化工基本生产技术-基本过程

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1、第 二 章 化 工 生 产 基 本 过 程Basic Unit of Chemical Production 化 学 工 业 出 版 社 总 教 学 目 标 知 识 目 标能 力 目 标素 质 目 标 化 学 工 业 出 版 社 知 识 目 标了 解 产 品 包 装 与 储 存 方 面 的 知 识 。掌 握 原 料 的 选 用 、 储 存 、 处 理 、 混 合 与 输 送 技 术 ;了 解 并 熟 悉 各 种 类 型 反 应 器 的 结 构 特 征 、 掌 握 其 优 缺 点及 适 应 范 围 并 能 够 进 行 正 确 地 操 控 ;掌 握 不 同 状 态 产 物 的 分 离 与 精 制

2、方 法 ; 化 学 工 业 出 版 社 能 力 目 标能 够 根 据 产品 的 要 求 选 用 原 料 路 线与 生 产 路 线 ; 能 够 操 控反 应 设 备 ,正 确 地 使用 反 应 器 ;能 够 对 所 选用 的 原 料 进行 预 处 理 、混 合 与 输 送 ; 能 够 根 据 反应 产 物 的 状态 选 用 单 元操 作 过 程 ,正 确 地 操 作单 元 过 程 设备 ; 能 够 正 确 地选 用 产 物 储存 设 备 和 运 输 装 置 ; 能 够 正 确 处置 生 产 过 程中 所 发 生 的安 全 事 故 。化 学 工 业 出 版 社 对 工 作 严 格 要 求 , 一丝

3、 不 苟 , 实 事 求 是 ,不 弄 虚 作 假 , 严 格 交接 班 制 度 ;严 格 遵 守 装 置 的 操 作 规程 和 操 作 方 法 , 养 成 遵章 守 纪 的 良 好 习 惯 ; 严 格 遵 守 工 厂 的 规 章 制度 , 坚 守 岗 位 , 保 证 装置 或 设 备 安 全 、 优 质 、高 效 地 运 转 ;具 有 团 结 协 作 的 精 神 ,遇 事 不 推 逶 、 不 扯 皮 ,努 力 作 好 本 职 工 作 。素 质 目 标 化 学 工 业 出 版 社 第 三 节 反 应 产 物 的 分 离 与 精 制第 四 节 产 品 的 包 装 与 储 运主 要 内 容 第 一

4、 节 原 料第 二 节 反 应 过 程化 学 工 业 出 版 社 第 一 节 原 料 化 学 工 业 出 版 社 应 用 知 识 1 原 料 选 用 的 方 法 和 贮 存 ; 2 原 料 预 处 理 的 单 元 操 作 技 术 ; 3 原 料 输 送 设 备 的 选 用 与 操 作 。技 能 目 标 1 能 够 根 据 生 产 要 求 和 产 品 要 求 选 用 正 确 的 化 工 原 料 ; 2 能 够 根 据 化 工 原 料 的 物 理 和 化 学 性 质 , 正 确 贮 存 化 工 原 料 , 确 保安 全 的 前 提 下 , 减 少 化 工 原 料 在 贮 存 过 程 中 的 损 失

5、 ; 3 根 据 化 学 反 应 单 元 对 所 选 原 料 的 要 求 , 对 于 不 符 合 反 应 要 求 的 原料 能 够 用 正 确 的 简 单 的 方 法 处 理 ; 4 能 够 选 择 正 确 的 原 料 输 送 机 械 将 原 料 输 送 入 反 应 器 。 化 学 工 业 出 版 社 主 要 内 容一 、 原 料 的 选 用 与 储 存Selection, Use and Storing of Raw Material二 、 原 料 的 预 处 理Raw Material Pretreatment or Prehandling三 、 原 料 输 送Raw Material T

6、ransport 化 学 工 业 出 版 社 一 、 原 料 的 选 用 与 储 存v1.原 料 的 选 用v 化 工 原 料 的 选 用 , 首 先 要 考 虑 原 料 来源 是 否 可 靠 ; 其 次 要 考 虑 运 输 是 否 方 便 、安 全 ; 再 者 在 确 定 原 料 后 , 要 选 择 成 本 低廉 、 安 全 可 靠 的 运 输 方 式 。 所 以 原 料 的 选用 是 一 个 复 杂 的 系 统 工 程 , 要 从 技 术 的 、经 济 的 、 安 全 的 、 环 保 的 等 多 方 面 综 合 考虑 后 , 确 定 技 术 成 熟 、 经 济 合 理 、 来 源 可靠 ,

