本教材重点介绍了蒸馏、吸收和萃取过程的基本理论、基本原理、基本计算方法,典型设备的构造、工作原理、开停车操作方法、典型事故调控方法、设备选型等有关工程实践知识。全书分为蒸馏技术、吸收技术、液-液萃取技术三大部分,每部分以生产实际开篇,将仿真操作、设备操作与理论内容相互联系重构为若干个任务,针对重点知识点利用“思考题”和“自测题”进行强化训练。
本教材(第三版)增加了与石油、化工类各专业密切相关的扩展知识,并联合智慧职教线上教学平台、东方仿真名校资源库,增加了数字化、信息化教学资源。同时将专业课程与大思政工作融合设计,培养学生石油和化工行业职业精神、人文素养。
本书可作为化工及相关专业的高等职业教育、成教教材,也可供相关技术人员参考。
张甲,兰州石化职业技术学院,化工原理教研室主任、副教授,编者2005年毕业于北京理工大学化学工程与工艺专业,同年任职于兰州石化职业技术学院。2009年脱产深造于兰州交通大学,2012年获得化学工艺硕士学位,2014年至今担任化工原理教研室主任。编者参加工作以来发表学术论文10篇,主编教材一部。编者常年从事《化工原理》、《化工单元仿真》、《化工单元操作实训》、《管式加热炉》等课程的教学任务,主持完成了多项教改与课改项目,参与建设了“国家 级煤化工专业教学资源库”,主持完成了甘肃省精品在线课程《化工原理》的建设工作,多年指导学生参加“全国化工生产工技术大赛”,并于2015年取得全国一等奖的成绩。
项目一蒸馏技术001
任务1学习精馏操作入门知识001
一、概述002
二、精馏塔的感性认识003
三、板式精馏塔的主要结构003
四、常见板式精馏塔的类型及特点008
五、精馏操作工艺流程015
六、精馏装置的附属设备016
小结019
思考题019
自测题020
任务2学习精馏操作的理论知识021
一、相组成的表示方法022
二、双组分理想溶液的气液相平衡024
三、精馏原理029
小结032
思考题032
自测题032
文化窗:石油化学工业对我国国民经济、人民群众物质和文化生活的客观影响034
任务3学习精馏过程的计算035
一、全塔物料衡算035
二、操作线方程038
三、进料热状况对操作线的影响039
四、理论板层数确定042
五、实际塔板层数和板效率046
六、回流比的影响与选择047
七、精馏装置的热量衡算050
小结052
思考题052
自测题052
任务4精馏塔的实验操作训练055
一、实验任务055
二、设备示意055
三、板式精馏塔内的气、液两相存在状态057
四、板式塔的异常操作现象058
五、精馏操作过程工艺指标的控制与调节058
六、产品不合格时的调节方法060
小结062
思考题062
自测题063
知识窗:设备维修管理064
任务5精馏塔的仿真操作训练065
一、实训任务及目的065
二、工艺流程说明065
小结067
思考题067
自测题068
任务6学习精馏过程的工艺设计方法069
一、精馏过程工艺设计意图及基本原则069
二、精馏过程工艺设计的基本过程与内容071
三、精馏塔设计的具体要求073
四、板式精馏塔的设计方法074
五、浮阀精馏塔的设计实例088
六、浮阀精馏塔的设计练习101
小结102
思考题103
自测题103
安全窗:动火作业安全规定(部分)104
任务7学习其他精馏方法104
一、水蒸气蒸馏105
二、恒沸精馏106
三、萃取精馏108
四、溶盐精馏109
五、几种特殊精馏方法的比较110
六、多组分精馏110
小结123
思考题124
自测题124
名人窗:俄国化学家门捷列夫125
课程学习资源126
本项目主要符号说明127
项目二吸收技术129
任务1学习吸收操作入门知识129
一、概述129
二、吸收操作工艺流程的描述130
三、气体吸收的分类130
四、吸收操作在化工生产中的应用131
五、填料塔的主要结构131
六、填料塔的特点136
小结137
思考题138
自测题138
文化窗:中国石油的“铁人精神”139
任务2学习吸收操作的理论知识139
一、吸收过程的相平衡关系140
二、吸收传质机理145
三、气体吸收速率方程147
小结150
思考题150
自测题151
任务3吸收过程的计算153
一、全塔物料衡算153
二、操作线方程154
三、吸收剂用量154
四、塔径的确定156
五、填料层高度157
小结165
思考题166
自测题166
名人窗:中国稀土之父——徐光宪169
任务4吸收塔的实验操作训练169
一、实验任务170
二、实训装置示意170
三、填料塔内气、液两相存在状态170
四、吸收操作过程工艺指标的控制与调节173
小结175
思考题175
自测题175
安全窗:电气作业安全管理规定(部分)176
任务5吸收塔的仿真操作训练177
一、实训任务及目的178
二、工艺流程说明178
三、操作要点及注意事项178
小结181
思考题181
自测题182
任务6学习吸收过程的工艺设计方法183
一、吸收过程工艺设计的基本原则与内容184
二、设计方案的确定185
三、填料吸收塔典型物系的设计练习188
小结193
思考题194
自测题194
安全窗:有害气体作业安全管理规定(部分)194
任务7学习其他吸收与解吸方法195
一、多组分吸收196
二、化学吸收197
三、高浓度气体吸收197
四、非等温吸收198
五、解吸199
小结203
思考题203
自测题203
文化窗:融入团队实现共赢204
课程学习资源205
本项目主要符号说明206
项目三液-液萃取技术208
任务1学习液-液萃取技术入门知识208
一、概述208
二、液-液萃取设备211
小结216
思考题216
自测题217
文化窗:中海石油宁波大榭/舟山石化有限公司的企业文化218
任务2学习液-液萃取技术的理论知识218
一、三角形相图219
二、部分互溶物系的相平衡222
三、分配系数和分配曲线223
四、萃取剂的选择224
小结227
思考题227
自测题228
知识窗:细颗粒物PM2.5——大气污染的罪魁祸首229
任务3液-液萃取过程的计算229
一、单级萃取过程230
二、多级错流萃取过程232
三、多级逆流萃取过程233
四、完全不互溶物系的萃取过程237
小结243
思考题243
自测题244
名人窗:大国工匠——张恒珍244
任务4学习新型萃取技术245
一、超临界流体萃取245
二、双水相萃取247
三、凝胶萃取248
四、新型萃取技术的发展249
小结250
思考题251
自测题251
知识窗:高分子新材料251
本项目主要符号说明252
附录253
一、某些二元物系的气、液相平衡关系(101.3kPa)253
二、液体的饱和蒸气压255
三、有机液体的表面张力图258
四、塔板结构参数系列标准(单溢流型)258
五、某些三元物系的液-液平衡数据259
六、填料的特性260
参考文献261