1.4 燃烧必须具备的三个条件是什么？ （1）有可燃物质的存在（煤、汽油、甲烷等）。 （2）有助燃物质的存在（空气、氧气等）。
（3）有导致燃烧的能源，即点火源。（如撞击、摩擦、明火、电火花等）。
可燃物、助燃剂和点火源市 构成燃烧的 三要素，缺少其中任何一个，燃烧便不能发生。 1.5 计算氢气在 50mm管径中的 火焰传播速度。
1.查气体在 空气中的 火焰传播速度表，得氢气的 V =4.83m/s；查管径对火焰传播速度的校正值，
得m=1.4；
2. 由v=V0/M得，氢气在在 50mm管径中的 火焰传播速度为4.83÷1.4=3.45 m/s 1.6 什么是爆炸？
爆炸是一种极为迅速的 物理或化学的 能量释放过程。爆炸的一个 重要的 特征是 爆炸点周围介质中发生急剧的压力突变，而这种突变是 产生颇坏作用的 直接原因。
按爆炸的起因，可将爆炸分为物理性和化学性爆炸两大类。
1.7 什么是爆炸极限？ 可燃气体，蒸汽或粉尘与 空气混合形成的 爆炸性混合物，遇火源发生爆炸的浓度范围，叫爆炸极限。有爆炸上显和爆炸下限。
1.8 一些常见的易燃易爆物质的 爆炸极限：
物质名称 氢 化学式 H2 爆炸上限（V%） 74.2 爆炸下限（V%） 4.1 一氧化碳 氨 硫化氢 水煤气 半水煤气 甲醇 一甲胺 乙炔 乙醇 乙醚 二硫化碳 汽油
CO NH3 H2S CH3OH CH3NH2 C2H2 C2H5OH （C2H5）2OH CS2 74.2 27.4 15 70 73.7 36 20.8 82 19 36.6 50 6.0 12.5 15.7 5.3 6.2 20.7 6.7 4.95 2.5 3.3 1.85 1.3 1.0 1.15 不停车带压密封技术适用于哪些部位？ 1.法兰：管法兰和设备法兰 2. 管道：直管、弯头、三通等
3. 阀门：阀盖法兰、填料函、阀体裂缝等 4. 设备填料箱局部磨损穿孔及点腐蚀穿孔等。 1.22 常见气体毒物有哪些？
最常见的刺激性气体毒物大致有如下几类： 1、
酸类和成酸性化合物：如硫酸、盐酸，硝酸、氢氟酸等酸雾，又如二氧化硫，三氧化硫、二氧化氮、五氧化二磷等；再如成酸氢化物氯化氢、硫化氢等。
2、 3、 4、 5、 6、
氨和胺类化合物：如氨、甲胺、乙胺、乙二胺等。
卤素及卤素化合物：以氯气及含氯化物最为常见，还有氟里昂、聚四氟乙烯热裂解气等。 金属或类金属化合物：氧化镉、羰基镍、五氧化二钒等。 酯、醛、酮、醚等有机化合物：如硫酸二甲酯，甲醛等。
臭氧也是一种重要病因，最常见于氩弧焊、X线机、紫外灯管、复印设备等工作时。
1.30 什么叫闪点、染电荷自燃点？
1、 闪点指可燃性液体表面的蒸汽与空气混合而形成混合性气体，与火焰发生瞬间内燃烧而不能持续燃烧的温度。下列物质的闪点为：
液体名称 闪点℃
乙醚 -45.0 丙酮 -19.0 汽油 -42.8 1
甲醇 7.0 乙醇 11. 1 苯 -11.1 2、 燃点指可燃物质在有足够住燃物的条件下，能够发生持续燃烧的最低温度。下列物质的燃点为： 物质名称 燃点℃ 萘 86 赤磷 160 樟脑 70 石蜡 196 松香 216 纸张 130 3、 自燃点指物质不需要货源作用即能自行燃烧的最低温度。下列物质的自燃点为： 物质名称 二硫化碳 自燃点℃ 102 乙醚 170 硫化氢 260 汽油 280 乙炔 305 乙醇 422 甲胺 430 1.31 什么叫易燃液体和可燃性液体？
闪点≤45℃的为易燃液体。如汽油、甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、煤油、苯、二甲苯等。 1.58我国环境管理的八项制度是什么？
第二章 化工基础知识
第一节 基本概念
1.体积和密度是如何定义的？
（1）体积是物体占有空间的大小。体积的单位是立方米（m）或其导出单位升（L，1L=10m），毫升（mL）等。
（2）密度是单位体积中含有物质的质量。密度是物质的一种物理性质。物质的密度与温度、压强有关，尤其是气体的密度，与温度、压强的关系更大。密度的单位是千克每立方米（kg/m）及克每立方厘米（g/cm），也可用克每升（g/L）表示。
2.什么是温度和压强？
（1）温度表示物体冷热程度的物理量。
温度的单位：摄氏度（℃）和热力学温度（K）。0K的温度称为绝对零度，它等于-273.15℃。水的凝固点的热力学温度是273.15K。
（2）物体单位面积上受力的大小叫压强，记做P。
压强的单位是帕斯卡（Pa）。1Pa=1N/㎡。工厂中常把压强称为压力，常把压力表上的读数称为表压力。它是以当地的大气压为零起算的压力。表压力与当地的大气压之和叫做绝对压力。
绝对压力=表压力+当地大气压力（通常为101.3KPa）
当测量的压力低于101.325KPa时，就需用真空压力表。从真空压力表上读出来的数称为真空度。 真空度=大气压力-绝对压力 绝对压力=大气压力-真空度 3. 气体的基本定律是什么？
（1）气体的体积与压力的关系---波义耳定律
在一定温度下，一定量的气体体积与压强的乘积是一常数。即PV=C（C为常数） （2）气体的体积与温度的关系---盖·吕萨克定律
2
3
-1
3
3
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一定量的气体，在压力不变的情况下，气体的体积与热力学温度成正比。即V=KT（K为常数）。 （3）气体的体积与其分子数的关系---阿佛加德罗定律
在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数。即在温度、压强一定时，气体的体积与气体的摩尔数成正比。
即V1/V2=n1/n2
以上三个气体定律只能适用于低压下的气体。 （4）理想气体状态方程
从气体基本定律出发，可以导出理想气体的压强、体积、温度和摩尔数之间的关系式，即理想气体状态方程式。
公式：PV=nRT
其中：P、V、T---为理想气体的压强、体积和温度； n---为理想气体的摩尔数； R---为摩尔气体常数
（R=8.31Pa·m·mol·K） 适用条件：压力不太高，温度不太低（与室温相比） 4.试述混合气体的摩尔分数（Y）、分压及分压定律？
（1）若混合气体中有两种气体物质，其量分别为n1、n2，则混合气体物质的量为n= n1+n2，其中每种气体物质的量与混合气体的物质的量之比叫做摩尔分数。以Y1、Y2表示，则
Y1=n1/n Y2=n2/n Yi=ni/n 并有Y1+Y2+Y3+„„+Yi=1的关系。 （2）混合气体的分压及分压定律
混合气体中，某组分气体所产生的压力称为该组分气体的分压：它等于该组分气体单独占有与混合气体相同体积、相同温度时的压力。
分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。
分压定律的数学表达式：P=P1+P2+P3+„„+Pi即Pi=YiP在数值上等与该组分i在混合气体中的体积分数，也等于摩尔分数。
5. 化学键的定义是什么？
化学上把分子或晶体中微粒（原子、离子或电子）间的强烈吸引作用叫做化学键。 化学键可分为离子键、共价键和金属键。 6.溶液的定义是什么？
一种（或几种）物质分散到另一种物质里，形成均匀的、稳定的混合物叫做溶液。被溶解的物质叫做溶质。能溶解其他物质的物质叫溶剂。
3
3
-1
-1
7.什么叫溶解和结晶？
在一定温度下，当一个可溶性固体投入水中，固体表面的粒子（分子、离子），在水分子的作用下而离开固体表面进入溶剂中，通过扩散作用，均匀地分散在溶剂中而形成溶液的过程，叫做溶解。与此同时，溶液中的溶质粒子，由于热运动，使某些粒子又碰撞到没有溶解的固体表面，在粒子与固体表面的相互作用下而重新析出，这个从溶液中析出固体溶质的过程叫做结晶。溶解和结晶是两个相反的过程。其关系为：
固体溶质 溶液溶质
8. 什么是饱和蒸汽压？
在一定温度下，任何液体的表面分子都有飞到空间的倾向，即汽化。同时，飞到空间去的分子，由于不停的运动，也有飞回液面形成液体的倾向，即液化。当飞到空间去的分子数与飞回液体相成液体的分子数相等时，即汽化和液化的相对量不在变化而建立了动态平衡。此时，液体上方的蒸汽压即为该液体在该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。
同一液体在不同的温度下，或同一温度的不同液体，它们的饱和蒸汽压是不同的；不同液体在不同温度时的饱和蒸汽压可查阅有关手册。
9. 溶解度的定义？
在一定温度和压力下，物质在一定量的溶剂中，达到溶解平衡时所溶解的量，叫做溶解度。某种物质的溶解度也就是在一定温度和压力下，饱和溶液中所含溶质的量。
对于固体和液体的溶解度，是指在一定温度下，溶质在100克溶剂中达到溶解平衡时所溶解的克数，如NaCl在20℃时水中的溶解度为35.8克，即NaCl在20℃时100克水中最大溶解能力为35.8克。
对于气体的溶解度，是指在一定的温度和压力下，一升体积溶剂中所能溶解的气体体积数（要换算成标准状况时的体积数）。如氧气在0℃、101.325KPa下在水中的溶解度为0.0489升/1升水，即在0℃、101.325KPa，1升水中最多能溶解氧气为0.0489升。
10. 影响溶解度的因素是哪些？ a、溶质和溶剂的性质 b、温度
大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大；少数固体物质的溶解度受温度的影响较小，如NaCl；个别物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca（OH）2。 c、压力
压力对固体物质的溶解度没有显著的影响。但气体的溶解度一般则随压力的增加成正比例的关系增大。
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11. 什么是拉乌尔定律、亨利定律？ （1）拉乌尔定律
在一定温度下，稀溶液中溶剂的蒸汽压与溶剂的摩尔分数成正比，这个结论称为拉乌尔定律。其数学表达式为：Pa=PaXa
其中：Pa----溶液中溶剂的蒸汽压 Pa--- 纯溶剂的蒸汽压
Xa----溶剂在溶液中的摩尔分数。
上式不仅适用于两种物质构成的溶液，也适用于多种物质构成的溶液。 （2）亨利定律
在稀溶液中，挥发性溶质的平衡分压与溶质在溶液中摩尔分数成正比，这个结论称为亨利定律。其数学表达式为：
Pb=Kx·Xb
其中 Pb---挥发性溶质在气相中的平衡分压； Kx---亨利常数（即比例常数）； Xb---挥发性溶质在溶液中的摩尔分数；
亨利常数Kx决定于温度、总压、溶质和溶剂的性质，由于总压对Kx的影响很小，它的数值在恒温下由实验测定。
12. 物质的形态：
物质有三种聚集状态：固态、液态和气态。固态具有一定的形态和一定的体积，液体虽有一定的体积，但可以取任意的形状，气体可具有任意的形状和体积。
13. 物质的性质：