7、 而 且 环 境 友 好 , 又 符 合 国 家 能 源 政 策的 原 料 作 为 该 生 产 装 置 的 原 料 路 线 。 化 学 工 业 出 版 社 一 、 原 料 的 选 用 与 储 存v项 目 : 江 苏 恒 成 盛 集 团 30万 甲 醇 原 料 的 选 用v条 件 : 恒 盛 集 团 地 处 苏 北 东 陇 海 铁 路 中 部 , 有连 霍 高 速 、 京 沪 高 速 从 旁 而 过 ; 苏 北 无 石 油 和天 然 气 , 有 渐 渐 枯 竭 煤 矿 资 源 , 农 业 以 小 麦 、玉 米 、 水 稻 为 主 ;v要 求 : 根 据 以 上 条 件 , 选 用 合 成 甲 醇

8、 的 原 料 ,并 说 明 你 选 用 的 理 由 ;v分 组 讨 论 , 根 据 教 学 班 的 实 际 情 况 , 每 一 小 组不 超 过 6个 人 , 讨 论 过 程 要 指 派 专 人 记 录 , 教 师要 深 入 组 内 与 学 生 一 起 讨 论 , 并 引 导 讨 论 。 化 学 工 业 出 版 社 2021年 5月 31日 星 期 一 12 2.原 料 的 储 存( 1) 适 量一 、 原 料 的 选 用 与 储 存在 化 工 生 产 过 程 中 , 为 了 保 证 生 产 的 正 常 进 行 , 需 要 有 一 定 的 原 料 储 存量 。 化 工 原 料 储 存 量 既

9、不 能 过 多 , 也 不 能 过 少 。 过 多 的 原 料 储 存 量 , 一是 占 用 大 量 的 流 动 资 金 , 影 响 生 产 的 发 展 ; 二 是 占 用 工 厂 的 大 量 空 间 ;三 是 有 可 能 因 为 贮 存 过 程 不 当 而 造 成 挥 发 、 风 化 等 形 式 的 损 耗 和 浪 费 ;四 是 有 时 因 为 贮 存 过 多 而 造 成 安 全 事 故 。 同 样 , 过 少 的 储 存 量 , 一 旦 遇到 原 料 价 格 的 波 动 或 者 运 输 障 碍 , 会 直 接 影 响 工 厂 的 正 常 生 产 , 有 时 还会 导 致 停 产 。 所 以

10、 为 了 保 证 生 产 的 正 常 进 行 , 必 须 有 一 定 的 原 料 储 存 量 。原 料 储 存 量 的 多 少 应 视 原 料 的 供 应 情 况 确 定 。 另 外 , 原 料 贮 存 量 的 多 少直 接 确 定 了 贮 存 场 所 或 贮 存 设 备 投 资 的 多 少 , 例 如 , 液 体 贮 存 就 包 括 单个 设 备 的 容 积 和 相 同 设 备 的 套 数 。 化 学 工 业 出 版 社 2021年 5月 31日 星 期 一 13 2.原 料 的 储 存( 2) 安 全一 、 原 料 的 选 用 与 储 存正 确 地 储 存 原 料 也 是 减 少 原 料

11、的 损 耗 、 避 免 安 全 事 故 的 发 生 , 提 高 生 产经 济 效 益 的 重 要 方 面 。 在 过 去 或 即 使 现 在 有 些 化 工 厂 无 论 从 工 程 设 计 、工 程 施 工 直 到 正 常 生 产 , 都 忽 略 了 化 工 原 料 储 存 的 环 节 , 以 至 于 化 工 原料 在 储 存 的 过 程 中 造 成 原 料 的 流 失 , 甚 至 燃 烧 、 爆 炸 事 故 的 发 生 , 给 人们 的 生 命 财 产 造 成 了 不 必 要 的 损 失 。 所 以 , 在 化 工 生 产 过 程 中 必 须 重 视化 工 原 料 的 储 存 , 以 防 止

12、 流 失 或 安 全 事 故 的 发 生 。 化 学 工 业 出 版 社 2021年 5月 31日 星 期 一 14 2.原 料 的 储 存一 、 原 料 的 选 用 与 储 存化 工 原 料 的 储 存 , 从 经 济 性 上 考 虑 的 一 般 原 则 是 : 能 室 外 储 存 不 用 室 内储 存 , 能 堆 放 储 存 不 用 容 器 储 存 , 能 用 非 金 属 容 器 贮 存 不 用 金 属 容 器 贮 存 ,能 用 普 通 碳 钢 容 器 贮 存 不 用 合 金 钢 容 器 贮 存 , 在 保 证 原 料 贮 存 安 全 的 前 提下 , 尽 量 节 约 贮 存 原 料 场

