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1、学习好资料欢迎下载化工设备与维护教案新疆石河子职业技术学院中职分院教师：武亮精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 41 页学习好资料欢迎下载精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.题头周次星期上课时间2.课题第四章第一节概述3.教学目的1.了解混合式换热器的结构与特点2.掌握几种换热器的主要结构形式4.教学重、难点1.教学重点为混合式换热器2.教学难点为蓄热式换热器以及间壁式换热器5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90m
2、in： 前 10min 总结上学期所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过程一、 混合式换热器混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 41 页学习好资料欢迎下载却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及
3、其它许多生产部门中。二、 蓄热式换热器工作原理：蓄热式换热器通过多孔填料或基质的短暂能量储存，将热量从一种流体传递到另外一种流体。首先，在习惯上称为加热周期的时间内，热气流流过蓄热式换热器中的填料，热量从气流传递到填料，气流温度降低。在这个周期结束时，流动方向进行切换，冷流体流经蓄热体。在冷却周期，流体从蓄热填料吸收热量。因此，对于常规的流向变换，蓄热体内的填料交替性的与冷热流体进行换热，蓄热体内以及气流在任意位置的温度都不断随时间波动。启动后，经过数个切换周期，蓄热式换热器进入稳定运行时状态，蓄热体内某一位置随时间的波动在相继的周期内都是相同的。从运行的特性上很容易区分蓄热式换热器和回热式换
4、热器，回热式换热器中两种流体的换热是通过各个位置的固定边界进行的，在稳定运行时换热器的内的温度只与位置有关，而在蓄热式换热器热量的传递都是动态的，同时依赖于位置和时间。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 41 页学习好资料欢迎下载三、 间壁式换热器间壁式换热器又叫表面式换热器，在这种换热器中，冷热两种流体被壁面隔开，在换热过程中，两种流体互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。间壁式换热器的特点是冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。此类换热器中，以列管式应用最广，本节将作重点介绍。其它常用的间壁式
5、换热器简介如下：管式换热器(一)蛇管式换热器蛇管式换热器可分为两类。1)沉浸式蛇管换热器蛇管多用金属管子弯制而成，或制成适应容器要求的形状，沉浸在容器中。两种流体分别在蛇管内、外流动而进行热量交换。几种常用的蛇管形式如图所示。这种蛇管换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压。主要缺点是由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的较小，因而总传热系数K值也较小。若在容器内增设搅拌器或减小管外空间，则可提高传热系数。2）喷淋式换热器喷淋式换热器如图所示。它多用作精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 41 页学习好
6、资料欢迎下载冷却器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上，热流体在管内流动，自下部的管进入，由上部的管流出。冷水由最上面的多孔分布管 (淋水管 )流下，分布在蛇管上，并沿其两侧下降至下面的管子表面，最后流入水槽而排出。冷水在各管表面上流过时，与管内流体进行热交换。这种设备常放置在室外空气流通处，冷却水在空气中汽化时可带走部分热量，以提高冷却效果。它和沉浸式蛇管换热器相比，还具有便于检修和清洗、传热效果也较好等优点，其缺点是喷淋不易均匀。10.作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 41 页学习好资料欢迎下
7、载1.题头周次星期上课时间2.课题第四章第二节传热基本知识3.教学目的1.掌握传热基本概念与方式2.了解强化传热的措施4.教学重、难点1.教学重点为了解传热基本概念与基本方式2.教学难点为了解传热的基本方式5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过程一、 传热基本概念传热（或作热传、热传递）是物理学上的一个物理现象，是热能从高温向低温部分转移的过程，传热有三种方式：热传导、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
8、 7 页，共 41 页学习好资料欢迎下载热对流、热辐射。二、 传热基本方式1. 热传导热传导（thermal conduction ）是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。2. 热对流热对流（thermal convection ）是指热量通过流动介质， 由空间的一处传播到另一处的现象。火场中通风孔洞面积愈大，热对流的速度愈快； 通风孔洞所处位置愈高， 热对流速度愈快。热对流是热传播的重要方式， 是影响初期火灾发展的
9、最主要因素。3. 热辐射热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热量传递的3 种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0 直至，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。三、 强化传热的措施精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1、扩展传热面积扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简朴的一种方法。在扩展换热器传热面积的过程