物质有固态、液态、气态三种聚集状态，一般物质都是受热时膨胀，冷却时收缩。在同样条件下，气体膨胀量最大，液体次之，固体最小。
14.流体：
液体和气体物质，无一定形状能自由流动，这类物质统称为流体。 15.粘度：衡量流体粘度大小的物质量。 16.压强的单位：
N/M或Pa，压力的实际值称为绝对力从压力表上读得的压力值称为称为表压力（表压）；真空表上的读数是所测的压力的实际值比大气压低多少，也称为真空度。压力表上所测的压力并不是真实的压力。
17.管路阻力包括：直管阻力.局部阻力。 18.流量:单位是时间内流过任一流通面积的流体. 单位kg/h ,m/h,t/h。
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o
19.流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离。 单位 m/s
20.沸点：1个大气压下，液体沸腾时的温度。
21.露点：湿气体在湿含量不变的条件下，冷却到出现第一液滴时的温度。
22.空速：单位时间内通过单位催化剂体积的气体数称为空间速度，简称空速，单位h或s。 23.蒸馏：分离液体混合物典型单元操作。此操作是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的物性以实现分离的目的。
24.结晶：固体物质以结晶状态从蒸汽 、 溶液或熔融物质中析出的过程。
25.蒸发：利用加热的方法使溶液中一部分溶剂气化并除去，以提高溶液中溶质的浓度或吸出固体溶质的操作。
26.气化：物质由液相变成气相的古城称为气化过程。 27.冷凝：物质由气相变成液相的过程称为冷凝。 28.转化率：是指某一反应物转化的百分率或分率。 X==某一反应物的反应量/该反应物的起始量 转化率是针对分应物而言的。 29.什么是干燥？
干燥：利用热量是物料中的水分或其它液体除去的操作称为干燥 。 30.什么是萃取？
利用混合液中的各组分在溶剂中的一种操作，称为萃取。
31.流体：液体和气体物质，无一定形状能自由流动，这类物质统称为流体。 32.什么叫热的传递？
热的传递是由于系统内两部分之间的温度不同而引起的，热量总是自动地从温度较高的物体传给温度较低的物体的过程。 33.传热有哪几种方式？
传热的方式有：热传导、对流、辐射。 34.什么叫热传导？
物体中温度较高的分子振动较剧烈，当与相邻的分子相碰撞时，将能量传给相邻的分子，反映在相邻部分温度升高，这样按顺序地将热量从高温向低温传递的方式，称为热传导，简称导热。 35.什么是对流传热？
对流传热：在流体中由于流体质点的移动，将热能由一处传到另一处的传热叫对流传热，在对流传热中，亦伴随着流体质点间的热传导。但其主要原因是由于流体质点位置的变化。在化工生产中常遇到的对流传热，是将热能由流体传到固体壁面，或者是由固体壁面传入周围流体的过程。
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36. 什么叫做辐射传热？
辐射传热过程是物体以电磁波的形式向四周散发辐射能，辐射能遇到另一物体时，被部分或全部吸收，被吸收的辐射能量重新变成热量，这一过程称为辐射传热，简称热辐射。 37.什么叫换热？
冷热两流体间的传热称为换热。换热中所用的设备统称为热交换器或换热器。 38.工业上的换热方式有哪几种？
（1）混合式：冷热两股流体直接接触，在混合过程中进行传热。
（2）蓄热式：冷热两股流体交替着通过装有固体填充物的蓄热器，热流体通过时将蓄热器内的填充物加热，使其贮存热量；当冷流体通过时，填充物有把贮存的热量传给冷流体，从而实现热、冷两股流体的热量传递。
（3）间壁式：冷热两股流体被固体壁面隔开，互不混合，完成间壁换热的设备称为间壁式换热器。 39. 传热基本方程是什么？ Q=KA△tm
Q 单位时间内的传热量，即传热速率。单位W A 传热面积单位m
2
△tm冷热流体温度差的平均值，当两端温度差△t1/△t2<2时，可取进出口温度差的算术平均值，即 △ tm=（△t1+△t2）/2
当△t1/△t2≥2时，则取进出口的对数平均值，即 △tm=（△t1-△t2）/（ln△t1/△t2）
K：比例系数，叫做传热系数，表示冷热流体之间温度差为1℃时，在单位时间内通过单位传热面积所传递的热量。
单位是：W/m·K或W/（m·℃）。
由Q=KA△tm可以看出传热系数的意义：当冷热流体的平均温差为1K，传热面积为1 m时，单位时间内热流体传给冷流体的热量。显然，传热系数越大，单位时间内传递的热量越多，或在传热任务一定时，传热系数K越大，所需传热面积A越小，从而降低设备费用。 40.提高传热效率的途径有哪些？
（1）增大传热面积A。增大传热面积可以提高传热效率，但还意味着金属材料的用量增加，设备投资费用增加，因此应从设备结构改造上着手，设法增加单位体积内的传热面积。 （2）增大传热温度差。
冷热两种流体的进、出口温度一般由生产工艺所规定，不能随意变动，当两种流体的进、出口温度一定时，采用逆流操作可以得到较大的平均温度差，用水蒸气作加热剂时，可增大蒸气压力以提高流体的温度，用水作制冷剂时，降低水温或增加水的流量，也可以增大传热温度差。
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2
2
2
（3）提高传热系数K. 41. 什么叫吸附剂？
用吸附法除去物质中的杂质，作为吸附用的多孔性固体叫作吸附剂。 42. 对于吸附剂的要求有哪些？
（1）吸附剂必须是多孔性物质，因为吸附剂只是在固体表面上进行，孔隙越多，表面积越大，吸附能力就越强。
（2）吸附剂必须是选择性吸附，即吸附要具有选择性。不能吸附混合物中全部组分，只吸附需要从混合物中清除的物质，否则达不到净化的目的。
（3）吸附容量要大，就是每公斤吸附剂所吸附的物质量要大。吸附容量小，吸附剂的用量就要大。 （4）要具有一定的强度，耐磨耐压，不易破碎。 （5）容易解析再生。 （6）价格便宜。
能满足上述几个条件比较好的吸附剂就是常用的硅胶、铝胶很分子筛，也有用氢氧化铝的。 43. 什么叫分子筛？有哪几种？它有哪些特性？
分子是使人工合成的晶体硅铝酸盐，也有天然的，俗称泡沸石。分子筛的种类繁多，目前常用的主要有A型、X型和Y型三大类型，而每一类型按其阳离子的不同，其孔径和性质也有所不同，又有多种类型，如3A、4A、5A、10X、13X等型号。外形有条状和球状，粒度为Ф2-6mm。 分子筛的主要特性有：
（1）吸附力极强，选择性吸附性能也很好。
（2）干燥度极高，对高温，告诉气流都有良好的干燥能力。水蒸汽含量越低，即相对温度越小，吸附能力越显著。但相对湿度较大时，吸附容量却比硅胶小。
（3）稳定性好，在200℃以下仍能保持吸附容量，分子筛的使用寿命也比较长。 （4）分子筛对水分的吸收能力特强，其次是乙炔和CO2。 44. 什么叫萃取？
利用混合液中的各组分在溶剂中溶解度不同，从而达到分离混合物的目的的操作，称为萃取。 45. 萃取操作分为哪几种？
按照溶剂所处理的混合物状态，可将萃取操作分为液-液萃取和固-液萃取。液-液萃取处理的物料是液体混合物，固-液萃取处理的物料是固体混合物。 46. 溶液萃取分离的基本原理是什么？
液-液萃取操作的基本方法是选择一种适当的溶剂（称为萃取剂）加到要处理的液体混合物中，液体混合中各组分在萃取剂中具有不同的溶解度，使混合液中要分离的组分（称为溶质）能溶解到萃取剂中，其余组分不溶或微溶，从而使混合液得到分离。
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萃取和蒸馏都是分离液体混合物的方法，但萃取过程要复杂的多，操作费用也大。因此，能应用蒸馏分离时一般就不要采用萃取操作，只有当混合液中各组分的沸点相差不大，或者混合液时恒沸物，而且一般蒸馏方法很难分离或不可能分离时可采用萃取分离方法。
第二节 无机物基础
（1）氢气 H2
在通常情况下氢气是无色、无味的气体。在0℃和101.3KPa下，氢气的密度为0.089g/L，是同一状况下空气重量的1/14.4。在所有气体中氢气最轻。易与空气中的氧燃烧，生成水。氢气难溶于水。加压降温可液化成为无色液体。氢是制造合成氨、盐酸、甲醇的重要原料。
（2）氧气 O2
在常温常压下是无色、无味、无臭的气体。在0℃和101.3KPa下，氧气的密度是1.429g/l。微溶于水。液态氧是淡蓝色的，沸点为-183℃，熔点为-218.4℃。
氧气是一种化合形式活泼的元素，几乎能和所有其他元素直接或间接化合形成氧化物。 工业上制造氧气的方法是空气液化分馏，同时得到氧和氮。 （3）水 H2O
纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体，易导电，常压下水的冰点是0℃，沸点是100℃。水的密度在4℃时最大，是1kg/l。水在凝固时体积最大，冰的密度是0.92 kg/l。水蒸气有较大的潜热，因而大量地作为加热剂。
（4）氯化氢 HCL
氯化氢是无色有刺激性气体，极易溶于水。在标准状态下，1体积水可溶解即500体积的氯化氢，溶于水后即得盐酸。氯化氢的比热容812.24J/Kg℃；临界温度51.28℃；临界压力8266KPA
盐酸是常用的强酸之一。纯盐酸是无色液体（工业用盐酸由于含有FeCl3等杂质而显黄色），可和水以任意比例混合。工业盐酸约含31%的HCl，15℃时密度为1.158g/ml，31%盐酸在20℃时比热容为2574.88 J/Kg℃,容易挥发，在空气中冒白雾。
盐酸的化学性质很活泼，具有酸的一切通性。 （5）硫 S
硫有称硫磺，是一种淡黄色的晶体，沸点为444.6℃，质脆，无毒，有一种特殊的臭味。不溶于水，而溶于二硫化碳和四氯化碳中。燃烧时呈蓝色火焰。
硫主要用于制造硫酸，硫化染料、火柴、炸药、橡胶等。 （6）硫化氢 H2S
硫化氢是无色而有臭鸡蛋味的气体，比空气稍重，并有剧毒，硫化氢微溶于水，其水溶液呈弱酸性，叫氢硫酸。
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硫化氢是一种可燃性气体，在氧气充足的条件下，能完全燃烧生成二氧化硫和水，如空气不足，则发生不完全燃烧而生成单质硫和水。
硫化氢常用作还原剂使用。 （7）硫酸 H2SO4
纯硫酸是无色油状液体，凝固点为10.5℃，98.3%的硫酸的沸点为338℃，市售浓硫酸一般含有H2SO496%，相对密度为1.84。硫酸是一种难挥发的强酸，具有氧化性、吸水性、脱水性。
（8）氨 NH3
氨是无色有刺激性气味的气体，比空气轻，密度为0.588g/l，极易溶于水，在常温下，1体积水可溶700体积的氨。氨的水溶液叫氨水。氨极易液化，在常温下加压到7～8个大气压就凝聚为无色液体。液氨密度为0.617 kg/l，沸点为33.33 ℃。而当液氨气化时，吸收大量的热量，致使周围介质温度降低，因此常用作制冷剂。
（9）硝酸 HNO3
纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，沸点86℃，密度为1.50g/l，市售浓硝酸的浓度约为69%，密度为1.40 kg/l（20℃）。
浓度为96-98%的硝酸叫发烟硝酸。硝酸是强酸之一，具有酸的一般通性。
硝酸越浓越易分解。为防止硝酸分解，应将其置于棕色瓶中避光保存，并置于阴凉处。 （10）一氧化碳 CO
一氧化碳是一种无色无臭的气体，比空气稍轻，难溶于水。CO是一种有毒气体，临界温度-140.2℃，临界压力3.50MPa。
CO的爆炸极限：12.5%～74.2%，其危险特性：与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
（11）二氧化碳 CO2
二氧化碳是一种无色无臭的气体，比空气重，微溶于水。二氧化碳易液化，在20℃时，加压到56.5大气压即可成液体。当温度降到-78.5℃时当得到二氧化碳即“干冰”。
二氧化碳不能燃烧，也不能助燃，常用于灭火。 （12）烧碱
烧碱的化学名叫氢氧化钠（NaOH），又叫苛性钠或火碱。烧碱为白色固体，密度为2.130 kg/l，熔点为318.4℃，沸点为1390℃。固体烧碱暴露在空气里容易潮解。在水里的溶解度很大，溶解时放出大量的热。烧碱具有很强的腐蚀性。
（13）纯碱
纯碱的化学名叫碳酸钠（NaCO3），白色粉末，味涩。密度为2.532kg/l，熔点为851℃。易溶于水，其水溶液水解而呈碱性。纯碱在空气中极易吸潮而生成重碱。
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（14）氮气 N2
纯氮气是一种无色、无味的气体，比空气稍轻。在一个标准大气压下，-195℃时，变成无色的液体；氮气的结构很稳定，通常情况下，N2的化学性质很不活泼，很难跟其它物质发生化学反应，只有在高温、高压、催化剂的条件下，才能和H2反应生成NH3，与氧气反应生成NO和N2O3，用于制取HNO3。氮气在空气中的含量为79%。因而氮气在自然界中的储量非常丰富，但要获得纯的氮气，须经过深冷分离或分子筛筛分获得。
第三节 有机物基础
1.1什么叫有机化合物？
有机化合物简称有机物，是指碳氢化合物及其衍生物，有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学。
1.2 有机化合物的特点
（1）熔点较低，多数有机化合物的熔点在300℃以下。 （2）容易燃烧，多数有机化合物燃烧后变成CO2和H2O。 （3）难溶于水，易溶于有机溶剂中。
（4）有机化合物不能电离，也不能导电，是非电解质。
（5）化学反应复杂，还伴有副反应发生，反应速度缓慢，且不易完成。 1.3 有机化合物的结构
有机化合物除了主要元素以外，还含有少数几种其它元素，如H、O、S、P和卤素等。它们之间的结合，排列和相互影响，就在于碳的特殊性质。碳元素在形成化合物时，它既不易失去电子而形成正离子也不易获得电子而形成负离子，而是以共价键与其它原子相结合，即碳原子以四根键同其它非金属元素或金属元素结合形成分子。 例如：四氯化碳（四氯甲烷）
碳原子不仅能与其它原子形成共价键，碳原子与碳原子之间也能以共价键相结合，它们可以共用一个、两个或三个电子对，形成单键、双键或三键。
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碳原子之间还可以相互结合成链状、环状、网状的有机化合物的基本骨架。
1.4有机化合物结构理论的要点：
有机化合物结构理论的主要内容是关于有机化合物分子里的原子的相互结合、排列和相互影响的学说。它的要点如下：
（1）分子里的原子按一定的顺序相互结合。
（2）分子所有原子的化合价都得到满足，没有剩余的化合价，碳原子的化合价都是四价。 （3）有机化合物的性质不但决定了它们的分子组成，而且决定于分子里原子结合的形式和顺序。 （4）分子里各原子之间是相互影响的，一般是相邻的原子或原子团影响最大。 1.5有机化合物的分类。
（1）按照有机化合物中碳原子结合方式进行分类如下图：
（2）按分子中组成元素的不同可分为：烃和烃的衍生物（含C、H、O、N和卤素等元素的化合物） 1.6最简式
用元素符号表示化合物分子中元素的种类和各元素的原子数最简单整数比的式子，称为最简式或实验式。不同的有机化合物会有相同的最简式。 1.7结构式
用一条短线连接有机化合物中各原子之间排列顺序的式子称为结构式。一条短线代表一对共用电子对。
1.8 结构简式
简化了的结构式叫做结构简式。它省略了表示单键的短线，保持分子中的主要结构和官能团，能反映出各类有机化合物的主要特性，故也叫“示式性”。如乙烷和二甲醚的结构简式为：CH3-CH3；CH3-O-CH3 1.9 烃
含有碳和氢两种元素的有机化合物统称为碳氢化合物。简称烃，例如甲烷、乙烯、乙炔、苯等。 1.10 饱和烃
烃分子中如果碳原子和碳原子之间都以单键相连，其余价键都是为氢原子所饱和，这类烃叫饱和烃。饱和烃中碳原子间结合的碳链如不闭合，则叫烷烃，或称链烷烃，如乙烷、丙烷，若碳链闭合成环，则叫环烷烃，如环己烷、环丙烷。 1.11 不饱和烃
12
在链状烃中，碳原子之间存在双键或三键，氢原子数目比相应的烷烃少的烃称为不饱和烃。分子中有一个双键的链状烃叫烯烃。有两个双键的链状烃叫作二烯烃。有一个三键的链状烃叫炔烃。如乙烯，丁二烯，乙炔。 1.12 脂环烃
在烃分子中，有一个或多个由碳原子组成的环，性质与脂肪族烃相似，这类化合物成为脂环烃。 1.13 芳香烃
分子中有一个或多个苯环的烃称为芳香烃，简称芳烃，如苯、萘。 1.14 烃基
烃分子失去一个或几个氢原子后剩余的部分叫做烃基，常用“R-”表示，有时为书写方便，烃基可简写。如乙基CH3CH2-可写作C2H5-。常见的烃基有：甲基CH3-、乙基CH3CH2-、丙基CH3CH2CH2-、异丙基（CH3）
2
-CH-、苯基C6H5-。 1.15 官能团
分子中比较活泼，容易发生反应且决定化合物特性的原子或原子团，称为官能团。例如：
乙烯的（烯类）官能团结构 C=C 官能团名称：双键； 卤代烃的官能团结构X（F、Cl、Br、I）官能团名称：卤素； 醇、酚类的官能团结构-OH，名称羟基。 1.16 同系物、同系列
结构相似（有相同的官能团，化学性质相似，物力性质发生规律性变化），通式相同，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物。由同系物组成的一系列物质群，称为同系列。 例如：下列物质互为同系物
甲烷CH4、乙烷CH3CH3、丙烷CH3CH2CH3 1.17 同分异构体
分子式相同而结构不同的化合物，互称为同分异构体，简称异构体。
例如：分子式为C4H10的丁烷有两个同分异构体：CH3-CH2-CH2-CH3正丁烷（沸点-0.5℃），异丁烷（沸点-10.2℃）。
1.18 衍生物
一种化合物分子里的某一个原子或原子团直接和间接被其他原子或原子团取代而形成的新化合物，叫作衍生物。例如卤代烃、醇、羧酸等都是烃的衍生物。
1.19 卤代烃
烃分子中氢被卤素原子取代后的生成物，叫作卤代烃（一卤代烃、多卤代烃），例如一氯甲烷、二氯甲烷。
1.20 醇
13
链烃基与羟基相结合而构成的有机物叫做醇。可以看成醇是烃分子中的氢原子（与芳香环碳原子直接连的氢原子除外）被烃基取代后的产物（一元醇或多元醇），例如： 乙醇 CH3CH2OH 乙二醇 HO-CH2-CH2-OH 1.21 酚
烃基与苯环直接相连而构成的化合物叫做酚。可以看成酚是苯分子中一个氢原子被羟基取代后的产物。
1.22 醛
由烃基和醛基相连构成的化合物叫醛。例如：乙醛
1.23 羧酸
由烃基和羧酸基相连而构成的化合物叫羧酸。例如乙酸，（CH3COOH）
1.24 酯
由羧酸与醇作用脱水而成的产物叫羧酸酯。例如乙酸乙酯
1.25 醚
醇或酚分子中羟基上的氢原子被烃基取代后的衍生物，例如乙醚 CH3-CH2-O-CH2-CH3 1.26 硝基化合物
烃分子中的氢原子被硝基取代而生成的化合物叫硝基化合物。例如硝基苯
14
1.27 链状化合物
凡有机化合物中碳原子相互结合成链条状的叫作链状化合物又叫开链化合物，因为在动物的脂肪中含有这类化合物，所以也叫脂肪族化合物，例如
CH3-CH2-CH2-CH3 丁烷 CH3-COOH醋酸 1.28 环状化合物
凡有机化合物中碳原子结合成环状的叫环状化合物。又叫闭环化合物。 1.29 脂环化合物
这类化合物中的碳原子都结合成环状，且性质和脂肪族化合物相似，例如环丙烷和环己烷。
1.30 芳香族化合物
这类化合物的碳原子环状结构中都含有苯环。
或
苯 萘
1.31 氧化反应
有机物可以在氧化剂的作用下发生氧化反应生成新物质。物质既可以是无机物又可以是有机物，例如：乙醇氧化成乙醛，乙醛又氧化成乙酸（醋酸）；
2C2H5OH+O2
2CHCHO+2HO
3
2
540℃/Ag15
2CH3CHO+O2=======2CH3COOH 1.32 还原反应
还原反应是含氧物质被夺去氧的单元反应。 例如：硝基苯被氢气还原为苯胺。
+3H3
1.33 氢化反应
Cu\\255℃+2H2O
氢化反应就是有机化合物与分子氢起作用的单元反应，一般的氢化反应都有催化剂存在下进行，氢化的方法有以下几种：
（1）不饱和键加氢，如乙炔加氢转化为乙烯 Ni H-CC-H+HCH=CH
2
2
2
（2）环状加氢如苯环加氢转化为环己烷
C6H6+3H2
CH
612
NiAl2O3（3）含氧化合物加氢，如丁烯醛加氢制得丁醇
CH3CH=CHCH0+2H2
CHCHCHCHOH
3
2
2
2
Ni（4）含氮化合物加氢，如硝基苯加氢转化为苯胺
+3H2
（5）氢解反应
Zn+2H2O
在加氢反应过程中，同时发生分子裂解，生成分子量较小的产物。 1.34 脱氢反应
脱氢反应是有机化合物脱去氢的单元反应。通常脱氢反应有两种： （1）催化脱氢
使有机化合物分子中的C-H键断裂，使烷烃、烯烃和烷基芳烃转化为相应的烯烃、二烯烃和烯基芳烃。 （2）氧化脱氢
在脱氢时通入氧，使氧和氢化合成水，有利于脱氢反应进行。例如：丁烷脱氢成为丁二烯
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CH3-CH2-CH2-CH3
CH=CH-CH=CH+2H
2
2
2
Al2O3乙苯脱氢成苯乙烯
正己烷脱氢芳香化
Fe2O3+ H2
C6H14
+4H2O
1.35 水合反应
水合（水化）反应就是有机化合物与水化合的反应，通常有机化合物与水分子的组分氢、氧或氢氧基（羟基）化合。
CH2=CH2+H2O
HgO、H2SO43
磷酸、300℃、75atmCH3CH2OH
乙烯水化成乙醇 CH
CHCHO CH+HO2
乙炔水化成乙醛
+HOH
HO-CH-CH-OH
2
2
H2SO4 环氧乙烷水化成乙二醇 1.36 脱水反应