13、地 或 设 备 的 投 资 。 除 此 之 外 , 还 要 考 虑 原 料 量 的多 少 才 能 最 终 确 定 化 工 原 料 的 储 存 方 式 。 因 为 固 体 原 料 储 存 时 , 所 占 空 间的 大 小 ; 气 体 物 料 或 液 体 物 料 贮 存 时 , 所 需 单 个 容 器 的 容 积 和 容 器 的 数 量 ,都 直 接 确 定 了 化 工 原 料 贮 存 的 安 全 性 和 经 济 性 。( 3) 经 济 化 学 工 业 出 版 社 一 、 原 料 的 选 用 与 储 存2.原 料 的 储 存项 目 : 如 何 贮 原 料v要 求 : 根 据 适 量 、 安 全 、

14、 经 济 的 原 则 进 行 讨 论 ,包 括 周 转 量 、 贮 存 方 法 和 注 意 事 项 。v任 务 1: 如 何 贮 存 有 机 化 工 原 料v要 求 : 根 据 有 机 化 工 原 料 的 特 点 , 易 燃 、 易 爆 、有 毒 、 有 害 、 易 挥 发 的 角 度 去 讨 论 , 是 否 能 举 出一 些 实 例 说 明 适 量 、 安 全 、 经 济 的 原 则 。v任 务 2: 如 何 贮 存 无 机 化 工 原 料v要 求 : 根 据 无 机 化 工 原 料 的 特 点 , 特 别 是 有 腐 蚀性 的 物 料 , 应 该 如 何 贮 存 才 能 保 证 安 全 、

15、 经 济 。 化 学 工 业 出 版 社 ( 1) 气 固 相 反 应( 2) 气 液 相 反 应( 3) 液 液 相 反 应( 4) 气 液 固 相 反二 、 原 料 的 预 处 理注 意 : 应 该 类 型 反 应 对 原 料 的 要 求 , 主 要 考 虑 参 加 反 应 的 物 料 特 性 ;1.化 学 反 应 类 型 化 学 工 业 出 版 社 一 类 是 直 接 参 与 气 固 相 反 应 的 固 体物 料 的 规 格 要 求 ; 一 类 是 先 溶 解 于 溶剂 中 参 与 的 液 相 或 气 液 相 反 应 ;反 应 对 原 料 纯 度 的 要 求 ;反 应 对 原 料 纯 度

16、 的 要 求 ; 固 体 物 料 液 体 物 料气 体 物 料要求二 、 原 料 的 预 处 理2.对 原 料 规 格 的 要 求 化 学 工 业 出 版 社 二 、 原 料 的 预 处 理3.原 料 的 混 合定 义 : 原 料 的 混 合 ( Mixing of raw material) 是 指 参 加 化 学 反 应 的 两种 或 两 种 以 上 的 物 料 在 进 入 反 应 器 之 前 需 要 按 比 例 进 行 的 混 合 , 以 保 证反 应 的 正 常 进 行 。方 式 : 化 工 原 料 的 混 合 有 的 是 在 混 合 器 中 混 合 好 后 进 入 反 应 器 ; 有

17、 的 是在 反 应 器 中 进 行 混 合 , 混 合 后 直 接 升 温 反 应 。 气 固 相 反 应 的 气 体 反 应 物料 一 般 在 混 合 器 中 进 行 混 合 。 混 合 时 , 对 于 有 氧 参 加 的 化 学 反 应 各 反 应物 的 量 按 爆 炸 极 限 的 要 求 进 行 计 量 混 合 ; 无 氧 参 加 的 化 学 反 应 各 反 应 物料 一 般 是 以 化 学 计 量 比 为 基 础 , 经 具 体 的 工 艺 研 究 确 定 各 物 料 实 际 量 进行 混 合 。 气 液 相 反 应 , 反 应 物 料 有 的 是 气 体 , 有 的 是 液 体 ,

18、当 反 应 体 系是 液 相 , 原 料 的 混 合 根 据 工 艺 要 求 直 接 进 入 反 应 器 进 行 混 合 。 对 于 液 液相 反 应 , 反 应 物 料 可 能 是 液 体 , 也 可 能 是 固 体 。 是 液 体 的 直 接 按 照 计 量要 求 投 入 反 应 器 中 , 通 过 机 械 搅 拌 或 鼓 泡 搅 拌 使 其 混 合 均 匀 后 参 与 反 应 , 而 不 需 要 事 先 混 合 。 当 反 应 物 料 是 固 体 的 , 如 焙 烧 反 应 , 一 般 是 用 螺 旋推 进 器 送 入 焙 烧 炉 ; 若 是 液 相 反 应 , 有 的 是 按 照 计