10、中，假如简朴的通过单一地扩大设备体积来增加传热面积或增加设备台数来增强传热量，不光需要增加设备投资，设备占地面积大、同时，对传热效果的增强作用也不显著，这种方法现在已经淘汰。现在使用最多的是通过公道地进步设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的，如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料，通过这些材料的使用，单台设备的单位体积的传热面积会显著进步，充分达到换热设备高效、紧凑的目的。2、加大螺旋板换热器传热温差是加强换热器换热效果常用的措施之一。在换热器使用过程中，进步辐射采暖板管内蒸汽的压力，进步热水采暖的热水温度，冷凝器冷却水用温度较低的深井水代替自来
11、水，空气冷却器中降低冷却水的温度等，都可以直接增加换热器传热温差。但是如国，我们在进步辐射采暖板的蒸汽温渡过程中，不能超过辐射采暖答应的辐射强度，辐射采暖板蒸汽温度的增加实际上是一种受限制的增加，依赖增加换热器传热温差只能有限度的进步换热器换热效果；同时，我们应该熟悉到，传热温差的增大将使整个热力系统的不可逆性增加，降低了热力系统的可用性。所以，不能一味追求传热温差的增加，而应兼顾整个热力系统的能量公道使用。3、增强传热系数增强换热器传热效果最积极的措施就是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 41 页学习好资料欢迎下载想法进
12、步设备的传热系数。换热器传热系数的大小实际上是由传热过程总热阻的大小来决定，换热器传热过程中的总热阻越大，换热器传热系数值也就越低；换热器传热系数值越低，换热器传热效果也就越差。换热器在使用过程中，其总热阻是各项分热阻的叠加， 所以要改变传热系数就必需分析传热过程的每一项分热阻。 如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热器传热系数的枢纽。10.作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.题头周次星期上课时间2.课题第四章第三节列管式换热器3.教学目的1.了解列管式换热器的
13、类型及主要部件2.掌握列管式换热器的结构、标准4.教学重、难点1.教学重点为了解列管式换热器的类型2.教学难点为列管式换热器的结构5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 41 页学习好资料欢迎下载一、固定管板式列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装
14、有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差 50以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于6070和壳程流体压强不高的情况。 一般壳程压强超过0.6Mpa 时由于补偿圈过厚， 难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。二、浮头式换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与
15、外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头” ，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。三、填料函式这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 41 页学习好资料欢迎下载浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。四、 U型管式U 形管式换热
16、器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。五、涡流热膜涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达10000W/m2。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。据【换热设备推广中心】的资料显示，涡流
17、热膜换热器的最大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间，换热管和壳体之间流动关系，不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流，而是靠换热管之间自然诱导形成交替漩涡流，并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好，不会彼此碰撞，既克服了浮动盘管换热器之间相互碰撞造成损伤的问题，又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 41 页学习好资料欢迎下载10.作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
18、- -第 14 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.题头周次星期上课时间2.课题第四章换热器第四节其他形式换热器3.教学目的1.掌握其他几种形式的换热器分类2.了解其他几种换热器的特点4.教学重、难点1.教学重点为掌握其他几种形式的换热器分类2.教学难点为了解其他几种换热器的特点5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min：前 10min 总结上节课所学内容；中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结一、沉浸式换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。这是一种古老的换热设备。它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，价格低廉，又特别
19、适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。但蛇管式换热器的体积大、笨重；单位传热面积金属耗量多，传热效能低。根据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。二、喷淋式换热器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 41 页学习好资料欢迎下载三.套管式换热器套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动 (或同向 )以达到换热的效果。四、 夹套式换热器夹套式换热器是间壁式换热器的一种，在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器
