医药中间体生产流程-医药中间体输送泵的优缺点分析
液相色谱仪工作原理:系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。储液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪,数据以图谱形式打印出来高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、分离系统、检测系统和数据处理系统,下面将分别叙述其各自的组成与特点。
上海斯迈欧分析仪器有限公司产品液相色谱仪提供稳定、皮实耐用的性能,是日常分析的完美选择。对于更严苛的应用需求。
水泵的分类及其各种类型的工作原理是什么
毕业设计(论文)任务书
设计(论文)题目:年处理量1.0万吨甲苯-水混合液的填料塔的设计
函授站: 专业: 化工工艺 班级:xx
学生: xx 指导教师:
1.设计(论文)的主要任务及目标
塔设计计算:
a塔工艺计算(物料和能量衡算)
b 塔及塔板主要工艺尺寸的设计计算
⑶ 对苯精馏塔的流体力学验算
⑷ 相关辅助设备选型与计算
⑸ 设计结果及分析讨论
2.设计(论文)的基本要求和内容
⑴ 论文内容符合毕业设计撰写规范。
⑵ 数据可靠、真实,具有一定的代表性。
⑶ 计算过程细化、符合规范要求。
⑷ 要求论文图纸包括:生产工艺流程控制图、塔的部分装配图、X-Y图、塔板负荷性能图。
3.主要参考文献
⑴陆美娟.《化工原理》.化学工业出版社.2001年1月第1版
⑵冯伯华.《化学工程手册》第1、2、3、6卷.化学工业出版社.1989年10月第1版
⑶包丕琴.《华工原理课程设计指导书》.北京化工大学化工原理教研室.1997年4月
⑷陈洪钫.《化工分离过程》.化学工业出版社.1995年5月第1版
⑸陈钟秀.《化工热力学》.化学工业出版社.1993年11月第1
关键词:回流比、精馏、泡点进料、设备、试差
目 录
前言........................................(7)
第1章 精馏方案的说明.......................(7)
第1.1节 操作压力............................(7)
第1.2节 进料状态............................(8)
第1.3节 采用强制回流(冷回流)...............(8)
第1.4节 塔釜加热方式、加热介质..............(8)
第1.5节 塔顶冷凝方式、冷却介质..............(8)
第1.6节 流程说明............................(8)
第1.7节 筛板塔的特性........................(9)
第1.8节 生产性质及用途......................(9)
第1.9节 安全与环保..........................(11)
第2章 烯烃加氢饱和单元分析.................(12)
第2.1节 反应机理及影响因素分析
第2.2节 物料平衡
第2.3节 能量平衡
第3章 精馏塔设计计算.......................(12)
第3.1节塔的工艺计算.......................(12)
第3.2节塔和塔板主要工艺尺寸的设计计算.....(25)
第4章 塔的流体力学验算.....................(31)
第4.1节校核................................(31)
第4.2节负荷性能图计算......................(34)
第5章 辅助设备选型计算.....................(39)
第5.1节换热器的计算选型....................(39)
第5.2节 管道尺寸的确定.....................(44)
第5.3节 原料槽、成品槽的确定................(45)
第6章 设计结果概要及分析讨论...............(45)
第6.1节数据要求............................(45)
第6.2节设计特点............................(46)
第6.3节 存在的问题.........................(46)
参考文献....................................(47)
符号说明.....................................(48)
附录1.......................................(52)
附录2.......................................(52)
附录3.......................................(52)
附录4.......................................(52)
前言
本论文是针对工业生产中苯-甲苯溶液这一二元物系中进行苯的提纯精馏方案,根据给出的原料性质及组成、产品性质及组成,对精馏塔进行设计和物料衡算。通过设计核算及试差等计算初步确定精馏塔的进料、塔顶、塔底操作条件及物料组成。同时对精馏塔的基本结构包括塔的主要尺寸进行了计算和选型,对塔顶冷凝器、塔底再沸器、相关管道尺寸及储罐等进行了计算和选型。在计算设计过程中参考了有关《化工原理》、《化学工程手册》、《冷换设备工艺计算手册》、《炼油设备基础知识》、《石油加工单元过程原理》等方面的资料,为精馏塔的设计计算提供了技术支持和保证。
通过对精馏塔进行设计和物料衡算等方面的计算,进一步加深了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度,开阔了视野,提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力,为今后在工作中进一步发挥作用打下了良好的基础。
第1章 精馏方案的说明