19、量 比 投 入 反 应 器 的 溶剂 中 , 加 热 溶 解 , 然 后 进 行 反 应 , 也 有 的 是 先 熔 化 成 液 体 再 按 要 求 投 入反 应 器 进 行 反 应 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 原 料 输 送1.原 料 输 送 定 义原 料 输 送 是 指 利 用 输 送 机 械 将 原 料 从 储 存 区 输 送 到计 量 罐 或 者 反 应 器 让 其 参 与 化 学 反 应 的 过 程 。 根 据原 料 的 状 态 , 可 分 为 固 体 原 料 输 送 和 流 体 原 料 输 送 ,流 体 原 料 输 送 又 可 分 为 液 体 原 料 输 送 和 气 体

20、 原 料 输送 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 原 料 输 送2.固 体 原 料 输 送固 体 原 料 的 输 送 都 是 敞 开输 送 过 程 , 有 的 利 用 皮 带 输送 机 , 如 右 上 图 , 进 行 具 有一 定 斜 坡 高 度 的 输 送 , 如 电解 食 盐 水 溶 液 之 前 的 粗 盐 的精 制 , 就 是 利 用 皮 带 输 送 机械 将 工 业 粗 盐 从 粗 盐 仓 库 输送 到 具 有 一 定 高 度 的 食 盐 溶解 槽 中 ; 化 学 工 业 出 版 社 三 、 原 料 输 送2.固 体 原 料 输 送有 的 利 用 平 板 车 、 手 推 车 将固

21、 体 物 料 搬 运 到 反 应 装 置 ,然 后 利 用 料 斗 或 料 桶 通 过 手提 或 电 动 葫 卢 提 升 到 进 料 口送 入 反 应 器 中 ; 还 有 的 是 通过 螺 旋 推 进 器 连 续 不 断 地 定量 的 送 入 反 应 器 中 , 如 右 下图 。 由 于 固 体 物 料 的 输 送 相对 于 流 体 输 送 来 说 比 较 安 全 、方 便 、 快 捷 , 所 以 本 节 不 作为 重 点 介 绍 。 下 面 着 重 介 绍流 体 的 输 送 过 程 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 原 料 输 送3.流 体 输 送 v IS型 离 心 泵 和 压 缩

22、机 组无 论 是 气 体 或 是 液 体 的 输 送 总 是 以 一 定 的 流 速 或 流 量 沿 着 管 道 从 一 处 送 往 另 一 处 , 它 属 于流 体 动 力 过 程 的 单 元 操 作 过 程 。作 为 化 工 生 产 处 理 的 物 料 ( 包括 原 料 、 中 间 产 物 、 产 品 和 载体 等 ) 多 数 为 流 体 , 按 工 艺 要求 如 何 在 原 料 贮 罐 和 化 学 反 应设 备 之 间 把 这 些 物 料 安 全 的 输送 , 是 实 现 化 工 安 全 生 产 的 重要 环 节 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 原 料 输 送3.流 体 输 送

23、v IS型 离 心 泵 和 压 缩 机 组液 体 化 工 原 料 的 种 类 繁 多 , 性质 各 异 , 如 密 度 、 黏 度 、 毒 性 、腐 蚀 性 、 易 燃 性 与 易 爆 性 等 各不 相 同 , 而 且 温 度 变 化 较 大 ,从 低 于 -200 到 高 达 1000 以上 ; 压 力 从 高 度 真 空 到100MPa; 流 量 从 10-3m3/h到104m3/h以 上 , 所 以 输 送 液 体原 料 所 用 的 流 体 输 送 机 械 有 多 种 形 式 , 输 送 机 械 或 管 道 的 材质 也 是 多 种 多 样 , 但 工 业 上 最常 见 的 是 离 心

24、泵 。 气 体 常 用 的输 送 机 械 是 压 缩 机 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 原 料 输 送注 意当 送 料 点 流 体 的 位 能 足 够 高 时 , 所 要 求 的 流 体 输 送 量能 自 行 的 流 至 位 能 较 低 的 反 应 器 中 , 否 则 就 需 要 补 充能 量 以 才 能 满 足 输 送 的 要 求 。 补 充 能 量 的 方 式 对 于 液体 和 气 体 是 不 同 的 。 液 体 可 以 采 用 压 送 、 抽 吸 和 泵 送的 方 式 ; 气 体 采 用 鼓 风 机 和 压 缩 机 。 液 体 的 压 送 适 应于 那 些 挥 发 性 较 大

