　　《石油化工设计手册· 第3卷：化工单元过程（下修订版）》共分四卷出版。第三卷“化工单元过程”分上下两册，上册内容有流体输送机械、非均相分离、搅拌与混合、制冷与深度冷冻、换热器、蒸发、工业结晶过程与设备设计、蒸馏；下册内容有气体吸收与解吸、液液萃取、吸附与变压吸附、气液传质设备、膜分离、干燥、化学反应器。以指导设计人员在相应的化工单元过程设计中正确运用、选取为原则，并列举相应的实际应用实例。适合从事石油化工、食品、轻工等行业技术人员阅读参考。

内页插图

第1章气体吸收与解吸
1．1概述1
1．1．1吸收（解吸）过程的基本概念1
1．1．1．1吸收与解吸1
1．1．1．2单组分与多组分吸收1
1．1．1．3物理吸收与化学吸收1
1．1．1．4等温吸收与非等温吸收1
1．1．2吸收(解吸)设备与流程1
1．1．2．1吸收过程适宜条件1
1．1．2．2吸收设备1
1．1．2．3吸收流程2
1．1．3吸收(解吸)过程在石油化工中的应用4
1．1．4吸收过程的技术经济评价4
1．1．4．1吸收过程的技术指标4
1．1．4．2吸收过程的主要经济指标5
1．1．4．3吸收过程的评价5
1．2吸收过程气液平衡5
1．2．1气液相平衡概念5
1．2．2气液相平衡关系式6
1．2．2．1亨利定律6
1．2．2．2热力学平衡关系式6
1．2．3平衡数据的来源7
1．2．4由热力学关系求平衡系数7
1．2．5温度与压力对平衡系数的影响9
1．2．6气体在电解质或非电解质水溶液中的溶解度10
1．2．6．1气体在电解质水溶液中的溶解度10
1．2．6．2气体在非电解质水溶液中的溶解度12
1．2．7化学吸收的相平衡12
1．2．8若干体系的气液平衡数据15
1．2．9预测型分子热力学预测溶解度29
1．2．9．1状态方程法29
1．2．9．2活度系数法35
1．3连续接触设备(填料塔)设计计算38
1．3．1设计步骤38
1．3．1．1溶剂选择38
1．3．1．2操作条件的确定38
1．3．1．3溶剂用量(液气比)的确定38
1．3．1．4设备选择40
1．3．1．5塔径的确定40
1．3．1．6塔高的计算41
1．3．2单相与相际传质速度方程41
1．3．3传质单元数与传质单元高度44
1．3．3．1定义44
1．3．3．2传质单元数的计算46
1．3．4传质系数和有效传质表面的通用关联式51
1．3．4．1Billet模型51
1．3．4．2ＳＲＰ?Ⅱ模型56
1．3．4．3修正的恩田(Onda)模型59
1．3．5传质系数与传质单元高度的数据61
1．3．6填料塔的当量高度(HETP)68
1．4阶段接触设备(板式塔)的设计计算70
1．4．1平衡级(理论级)方法70
1．4．2图解法求平衡级数70
1．4．3解析法求平衡级数71
1．4．3．1贫气吸收或解吸71
1．4．3．2富气吸收74
1．4．4多组分吸收(解吸)严格算法76
1．4．4．1基本方程组76
1．4．4．2独立变量数及其指定77
1．4．5级(板)效率77
1．4．6利用MS Excel软件处理板式塔流体力学和塔板效率数据81
1．4．6．1流体力学数据计算81
1．4．6．2塔板效率数据83
1．4．7气液固三相流体力学和塔板效率84
1．4．7．1气液固三相流体力学84
1．4．7．2气液固三相塔板效率86
1．5非等温吸收87
1．5．1吸收过程的热效应87
1．5．2非等温吸收近似算法88
1．5．3严格算法88
1．6化学吸收92
1．6．1概述92
1．6．2化学吸收分类93
1．6．3增强因子94
1．6．4化学吸收速率94
1．6．4．1一级和拟一级不可逆反应95
1．6．4．2瞬间不可逆反应97
1．6．4．3化学吸收的传质模型与增强因子99
1．6．5化学吸收过程模拟与解101
1．6．6化学吸收设备的选型与计算103
1．6．6．1化学吸收设备的选型103
1．6．6．2填料吸收反应器104
1．6．6．3板式吸收塔112
1．7气体的解吸115
1．7．1概述115
1．7．2物理解吸115
1．7．2．1物理解吸的计算115
1．7．2．2吸收蒸出(解吸)塔116
1．7．2．3物理解吸的选择性118
1．7．3有化学反应的解吸118
