢流堰 1505

13.4.6 塔板结构设计的其它考虑 1510

13.4.6.1 折流挡板 1510

13.4.6.2 引流板 1510

13.4.6.3 塔段结构改变时的降液管结构型式 1510

13.4.6.4 排液孔(泪孔) 1510

13.5 填料塔 1512

13.5.1 填料塔的特点 1512

13.5.2 填料塔的基本构造 1512

13.5.3 塔填料的形状与种类 1513

13.5.3.1 散装填料 1513

13.5.3.2 规整填料 1517

13.5.4.1 散装填料单体及填料层的几何参数 1519

13.5.4 填料的几何特性 1519

13.5.4.2 规整填料层几何参数 1520

13.5.5 填料塔的流体力学性能 1520

13.5.5.1 填料塔的流体力学状态 1520

13.5.5.2 填料塔的流体力学模型 1521

13.5.6 填料塔的传质性能 1528

13.5.6.1 定义 1528

13.5.6.2 影响传质性能的因素 1529

13.5.6.3 填料塔传质关联式与数据 1530

13.5.7 填料塔的设计 1532

13.5.7.1 塔的工艺模拟 1532

13.5.7.2 填料的选择 1532

13.5.7.5 压降计算 1534

13.5.7.6 填料塔内件的设计 1534

13.5.7.4 填料层高度的确定 1534

13.5.7.3 塔径的确定 1534

13.5.8 填料塔的气液分布与放大问题 1535

13.6 散装填料的性能 1537

13.6.1 散装填料的特点与应用场合 1537

13.6.2 鲍尔环 1537

13.6.3 阶梯环与阶梯短环 1541

13.6.4 扁环与梅花扁环填料 1547

13.6.5 环鞍形填料 1548

13.6.6 共轭环 1553

13.6.7 茵派克(Impac)填料 1556

13.6.8 多鞍环(MSR)填料 1557

13.7.2 金属孔板波纹填料 1560

13.7.2.1 Mellapak填料 1560

13.7.1 规整填料的特点与应用 1560

13.7 规整填料的性能 1560

13.7.2.2 刺孔板波纹填料 1566

13.7.2.3 Gempak填料 1568

13.7.2.4 Intalox规整填料 1570

13.7.3 非金属板波纹填料 1573

13.7.3.1 塑料板波纹填料 1573

13.7.3.2 陶瓷板波纹填料 1574

13.7.4 网状波纹填料 1577

13.7.4.1 概述 1577

13.7.4.2 网状填料的特点与应用场合 1577

13.7.4.3 金属丝网填料 1577

13.7.4.5 金属板网(网孔)波纹填料 1580

13.7.4.4 塑料丝网波纹填料 1580

13.7.4.6 Rombopak填料 1581

13.7.5 栅格填料 1582

13.7.5.1 Glitsch栅格填料 1582

13.7.5.2 Sulzer栅格填料 1584

13.7.6 我国新开发的规整填料 1585

13.7.6.1 波环填料 1585

13.7.6.2 组片式波纹填料(Zupak) 1586

13.7.6.3 板花填料 1586

13.8 塔的内件与辅助装置 1587

13.8.1 概述 1587

13.8.2 填料塔的液体分布装置 1587

13.8.2.1 对液体分布器的基本要求 1587

13.8.2.2 液体分布器的类型和结构 1588

13.8.2.3 槽式分布器 1590

13.8.2.4 管式分布器 1593

13.8.2.5 盘式分布器 1595

13.8.2.6 喷射式分布器 1598

13.8.3 填料塔液体收集及再分布装置 1598

13.8.3.1 填料层的分段 1598

13.8.3.2 液体收集器 1598

13.8.3.3 液体再分布器 1599

13.8.4 填料支承装置 1600

13.8.5 填料压板和床层限制器 1601

13.8.6 气、液进出料管 1602

13.8.6.1 液体进料结构 1602

13.8.6.2 液体出料管 1605

13.8.6.3 气体出、人管与气体分布器 1605

13.8.7.1 丝网除沫器 1608

13.8.7 除雾沫器 1608

13.8.7.2 折流板除沫器 1609

13.8.7.3 填料除沫器 1610

13.8.7.4 旋流板除沫器 1610

13.8.8 塔釜(底)结构 1611

13.8.9 塔的辅助装置 1611

符号说明 1612

参考文献 1613

第14章 膜分离 1618

14.1 概述 1618

14.1.1 前言 1618

14.1.2 膜的定义及膜分离的发展简史 1618

14.1.3 膜分离过程简介 1618

14.1.4 膜材料及制膜工艺简介 1620

14.1.4.1 膜材料 1620

14.1.4.2 制膜工艺 1622

14.2 膜分离过程及其应用 1623

14.2.1 压力驱动膜过程 1623

14.2.1.1 微孔过滤 1623

14.2.1.2 超过滤 1628

14.2.1.3 纳滤 1633

14.2.1.4 反渗透 1635