25、、 沸 点 较 低 、 易 于 发 生 燃 烧 爆 炸 的物 质 , 这 类 物 质 是 无 法 用 抽 吸 或 泵 送 的 方 式 输 送 。 抽吸 的 方 式 适 应 于 那 些 物 质 沸 点 较 高 、 挥 发 性 相 对 较 小 ;泵 送 一 般 适 应 于 水 溶 液 , 或 有 机 液 体 。 化 学 工 业 出 版 社 第 二 节 反 应 过 程(Reaction Process) 化 学 工 业 出 版 社 v应 用 知 识 :v 1 不 同 反 应 器 的 结 构 特 征 、 优 缺 点 以 及 适 用范 围 ;v 2 反 应 影 响 因 素 分 析 的 方 法 , 选 择

26、 反 应 条 件的 依 据 ;v 3 操 控 各 反 应 条 件 的 方 法 与 技 巧 。v技 能 目 标 : v 1 能 根 据 反 应 类 型 和 对 反 应 的 要 求 正 确 地 选用 化 学 反 应 器 ;v 2 能 够 分 析 简 单 化 学 反 应 的 工 艺 影 响 因 素 ,能 够 正 确 地 确 定 工 艺 条 件 ;v 3 能 够 正 确 地 控 制 工 艺 条 件 。 化 学 工 业 出 版 社 一 二 三一 、 反 应 器 选 型(Selection and Use of Reactor Type) 二 、 反 应 条 件 的 选 择( Selection of R

27、eaction Condition) 三 、 反 应 条 件 的 控 制( Control of Reaction Condition) 化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型(Selection and Use of Reactor Type) 化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型1.管 式 反 应 器 ( tubular reactor)注 意 管 式 反 应 器 的 结 构 特 性 、 优 缺 点 及 适 用 范 围 图 2-3 管 式 反 应 器 a 多 管 式 反 应 器 装 置 图 ; b.多 管 式 反 应 器 结 构 示 意 图 化 学 工 业

28、 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型2.釜 式 反 应 器 a.外 型 结 构 图 b.结 构 示 意 图图 2-4釜 式 反 应 器化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型3.固 定 床 式 反 应 器 图 2-5 固 定 床 式 反 应 器化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型4.流 化 床 式 反 应 器 图 2-6 流 化 床 反 应 器化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型5.鼓 泡 塔 式 反 应 器 图 2-7鼓 泡 塔 式 反 应 器化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型6.涓 流 床 反 应 器 图 2-8涓

29、流 床 式 反 应 器化 学 工 业 出 版 社 一 、 反 应 器 选 型6.浆 态 反 应 器 图 2-9浆 态 反 应 器1.原 料 气 进 口 ; 2.产 物 出 口 ; 3.热 介 质 ; 4.气 泡 ; 5.催 化 剂 +载 体化 学 工 业 出 版 社 图 2-10 板 式 塔 与 填 充 塔 一 、 反 应 器 选 型 7.板 式 塔 、 填 充 塔 反 应 器 化 学 工 业 出 版 社 二 、 反 应 条 件 的 选 择( Selection of Reaction Condition) 化 学 工 业 出 版 社 二 、 反 应 条 件 的 选 择v1.反 应 温 度 的

30、 选 择 ;v( 1) 理 论 分 析 , 即 满 足 反 应 热 力 学 和 动 力 分 析要 求 是 放 热 还 吸 热 ; 热 效 应 的 大 小 ; 转 折 温 度 ;阿 累 尼 乌 斯 方 程 和 反 应 速 率 方 程 式 ;v( 2) 催 化 剂 性 能 要 求 活 性 温 度 范 围 ;v( 3) 向 反 应 器 的 供 热 能 力 或 从 反 应 器 中 移 热 的能 力 即 放 热 或 吸 热 速 率 与 移 热 或 供 热 速 率 的 平衡 问 题 热 点 温 度 以 及 工 程 问 题 ;v( 4) 设 备 材 质 要 求 即 材 质 的 强 度 随 温 度 的 升高