本精馏方案适用于工业生产中苯-甲苯溶液二元物系中进行苯的提纯。精馏塔苯塔的产品要求纯度很高,达99.9%以上,而且要求塔顶、塔底产品同时合格,以及两塔顶温度变化很窄(0.02℃),普通的精馏温度控制远远达不到这个要求。故在实际生产过程控制中只有采用灵敏板控制才能达到要求。故苯塔采用温差控制。
第1.1节 操作压力
精馏操作在常压下进行,因为苯沸点低,适合于在常压下操作而不需要进行减压操作或加压操作。同时苯物系在高温下不易发生分解、聚合等变质反应且为液体(不是混合气体)。所以,不必要用加压减压或减压精馏。另一方面,加压或减压精馏能量消耗大,在常压下能操作的物系一般不用加压或减压精馏。
第1.2节 进料状态
进料状态直接影响到进料线(q线)、操作线和平衡关系的相对位置,对整个塔的热量衡算也有很大的影响。和泡点进料相比:若采用冷进料,在分离要求一定的条件下所需理论板数少,不需预热器,但塔釜热负荷(一般需采用直接蒸汽加热)从总热量看基本平衡,但进料温度波动较大,操作不易控制;若采用露点进料,则在分离要求一定的条件下,所需理论板数多,进料前预热器负荷大,能耗大,同时精馏段与提馏段上升蒸汽量变化较大,操作不易控制,受外界条件影响大。
泡点进料介于二者之间,最大的优点在于受外界干扰小,塔内精馏段、提馏段上升蒸汽量变化较小,便于设计、制造和操作控制。
第1.3节 采用强制回流(冷回流)
采用冷回流的目的是为了便于控制回流比,回流方式对回流温度直接影响。
第1.4节 塔釜加热方式、加热介质
塔釜采用列管式换热器作为再沸器间接加热方式,加热介质为水蒸汽。
第1.5节 塔顶冷凝方式、冷却介质
塔顶采用列管式冷凝冷却器,冷却介质用冷却水。
第1.6节 流程说明
由于上游装置没有后加氢单元,所以在重整反应过程中生成的烯烃会带到本装置原料中, 烯烃的存在,会导致苯、甲苯产品的酸洗比色不合格,因此必须进行烯烃的加氢饱和。
本装置流程包括烯烃加氢反应单元和精馏单元两部分。
烯烃加氢反应单元:原料经过进料泵加压后进入换热器E101与反应生成油交换热量后,进入加热炉L101进行加热,再进入反应器R101,经过烯烃饱和加氢反应后进入热交换器E101冷却后,进入油气分离器V101,油进入精馏原料中间罐。
本精馏方案采用节能型强制回流进行流程设计,并附有在恒定进料量、进料组成和一定分离要求下的自动控制系统以保证正常操作。
精馏过程:30OC原料液从原料罐经进料泵进入原料换热器E102再经原料预热器进行预热进一步预热至泡点(97.65OC,加热介质为水蒸汽),温度升至约97.65oC,从进料口进入精馏塔T101进行精馏,塔顶气温度为81.52oC部分冷凝后的气液混合物进入塔顶冷却器(冷却介质为冷却水),冷凝后的物料进入回流罐V102,然后再通过回流泵,将料液一部分作为回流也打入塔顶,另一部分作为塔顶产品经产品冷却器进入产品储罐V103,再经产品泵P104/AB输送产品。塔釜内液体一部分进入再沸器E103,经水蒸汽加热后,回流至塔釜,另一部分与原料换热器换热后排入甲苯储罐。在整个流程中,所有的泵出口都装有压力表,所有的储槽都装有放空阀,以保证储槽内保持常压。
第1.7节 筛板塔的特性
筛板塔是最早使用的板式塔之一,它的主要优点:
(1)结构简单,易于加工,造价为泡罩塔的60%左右,为浮阀塔的80%左右;
(2)在相同条件下,生产能力比泡罩塔大20%-40%;
(3)塔板效率较高,比泡罩塔高15%左右,但稍低于浮阀塔;
(4)气体压力降较小,每板压力降比泡罩塔约低30%左右。
筛板塔的缺点是:小孔筛板易堵塞,不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。
第1.8节 生产性质及用途
1.8.1 苯的性质及用途
苯是一种易燃、易挥发、有毒的无色透明液体,易燃带有特殊芳香气味的液体。分子式C6H6,相对分子量78.11,相对密度0.8794(20℃),熔点5.51℃,沸点80.1℃,闪点-10.11℃(闭杯),自燃点562.22℃,蒸气密度2.77kg/m3,蒸气压13.33kPa(26.1 ℃), 标准比重为0.829。蒸气与空气混合物爆炸限1.4%~8.0%。不溶于水,与乙醇、氯仿、、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇热、明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂,如五氟化溴、氯气、三氧化铬、高氯酸、硝酰、氧气、臭氧、过氯酸盐、(三氯化铝+过氯酸氟)、(硫酸+高锰酸盐)、过氧化钾、(高氯酸铝+乙酸)、过氧化钠发生剧烈反应,不能与乙硼烷共存。苯是致癌物之一。苯是染料、塑料、合成树脂、合成纤维、药物和农药等的重要原料,也可用作动力燃料及涂料、橡胶、胶水等溶剂。质量标准:见表1-1。
表1-1 纯苯质量标准(GB/T2283-93)
项目 指标
特级 一级 二级 三级
外观 室温(18~25℃)下透明液体,不深于每1000mL水中含有0.003g重铬酸钾溶液的颜色
密度(20℃)/kg/m3
沸程/℃
大气压下(80.1℃)
酸洗比色
溴价/(g/100mL)
结晶点/℃
二硫化碳/(gBr/100mL)
噻吩/(g/100mL) 876~880
中性实验 中性
水分 室温(18~20℃)下目测无可见不溶水
1.8.2 甲苯的性质
甲苯有强烈的芳香气味,无色有折射力的易挥发液体,气味似苯。分子式C7H8,相对分子质量92.130,相对密度0.866(20℃/4℃),熔点-95~-94.5℃,沸点110.4℃,闪点4.44℃(闭杯),自燃点480℃,蒸气密度3.14 kg/m3,蒸气压4.89kPa(30℃) 比重D 4℃20℃、0.866,,蒸气与空气混合物的爆炸极限为1.27%~7%。几乎不溶于水,与乙醇、氯仿、、丙酮、冰醋酸、二硫化碳混溶。遇热、明火或氧化剂易着火。遇明火或与(硫酸+硝酸)、四氧化二氮、高氯酸银、三氟化溴、六氟化铀等物质反应能引起爆炸。流速过快(超过3m/s)有产生和积聚静电危险。甲苯可用氯化、硝化、磺化、氧化及还原等方法之前染料、医药、香料等中间体及炸药、精糖。由于甲苯的结晶点很低,故可用作航空燃料及内燃机燃料的添加剂。质量标准:见表1-2。
表1-2 甲苯质量标准(GB/T2284-93)
项目 指标
特级 一级 二级
