精细化工工程

1、精细化工工程,主讲：龙春霞 cx_,第一章 釜式反应器,本章主要内容,化学反应器的分类 釜式反应器的结构特点 釜式反应器的计算 物料衡算：确定反应器的体积 工艺计算：计算设备的生产能力、尺寸和设备台数。 热量衡算：确定加热剂或制冷剂的耗量和传热面积。,釜式反应器的壳体结构,釜式反应器的壳体结构包括筒体（圆筒形）、底、盖 （或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。,第二章 搅拌设备,2.2 搅拌装置,搅拌槽 搅拌器 叶轮 挡板,2.3 搅拌功率,搅拌器结构,搅拌器功率计算,对Re作功率曲线（图2-7）,2.4 其他搅拌方法,射流混合 流体经过一小孔、喷嘴或管道，流入较大容器中产生射流。

2、管道混合 三通元件 静力混合器,2.4.1 射流混合,2.4.2 管道混合-三通元件,混合效果较差,2.4.2 管道混合-静力混合器,搅拌器的设计步骤,第三章 气液反应器,3.1.1 气液反应器的形式和特点,气液相接触的设备，用于气液相反应。分为： 鼓泡式反应器 搅拌鼓泡反应器、板式反应器、鼓泡管式反应器 液膜式反应器 填料反应器、降膜反应器 喷雾式反应器 喷雾反应器、喷射反应器、文丘里反应器,搅拌鼓泡反应器,适用于高粘性的气体和非牛顿液体之间的反应。 所以气体分散得更好，气液混合均匀，相界面和传质系数都增大。,鼓泡管反应器,降膜反应器,3.1.1 气液反应器的形式和特点,气液相接触的设备，用

3、于气液相反应。分为： 鼓泡式反应器 搅拌鼓泡反应器、板式反应器、鼓泡管式反应器 液膜式反应器 填料反应器、降膜反应器 喷雾式反应器 喷雾反应器、喷射反应器、文丘里反应器,气提式,3.3.1 鼓泡反应器的操作状态,安静鼓泡区 表观气速0.05m/s； 气泡呈分散状态，大小均匀； 液体搅动微弱。 湍流鼓泡区 表观气速较高，出现较大的液相返混； 大气泡、小气泡同时存在，停留时间不同； 气液出现不均匀接触的流动状态。 栓塞气泡流动区 直径0.15m的气泡塔，较高的表观气速,第七章 液固分离设备,7.1 液固分离设备的分类和选型,按操作方式分 连续式 间歇式,7.2.1 卧式活塞卸料离心机,7.3.2

4、真空叶滤机,由多个叶片并联排列组成； 叶片中间连上真空管； 叶片外复以滤布为过滤介质； 分别经过抽滤过程、水洗过程、卸除滤饼几个过程。,7.5.1 板框过滤机,7.6 超滤和反渗透,超滤和反渗透属于膜分离过程； 超滤 是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程，能截留0.5微米以下的颗粒或者大分子。,超滤装置,超滤的应用,纯水、超纯水方面的应用 工业用水的初级纯化 海水、苦咸水淡化的预处理 环保领域的应用 工业废水的深度处理及回用，如城市及工业污水的中水回用 废水中有用物质的回收,食品饮料工业应用 饮料、饮用水的净化，如矿泉水的澄清除菌 果汁的澄清与分离，如低度白酒除浊净

5、化 食品加工与物质的回收，如蛋白的去除或浓缩 发酵工业应用 生化发酵液分离与精制，如酶的浓缩与精制 医药工业的应用 医院各级用水的处理，如中药提取液分离与精制 血液制品分离与精制，如医用无菌水与注射用水精制,反渗透装置,反渗透的应用,电力化水处理 电子、半导体行业超纯水 医药行业纯水 食品饮料纯净水 海水、苦咸水淡化 冶金、轻工、电镀、皮革等废水处理,管道直饮水处理工艺流程,第八章 干燥设备,干燥方法的分类,按操作方式分 连续生产 所需劳力少、燃料少、占地面积少； 能生产出质量均匀的产品； 适用于大规模生产。 间歇生产 操作方便，投资和维修费用小； 适用于小规模生产。,8.2 连续干燥器,连续