31、而 下 降 。v以 下 教 学 内 容 均 采 用 分 组 讨 论 、 互 动 式 的 教 学 方 式 化 学 工 业 出 版 社 1.反 应 温 度 的 选 择理 论 分 析 , 即满 足 反 应 热 力学 和 动 力 分 析要 求 是 放 热还 吸 热 ; 热 效应 的 大 小 ; 转折 温 度 ; 阿 累 尼 乌 斯 方 程 和反 应 速 率 方 程式 ; 催 化 剂性 能 要求 活性 温 度范 围 ; v向 反 应 器 的供 热 能 力 或 从反 应 器 中 移 热的 能 力 即 放热 或 吸 热 速 率与 移 热 或 供 热速 率 的 平 衡 问题 热 点 温 度以 及 工 程 问

32、题 ; 设 备 材质 要 求 即 材质 的 强度 随 温度 的 升高 而 下降 。 二 、 反 应 条 件 的 选 择v以 下 教 学 内 容 均 采 用 分 组 讨 论 、 互 动 式 的 教 学 方 式 化 学 工 业 出 版 社 2021年 5月 31日 星 期 一 40 2.压 力 的 选 择一 是 反 应 压力 的 增 加 使反 应 在 热 力学 上 是 否 有利 , 主 要 是考 虑 反 应 前后 有 体 积 变化 的 气 相 或气 固 相 反 应 二 是 要 考 虑 增 加 压 力确 实 能 够 提 高 设 备 的生 产 能 力 , 但 是 对 设备 材 质 的 强 度 要 求

33、提高 , 设 备 的 投 资 费 用也 相 应 的 增 加 , 也 就是 说 设 备 生 产 能 力 的增 加 所 创 造 的 经 济 效益 是 否 能 超 过 设 备 投资 费 用 的 增 加 所 造 成 生 产 成 本 的 增 ; v三 是 要 考 虑整 个 系 统 的 压力 关 系 , 需 要负 压 操 作 时 ,就 要 选 择 机 械真 空 装 置 、 水流 喷 射 装 置 或蒸 汽 喷 射 装 置实 现 真 空 操 作 ; 需 要 加 压操 作 时 ,对 于 来 料系 统 不 能满 足 该 反应 压 力 要求 的 , 则需 要 加 压设 备 。 二 、 反 应 条 件 的 选 择v以

34、 下 教 学 内 容 均 采 用 分 组 讨 论 、 互 动 式 的 教 学 方 式 化 学 工 业 出 版 社 ( 1) 对 于 有 氧参 加 的 化 学 反 应的 原 料 配 比 考虑 爆 炸 极 限 , 什么 是 爆 炸 极 限 ?爆 炸 极 限 与 哪 些因 素 有 关 ? ( 2) 对 于 无 氧 参 加 的化 学 反 应 的 原 料 配 比 首先 考 虑 以 化 学 计 量 比 为 基础 , 然 后 再 考 虑 其 它 因 素 ,如 原 料 的 价 格 、 产 物 的 分离 难 易 程 度 等 , 才 能 确 定一 个 适 当 的 原 料 配 比 。二 、 反 应 条 件 的 选

35、择v以 下 教 学 内 容 均 采 用 分 组 讨 论 、 互 动 式 的 教 学 方 式要 求 : 在 老 师 的 引 导 下 能 否 举 出 一 些 实 例 。 可 以 采 用 提 问 、 讨 论 等 多 种 形 式 教 学 。 化 学 工 业 出 版 社 定 义 是 指 单 位 时 间 内 , 单 位 体积 的 催 化 剂 上 所 通 过 反 应 物 的 体积 ( 在 标 准 状 态 下 ) 单 位 为 标 准米 3/(米 3催 化 剂 小 时 ), 简 写 成 h-1。 空 间 速 度 简 称 空 速 , 常 用 SV表 示 :请 写 出 空 速 的 表 达 式 , 通 过 空 速换

36、算 得 到 倒 实 际 空 塔 气 速 , 通 过换 算 使 学 习 者 了 解 空 速 与 实 际 空塔 气 速 之 间 有 什 么 区 别 与 联 系 。 定 义 是 指 反 应 物 料 ( 蒸 汽 或 气 体 )在 催 化 剂 上 的 停 留 时 间 , 又 称 为 停留 时 间 。常 用 表 示 , 单 位 s ; 说 明 接 触 时间 与 转 化 率 、 选 择 性 、 生 产 能 力 之间 的 辩 证 关 系 。三 、 反 应 条 件 的 控 制 化 学 工 业 出 版 社 杂 质 及 有 害 物 质 的 来 源原 料 中 除 了 含 有 主 要 的 反 应 物 料 外 , 还 含