外观 室温(18~25℃)下透明液体,不深于每1000mL水中含有0.003g重铬酸钾溶液的颜色
密度(20℃)/(kg/m3)
沸程/℃
大气压下(110.6℃)
酸洗比色
溴价/(gBr/100mL) 863~868
中性实验 中性
水分 室温(18~20℃)下目测无可见不溶水
第1.9 安全与环保
1.9.1 安全注意事项
苯类产品是易燃、易爆、有毒的无色透明液体,其蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物,因此,应特别注意防火,强化安全措施。
(1)不准有明火和火花,设备必须密封,以减少苯蒸汽挥发散发入容器中,设备的放散管应通入大气,其管口用细金属网遮蔽,使贮槽或蒸馏设备中的苯类产品不致因散出蒸汽回火而引起燃烧,厂房应设有良好的通风设备,防止苯类蒸汽的聚集。
(2)所有金属结构应按规定在几个地点上接地,为防止液体自由下落而引起静电荷的产生,将引入贮槽中所有管道均应安装到接近贮槽的底部,电动机应放在单独的厂房内。
(3)应设有泡沫灭火器和蒸汽灭火装置,不能用水灭火。
(4)工人进入贮槽或设备进行清扫或修理前,油必须全部放空,所有管道均需切断,设备应用水蒸汽彻底清扫后才允许进入并注意通风,检修人员没有动火证严禁在生产区域内动火。
(5)进入生产区域或生产无关人员,不得乱动设备和计量仪表等。
(6)及时清除设备管线泄漏情况,严防中毒着火、爆炸等事故的发生。
(7)泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗,洗液稀释后放入废水系统。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,抑制蒸发。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
1.9.2 环境保护
认真执行环境保护方针、政策、坚持污染防治设施与生产装置同时设计、同时施工、同时投产。现将“三废”治理措施分析述如下:
(1)废水:各设备间接冷却水回收用于炼焦车间熄焦用,工艺产品分离水送往生化装置进行处理。设备冲洗水经初步沉淀和油水分离后送入生化处理。
(2)废气:水凝气体回收引入列管户前燃烧,产品贮槽加水喷淋装置和氮密封措施,防止挥发污染大气环境。
(3)废渣:生产过程中生产的废渣送往回收工段作为原料使用。
定期检测个生产岗位苯含量和生产下水中各污染均含量,严防超标现象的发生。
第2章 烯烃加氢饱和单元分析
2.1 反应机理及影响因素分析
(1)反应机理
单烯烃 CnH2n+H2→CnH2n+2
双烯烃 CnH2n-2+2H2→CnH2n+2
环烯烃
烯烃的加氢饱和反应也为耗氢和放热反应。
(2) 烯烃的加氢饱和反应过程的影响因素
烯烃的加氢饱和反应过程的影响因素除催化剂性能外,主要有原料性质、反应温度、反应压力、氢油比和空速等。
①原料性质
加工烯烃含量较高的原料时,需要较高的反应苛刻度(即较高的反应压力和反应温度,较低的反应空速)。此外一定要注意原料油罐的惰性气体保护,最好是直接进装置,避免中间与空气接触发生氧化生成胶质,导致催化剂失活加快。
②反应温度
反应温度通常是指催化剂床层平均温度。烯烃的加氢饱和反应是一种放热反应,提高反应温度不利于加氢反应的化学平衡,但能明显提高化学反应速度,提高精制深度。过高的反应温度会促进加氢裂化副反应的发生,使产品液体收率下降,导致催化剂上积炭速率加快,降低催化剂使用寿命;反应温度过低,不能保证将杂质除净。
在很高温度下,烯烃饱和度有一个明显的限制,结果使在高温操作比低温操作的产品中有更多的残存烯烃,当原料中有明显的轻组分,使用新催化剂时硫化氢与烯烃反应生成醇,在较低温度下操作可避免硫醇的生成。
根据催化剂活性和原料油中的烯烃含量,一般预加氢的反应温度为150~180℃。随着运转时间的延长,逐步提高反应温度,以补偿催化剂的活性降低。
③反应压力
当要求一定的产品质量时,压力的选择主要是考虑催化剂的使用寿命和原料油中的烯烃含量。一般而言,压力愈高,催化剂操作周期愈长;原料油烯烃含量愈高,选择操作压力也愈高。提高反应压力将促进加氢反应速度,增加精制深度,并可保持催化剂的活性。但压力过高会促进加氢裂解反应,使产品总液收下降,同时过高的反应压力会增加投资及运转费用。
④氢油比
所谓氢油比是反映标准状态时,氢气流量与进料量的比值。可用H2/HC表示。提高氢油比,不仅有利于加氢反应的进行,并能防止结焦,起到保护催化剂的作用。但是,在原料油进料一定的情况下,氢油比过大会减少原料油与催化剂接触时间,反而对加氢反应不利,导致精制深度下降,产品质量下降,同时也增大了系统压降和压缩机负荷,操作费用增加。
⑤空速
空速指单位(质量或体积)催化剂在单位时间内处理的原料量,简写为h-1 。空速分为质量空速和体积空速。常用体积空速(LHSV),它的倒数相当于反应接触时间,称为假接触时间。因此空速的大小意味着原料与催化剂接触时间的长短。空速过大,即单位催化剂处理的原料量越多,其接触时间应越短,影响了精制深度;空速过小增加了加氢裂解反应,使产品液收率下降,运转周期缩短,降低了装置的处理量。
2.2 物料平衡
表2-1烯烃加氢反应单元物料数据 单位:吨/日
入 方 出 方
原料油 43.2 精馏进料 42.32
氢气 0.52 损失 1.40
合计 43.72 合计 43.72
2.3 能量平衡(以加热炉为例)
2.3.1 原料进出加热炉数据
原料进出加热炉数据见表2-2。
表2-2 原料进出加热炉数据
入 方(80℃) 出 方(160℃)
单位
项目 组成 数据 焓值 热量 单位
项目 组成 数据 焓值 热量
m% Kcal/kg wkcal m% Kcal/kg wkcal
原
料
油 苯 0.7 130 16.38 原
料
油 苯 0.7 154 19.40
甲苯 0.3 128 6.912 甲苯 0.3 158 8.532
烯烃 烯烃
氢气 540 1.170 氢气 1090 2.362
合计 24.462 合计 30.294
注:原料中烯烃含量很少在计算过程中可忽略不计。
2.3.2 加热炉热平衡
由表2-2可以知道,原料油经过加热炉后,热量增加值为:5.832wkcal/t.