20、壁面限制， 传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器 .当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。五、 平板式换热器平板式换热器是目前各类换热器中换热效率最高的一种精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 41 页学习好资料欢迎下载换热器，它具有占用空间小，安装拆卸方便的优点。其由冲压成形的凹凸不锈钢板组成，两相临板片之间的凹凸纹路成180度相对组合
21、， 因此板式热交换器两板片之间的凹凸脊线形成了交错的接触点，将接触点以真空焊接方式结合后，就形成了板式热交换器的耐高压交错流通结构，这些交错的流通结构使得板式热交换器内的冷热流体产生强烈紊流而达到高换热效果。10.作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.题头周次星期上课时间2.课题第四章第五节列管式换热器的维护检修3.教学目的1.掌握关闭积垢的清除2.了解管子泄露、振动的维修4.教学重、难点1.教学重点为掌握关闭积垢的清除2.教学难点为了解管子泄露、振动的维修5.教学方法讲
22、授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过程目前国内外清洗切换冷却器的方法主要有以下三种：1. 机械清洗1）喷射清洗：喷射清洗是一种强力清洗法，它是利用喷射设备将介质以极高的冲击力喷入换热器的管侧和壳侧，起到除垢的目的。常用的介质是水、蒸汽或石英砂。对于仅仅依靠冲击力是不能去除而必须依靠热量才能使污垢松动，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 41 页学习好资料欢迎下载蒸汽喷射清洗是非常好的方法。2）管内插入
23、物清洗：这种方法只能除去管子里面的污垢，它依靠插入物在管内的运动。与管子内表面接触，达到去除污垢的效果。插入物的型式多种多样，可以是在挠性轴的端部装上刮刀或钻头也可以使用钢丝刷子来清洗较低硬度的污垢。对于换热器管内污垢，以上两种换热器清洗方法，采用管内插入物清洗效果比直接喷射清洗效果明显，但插入物清洗劳动强度相对较大。将两种方法结合使用，在用插入物清洗同时用高压水喷射，效果大大提高。其优点是见效快、易操作、而且可降低清洗强度。但缺点是清洗设备需装拆，易对设备造成机械损伤。2. 化学清洗在流体中加入除垢剂、酸、碱、酶等，以减少污垢与换热面的结合力，使其从受热面上脱离，这种方法就称为化学清洗法。化
24、学清洗可以在现场完成，清洗强度较低；但清洗更完全，可以清洗机械清洗所能到达的地方，并可避免机械清洗对换热面造成一定的机械损伤；而且化学清洗可以不用拆开设备，对于不能拆开的管壳式换热设备具有机械清洗所不能比拟的优点。对于换热器壳侧清洗，经常采用化学清洗和喷射清洗。两者各有千秋。应该说清洗效果，化学清洗优于喷射清洗。但化学清洗的过程中，应根据污垢的特性，合理地选择缓蚀剂、清洗主剂和助剂，控制适宜的速度和温度；同时应做好清洗废液的处理排放工作，避免对环境造成影响；而且化学清洗现场配制清洗剂较为费时，对清洗精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1
25、9 页，共 41 页学习好资料欢迎下载后设备酸度控制要求较高。喷射清洗操作较为简便，但效果明显。因此我们对于换热器壳侧清洗，在不同场合采用不同的清洗方法。对设备酸度要求不高或结垢较为严重的场合，采用化学清洗除垢。反之，则较多采用喷射清洗除垢。3. 超声波除垢除了上述几种常用的清洗方法，现在出现了新的换热器清洗技术超声波除垢。它利用超声波的空化效应、活化效应、剪切效应和抑制效应除垢，超声波除垢技术在石油化工、制糖等一些行业得到了运用，并取得了很好的效果。这项新技术目前还有很多空白领域需要研究。超声波除垢技术的关键是针对不同物料、不同装配类型和传热面积的大小，选择合适的超声波功率和频率大小。10.
26、作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.题头周次星期上课时间2.课题第五章塔设备及传质基础知识第一节概述3.教学目的1.了解塔设备在化工生产中的作用和地位2.掌握化工生产对塔设备的基本要求4.教学重、难点1.教学重点为了解塔设备在化工生产中的作用和地位2.教学难点为掌握化工生产对塔设备的基本要求5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过程具有一
27、定形状（截面大多是圆形） 、一定容积、内外装置一定附件的容器。塔设备是石油、化工、医药、轻工等生产中的重要设备之一，在塔精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 41 页学习好资料欢迎下载设备内可进行气液或液液两相间的充分接触，实施相间传质，因此在生产过程中常用塔设备进行精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等单元操作过程。一类塔形的化工设备。用以使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并促进其相互作用，以完成化学工业中热量传递和质量传递过程。所采用材料必须对被处理的物料具有耐腐蚀性能。并按其所能承受的压力进行设计
28、。根据其结构可分为板式塔和填料塔二类。常用的有泡罩塔、填料塔、筛板塔、淋降板塔、浮阀塔、凯特尔塔（Kittel tower） 、槽形塔（ S型塔） 、舌型塔、穿流栅板塔、转盘塔以及导向筛板塔等。应用于蒸馏、吸收、萃取、吸附等操作。如按塔设备的用途可分为：1. 分馏塔也称蒸馏塔，炼化厂中的分馏塔也叫精馏塔，其作用是将液体混合物的各种组分分离出来。如常减压装置常压塔和减压塔、加氢裂化装置主汽提塔和分馏塔等，可将原料油分割成汽油、石脑油、煤油、柴油及润滑油等产品。2. 吸收塔、解吸塔通过溶剂来溶解、吸收气体的塔是吸收塔；将吸收液用加热等方法使溶解于其中的气体释放出来的叫解吸塔。例如催化裂化装置中的吸