6、干躁器中湿物料在干燥器中停留一段时间，达到水分含量要求；操作过程中连续进料和出料。 气流干燥器 喷雾干燥器 沸腾干燥器,3. 直管式气流干燥器的计算,每小時得到的绝干物料：,每小時除去的水分：,物料衡算,热量衡算,Q1气化水分需要的热量,Q2物料升温需要的热量,Q1损失的热量，取总热量的10%15%,喷雾干燥器的特点,干燥迅速，适用于干燥热敏性物料； 可用于奶粉、果汁等体系的干燥； 若干燥产品为粉末状，无需再作粉碎处理； 热容系数低，干燥室较大； 能量消耗大。,8.3 其他干燥方法,过热蒸汽干燥和溶剂干燥 红外线干燥 微波干燥 冷冻干燥,第九章 蒸发与结晶设备,蒸发过程,对含有非挥发性溶质和挥

7、发性溶剂的溶液进行浓缩的过程称为蒸发。 蒸发设备的流程有单效和多效之分 单效蒸发指从溶液中蒸发出来的二次蒸汽不再利用； 多效蒸发指前一个蒸发器的二次蒸汽作为后一蒸发器的加热蒸汽加以利用，节约蒸汽。,9.1 蒸发设备的结构,单流式长管薄膜蒸发器 循环式薄膜蒸发器 刮板式薄膜蒸发器 离心式薄膜蒸发器,9.2.1 物料衡算,总物料衡算,对溶剂物料衡算,对溶质物料衡算,9.2.2 热量衡算,热量衡算,热效率：1kg加热蒸汽所蒸出的水量,9.3 结晶设备,结晶是从均一的溶液相中析出固相晶体的操作。 结晶的方法 浓缩溶液获得结晶 降低溶质的溶解度 降低温度 加入第三种物质促使结晶,9.3.1 结晶的物料衡

8、算,令：纯晶体的质量为GP，晶体中结晶水的质量为W，则：,蒸发掉溶剂量/原溶剂量= E,第十章 萃取设备,10.1 萃取过程的概述,即物质从一相转移到液相中的过程，属于两相之间的传质过程。 液相液相 萃取 固相液相 浸取 气相液相 吸收,萃取过程的机理,根据溶质在溶剂和萃取剂中溶解度不同，达到对混合物的分离。 萃取剂的特点 对被萃组分具有较高的萃取能力和选择性； 在体系溶剂中的溶解度小； 挥发性低、毒性要小； 价廉易得。,10.2.1萃取与分离分开的设备,混合设备 混合罐 混合管 喷射管 静态混合器 分离设备 依靠重力自行分离 两相密度差在0.1g/ml以上 利用离心力进行分离 两相密度差可小

9、到0.01g/ml，且停留时间短,混合管 溶剂和料液从一端导入，混合体系从另一段导出； 管内流体必须呈完全湍流状态。,静态混合器 适用于高黏度及黏度差较大的体系。,10.2.2 萃取与分离同时进行的设备,离心萃取器 多级离心萃取机 连续逆流离心机 重力作用萃取柱 喷淋柱 填料柱 筛板柱 机械搅拌萃取柱 脉冲萃取柱 振动萃取柱,Luweata 三级离心萃取器 有三级混合和分离装置； 每一级分三段，分别为混合、分离和引出区； 萃取分离效果好； 处理量较小。,喷淋柱 处理能力大 两相接触时间短，萃取效率低； 只能用于简单的溶剂处理。,10.3 液-液萃取过程的计算,萃取过程分类 单级萃取 多级萃取

10、错流萃取：每一级都加入新鲜溶剂 逆流萃取,10.4 超临界萃取,当温度和压力达到一定值时，液体的密度与其饱和蒸汽的密度相同，此时界面消失。液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力分别称为临界温度Tc临界压力Pc。 超临界流体是指超过临界温度与临界压力状态的流体。如果某种流体处于临界温度之上（即TTc），无论压力多高（即PPc），也不能液化，这个状态的物质常常不称为气体或液体，而被称为超临界流体（Supercritical Fluid 简称SCF）。 超临界流体具有接近液体的密度和类似液体的溶解能力，具有接近气体的黏度和扩散速度。因此有很高的传质速率和很快达到萃取平衡的能力。,二氧化碳超临界流体的PT性质,超临界萃取的应用,中药成份的提取 在食品方面的应用