1．7．3．1概述118
1．7．3．2解吸塔设计120
1．8吸收过程在石油化学工业中的应用120
1．8．1催化裂化吸收稳定过程121
1．8．1．1概述121
1．8．1．2吸收(解吸)过程的模拟121
1．8．1．3吸收?解吸流程的改进125
1．8．1．4塔设备的设计和改进127
1．8．2CO2及H2S的脱除129
1．8．2．1CO2的脱除129
1．8．2．2典型工艺过程及设备设计130
1．8．2．3H2S的脱除140
1．8．3SO2的脱除140
1．8．3．1SO2脱除方法140
1．8．3．2氨法脱SO2的化学反应过程141
1．8．3．3气液平衡141
1．8．3．4热效应142
1．8．3．5氨酸法的工艺流程142
1．8．3．6工艺与设备设计参数142
1．8．3．7氨法在电厂烟气脱硫中的应用146
主要符号说明147
参考文献149
第2章液?液萃取
2．1概述154
2．1．1液?液萃取过程的特点154
2．1．2液?液萃取在石油化工中的应用154
2．2液?液萃取平衡及其数学模型156
2．2．1分配系数和分离系数156
2．2．2相图157
2．2．3液?液萃取平衡的热力学基础158
2．2．4液?液萃取平衡的预测――ＵＮＩＦＡＣ方程160
2．3液?液萃取过程的设计计算164
2．3．1单级萃取过程164
2．3．2多级错流萃取和多级逆流萃取165
2．3．3连续逆流萃取过程167
2．3．4复合萃取169
2．3．5用于复杂体系的矩阵解法174
2．4考虑纵向混合的萃取塔的设计计算176
2．4．1萃取塔内的纵向混合176
2．4．2考虑纵向混合的萃取塔的数学模型177
2．4．3扩散模型及其近似解法178
2．5萃取设备的分类和选型182
2．5．1萃取设备的分类182
2．5．2常用萃取设备183
2．5．3萃取塔的比较和选型190
2．6填料萃取塔的设计计算192
2．6．1填料萃取塔的特点192
2．6．2设计计算步骤194
2．6．3塔径的计算195
2．6．4塔高的计算198
2．6．5设计计算举例201
2．7转盘萃取塔（ＲＤＣ）的性能、设计和改进203
2．7．1概述203
2．7．2转盘萃取塔液泛速度的计算205
2．7．3转盘萃取塔传质特性的计算206
2．7．4转盘塔的纵向混合207
2．7．5设计计算举例208
2．7．6转盘萃取塔的改进212
主要符号说明214
参考文献215
第3章吸附与变压吸附
3．1吸附过程基础理论218
3．1．1吸附基本原理218
3．1．2物理吸附和化学吸附219
3．1．3吸附热力学基础220
3．1．3．1吸附平衡220
3．1．3．2吸附热224
3．1．4吸附动力学基础225
3．1．4．1吸附过程速度225
3．1．4．2固定床吸附动态特性226
3．2吸附剂229
3．2．1特性参数229
3．2．2常用吸附剂230
3．2．2．1硅胶(silica gel，SG)(参见第3．7节)230
3．2．2．2活性氧化铝(activated alumina)231
3．2．2．3活性炭(activated carbon，AC)231
3．2．2．4沸石分子筛(zeolite molecular sieves，MS或ZMS)232
3．2．2．5碳分子筛(carbon molecular sieves，CMS或MSC)234
3．2．2．6活性碳纤维(activated carbon fiber，ACF)235
3．2．2．7浸渍活性炭(impregnated activated carbon)235
3．2．2．8合成聚合物(synthetie polymers)235
3．2．3物理性质235
3．3吸附分离工艺236
3．3．1吸附分离程度的判别236
3．3．2吸附剂对气体的选择性237
3．3．2．1选择分离机理237
3．3．2．2吸附剂与吸附质之间的相互作用对选择性的影响238
3．3．2．3同种吸附剂结构对选择性的影响239
3．3．3吸附分离工艺的分类240
3．3．3．1吸附剂再生方法分类240
3．3．3．2运行方式分类242
3．4变温吸附循环工艺及其应用243
3．4．1变温吸附工艺243