脱水反应是从有机化合物中脱去水的单元反应。
通常有机化合物分子中相近的两原子上的氢、氧或羟基以水分子的形式脱去。 例如：乙醇在不同条件下脱水成乙烯或乙醚 CH3CH2OH
3
2
CH=CH+HO
2
2
2
25
25
2
浓H2SO4、170℃浓H2SO4、140℃CH-O-CH+HO 2CHCHOH
17
1.37 水解反应
水解反应是物质与水作用所引起双分解的单元反应。 水解反应可分为三种类型： （1）无机盐在水中的分解
一般强酸和弱碱生成的盐（如NH4Cl）强碱和弱酸生成的盐（如Na2CO3）和弱酸弱碱所生成的盐如（CH3COONH4）遇水都发生分解反应。
NHOH+HCL NaCO+HONaOH+NaHCO
CHCOONH+H2O NHOH+CHCOOH
NH4CL+H2O
2
3
2
4
3
3
4
4
3
（2）有机化合物在酸性溶液中水解 醋酸乙酯水解为醋酸和乙醇：
CH3COOC2H5+H2O======CH3COOH+C2H5OH 蔗糖水解为葡萄糖和果糖
C12H22O11+H2O
CHO+CHO
6126
6126
葡萄糖 果糖 （3）有机化合在碱性溶液中的水解
油脂在碱作用下水解生成甘油和钠肥皂。酯在碱性溶液中的水解反应又叫皂化反应。 (C17H35COO)3C3H5+3NaOH=====C3H5(OH)3+3C17H35COONa
第四节 石油化工基础知识
2.1.1 石油的组成与性质
石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油的性质因产地而异，密度为 0.8 ～ 1.0 克 / 厘米 3 ，粘度范围很宽，凝固点差别很大（ 30 ～ -60°C ），沸点范围为常温到 500°C 以上，可容于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。 组成石油的化学元素主要是碳 （ 83% ～87% ）、氢（ 11% ～14% ），其余为硫（0.06%～ 0.8% ）、氮（ 0.02% ～ 1.7% ）、氧（ 0.08% ～ 1.82% ）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占 95% ～ 99% ，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害， 在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大， 但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点
18
是含蜡较多，凝固点高，硫含量低， 镍、氮含量中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占 1/3 。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。大庆原油的主要特点是含蜡量高，凝点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。 2.1.2 油炼制工业的发展
石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用并逐渐形成石油炼制（简称炼制）工业始于 19 世纪 30 年代，到 20 世纪 40 ~ 50 年代形成的现代炼油工业，是最大的加工工业之一。 19 世纪 30 年代起，陆续建立了石油蒸馏工厂，产品主要是灯用煤油，汽油没有用途当废料抛弃。 19 世纪 70 年代建造了润滑油厂，并开始把蒸馏得到的高沸点油做锅炉燃料。 19 世纪末内燃机的问世使汽油和柴油的需求猛增， 仅靠原油的蒸馏（即原油的一次加工）不能满足需求，于是诞生了以增产汽、柴油为目的， 综合利用原由各种成分的原油二次加工工艺。如 1913 年实现了热裂化， 1930 年实现了焦化， 1930 年实现了催化裂化， 1940 年实现了催化重整，此后加氢技术也迅速发展，这就形成了现代的石油炼制工业。 20 世纪 50 年代以后，石油炼制为化工产品的发展提供了大量原料，形成了现代的石油化学工业。 1996 年全世界的石油加工能力为 38 亿吨， 我国为 1.4 亿吨。大型炼油厂的年加工能力已超过 1000 万吨。 2.1.3 石油产品
石油产品可分为： 石油燃料、 石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等 6 类。 其中， 各种燃料产量最大， 约占总产量的 90% ； 各种润滑剂品种最多， 产量约占 5% 。 各国都制定了产品标准， 以适应生产和使用的需要。 2.1.3.1 汽油
是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围（又称馏程）为 30 ～ 205°C ， 密度为 0.70～ 0.78 克 / 厘米，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值 70 、 80 、 90 或更高。号俞大，性能俞好，汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中添加有添加剂（如抗爆剂四乙基铅）以改善使用和储存性能。受环保要求，今后将限制芳烃和铅的含量。
2.1.3.2 喷气燃料
主要供喷气式飞机使用。沸点范围为 60～ 280℃ 或 150～315℃ （俗称航空汽油）。为适应高空低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在 -50℃不出现固体结晶。 2.1.3.3 煤油
沸点范围为 180 ～310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。
2.1.3.4 柴油
沸点范围有 180～370℃ 和 350～410℃ 两类。对石油及其加工产品，习惯上对沸点或沸点范围低
19
3
的称为轻，相反成为重。故上述前者称为轻柴油，后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分级，如 10 、 -20 等，表示低使用温度，柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机（汽车用）比汽油机省油，柴油需求量增长速度大于汽油，一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好，大庆原油制成的柴油十六烷值可达 68 。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为 42～55 ，低速的在 35 以下。 2.1.3.5燃料油
用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。 2.1.3.6 石油溶剂
用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件 2.1.3.7润滑油
从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的 95% 以上。除润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油（占 40% ），其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合计占 40% 。商品润滑油按粘度分级，负荷大，速度低的机械用高粘度油，否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油，再加多种添加剂，因此具有专用功能，附加产值高。 2.1.3.8 润滑脂
俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。 2.1.3.9 石蜡油
包括石蜡（占总消耗量的 10% ）、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可做为化工原料产脂肪酸（肥皂原料）。 2.1.3.10 石油沥青 主要供道路、建筑用。 2.1.3.11 石油焦
用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极。 2.1.3.11 其他
除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做原料或化工原料。 炼油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料基地，各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料（液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油）经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外），是发展石油化工的基础。目前，原油因高温结焦严重，还不能直接生产基本有机原料。炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。 最后应当指出，汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物都需按
20
商品标准加入添加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油添加剂用量少，功效大，属化学合成的精细化工产品，是发展高档产品所必需的，应大力发展。 2.1.4 石油化工基础原料
石油化工的基础原料有 4 类：烷烃（甲烷、乙烷）、炔烃 ( 乙炔 ) 、烯烃 ( 乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯 ) 、芳烃 ( 苯、甲苯、二甲苯 ) 及合成气。由这些基础原料可以制备出各种重要的有机化工产品和合成材料 。 2.1.5乙烯的来源
原料烃类经过裂解制得了裂解气，裂解气的组成相当复杂，约有上百种组分。其中即包含有用的组分，也含有一些有害物质。裂解气的净化分离任务就是除去裂解气中有害杂质，分离出单一烯烃产品或烃的馏分，为基本有机化工工业和高分子化学工业等提供合格的原料。
裂解气经急冷、压缩、碱洗、干燥、精馏、分离、加氢精制等工序生产出合格产品聚合级乙烯、丙烯、化学级丙烯及其他的副产品。目前本公司加工的乙烯焦油主要来源于急冷过程中的重组份。 2.2常见化工工艺简介 2.2.1 精馏