加热炉需要燃烧瓦斯进行提供。加热炉用瓦斯组成见表2-3。
表2-3 加热炉用瓦斯组成及焓值计算表
成份组成 体积热值 分析数据 焓值
1 氢气 2650 44.91 1190.115
2 氧气 0 11.73 0
3 氮气 0 40.56 0
4 二氧化碳 0.02 0
5 一氧化碳 3018 0 0
6 甲烷 8529 1.61 137.3169
7 乙烷 15186 0.48 72.8928
8 乙烯 14204 0.42 59.6568
9 丙烷 21742 0.05 10.871
10 丙烯 20638 0.07 14.4466
11 异丁烷 26100 0.03 7.83
12 正丁烷 28281 0.03 8.4843
13 正丁烯 27160 0.02 5.432
14 异丁烯 27160 0.01 2.716
15 反丁烯 27160 0.02 5.432
16 顺丁烯 27160 0.01 2.716
17 碳五以上 34818 0.03 10.4454
合计 100 1528.3548
第七章 参考文献
1 化工原理》上下册.化学工业出版社.2006年5月第3版
2 冯伯华.《化学工程手册》第1、2、3、6卷.化学工业出版社.1989年10月第1版
3 包丕琴.《华工原理课程设计指导书》.北京化工大学化工原理教研室.1997年4月
4 陈洪钫.《化工分离过程》,化学工业出版社,1995年5月第1版
5 陈钟秀.《化工热力学》.化学工业出版社.1993年11月第1版
6 沈复等.《石油加工单元过程原理》上下册.中国石化出版社.2004年8月第1版
7.刘巍等.《冷换设备工艺计算手册》.中国石化出版社.2003年9月第1版
8.马秉骞主编.《炼油设备基础知识》中国石化出版社.2003年1月第1版
9.周志成等.《石油化工仪表自动化》中国石化出版社.1994年5月第1版
10.田顾慧.《化工设备》中国石化出版社.1996年6月第1版
11.沈复 李阳初.《石油加工单元过程原理》中国石化出版社.2004年8月第1版
12.陆美娟.《化工原理》化学工业出版社. 2006年1月第10版
符号说明
A 换热面积 m2
Aa 鼓泡区面积 m2
Af 降液管横截面积 m2
An 有效传质区面积 m2
Ao 筛孔面积 m2
AT 塔横截面积 m2
A 质量分率 -
C 负荷系数 -
CP 比热 KJ/Kg.OC(KJ/Kg.K)
D 塔顶产品流率 Kmol/h(Kg/h)
Dg 公称直径 m
DT 塔径 m
D 管内径 mm
d1 管外径 mm
do 孔径 mm
dm 管平均直径 mm
E 液流收缩系数 -
ET 全塔板效率 -
ev 雾沫夹带量 Kg液体/Kg气体
F 进料流率 Kmol/h(Kg/h)
H 塔高 m
HL 板上清夜层高度 mm
HT 板间距 m
Hd 降液管内清夜层高度 m
HD 塔顶空间高度 m
HB 塔底空间高度 m
hd 气体通过干板压降 m
ho 降液管下沿到塔板间距离 m
how 溢流堰上液头高 m
hp 气体通过塔扳压降 m
hr 液体通过降液管的压降 m
hw 溢流堰高度 m
hσ 液体表面张力引起的压降 m
Ko 以内壁为基准的总传热系数 Kcal/m2.H.oC
K 稳定系数
L 液体流量 Kmol/h(Kg/h,m3/h)
lW 溢流堰堰长
ms 冷却剂质量流量 Kg/h
N 实际塔板数 -
NT 理论塔板数 -
Nt 换热器总管数 -
N 开孔数
Q 换热器热负荷 W
R 回流比 -
Rmim 最小回流比 -
Rsi 换热管内垢阻系数 m2?h?oC/Kcal
r 气化潜热 KJ/Kg
Tc 临界温度 K
T 孔间距 mm
Tp 板厚度 mm
ua 以鼓泡区面积为基准的气速 m/s
uf 液泛气速 m/s
un 空塔气速 m/s
uo 以筛孔面积为基准的气速 m/s
uow 漏液点气速 m/s
V 塔内上升气体流量 Kmol/h(Kg/h,m3/h)
W 塔釜采出液体量 Kmol/h(Kg/h)
Wc 边缘区宽度 m(mm)
Wd 降液管宽度 m(mm)
Ws 塔板入口安定区宽度 m(mm)
Ws’ 塔板出口安定区宽度 m(mm)
X 液相摩尔分率 -
Y 气相摩尔分率 -
A 相对挥发度 -
Ai 以内壁为基准的传热膜系数 Kcal/m2?h?oC
Ao 以外壁为基准的传热膜系数 Kcal/m2?h?oC
β 充气系数 -
σ 表面张力 dyn/cm2
ρL 液相密度 Kg/m3
ρv(g) 气相密度 Kg/m3
μ 粘度 Cp
开孔率 -
Ф 装料系数 -
τ 停留时间 s
λ
液相色谱仪原理
泵按结构的分类及工作原理
泵的分类
水泵的标准所牵涉的产品种类也非常多,有离心泵、计量泵、螺杆泵、往复泵、水轮泵、潜水泵、油泵、清水泵、试压泵、旋涡泵、低温泵、真空泵、罗茨泵、分子泵、齿轮泵、泥浆泵、耐腐蚀泵、深井泵、水环泵、混流泵、轴流泵、锅炉给水泵、液下泵、注水泵、化工流程泵、不堵式泵、无泄漏泵、塑料泵、消防泵等等,还有很多。其名称有些是按泵的常规分类方法划分的如叶片泵、容积泵等,有些则是按用途划分的如污水泵、卫生泵等,有些名称则比较随意如扩散泵、液氮泵等。只要有此类产品的生产,有制定标准的需求,通过一定的申请、批准手续就可能产生一个新的标准,但有时内容也有相当的交叉、重复。就国内和国外的标准而言,则国内的标准数量多于国外的标准。总的来说,像离心泵这样应用广泛,产品生产历史长久的泵类标准比较多(离心泵相关标准的总数达到100多个),而像无泄漏泵这种迅速发展起来的新型泵类标准则比较少。现着重介绍泵按结构的分类及工作原理
(一)容积式
分类 往复式 回转式
基本原理 借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化,以吸入和排出流体 机壳内的转子或转动部件旋转时,转子与机壳之间的工作容积发生变化,借以吸入和排出流体 ,如:活塞泵 齿轮泵,螺杆泵
(二)叶片式
叶片式泵与风机的主要结构是可旋转、带叶片的叶轮和固定的机壳。通过叶轮旋转对流体作功,从而使流体获得能量。
根据流体的流动情况,可将它们再分为下列数种:
分类 离心式 轴流式 混流式 贯流式
基本原理 叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量 旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量,升高其压能和动能 离心式和轴流式的混合体 原理同离心式