3．4．2变温吸附应用244
3．4．2．1脱除或回收有机化合物244
3．4．2．2气体中脱除或回收酸性组分250
3．4．2．3低沸点气体的低温净化254
3．4．2．4干燥脱水(在第3．7节中专述)259
3．5变压吸附(pressure?swing adsorption，PSA)循环工艺及其应用259
3．5．1变压吸附原理流程和特点259
3．5．1．1变压吸附原理流程259
3．5．1．2变压吸附工艺对吸附剂的要求259
3．5．1．3吸附塔死空间体积的重要性261
3．5．1．4吸附系数和分离系数261
3．5．2变压吸附工艺261
3．5．2．1从气相提取产品的工艺262
3．5．2．2从吸附相提取产品的工艺267
3．5．2．3同时从气相及吸附相提取产品的工艺268
3．5．3变压吸附技术的应用269
3．5．3．1从富氢气体中回收和提纯氢气269
3．5．3．2从变换气中制取合成气277
3．5．3．3空气干燥及脱除二氧化碳279
3．5．3．4从空气中制取富氧、纯氮、纯氧281
3．5．3．5天然气净化287
3．5．3．6从煤层气中浓缩甲烷288
3．5．3．7从混合气中提取二氧化碳288
3．5．3．8从混合气中提取一氧化碳290
3．5．3．9从工厂废气中回收有机溶剂292
3．5．3．10潜水呼吸气的净化293
3．5．3．11垃圾填埋气净化回收甲烷294
3．5．3．12炼油厂催化裂化干气提浓回收乙烯296
3．5．3．13液相吸附分离石脑油中的芳烃298
3．6其它的循环吸附工艺298
3．6．1置换冲洗(displacement?purgeAdsorption，DPA)工艺298
3．6．2变压参数泵(pressure swing parametric pumping)吸附工艺301
3．6．3循环区域吸附(cycling zone adsorption，CZA)工艺301
3．6．4色谱分离(chromatographic separations)工艺302
3．6．5移动床(moving bed)吸附工艺305
3．6．6流化床(fluidized bed)吸附工艺307
3．6．7模拟移动床(simulated moving bed，SMB)吸附工艺309
3．7气体吸附干燥脱水工艺312
3．7．1吸附干燥的原理及意义312
3．7．2湿气体的性质312
3．7．2．1绝对湿度(ψa)312
3．7．2．2相对湿度(ψr)312
3．7．2．3比湿度(d)313
3．7．2．4露点(td)313
3．7．2．5湿气体比热容(cH)313
3．7．2．6湿气体比焓(I)314
3．7．3干燥方法314
3．7．4吸附干燥的基本原理315
3．7．5常用的吸附干燥剂316
3．7．5．1硅胶（可参见第3．2．2．1节）316
3．7．5．2活性氧化铝(参见第3．2．2．2节)316
3．7．5．3分子筛(参见第3．2．2．4节)317
3．7．6再生方法317
3．7．7变温吸附干燥工艺317
3．7．7．1TSA干燥工艺流程318
3．7．7．2TSA干燥装置设计原则320
3．7．7．3节能流程330
3．7．7．4转轮式干燥器331
3．7．8变压吸附干燥工艺332
3．7．8．1PSA干燥工艺流程332
3．7．8．2PSA干燥装置设计原则333
3．7．8．3PSA干燥、操作条件334
3．7．9吸附干燥的特点及适用场合335
3．8固定床吸附塔的结构335
3．8．1轴流塔335
3．8．2径流塔336
3．8．3嵌入式蜂窝状板块径流塔337
3．8．4换热型吸附塔337
3．9转轮吸附器(旋转式吸附器)338
3．9．1TSA转轮吸附器339
3．9．2PSA转轮吸附器343
3．10反应器/吸附器344
参考文献346
第4章气液传质设备
4．1概述356
4．2板式塔357
4．2．1板式塔的分类357
4．2．2塔板的结构参数358
4．3板式塔初步设计内容及一般步骤359
4．3．1塔径估算及板间距初选359
4．3．2溢流区设计360
4．3．2．1降液管及其受液盘的设计360
4．3．2．2溢流堰的设计363
4．3．3鼓泡区设计364
4．3．4流体力学性能及计算方法365