37、 有 一 些 对 催 化 剂 有毒 害 作 用 的 物 质 ; 还 有 虽 然 对 催 化 剂 无 害 但 是 却 会 恶 化 反 应条 件 的 有 害 物 质 ; 另 外 有 些 既 对 催 化 剂 无 毒 , 又 对 反 应 无 害的 惰 性 物 质 , 它 的 存 在 会 降 低 反 应 的 速 率 。5.原 料 纯 度二 、 反 应 条 件 的 选 择v以 下 教 学 内 容 均 采 用 分 组 讨 论 、 互 动 式 的 教 学 方 式对 于 催 化 剂 的 毒 物 和 容 易 恶 化 反 应 条 件 的 有 害 物 质 , 一 定 要 脱 除 到 反应 要 求 的 微 量 以 下

38、, 惰 性 物 质 也 要 控 制 其 含 量 。 除 了 空 气 或 氧 气 以 外 ,其 余 的 新 鲜 反 应 物 料 都 是 上 一 工 段 或 其 它 厂 家 的 化 工 产 品 , 其 产 品 质量 应 符 合 本 工 段 的 要 求 。 空 气 使 用 前 要 进 行 净 化 , 空 气 要 经 过 吸 附 除尘 , 水 洗 和 碱 洗 脱 除 酸 性 气 体 。 过 程 中 的 循 环 物 料 主 要 是 脱 除 惰 性 物质 , 以 提 高 反 应 的 速 率 。 对 于 某 些 气 固 相 反 应 , 经 分 离 产 物 后 , 有 大量 未 反 应 的 原 料 需 循 环

39、 使 用 , 但 不 能 全 部 循 环 , 必 须 有 部 分 气 体 放 空 、或 进 入 火 炬 烧 掉 , 或 经 脱 除 惰 性 气 体 后 循 环 气 再 与 新 鲜 原 料 气 混 合 进 入 反 应 器 进 行 反 应 , 这 样 做 的 目 的 就 是 为 了 控 制 惰 性 气 体 含 量 , 提 高反 应 物 的 浓 度 , 增 大 反 应 速 度 , 以 期 提 高 设 备 的 生 产 能 力 。化 学 工 业 出 版 社 三 、 反 应 条 件 的 控 制( Control of Reaction Condition) 化 学 工 业 出 版 社 注 意 : 对 于

40、高 职 学 生 来 说 控 制 反 应 条 件 比 选 择 反 应 条 件 更 重 要 , 因 为 选 择 条 件是 科 学 家 和 工 程 师 的 事 情 , 而 控 制 条 件 的 确 生 产 一 线 操 作 人 员 必 须 掌 握 的 技 术 。三 、 反 应 条 件 的 控 制1.反 应 温 度 的 控 制在 催 化 剂 确 定 的 情 况 下 , 反 应 温 度 指 标 是 确 定 的 , 但 是 反 应 温 度 能 否 稳定 在 工 艺 指 标 下 操 作 , 主 要 受 进 料 的 温 度 、 流 量 、 加 热 介 质 或 移 热 介 质的 流 量 和 温 度 、 反 应 器

41、的 结 构 型 式 和 使 用 状 态 的 影 响 。 反 应 温 度 的 控 制 取 决 于 进 料 流 量 、 进 料 组 成 、 换 热 介 质 的 状 态 等 。 化 学 工 业 出 版 社 负 压 操 作 下 的反 应 , 真 空 度的 大 小 主 要 靠真 空 设 备 来 控制 。 真 空 机 械前 有 一 缓 冲 罐, 靠 罐 顶 放 空阀 调 节 。 1 322.反 应 压 力 的 控 制 加 压 操 作 下的 反 应 , 压力 的 大 小 靠压 缩 机 的 回流 管 线 上 的回 流 阀 调 节或 者 缓 冲 罐顶 的 放 空 阀调 节 。常 压 反 应 , 在反 应 器 或

42、 连 同反 应 器 一 起 的产 物 冷 却 器 的最 高 点 均 设 有放 空 阀 , 该 放空 阀 在 正 常 反应 过 程 中 是 打开 的 , 绝 对 不允 许 关 闭 。 化 学 工 业 出 版 社 确 定 了 原 料 配 比 之 后 , 应 该 采 用 正 确 的 控 制 方 法 。 如 液相 物 料 的 流 量 或 配 比 的 控 制 , 一 般 采 用 离 心 泵 、 计 量 罐 、 液位 计 三 位 一 体 的 控 制 ; 也 可 采 用 计 量 泵 直 接 计 量 。 首 先 用 离心 泵 将 料 罐 中 的 料 液 打 入 高 位 计 量 槽 , 然 后 通 过 现 场