,如:中央空调用离心风机 中央空调或冷库用轴流式送水泵 混流送水泵 家用空调室内风机
泵与风机的工作原理
一、 离心式泵与风机的工作原理
叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量,即流体通过叶轮后,压能和动能都得到提高,从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形的外壳内,当叶轮旋转时,流体轴向流入,然后转90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转,在叶轮入口处不断形成真空,从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。
二.轴流式泵与风机工作原理
旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量,升高其压能和动能,叶轮安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳内,当叶轮旋转时,流体轴向流入,在叶片叶道内获得能量后,沿轴向流出。轴流式泵与风机适用于大流量、低压力,制冷系统中常用作循环水泵及送引风机。
三. 贯流式风机的工作原理
由于空气调节技术的发展,要求有一种小风量、低噪声、压头适当和在安装上便于与建筑物相配合的小型风机。贯流式风机就是适应这种要求的新型风机。
贯流式风机的主要特点如下:
(一)叶轮一般是多叶式前向叶型,但两个端面是封闭的。
(二)叶轮的宽度b没有限制,当宽度加大时.流量也增加。
(三)贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上开口使气流轴向进入凤机,而是将机壳部分地敞开使气流直接径向进入风机。气流横穿叶片两次。某些贯流式风机在叶轮内缘加设不动的导流叶片,以改善气流状态。
(四)在性能上,贯流式风机的全压系数较大. 性能曲线是驼蜂型的,效率较低,一般约为30%一50%。
(五)进风口与出风口都是矩形的,易与建筑物相配合。贯流式风机至今还存在许多问题有待解决。特别是各部分的几何形状对其性能有重大影响。不完善的结构甚至完全不能工作,但小型的贯流式风机的使用范围正在稳步扩大。
四、 其他常用泵
1、往复泵的工作原理
利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动,将轴的圆周转动转化为活塞的往复运动。活塞不断往复运动,泵的吸水与压水过程就连续不断地交替进行。
2、水环式真空泵的工作原理
水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。泵内注入一定量的水。叶轮旋转时,将水甩至泵壳形成一个水环,环的内表面与叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮不同心,右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大,从而形成真空,使气体经进气管进入泵内进气空间。随后气体进入左半部,由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强,于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。
3、罗茨真空泵工作原理
罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内,再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态,所以,在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘,v0空间与排气侧相通时,由于排气侧气体压强较高,则有一部分气体返冲到空间v0中去,使气体压强突然增高。当转子继续转动时,气体排出泵外。
一般来说,罗茨泵具有以下特点:
在较宽的压强范围内有较大的抽速;
●起动快,能立即工作;
●对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感;
●转子不必润滑,泵腔内无油;
●振动小,转子动平衡条件较好,没有排气阀;
●驱动功率小,机械摩擦损失小;
●结构紧凑,占地面积小;
●运转维护费用低。
因此,罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到广泛的应用。
4、旋片式真空泵工作原理
旋片式真空泵(简称旋片泵)是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2(Pa)属于低真空泵。它可以单独使用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。
两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分。当转子按箭头方向旋转时,与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的,正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的,正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的,正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大(即膨胀),气体压强降低,泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强,因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时,即转至空间B的位置,气体开始被压缩,容积逐渐缩小,最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时,排气阀被压缩气体推开,气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转,达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级(低真空级),由低真空级抽走,再经低真空级压缩后排至大气中,即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担,因而提高了极限真空度。