29、收解吸塔、加氢裂化装置燃料气脱硫塔和精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 41 页学习好资料欢迎下载溶剂再生塔等。3. 抽提塔通过溶剂将液体混合物中某种（些）组分有选择地溶解、萃取出来的塔叫抽提塔。4. 洗涤塔用水来除去气体中无用的组分或固体尘粒，称为水洗塔，同时还有一定的冷却作用。如按塔设备的结构可分为两大类：板式塔：塔内设有一层层相隔一定距离的塔盘，每层塔盘上液体与气体互相接触传热传质后又分开，气体继续上升到上一层塔盘，液体继续流到下一层塔盘上。依照塔盘的结构形式，板式塔可分为圆泡帽塔、槽形塔盘塔、 S形塔盘塔、浮阀塔、
30、喷射塔、筛板塔等，板式塔常用做分馏塔和抽提塔。在板式塔中，两相的组份、浓度沿塔高呈阶梯式变化。填料塔：内充填有各种形式的填料，液体自上而下流动，在填料表面形成许多薄膜，使自下而上的气体，在经过填料空间时与液体具有较大的接触面积，以促进传质作用。填料塔的结构比板式塔简单，而填料的形式繁多，常用的填料有：拉西环、鲍尔环、蜂窝填料、鞍形填料和丝网填料等。填料塔常用做吸收塔、解吸塔和洗涤塔。在填料塔中，两相的组份、浓度沿塔高呈连续变化。10.作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.
31、题头周次星期上课时间2.课题第五章塔设备及传质基础知识第二节传质基础知识3.教学目的1.掌握传质的基本概念2.了解传质的基础知识4.教学重、难点1.教学重点为了解传质的基本概念2.教学难点为了解吸收、蒸馏、精馏萃取的概念5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过程一、传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。体系中由于熵自动向最大值移动，即趋向均匀，如果各部分温度不均匀，会趋精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
32、- - -第 24 页，共 41 页学习好资料欢迎下载向一个平均温度，如果浓度不均匀，也会趋向一个平均浓度，但浓度的传递必须发生在流体中间，可以是两种流体之间，也可以是一种流体和固体之间传质(如萃取 )，但不可能在两种固体之间发生传质过程 (虽然可以发生传热过程)。在化学工业中，一般应用的是气-液系统；液 -液系统和固 -液系统之间的传质过程。二、精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；
33、根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏 （包括萃取精馏、 恒沸精馏和加盐精馏） 。若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。三、萃取又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。广泛应用于化学、冶金、食品等工业，通用于石油炼制工业。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。固-液萃取，也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从
34、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 41 页学习好资料欢迎下载中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变（或说化学反应） ，所以萃取操作是一个物理过程。萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的物质。利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。溶剂萃取工艺过程一般由萃取、洗涤和
35、反萃取组成。一般将有机相提取水相中溶质的过程称为萃取（extraction ） ，水相去除负载有机相中其他溶质或者包含物的过程称为洗涤（scrubbing ） ，水相解析有机相中溶质的过程称为反萃取（stripping ） 。分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。属于物理变化。用公式表示。CA/CB=K CA.CB分别表示一种物质在两种
36、互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数，称为“分配系数” 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 41 页学习好资料欢迎下载10.作业11.小结12.后记1.题头周次星期上课时间2.课题第五章塔设备及传质基础知识第三节填料塔3.教学目的1.掌握填料塔的组成2.掌握填料塔的工作原理、主要部件及结构4.教学重、难点1.教学重点为掌握填料塔的组成2.教学难点为掌握填料塔的工作原理、主要部件及结构5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10
37、min 练习、小结8.审批9.教学过程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 41 页学习好资料欢迎下载填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。为了强化生产，提高气流 速 度 ， 使 在 乳 化 状 态 下 操 作 时 ， 称 乳 化 填 料 塔 或 乳 化 塔(emulsifyingtower) 。填
38、料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身填料塔结构示意图是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 41 页学习好资料欢迎下载液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状
39、态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出
40、料等复杂精馏不太适合等。10.作业11.小结12.后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 41 页学习好资料欢迎下载1.题头周次星期上课时间2.课题第五章塔设备及传质基础知识第四节板式塔3.教学目的1.掌握板式塔的组成及工作原理2.掌握板式塔的主要部件及结构4.教学重、难点1.教学重点为掌握板式塔的主要部件及结构2.教学难点为掌握板式塔的组成及工作原理5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结8.审批9.教学过