利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断程为精馏。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。 2.2.1.1 精馏过程原理 1）多次部分汽化和冷凝
液体混合物经多次部分汽化和冷凝后，便可得到几乎这就是精馏过程的基本原理。 2）精馏塔模型
上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的，图片1-11和1-12所示为塔板上的情况和精馏塔的模型图。在精馏塔内通常装有一些塔板或一定高度的填料，前者称为板式塔，后者则称为填料塔。应予指出，在每层塔板上所进行的热量交换和质量交换是密切相关的，汽液两相温度差越大，则所交换的质量越多。汽液两相在塔板上接触后，汽相温度降低，液相温度升高，液相部分汽化所需要的潜热恰好
21
和气相的回衡关系的约中转移，而难分离，称该过方式，可分为二元精馏和添加剂，可分加盐精馏）。
完全的分离，
等于汽相部分冷凝所放出的潜热，故每层塔板上不需设置加热器和冷凝器。还应指出，塔板是汽液两相进行传热与传质的场所，每层塔板上必须有汽相和液相的流过。为实现上述操作，必须从塔顶引入下降液流（即回流液）和从塔底产生上升蒸汽流，以建立汽液两相体系。因此，塔顶液体回流和塔底上升蒸汽流是精馏过程连续进行的必要条件。回流是精馏与普通蒸馏的本质区别。
2.2.1.2 精馏操作流程
根据精馏原理可知，单有精馏塔尚不能完成精馏操作，还必须有提供回流液的塔顶冷凝器、提供上升蒸汽流的塔底再沸器及其它附属设备。将这些设备进行安装组合，即构成了精馏操作流程。精馏过程根据操作方式的不同，分为连续精馏和间歇精馏两种流程。 连续精馏操作流程
图片1-12所示为典型的连续精馏操作流程。操作时，原料液连续地加入精馏塔内。连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器被全部冷凝，将
部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。
通常，将原料液加入的那层塔板称为进料板。在进料板以上的塔段，上升汽相中难挥发组分向液相中传递，易挥发组分的含量逐渐增高，最终达到了上升汽相的精制，因而称为精馏段。进料板以下的塔段（包括进料板），完成了下降液体中易挥发组分的提出，从而提高塔顶易挥发组分的收率，同时获得高含量的难挥发组分塔底产品，因而将之称为提馏段。
第三章 化工设备基础
第一节 塔
塔设备主要应用在气相和液相间两液相间的传质过程，如精馏，吸收，萃取等。这些过程是在一定的温度，压力，流量等工艺条件下在塔中经行的。根据传质过程的种类不同及工艺条件的差异，要求塔设备的结构类型也是千差万别，塔设备除应满足工艺的特殊要求外，一般还要满足下列条件：
（1）分离效率高。
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（2）生产能力大。 （3）操作弹性大。 （4）气体阻力小。
（5）结构简单，设备取材面广，便于加工制造与维修，价格低廉。 2.3.1.1填料塔
填料塔由塔体，喷淋装置以及填料，再分布器，栅板等组成。气体由塔底进入塔内，经填料上升，液体则由喷淋装置u喷出后，沿填料表面下流，汽液两相便得到充分的接触。
（1）喷淋装置 有喷洒型，益流型，冲击型喷淋器等类型。
（2）填料的种类 有拉西环，鲍尔环，阶梯环，鞍型填料，波纹填料，波纹网填料等。 （3）再分布器 有分配锥，带通气孔的分配锥以及槽型再分配锥等。 2.3.1.2板式塔
板式塔的类型很多，分类方法也各不相同，如按气液在塔板上的流向可分为： （1） 气—液呈错流的塔板。 （2）气—液呈逆流的塔板。 （3）气—液呈并流的塔板。
按塔板的结构又可分为：泡罩塔，浮阀塔，筛板塔等。
a. 泡罩塔 由泡罩，升气管，降液管（或称溢流管）和溢流堰组成。回流液体由上层塔板经降液管流入下层塔板，沿塔板方向流过鼓泡区，与上升气体充分接触。 优点： 1.气液两相接触比较充分，传质面积较大，塔板效率较高。
2.气液比变化范围较大，即操作弹性较大，便于操作。 3.具有较高的生产能力，适用于大型生产。
b. 浮阀塔 浮阀类型很多，有盘型浮阀和条型浮阀，其中盘型浮阀使用最广。
优点： 1.由于浮阀可以根据气速大小自由升降，关闭或开启，当气速变化时，开度可以自动调节，因此
操作弹性大，适于生产量波动和变化的情况。 2.生产能力较大，比泡罩塔高20%-40%。
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3.气液两相接触充分，塔板效率较高，一般比泡罩塔高15%。 4.比泡罩塔的塔板压力降小。
5.因浮阀不断上下运动，阀孔不易被堵塞或粘连，塔板清洗容易。
6.与泡罩相比，结构较简单，制造容易，检修方便，制造费仅是泡罩塔的60%-80%。 c. 筛板塔 筛板塔的结构和浮阀类似，不同之处是塔板上不是开设装置浮阀的阀孔，而只是在塔板上开设直径3-5mm的筛孔，因此结构简单。 优点： 1.生产能力比泡罩塔大10%-15%。
2.塔板效率比泡罩塔高15%。 3.塔板压力降比泡罩塔低30%左右。
4.结构简单，制造，安装和检修都比较容易。 5.金属消耗量少，因此造价仅是泡罩塔的60%。
第二节 第三节 泵
2.3.3.1 泵的分类
泵的定义:泵是把机械能转化成液体的能量,用来增压输送液体得机械。 泵的分类:
按工作原理和结构形式分: (三大类)
（一）叶片式泵: 包括离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵 （二）容积式泵: 往复泵: 活塞泵、柱塞泵、隔膜泵 （三）回转泵: 齿轮泵、螺杆泵、滑片 （四）其他类型的泵: 喷射泵、水锤泵、中空泵 按其形成流体压力分三类:
低压泵(<2Mpa) 中压泵(2～6Mpa) 高压泵(>6Mpa) 2.3.3.2、泵的用途
泵的用途很广,如水利工程、农田灌溉、石油化工、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。
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化工生产用泵,由于其工作条件要求高压、高温、输送的介质往往有腐蚀性,所以比一般的水泵复杂一些。
在各种泵中，离心泵以其流量,扬程及性能范围大,并且结构简单,体积小，重量轻,操作平稳,维修方便等优点应用最广。 2.3.3.3离心泵
2.3.3.3.1离心泵的工作原理 （1）离心泵的工作原理
叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电机直接带动。泵壳中央有一液体吸入与吸入管连接。液体经底阀和吸入管进入泵内。泵壳上的液体排出口与排出管连接。
在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。 （2）气缚现象
当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。
为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。 2.3.3.3.2离心泵的主要部件 主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。 （1）叶轮
叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。 叶轮一般有6~12片后弯叶片。 叶轮有开式、半闭式和闭式三种。
开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。 叶轮有单吸和双吸两种吸液方式。
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（2）泵壳
作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳 多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。 （3）轴封装置
作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。 常用轴封装置有填料密封和机械密封两种。
填料一般用浸油或涂有石墨的石棉绳。机械密封主要的是靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。 2.3.3.3.3离心泵的基本参数 （1）流量
泵的流量含体积流量和质量流量，体积流量是泵在单位时间内所抽送的液体体积，即是从泵的压出口截面所排出的液体体积。体积流量用Q表示，其单位为立方米每秒（m3/s），升每秒L/S或立方米每小时（m3/h），质量流量则是泵在单位时间内所抽送的液体质量，质量流量q ，其单位为千克每秒（kg/s）或吨每小时（t/h）工程习惯上用t/h作单位。 泵的体积流量Q和质量流量q之间的关系为： Q=q/p (式中p为液体的密度) （2）扬程
泵扬程是指单位重力的液体通过泵后其能量的增值，即是泵压出口处单位重力液体的机械能减去泵吸入口处单位重力的机械能，其单位为每牛顿液体增加的焦耳数J/N，而能量单位焦耳即是牛顿米，J=N×M，故扬程的单位为米。 （3）转速
泵的转速是指单位时间内泵转子的回转数。泵的转速以n表示，其单位为转每分（r/min）或转每秒（r/s） （4）功率
泵的功率是指泵的输入功率，以P表示，即是原动机传递给泵轴的功率，又叫轴功率，有时叫制动功率。 泵除输入功率外，还有输出功率，即是液体流过泵时由泵传递给它的有用功率，又叫水力功率，是泵输送液体所需要的功率，不包括损失。也就是质量流量q与单位质量的液体通过泵时能量的增值gH的乘积，以Pu来表示： Pu=Qp×gH/1000 (kw)
输出功率和输入功率之比为水泵的效率 η=Pu/P
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（5）离心泵的性能曲线和型谱
离心泵的性能曲线包括流量—扬程（Q-H）曲线，流量—功率曲线（Q-N），流量—效率曲线（Q-η）以及流量—汽蚀余量（Q—NPSHr）曲线。这些曲线都是在一定的转速下，以试验的方法求得的。不同的转速，有不同的性能曲线。
在性能曲线上，对于一个任意的流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、功率、效率以及汽蚀余量值。通常，把这一组相对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。对于离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点。