5、齿轮泵工作原理
齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮,如图所示,齿轮主动轮固定在主动轴上,轴的一端伸出壳外由原动机驱动,另一个齿轮从动轮装在另一个轴上,齿轮旋转时,液体沿吸油管进入到吸入空间,沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前),然后进入压油管排出。
6、螺杆泵工作原理
螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆(可以是一根,也可有两根或三根)和从动螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动,螺纹相互啮合,流体从吸入口进入,被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵。
7.喷射泵工作原理
将高压的工作流体,由压力管送入工作喷嘴,经喷嘴后压能变成高速动能,将喷嘴外围的液体(或气体)带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室的喉部吸入室造成真空,从而使被抽吸流体不断进入与工作流体混合,然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。由于工作流体连续喷射,吸入室继续保持真空,于是得以不断地抽吸和排出流体。工作流体可以为高压蒸汽,也可为高压水,前者称为蒸汽喷射泵,后者称为射水抽气器。这种泵在制冷系统中较为少见。
8气动隔膜泵工作原理:以压缩空气为驱动的动力,属于由膜片往复动作造成容积变化的容积泵;气动隔膜泵有两个对称的工作腔,腔内分别装有靠连杆连接的弹性隔膜;压缩空气在气阀引导下进入一端腔体内推动隔膜压出物料腔的物料,同时连杆带动另一端隔膜同方向运动,气动隔膜泵腔内的空气从排气口排出,同时物料腔吸入物料;当气动隔膜泵中间体的活塞至行程终点时,配气阀自动引导压缩空气进入另一端隔膜腔,推动隔膜朝反方向运动;由此两个隔膜的同步往复动作。气动隔膜泵的物料腔分别设置了单向球阀,由于隔膜往复动作造成物料腔的容积改变,强制单向球阀交替开启或关闭运动迫使物料不断排出。
气动隔膜泵原理可简单理解为:在压缩空气驱动下依靠双隔膜一吸一排,完成物料的输送;正是气动隔膜泵原理简单,所以得到广泛使用。从上图也可清楚看出气动隔膜泵结构,但也得益这种看似简单的气动隔膜泵结构,维护工作也那么的简单。
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简述糠醛的生产工艺及控制指标
高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上,引用了气相色谱的理论,在技术上,流动相改为高压输送(最高输送压力可达4.9?107Pa);色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成,从而使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时柱后连有高灵敏度的检测器,可对流出物进行连续检测。
特点
1.高压:液相色谱法以液体为流动相(称为载液),液体流经色谱柱,受到阻力较大,为了迅速地通过色谱柱,必须对载液施加高压。一般可达150~350×105Pa。
2. 高速:流动相在柱内的流速较经典色谱快得多,一般可达1~10ml/min。高效液相色谱法所需的分析时间较之经典液相色谱法少得多,一般少于 1h 。
3. 高效:近来研究出许多新型固定相,使分离效率大大提高。
4.高灵敏度:高效液相色谱已广泛采用高灵敏度的检测器,进一步提高了分析的灵敏度。如荧光检测器灵敏度可达10-11g。另外,用样量小,一般几个微升。
5.适应范围宽:气相色谱法与高效液相色谱法的比较:气相色谱法虽具有分离能力好,灵敏度高,分析速度快,操作方便等优点,但是受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。而高效液相色谱法,只要求试样能制成溶液,而不需要气化,因此不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大(大于 400 以上)的有机物(这些物质几乎占有机物总数的 75% ~ 80% )原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。 据统计,在已知化合物中,能用气相色谱分析的约占20%,而能用液相色谱分析的约占70~80%。
高效液相色谱按其固定相的性质可分为高效凝胶色谱、疏水性高效液相色谱、反相高效液相色谱、高效离子交换液相色谱、高效亲和液相色谱以及高效聚焦液相色谱等类型。用不同类型的高效液相色谱分离或分析各种化合物的原理基本上与相对应的普通液相层析的原理相似。其不同之处是高效液相色谱灵敏、快速、分辨率高、重复性好,且须在色谱仪中进行。
高效液相色谱法的主要类型及其分离原理
根据分离机制的不同,高效液相色谱法可分为下述几种主要类型:
1 .液 — 液分配色谱法(Liquid-liquid Partition Chromatography)及化学键合相色谱(Chemically Bonded Phase Chromatography)
流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶(极性不同,避免固定液流失),有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱,溶质在两相间进行分配。达到平衡时,服从于下式:
式中,cs—溶质在固定相中浓度;cm--溶质在流动相中的浓度; Vs—固定相的体积;Vm—流动相的体积。LLPC与GPC有相似之处,即分离的顺序取决于K,K大的组分保留值大;但也有不同之处,GPC中,流动相对K影响不大,LLPC流动相对K影响较大。
a. 正相液 — 液分配色谱法(Normal Phase liquid Chromatography): 流动相的极性小于固定液的极性。
b. 反相液 — 液分配色谱法(Reverse Phase liquid Chromatography): 流动相的极性大于固定液的极性。
c. 液 — 液分配色谱法的缺点:尽管流动相与固定相的极性要求完全不同,但固定液在流动相中仍有微量溶解;流动相通过色谱柱时的机械冲击力,会造成固定液流失。上世纪70年代末发展的化学键合固定相(见后),可克服上述缺点。现在应用很广泛(70~80%)。
2 .液 — 固色谱法
流动相为液体,固定相为吸附剂(如硅胶、氧化铝等)。这是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。其作用机制是:当试样进入色谱柱时,溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附(未进样时,所有的吸附剂活性中心吸附的是S),可表示如下:
Xm + nSa ====== Xa + nSm
式中:Xm--流动相中的溶质分子;Sa--固定相中的溶剂分子;Xa--固定相中的溶质分子;Sm--流动相中的溶剂分子。
当吸附竞争反应达平衡时:
K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]
式中:K为吸附平衡常数。[讨论:K越大,保留值越大。]
3 .离子交换色谱法(Ion-exchange Chromatography)
IEC是以离子交换剂作为固定相。IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换,依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。
以阴离子交换剂为例,其交换过程可表示如下:
X-(溶剂中) + (树脂-R4N+Cl-)=== (树脂-R4N+ X-) + Cl- (溶剂中)
当交换达平衡时:
KX=[-R4N+ X-][ Cl-]/[-R4N+Cl-][ X-]
分配系数为:
DX=[-R4N+ X-]/[X-]= KX [-R4N+Cl-]/[Cl-]
[讨论:DX与保留值的关系]
凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。
4 .离子对色谱法(Ion Pair Chromatography)
离子对色谱法是将一种 ( 或多种 ) 与溶质分子电荷相反的离子 ( 称为对离子或反离子 ) 加到流动相或固定相中,使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物,从而控制溶质离子的保留行为。其原理可用下式表示:
X+水相 + Y-水相 === X+Y-有机相
式中:X+水相--流动相中待分离的有机离子(也可是阳离子);Y-水相--流动相中带相反电荷的离子对(如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲铵等);X+Y---形成的离子对化合物。
当达平衡时:
KXY = [X+Y-]有机相/[ X+]水相[Y-]水相
根据定义,分配系数为:
DX= [X+Y-]有机相/[ X+]水相= KXY [Y-]水相
[讨论:DX与保留值的关系]
离子对色谱法(特别是反相)发解决了以往难以分离的混合物的分离问题,诸如酸、碱和离子、非离子混合物,特别是一些生化试样如核酸、核苷、生物碱以及药物等分离。
5 .离子色谱法(Ion Chromatography)
用离子交换树脂为固定相,电解质溶液为流动相。以电导检测器为通用检测器,为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰,设置了抑制柱。试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。
以阴离子交换树脂(R-OH)作固定相,分离阴离子(如Br-)为例。当待测阴离子Br-随流动相(NaOH)进入色谱柱时,发生如下交换反应(洗脱反应为交换反应的逆过程):
抑制柱上发生的反应:
R-H+ + Na+OH- === R-Na+ + H2O
R-H+ + Na+Br- === R-Na+ + H+Br-
可见,通过抑制柱将洗脱液转变成了电导值很小的水,消除了本底电导的影响;试样阴离子Br-则被转化成了相应的酸H+Br-,可用电导法灵敏的检测。
离子色谱法是溶液中阴离子分析的最佳方法。也可用于阳离子分析。
6 .空间排阻色谱法(Steric Exclusion Chromatography)
空间排阻色谱法以凝胶 (gel) 为固定相。它类似于分子筛的作用,但凝胶的孔径比分子筛要大得多,一般为数纳米到数百纳米。溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离,而是按分子大小进行分离。分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。试样进入色谱柱后,随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻,因此就直接通过柱子,首先在色谱图上出现,一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中,这些组分在柱上的保留值最大,在色谱图上最后出现。
高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、.分离系统、检测系统和数据处理系统,下面将分别叙述其各自的组成与特点。
1.进样系统
一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样操作,进样量是恒定的。这对提高分析样品的重复性是有益的。
2.输液系统