4．3．4．1塔板上气液两相的接触状态 365
4．3．4．2塔板上气液两相的分布状态367
4．3．4．3塔板持液量368
4．3．4．4堰上液流高度368
4．3．4．5液面梯度370
4．3．4．6塔板压降370
4．3．4．7降液管内液层高度374
4．3．5塔的操作极限与负荷性能图375
4．3．5．1塔板的操作限制375
4．3．5．2板式塔的负荷性能图376
4．3．6全塔设计优化382
4．3．7板效率及塔高的确定384
4．3．7．1全塔效率与板效率384
4．3．7．2塔高的确定386
4．4筛孔塔板387
4．4．1筛板的结构特性387
4．4．2筛板塔的设计示例388
4．5浮阀型塔板392
4．5．1概述392
4．5．2F1型浮阀394
4．5．2．1F1型浮阀结构394
4．5．2．2F1型浮阀的排列396
4．5．2．3塔板压降396
4．5．2．4设计计算示例396
4．5．3Ｖ?4型浮阀402
4．5．4十字架形浮阀402
4．5．5Nutter浮阀403
4．5．6导向组合浮阀403
4．5．6．1导向组合条阀结构特点404
4．5．6．2导向组合浮阀塔板组合方式405
4．5．6．3组合导向浮阀塔盘的结构及水力学性能计算405
4．5．7波纹导向组合浮阀塔板409
4．5．8ADV微分浮阀塔板410
4．5．8．1概述410
4．5．8．2ADV?微分浮阀塔板的整体技术410
4．5．8．3ADV?微分浮阀塔板的水力学性能及计算方法411
4．5．9Super V型浮阀412
4．5．9．1Super V型系列浮阀塔板结构412
4．5．9．2各型号适用范围413
4．5．9．3Super V型系列浮阀塔板的水力学性能及计算方法413
4．5．10微型浮阀413
4．6固定阀型塔板415
4．6．1导向筛板415
4．6．1．1结构及特点416
4．6．1．2流体力学计算417
4．6．2斜喷塔板418
4．6．2．1舌形塔板419
4．6．2．2斜孔塔板423
4．6．3V?0固阀428
4．6．4V?grid系列固阀428
4．6．5微型固阀429
4．7泡罩塔板429
4．7．1泡罩塔板的结构429
4．7．2塔板压降431
4．7．3负荷性能图432
4．8网孔塔板433
4．8．1概述433
4．8．2网孔塔板的结构与性能433
4．8．3塔径与板间距434
4．8．4板面布置435
4．8．5流体力学计算438
4．9垂直筛板441
4．9．1概述441
4．9．2CTST立体传质塔板的结构与特点441
4．9．3立体传质塔板的流体力学性能442
4．9．4立体传质塔板的传质性能446
4．9．5立体传质塔板的工程设计447
4．10无降液管塔板448
4．10．1概述448
4．10．2穿流式栅板或筛板的塔板结构448
4．10．3流体力学计算449
4．10．4穿流式波纹筛板450
4．11多降液管塔板454
4．11．1概述454
4．11．2MD塔板结构特点454
4．11．3流体力学性能455
4．11．4负荷性能图457
4．11．5主要设计参数458
4．12塔板结构设计――分块式塔板459
4．12．1分块式塔板结构型式459
4．12．2塔盘的分块460
4．12．2．1塔板分块460
4．12．2．2塔板分块示例462
4．12．3分块式塔板结构尺寸463
4．12．4塔板支持件结构465
4．12．4．1分块式塔板的降液管465
4．12．4．2分块式塔板的受液盘466
4．12．4．3分块式塔板的溢流堰468
4．12．5塔板紧固件468
4．12．6塔板结构设计的其它考虑473
4．12．6．1折流挡板473
4．12．6．2引流板473
4．12．6．3塔段结构改变时的降液管结构型式473
4．12．6．4排液孔(泪孔)474
4．13填料塔475
4．13．1填料塔的特点475
4．13．2填料塔的结构476
4．13．3塔填料的分类476
4．13．3．1散装填料477
4．13．3．2规整填料477
4．13．4填料的几何特性478
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