泵在最高效率点工况下运行是最理想的，但是用户要求的性能千差万别，不一定和最高效率点下的性能相一致。通常泵的工作范围以效率下降6％~9%为界。 （6）离心泵的汽蚀
如果泵在运行中产生了噪音和振动，并伴随着流量、扬程和效率的降低，有时甚至不能工作，当检修这台泵时，常常可以发现在叶片入口边靠前盖板处和叶片进口边附近有麻点或蜂窝状破坏，严重时整个叶片和前后盖板都有这种现象，甚至叶片和盖板被穿透，这就是由于汽蚀所引起的破坏。汽蚀或汽蚀过程就是流动的液体产生汽泡并随后发生破裂的过程。当流体的绝对速度增加，由于流体的静压力下降，对于一定温度下流体的某些特定质点来说，虽无热量自外部输入，但它们已达到了汽化压力，使得质点汽化，并产生汽泡。沿着流道，如果流体的静压力随之再次升高，大于汽化压力，汽泡就会迅速破裂，产生巨大的属于内向爆炸性质的冷凝冲击，若汽泡破裂不是发生在流动的液体里，而是发生在导流组件的壁面处，则汽蚀会导致壁面材料受到侵蚀。 当泵在汽蚀状况下操作时，即使没有发生壁面材料的侵蚀，也会发现此时泵的噪声增大，振动加剧，效率下降，以及扬程降低。 装置汽蚀余量，又称为有效的汽蚀余量。装置汽蚀余量是由吸入装置提供的，在泵进口处单位重量液体具有的超过汽化压力水头的富余能量。国外称此为有效的净正吸头，即泵进口处（位置水头为零）液体具有的全水头减去汽化压力水头净剩的值，用NPSHa表示。它的大小与装置参数及液体性质有关，因为吸入装置的水力损失和流量的平方成正比，所以NPSHa随流量增加而减小，NPSHa—Q是下降的曲线。
泵汽蚀余量（NPSHr）和泵内流动情况有关，是由泵本身决定的。NPSHr表征泵进口部分的压力降，也就是为了保证泵不发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量，即要求装置提供的最小装置汽蚀余量。
泵汽蚀余量与装置参数无关，只与泵进口部分的运动参数有关，运动参数在一定转速和流量下是几何参数决定的，这就是说NPSHr是由泵本身（吸水室和叶轮进口部分的几何参数）决定的。 离心泵的特点为：转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修；其不足是：起动前泵内要灌满液体。液体精度对泵性能影响大，只能用于精度近似于水的液体，流量适用范围：5-20000立方米/时，扬程范围在3-2800米。
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（7）离心泵结构形式、各自的特点和用途：
离心泵按其结构形式分为：立式泵和卧式泵，立式泵的特点为：占地面积少，建筑投入小，安装方便，缺点为：重心高，不适合无固定底脚场合运行。卧式泵特点：适用场合广泛，重心低，稳定性好，缺点为：占地面积大，建筑投入大，体积大，重量重。例如：立式泵有ISG立式离心泵，DL立式多级泵，潜水电泵。卧式泵有ISW泵、D型多级泵、SH型双吸泵、B型、IH型、BA型、IR型等。按扬程流量的要求并根据叶轮结构组成级数分为：
A.单级单吸泵：泵有一只叶轮，叶轮上一个吸入口，一般流量范围为：5.5-300m2/h，H在8-150米，流量小，扬程低。
B.单级双吸泵：泵为一只叶轮，叶轮上二个吸入口。流量Q在120-20000 m2/h，扬程H在10-110米，流量大，扬程低。
A.单吸多级泵：泵为多个叶轮，第一个叶轮的排出室接着第二个叶轮吸入口，以此类推。 ISG立式泵结构特点：
ISG立式泵是单级吸离心泵的一种，属立式结构，因其进出口在同一直线上，且进出口相同，仿似一段管道，可安装在管道的任何位置，故取名为ISG立式泵，结构特点：为单级单吸离心泵，进出口相同并在同一直线上，和轴中心线成直交，为立式泵。
ISG型立式泵的结构特点及优点？ISG型立式离心泵的结构特点、优越性为：第一：泵为立式结构，电机盖与泵盖联体设计，外形紧凑美观，且占地面积小，建筑投入低，如采用户外型电机则可置于户外使用。第二：泵进出口口径相同，且位于同一中心线，可象阀门一样直接安装在管道上，安装极为简便。第三：巧妙的底脚设计，方便了泵的安装稳固。第四：泵轴为电机的加长轴，解决了常规离心泵与电机轴采用联轴器传动而带来严重的振动问题。泵轴外加装了一个不锈钢套。第五：叶轮直接安装在电机加长轴上，泵在运行时无噪音，电机轴承采用低噪音轴承，从而确保整机运行时噪音很低，大大改善了使用环境。第六：该泵轴封采用机械密封，解决了常规离心泵填料密封带来的严重渗漏问题，密封的静环和动环采用钛合金碳化硅、碳化钨制成，增强了密封的使用寿命，确保了工作场地的干燥整洁。第七泵盖上留有放气孔，泵体下侧和两侧法兰上均设有放水孔及压力表孔，能确保泵的正常使用和维护。第八：独特的结构以致勿需拆下管道系统，只要拆下泵盖螺母即可进行检修，检修极为方便。
2.3.3.3.4离心泵的启动与运行 （1）启动前的准备工作
启动前检查：
内容：①关于润滑油。
②轴承的润滑与冷却系统。 ③转子状况。
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④传动装置。 ⑤基础。
⑥关闭出口阀，检查其它阀是否处于最小负荷位置。 ⑦点动泵，检查叶轮转向。
（2）灌泵：以形成和保持吸入真空。 （3）暖泵：输送高温液体时，启动前应暖泵。 （4）启动程序
①灌泵、暖泵、关闭泵出口阀。 ②对于强制润滑的泵，启动油泵。 ③启动冷却水泵或打开冷却水阀。
④全阀启动，在空转2～4min内，逐渐打开出口阀，增加流量，并达到要求的负荷。
（5）运转中的注意事项
①轴承C的温升，不应超标。
②转子的不平衡性应控制在规定的范围。
2.3.3.4自吸泵的工作原理
普通离心泵，若吸入液面在叶轮之下，启动时应预先灌水，很不方便。为了在泵内存水，吸入管进口需要装底阀，泵工作时，底阀造成很大的水力损失。所谓自吸泵，就是在启动前不需灌水（安装后第一次启动仍然需灌水），经过短时间运转，靠泵本身的作用，即可以把水吸上来，投入正常工作。自吸泵按作用原理分为以下几类： 1.气液混合式（包括内混式和外混式）； 2.水环轮式； 3.射流式（包括液体射流和气体射流）。气液混合式自吸泵的工作过程：由于自吸泵泵体的特殊结构，水泵停转后，泵体内存有一定量的水，泵再次启动后由于叶轮旋转作用，吸入管路的空气和水充分混合，并被排到气水分离室，气水分离室上部的气体溢出，下部的水返回叶轮，重新和吸入管路的剩余空气混合，直到把泵及吸入管内的气体全部排出，完成自吸，并正常抽水。水环轮式自吸泵是将水环轮和水泵叶轮组合在一个壳体内，借助水环轮将气体排出，实现自吸。当泵正常工作后，可通过阀截断水环轮和水泵叶轮的通道，并且放掉水环轮内的液体。射流式自吸泵，由离心泵和射流泵（或喷射器）组合而成，依靠喷射装置，在喷嘴处造成真空实现抽吸。 2.3.3.5齿轮泵工作原理
齿轮泵是容积式回转泵的一种，其工作原理是：齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮（主动轮）固定在主动轴上，齿轮泵的轴一端伸出壳外由原动机驱动，齿轮泵的另一个齿轮（从动轮）装在另一个轴上，齿轮泵的齿轮旋转时，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
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（齿与齿啮合前），然后进入压油管排出。
齿轮泵的主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻、造价低。但与其他类型泵比较，有效率低、振动大、噪音大和易磨损的缺点。齿轮泵适合于输送黏稠液体。齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。
在术语上讲，齿轮泵也叫正排量装置，即像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。
实际上，在泵内有很少量的流体损失，这使泵的运行效率不能达到100％，因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，
故不能使流体100％地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到93％～98％的效率。
对于粘度或密度在工艺中有变化的流体，这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器，比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器，泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化，亦即如果滤网变脏、堵塞了，或限制器的背压升高了，则泵仍将保持恒定的流量，直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器)。
对于一台泵的转速，实际上是有限制的，这主要取决于工艺流体，如果传送的是油类，泵则能以很高的速度转动，但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时，这种限制就会大幅度降低。
推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非常重要的，如果这一空间没有填充满，则泵就不能排出准确的流量，所以PV值(压力×流速)也是另外一个限制因素，而且是一个工艺变量。由于这些限制，齿轮泵制造商将提供一系列产品，即不同的规格及排量(每转一周所排出的量)。这些泵将与具体的应用工艺相配合，以使系统能力及价格达到最优。
PEP－II泵的齿轮与轴共为一体，采用通体淬硬工艺，可获得更长的工作寿命。“D”型轴承结合了强制润滑机理，使聚合物经轴承表面，并返回到泵的进口侧，以确保旋转轴的有效润滑。这一特性减少了聚合物滞留并降解的可能性。精密加工的泵体可使“D”型轴承与齿轮轴精确配合，确保齿轮轴不偏心，以防齿轮磨损。Parkool密封结构与聚四氟唇型密封共同构成水冷密封。这种密封实际上并不接触轴的表面，它的密封原理是将聚合物冷却到半熔融状态而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在轴封内表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反压回到进口。为便于安装，制造商设计了一个环形螺栓安装面，以使与其它设备的法兰安装相配合，这使得筒形法兰的制造更容易。
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PEP－II齿轮泵带有与泵的规格相匹配的加热元件，可供用户选配，这可保证快速加温和热量控制。与泵体内加热方式不同，这些元件的损坏只限于一个板子上，与整个泵无关。