该系统包括高压泵、流动相贮存器和梯度仪三部分。高压泵的一般压强为l.47~4.4X107Pa,流速可调且稳定,当高压流动相通过层析柱时,可降低样品在柱中的扩散效应,可加快其在柱中的移动速度,这对提高分辨率、回收样品、保持样品的生物活性等都是有利的。流动相贮存错和梯度仪,可使流动相随固定相和样品的性质而改变,包括改变洗脱液的极性、离子强度、PH值,或改用竞争性抑制剂或变性剂等。这就可使各种物质(即使仅有一个基团的差别或是同分异构体)都能获得有效分离。
3.分离系统
该系统包括色谱柱、连接管和恒温器等。色谱柱一般长度为10~50cm(需要两根连用时,可在二者之间加一连接管),内径为2~5mm,由"优质不锈钢或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成,住内装有直径为5~10μm粒度的固定相(由基质和固定液构成).固定相中的基质是由机械强度高的树脂或硅胶构成,它们都有惰性(如硅胶表面的硅酸基因基本已除去)、多孔性(孔径可达1000?)和比表面积大的特点,加之其表面经过机械涂渍(与气相色谱中固定相的制备一样),或者用化学法偶联各种基因(如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各种长度碳链的烷基等)或配体的有机化合物。因此,这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。例如,在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素(PSA)后,就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来。
另外,固定相基质粒小,柱床极易达到均匀、致密状态,极易降低涡流扩散效应。基质粒度小,微孔浅,样品在微孔区内传质短。这些对缩小谱带宽度、提高分辨率是有益的。根据柱效理论分析,基质粒度小,塔板理论数N就越大。这也进一步证明基质粒度小,会提高分辨率的道理。
再者,高效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C,通过改善传质速度,缩短分析时间,就可增加层析柱的效率。
4.检测系统
高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器、示差折光检测器和荧光检测器三种。
(1)紫外检测器
该检测器适用于对紫外光(或可见光)有吸收性能样品的检测。其特点:使用面广(如蛋白质、核酸、氨基酸、核苷酸、多肽、激素等均可使用);灵敏度高(检测下限为10-10g/ml);线性范围宽;对温度和流速变化不敏感;可检测梯度溶液洗脱的样品。
(2)示差折光检测器
凡具有与流动相折光率不同的样品组分,均可使用示差折光检测器检测。目前,糖类化合物的检测大多使用此检测系统。这一系统通用性强、操作简单,但灵敏度低(检测下限为10-7g/ml),流动相的变化会引起折光率的变化,因此,它既不适用于痕量分析,也不适用于梯度洗脱样品的检测。
(3)荧光检测器
凡具有荧光的物质,在一定条件下,其发射光的荧光强度与物质的浓度成正比。因此,这一检测器只适用于具有荧光的有机化合物(如多环芳烃、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白质等)的测定,其灵敏度很高(检测下限为10-12~10-14g/ml),痕量分析和梯度洗脱作品的检测均可采用。
(5)数据处理系统
该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等操作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。
糠醛的生产工艺及控制指标:
1、原料玉米芯通过传送带输送到粉碎机入口,粉碎后的玉米芯用提升机提升到顶层搅拌机中,原料浓硫酸(夏季98%、冬季92.5~93%)经泵打到生产车间顶部配酸槽稀释至5%~6%稀硫酸后也注入搅拌机,玉米芯、稀硫酸的配比为1:0.3,搅拌均匀后人工加入到水解锅。
2、装好封闭后充入蒸汽加压到0.6~0.7Mpa后排气,再次加压至0.6~0.7Mpa后进行水解,水解后废渣排出运走,蒸汽(醛和水蒸气)从塔底进入蒸馏塔进行水冷,冷凝后溶液从塔中部进料管进入常压精馏塔精馏,精馏后进入中间罐生成粗醛,粗醛再通过减压精馏塔精馏,冷却后生成糠醛。产品装桶或输送到糠醛储罐。
3、中间罐中的剩余溶液二次进入常压精馏塔,精馏后进入中间储罐生成粗醛,粗醛减压精馏冷却后生成糠醛,产品装桶或输送到糠醛储罐。
扩展资料:
糠醛的主要用途:
1、用作有机合成的原料,也用于合成树脂、清漆、农药、医药、橡胶和涂料等。
2、主要用作工业溶剂,用于制取糠醇、糠酸、四氢呋喃、γ-戊内酯、吡咯、四氢吡咯等。
3、用作分析试剂;用于鞣制面革。宜存放于阴凉、通风的库房,避光保存,防止日光曝晒,远离火源。
4、糠醛是制备许多药物和工业产品的原料,呋喃经电解还原,还可制成丁二醛,为生产药物阿托品的原料。糠醛的一些衍生物具有很强的杀菌能力,抑菌谱相当宽广。例如糠醛经由5-硝基糠醛,再与盐酸氨基脲缩合得到呋喃西林,是一种消毒防腐药。
5、糠醛是呋喃丙烯酸,糠胺反丁烯二酸,已二酸,糠醇等中间体的原料,广泛用于合成医药,农药,兽药,染料,香料,橡胶助剂,防腐剂等精细化学品。消费糠醛最多的领域是作为溶剂和合成树脂的原料。
6、在用于合成树脂方面,可生产呋喃树脂,糠醛树脂和糠酮树脂等。呋喃树脂亦叫糠醇树脂,糠醛在高压下加氢生成糠醇,将糠醇聚合而得糠醇树脂。这种树脂具有很强的耐碱性,很高的耐热性和耐水性,可用作填缝树脂水泥,防腐衬里,粘结剂。糠醛作为溶剂,可有选择性地从石油,植物油中萃取其中的不饱和组分。
7、用糠醛萃取润滑油和柴油中的芳香组分。提高这些产品质量。在合成橡胶生产中,用糠醛抽提纯化丁二烯和异戊二烯。糠醛能刺激皮肤和粘膜,空气中最高允许浓度为为5ppm。大鼠口服LD50为127mg/kg。;GB 2760—96规定为允许使用的食品用香料;萃取溶剂。主要用于配制各种热加工型香精,如面包、奶油硬糖、咖啡等香精。
8、糠醛是一种重要的有机化工原料,可用其制取顺丁烯二酸酐、乙二酸、糠醇、四氢呋喃,还可用其合成糠醛树脂、呋喃树脂、橡胶硫化促进剂、橡塑防老剂、防腐剂等。主要用在医药、农药、兽药以及食品行。
百度百科-糠醛
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