41、程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 41 页学习好资料欢迎下载板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于
42、1830年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到20 世纪 50 年代初，它始终处于主导地位。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。因此，50 年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。60
43、年代以后 ,石油化工的生产规模不断扩大,大型塔的直径已超过10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 41 页学习好资料欢迎下载塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部分组成：气体通道为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标志。筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板上均匀地开设许多小孔（通称
44、筛孔） ,泡罩塔塔板的气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气体的泡罩。浮阀塔塔板则直接在圆孔上盖以可浮动的阀片,根据气体的流量,阀片自行调节开度。溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面,塔板上须保持一定深度的液层，为此,在塔板的出口端设置溢流堰。塔板上液层高度在很大程度上由堰高决定。对于大型塔板，为保证液流均布，还在塔板的进口端设置进口堰。降液管液体自上层塔板流至下层塔板的通道，也是气（汽）体与液体分离的部位。此外，还有一类无溢流塔板，塔板上不设降精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
45、 32 页，共 41 页学习好资料欢迎下载液管，仅是块均匀开设筛孔或缝隙的圆形筛板。操作时，板上液体随机地经某些筛孔流下，而气体则穿过另一些筛孔上升。无溢流塔板虽然结构简单，造价低廉，板面利用率高，但操作弹性太小，板效率较低，故应用不广。10.作业11.小结12.后记1.题头周次星期上课时间2.课题第五章塔设备及传质基础知识第五节其他塔设备3.教学目的1.了解其他几种板式塔结构2.了解其他几种板式塔的概念、用途4.教学重、难点1.教学重点为了解其他几种板式塔结构2.教学难点为了解其他几种板式塔的概念、用途5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学
46、内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、小结精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 41 页学习好资料欢迎下载8.审批9.教学过程萃取塔（英文名称 extraction column ） 又名抽提塔，一种化学工业、 石油炼制、环境保护等工业部门常用的液-液质量传递设备。 液-液萃取是质量传递的一种方式，将混合物溶液中某一种或几种化合物组分，用另外一种液体（称作溶剂，与混合物溶液的溶剂互不相溶）将其提取出来，使其得到分离、富集、提纯。这种过程称作萃取、抽提、液-液萃取，溶剂萃取过程。所采用的设备叫做萃取器，
47、有一次和多次萃取，有间隙和连续萃取过程之分，连续多次萃取采用的萃取器是一种塔式设备，称为萃取塔。其内部结构是利用重力或机械作用使一种液体破碎成液滴，分散在另一连续液体中，进行液-液萃取。液-液萃取原理利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取转移，将绝大部分的化合物提取出来。分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层
48、中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。用公式表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 34 页，共 41 页学习好资料欢迎下载示：K=CA/CB 式中 CA 、CB分别为表示 C化合物在 A、B两种互不相溶溶剂中的浓度， K 在一定温度下是一常数，叫做分配系数。要把所需要的化合物从混合溶液中分离出来，一次萃取往往是不够的，需要多次萃取，采用上述公式就能算出，萃取的剩余量，和需要萃取的次数。10.作业11.小结12.后记1.题头周次星期上课时间2.课题第五章塔设备及传质基础知识第六节塔设备的维护检修3.教学目的1.掌握塔设备的维
49、护与检修方法2.了解塔设备的检修步骤4.教学重、难点1.教学重点为掌握塔设备的维护与检修方法2.教学难点为了解塔设备的检修步骤5.教学方法讲授法6.教具多媒体、尺规7.课时90min： 前 10min 总结上节课所学内容； 中间70min 讲解本节知识点；最后10min 练习、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 35 页，共 41 页学习好资料欢迎下载小结8.审批9.教学过程维护检修规程1、主题内容与实用范围2、检修周期和检修内容3、检修质量标准及检修方法4、验收5、安全注意事项6、交工验收资料常见故障及处理方法见表。原因处理方法现象原
50、因处理方法效率1. 气液两相接触不均匀2. 塔盘、泡罩、浮阀、网板及填料堵塞3. 喷淋液管及进液管堵塞1. 调解气相、液相流量2. 清洗塔盘及填料3. 清理进液管及喷淋管流量、压力突然变大或变小1. 塔盘上泡罩浮阀脱落或损坏 2. 进出管结垢堵塞1. 更换或增浮阀泡罩 2.理进出液管压力大1. 塔盘、泡罩、浮阀、网板及填料堵塞2. 液体流量大液位增高阻止气流3. 气体流速及压力小4. 塔节设备零部件垫片渗漏1. 清洗塔盘及填料2. 调解液相流量3. 调解增加流速和压力4. 更换垫片工作表面结垢1. 介质中含机械杂质2. 介质中有结晶物和沉淀物3. 有设备腐蚀产物1. 增加过滤备2. 清理或清3