齿轮泵由一个独立的电机驱动，可有效地阻断上游的压力脉动及流量波动。在齿轮泵出口处的压力脉动可以控制在1％以内。在挤出生产线上采用一台齿轮泵，可以提高流量输出速度，减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间，降低挤塑温度及压力脉动以提高生产率及产品质量。 2.3.3.6螺杆泵工作原理
螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。图1表示三螺杆泵的剖视图。图中，中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。
由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸 入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样，这就是螺杆泵的基本工作原理。螺杆泵有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。
螺杆泵的工作原理是：螺杆泵工作时，液体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间，当主动螺杆旋转时，螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力，并沿轴向移动。由于螺杆是等速旋转，所以液体出流流量也是均匀的。
螺杆泵特点为：螺杆泵损失小，经济性能好。压力高而均匀，流量均匀，转速高，能与原动机直联。 螺杆泵可以输送润滑油，输送燃油，输送各种油类及高分子聚合物，用于输送黏稠液体。 从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点：
1)压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm ，流量可达18600cm/分； 2)运送液体的种类和粘度范围宽广；
3)因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速； 4)吸入性能好，具有自吸能力； 5)流量均匀连续，振动小，噪音低；
6)与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感； 7)结构坚实，安装保养容易。
螺杆泵的缺点是，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。 2.3.3.7水环式真空泵/液环真空泵工作原理
水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000~4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为
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1~2×105Pa表压力。
水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。
在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸 罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。
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。 3.1 往复泵的工作原理及特点式什么？
往复泵式容积泵的一种，它式依靠泵缸内的活塞作往复运动来改变工作容积，从而达到输送液体的目的，以活塞式为例来说明其工作原理，活塞泵主要所由活塞泵缸内作往复运动来吸入和排出液体，当活塞开始自极左端向右移动时，工作室的容积逐渐扩大，室内压力降低，流涕顶开吸水阀，进入活塞让出的空间，直至活塞移动道极右端为止，此过程为吸水过程。当活塞开始从右端开始向左端移动时，充满泵的流体受到挤压，将吸水阀关闭，并代开压水阀而排出，此过程为泵的压水过程。活塞不断往复运动，泵就不断的吸水和排水。
此泵的特点的是压力可以无限高，流量与压力无关，具有自吸能力，流量不均匀，此泵适用于流量小、高压力的输液系统。
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3.2 如何正确使用往复泵？ （1）启动前应检查的主要内容
① 各种附件是否齐全好用，压力表指示是否为零。②润滑油箱内的油量和油质是否符合要求。③连杆和十字透的有关紧固螺栓、螺母是否松动。④进出口阀门的开关位置是否正确。⑤疏水阀和防空阀是否发开，润滑油孔是否畅通。
（2）启动时应盘车2—3转，检查有无受阻现象，若有应查明原因并排出故障。
（3）检查完毕后，就 可以缓慢开启蒸汽阀门对蒸汽缸预热，待疏水阀见汽后即可关闭，然后打开泵的防空阀和进液阀。开大蒸汽阀门使泵运行，随之关闭防空阀，正常运行。
（4）严禁泵在超压、超转速和抽空状态下运行。
（5）泵在运行中，要经常检查缸内有无冲击声和进出滑阀有无破碎声。
（6）发现进出口压力有较大波动时，要检查滑阀和阀门是否结疤堵塞，并即使清理。 （7）经常检查轴承温度、泵身振动各电流大小情况，发现问题及时处理。 3.3 如何对往复泵进行维护保养？往复泵常见故障与其处理方式有哪些？ （1）经常清理润滑系统的油污积垢，保持各摩擦面的清洁。 （2）经常检查各转动件及螺栓，发现松动应及时拧紧。 （3）经常出口压力和电流大小，若超过指标及时调整。
（4）停机后，应放净汽缸内的冷凝水和液缸的物料，以免缸体腐蚀或冻裂。 （5）注意填料函泄漏情况，要及时调整压盖松紧。
（6）保持轴承和各摩擦副润滑良好，发现温度升高，及时查明原因加以解决。 往复泵常见故障与处理方法件下表
故障名称 产生原因 （1）进出口滑阀不严，弹簧损坏 流量不足 （2）往复次数减少 （3）过滤器堵塞 （4）缸内有气体 （1）进出口管线堵塞 压力表指示不稳 （2）压力表失灵 （3）逆止阀工作不正常 （1）轴承间隙过大 泵产生声响和振动 （2）传动机件损坏或紧固螺栓松动
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处理方法 （1）修理或更新 （2）调整蒸汽压力或拉紧传动带 （3）清理 （4）排出气体 （1）清理 （2）修理或更新 （3）检查修理 （1）调整或更新 （2）检修或更新零件 （3）检查清除 （3）缸内有异物或进料不足 （4）查明原因增加进料 （1）供油不足或油脏 轴承温度过高 （3）轴发生弯曲 （4）冷却水不足 （1）填料未压紧 填料函泄漏 （2）填料老化变硬 （3）轴磨损或腐蚀
3.4 离心泵的构造及工作原理是什么？
离心泵的主要工作部件有叶轮、泵轴、吸液室、泵壳、轴封箱和密封环。
工作原理：离心泵在启动前必须向泵壳内注水，将吸水管与泵壳中充满液，然后启动泵，此时电动机带动泵轴，使叶轮旋转，叶轮的叶片迫使液体转动，产生离心力，在离心力的作用下，液体从叶轮中心甩向叶轮边缘，以高速进入泵壳，液体从叶轮流出时，获得了能量（动能和压能），这些高能量的液体经泵壳导流，流向排出管。当叶轮将液体甩向边缘的同时，叶轮中心形成真空，因而使液体在外界压力的作用下，不断地进入叶轮中，这样，液体就连续不断地通过离心泵输送出去。
3.5 离心泵地主要性能参数有哪些？
离心泵的主要性能参数有转速、流量、扬程、功率和效率等。 （1）转速 即泵轴每分钟的转速，用符号n表示，单位是r/min。
（2）流量 是指泵在单位时间内所排出的液体量。通常是指体积流量，有符号Q表示，单位是m/s或m/h，有时也用质量流量表示，符号是G，单位是kg/h或kg/s。
（3）扬程 是指单位重量的液体通过泵后所获得的能量，用符号H表示，单位是m。有泵的实际扬程和理论扬程之分。
（4）功率与效率 泵的功率分未有效功率、轴功率和原动功率。有效功率是指单位时间内通过泵的流体所获得的功率，即泵的输出功率，用符号Ne表示，单位为kW。轴功率即原动机传动泵轴上的功率，用符号N表示。效率是泵的有效功率与轴功率之比，效率的表达式为：η（%）= Ne/N
原动机轴与泵轴连接存在机械损失，所以原动机功率通常比轴功率大。 3.6 如何正确使用离心泵？
（1）开泵前向轴承注润滑油，关闭出口阀门，打开排气阀门，向泵内注满输送液体，用手盘车检查轴转动是否灵快。
（2）启动泵后，观察压力大小是否达到规定值，运转正常后，缓慢的开大出口阀门，使压力平稳上
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（1）检查供油系统是否堵塞 （2）轴瓦间隙小或接触不良 （2）调整和刮研 （3）校验轴的直度 （4）检查清理水管 （1）均匀压紧压盖 （2）更换新填料 （3）更新 升。
（3）经常检查填料函和轴承的温度，防止泵轴磨损和轴承烧坏。
（4）泵内无液体时，切不可运转，更不能开反转，否则烧伤叶轮和轴套松扣。 （5）出口阀门关闭后，泵的运转时间不能太长，不然泵会发热。
（6）在冬季停泵后应将泵内液体放净，并冲洗干净，防止将泵体冻裂或冻结。 3.7 对离心泵怎样做好维护保养工作？
（1）经常检查泵内有无杂音和振动现象，发现后及时检修。
（2）经常注意压力表和电流表的指针摆动情况，超过规定指标应立即查明原因并处理之。 （3）按时检查动密封泄漏情况，泄漏严重应停泵检查动静密封环磨损情况，如属于填料密封应调整压盖压力。
3.8 离心泵常见故障与其处理方法有哪些？ 故障名称 产生原因 （1）罐内液体较低或吸入高度增大 （2）压紧填料 （2）密封填料或吸入管漏气 （3）检查更新 （3）进出口阀门或管线堵 （4）更换新叶轮 流量不足 （4）叶轮腐蚀或磨损 （5）更换新密封 （5）口环密封圈磨损严重 （6）检查调整三角带带松紧或电（6）泵的转速降低 压值 （7）被输送的液体温度增高 （7）设法降温 （1）轴承缺油或磨损严重 轴承温度高 （2）轴的中心线偏移 （1）轴弯曲变形或连轴器错口 （2）叶轮磨损失去平衡 机身振动和噪（3）叶轮与泵壳发生摩擦 音大 （4）轴承间隙过大 （5）泵壳内有气体 （1）液体比重或粘度增大 （1）与有关岗位联系解决 （2）泵轴的轴向窜动量大，叶轮与泵壳的密封圈发（2）调整轴的窜动 电流增大 生摩擦。 （3）略微松动螺母 （3）填料压盖过紧 （4）减少输出量 （4）输出量增加
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处理方法 （1）调整吸液面高度 （1）补充油或换新泵轴 （2）调整轴承温度 （1）调整或更换泵轴 （2）更换新叶轮 （3）拆开调整 （4）调整轴瓦间隙 （5）检查漏气处并堵死
3.9 简述汽蚀产生的机理及危害。
液体在泵叶轮中流动时，在叶片入口附近存在着某些局部低压区，当处于低压区的液体压力降低到对应液体温度的饱和蒸汽压时，液体便开始汽化而形成气泡；气泡随液流在流到中流动到压力较高之处时又瞬时凝失，产生局部空穴。在气凝失的瞬间，气泡周围的液体迅速冲入空穴，并伴有局部的高温、高压水击现象，产生了汽蚀现象。
汽蚀的危害：汽发生时，泵的过流部件受到机械破坏和化学腐蚀，泵还会产生振动和噪声，汽蚀发展严重时，大量气泡的存在会堵塞流道的截面，减少流体从叶轮获得的能量，扬程下降，效率降低，甚至发生断流。
3.10 防止泵汽蚀的措施有哪些？
（1）根据装置具体情况，尽可能将泵安装得低一些，这是一种较有效的措施，但是应避免使构筑物过高而不经济。
（2）降低泵的转速，可以减少泵需要的汽蚀余量，改善泵的吸入性能，这种措施只能在降速时泵的扬程和流量仍能满足工艺要求的情况下采用。
（3）采用双吸式泵，可以减小泵需要的汽蚀余量。
（4）加大吸入管径，减少阀门，弯头数目，以减少吸入管路系统的阻力损失。 （5）离心泵加前置诱导轮和漩涡泵加前置离心式叶轮来改善吸入性能。 （6）叶轮采用抗汽蚀性能好的材料，以减弱汽蚀对叶轮的影响。 3.11 简述泵的密封装置的作用。
离心泵的密封装置有密封环和轴端密封两部分。
密封环的作用是阻止高压液体经叶轮与泵体之间的间隙泄漏而流回吸入处，一方面可减小叶轮与泵体之间的泄漏损失，另一方面可以保护叶轮，避免与泵体摩擦。
轴端密封是为了防止泵内液体从转轴与泵壳间的空隙流出，或防止空气漏入泵内，经常采用的密封形式有填料密封和机械密封。
3.12 化工生产中常用的泵除离心泵、往复泵外，还有哪些特殊泵？
（1）齿轮泵：该泵有一对互相噛合的齿轮，依靠齿轮的旋转，液体被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合，齿轮泵适合于输送黏稠液体。
（2）螺杆泵：螺杆泵工作时，液体被吸入后进入螺纹于泵壳所围的密封空间，在螺牙的挤压下提高压力，液体被输送。该泵适合输送黏稠液体。
（3）真空泵：从该设备中抽出气体，使设备内部达到真空的机械称为真空抽气机或真空泵。
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第四章 仪电基础知识
第一节 物位检测及仪表
物位的基本概念
物位-----指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒物的料位和两种不同液体介质分界面的总称。
液位――容器中的液体介质的高低
料位――容器中固体或颗粒状物质的堆积高度 物位检测的作用
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①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算； ②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内； ③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。 物位检测方法
应用浮力原理检测物位
利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。当液位
变化时，前者产生相应的位移，而所受到的浮力维持不变，后者则发生浮力的变化。因此，只要检测出浮标的位移或浮筒所受到的浮力的变化，就可以知道液位的高低。
恒浮力式液位检测，例如：磁性翻液位计
变浮力式液位检测（浮筒式液位计） 应用电学法检测物位
电学法按工作原理不同又可分为电阻式、电感式和电容式。用电学法测量无
摩擦件和可动部件，信号转换、传送方便，便于远传，工作可靠，且输出可转换为统一的电信号，与电动单元组合仪表配合使甩，可方便地实现液位的自动检测和自动控制。
应用静压原理检测物位
压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。
由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测量容器中 液体的压力即可测算出液位高度。
应用超声波反射检测物位
根据超声波从发射到接收反射回波的时间间隔大小与被测介质高度成比例关 系的原理，实现液位测量的。 物位检测仪表的分类
由于被测对象种类繁多，检测的条件和环境也有很大差别,所以物位检测的方法有多种多样，以满足不同生产过程的测量要求。
按工作原理分类，物位检测仪表有直读式、静压式、浮力式、机械式、电气 式等。
从测量方式这个角度看，物位检测仪表可分为连续测量和定点测量两大类。 从应用习惯方面，物位测量仪表分接触式和非接触式两大类； 接触式物位仪表包括：重锤式、电容式、差压式、浮球式等 非接触式主要包括:射线式、超声波式、雷达式等。
第二节 压力检测及仪表
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压力的基本概念
压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力。它的大小由两个因素所决定，即受力面积和垂直作用力的大小。 用数学式表示为
FS式中 Ｐ——压力（Pa）
Ｆ——均匀垂直作用力（N） Ｓ——受力面积（m2）
单位: 牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa” 1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa 压力检测方法 液柱测压法
根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量
p1 p2 1 1 h 2
弹性变形法
将被测压力转换成弹性元件变形的位移
h1 h2 2 39
P P
弹簧管式弹性元件 膜片式弹性元件
电测压力法
利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。
1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；
2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。 压力检测仪表 弹簧管压力表
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刻度盘
中心齿轮
弹簧管
游丝 指针 扇形齿轮
拉杆
调整螺钉
接头
霍尔式压力表
霍尔式压力表属于电气式压力表。
测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移-霍尔电势的转换。
差压（压力）变送器
作用：将各种物理量转换成统一的标准信号。
差压变送器分为：力平衡式变送器和位移平衡式变送器。
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常用压力单位换算表
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大气压力、绝对压力、表压力与真空度
（1） 大气压力：指由于空气的重量垂直作用在单位面积上所产生的压力。 （2） 绝对压力：它是指流体的实际压力，它以绝对真空为零压力。
（3） 相对压力： 它是指物体的绝对压力与当时当地的大气压力之差。 当绝对压力大于大气压力时， 其相对压力称为表压力； 当绝对压力小于大气压力时， 其相对压力称为真空度或负压力。 因此， 有
P表P绝P气式中，P表为表压力；P绝为绝对压力；P气为大气压力。
第三节 常用温度检测仪表
温度是用来表征工艺介质、工艺设备、管线、容器、炉膛冷热程度的一大参数。常用单位：℃ K
A、热膨胀式温度计：玻璃棒（酒精、水银），直读式。 B、双金属温度计（万向型）：也是膨胀原理，直读式。
双金属温度计的测温元件由两种不同膨胀系数彼此牢固结合的金属片制成的。它是一种适合中、低温现场检测的仪表。可直接测量气体或液体的温度。 精度等级较低：1.0、1.5、2.5，主要用于现场指示。 其中电接点双金属温度计是带有报警输出的。 C、热电阻温度计：常用的有PT100 、 Cu50，远传式。
即0℃时Cu的电阻为50欧姆，铂的电阻为100欧姆。电阻随温度的升高而升高，成正比例关系。
铂电阻是铂丝制成的测温元件。它是利用铂金属的电阻值变化而变化的特性来测量温度的。常用的分度号为PT100。
PT100即表示热电阻在0℃时的阻值：R为100Ω PT100的测量范围及精度
测量范围：-200--+850℃，适用于500 ℃以内温度的测量。
精度： A级 △T＝（0.15+2.0*10-2T)
B级 △T＝（0.3+5.0*10-2T) 其中：T为被测量温度的绝对值℃ 允许通过电流：≤5mA
绝缘电阻：电阻元件与保护管之间的绝缘电阻≦100MΩ
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热电阻按结构可分为：组装式和铠装式
D、热电偶：西贝克电动势，远传式，输出mV信号。 常用：E镍络－康铜、K镍络－镍硅、B铂铑－铂
原理：两种不同金属材质的金属丝形成的闭合回路，当两节点温度有差异时，闭合回路内会产生热电势，称为热电效应。热电偶正是以此原理制成，测量温度与闭合回路所产生的热电势（mv）成一定对应关系。
由于热电偶具有结构简单、使用方便、测量范围宽、便于远距离传送和集中检测等特点，因而在工业生产中得以广泛使用。热电偶的热电特性由电极材料的化学成分和物理性能所决定，热电势的大小与组成热电偶的材料及两端温度有关，与热电偶的粗细无关。
第四节 常用流量检测仪表
流量是表征生产过程中所传送物料数量的数。 一般分为质量流量和体积流量Kg/h、m/h A、孔板：前后差压与流量成正比
B、转子流量计（变截面积）：转子的高度与流量成正比
C、楔形流量计：前后差压与流量成正比。适用于介质粘度大、易结晶、易结焦、有颗粒的场合。
D、靶式流量计：靶受介质冲击发生位移，其大小与流量成正比。 E、超声波流量计：
F、质量流量计：克利奥里力原理，测量精度高，用于交接。 G、电磁流量计：法拉第电磁感应原理
H、阿牛巴流量计：差压法，主要用于测量蒸汽流量。
I、托巴管流量计 ：差压法，主要用于大口径水、污水、蒸汽的测量 J、旋涡流量计：根据漩涡发生体后产生的漩涡数量，测量流量。 K、腰轮流量计：根据腰轮转动的频率测量流量。对介质洁净度要求高。 L、刮板流量计：根据刮板转动的频率测量流量。 M、涡轮流量计：根据涡轮转动的频率测量流量。
N、螺杆流量计：根据螺杆转动的频率测量流量。有单、双螺杆。
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