43、液 位 计或 远 程 指 示 液 位 计 对 其 进 行 计 量 放 入 反 应 器 中 , 这 类 计 量 只适 应 于 间 歇 反 应 过 程 ; 对 于 采 用 计 量 泵 计 量 的 过 程 , 可 以 适应 于 连 续 反 应 过 程 。 对 于 气 体 物 料 的 计 量 , 一 般 采 用 气 动 阀或 电 动 阀 自 动 调 节 。 自 动 阀 前 后 均 设 截 止 阀 , 另 外 还 有 旁 通阀 。 开 车 时 , 前 后 截 止 阀 均 打 开 , 旁 通 阀 关 闭 , 并 将 “ 自 动 ”调 节 打 至 “ 手 动 ” 调 节 , 当 流 量 指 标 数 值 接

44、近 于 “ 设 定 ” 值时 , 再 打 “ 自 动 ” 。 3.原 料 配 比 的 控 制 化 学 工 业 出 版 社 空 速 的 大 小 与 所 使 用 的 催 化 剂 有 很 大 的 关系 , 不 同 的 催 化 剂 有 不 同 的 空 速 数 值 ;同 一 催 化 剂 在 不 同 的 使 用 阶 段 采 用 不 同 的空 速 。 空 速 的 控 制 一 般 用 孔 板 流 量 计 、 文丘 里 流 量 计 。 实 际 空 速 控 制 过 程 中 还 要 参考 反 应 温 度 、 反 应 后 产 物 的 组 成 、 反 应 的压 力 降 及 催 化 剂 使 用 时 间 等 。4.空 速

45、的 控 制 化 学 工 业 出 版 社 5.原 料 纯 度 的 控 制 原 料 纯 度 是 根 据 化 学 反 应 对 原 料 要 求 进 行 控 制的 , 其 纯 度 是 否 符 合 要 求 由 原 料 来 源 确 定 。 进 入装 置 的 原 料 纯 度 必 须 符 合 工 艺 要 求 , 不 符 合 时 必须 拒 收 或 进 行 预 处 理 , 若 需 要 精 馏 、 吸 收 等 复 杂操 作 处 理 才 能 符 合 要 求 的 的 原 料 , 一 般 是 不 能 接收 的 ; 对 于 经 过 简 单 吸 附 、 干 燥 、 非 均 相 分 离 等操 作 处 理 后 能 满 足 要 求

46、的 原 料 可 以 接 收 ; 但 必 须用 这 些 简 单 的 预 处 理 过 程 进 行 处 理 后 才 能 进 行 配料 进 入 反 应 装 置 。 化 学 工 业 出 版 社 第 三 节 反 应 产 物 的 分 离 与 精 制 (Separation and Refinement of Reaction Products) 化 学 工 业 出 版 社 2 能 够根 据 液 体混 合 物 各物 质 的 沸点 、 互 溶性 等 选 择正 确 分 离方 案 ;1 对 各 种 高 温气 体 混 合 物 能 够选 择 正 确 的 分 离装 置 进 行 气 体 混合 物 的 分 离 操 作 ,能

47、够 回 收 高 温 气体 的 热 量 , 根 据能 级 要 求 合 理 利用 ;技 能 目 标 3 能 够 根 据固 体 混 合 物饱 和 溶 解 度 ,选 择 适 当 的溶 剂 , 进 行重 结 晶 操 作 ; 4 能 够对 气 固 、气 液 、 液液 和 气 液固 进 行 非均 相 分 离 。气 体 、 液 体 、 固 体 和 非 均 相 混 合 物 的 分 离 方 法 、 过 程和 原 则 。 应 用 知 识 化 学 工 业 出 版 社 1 342主 要内 容 一 、 气 体 混 合 物 的 分 离( Separation of Reacted Gas Mixture)二 、 液 体 混

48、 合 物 的 分 离( Separation of Reacted Liquid Mixture)三 、 固 体 混 合 物 的 分 离( Separation of Solid Mixture)四 、 非 均 相 混 合 物 的 分 离( Separation of Heterogeneous Mixture) 化 学 工 业 出 版 社 一 、 气 体 混 合 物 的 分 离( Separation of Reacted Gas Mixture) 化 学 工 业 出 版 社 一 、 气 体 混 合 物 的 分 离v1.合 成 甲 醇 后 气 体 混 合 物 分 离 过 程 ; 图 2-11

49、合 成 甲 醇 后 气 体 混 合 物 分 离 流 程 示 意 图化 学 工 业 出 版 社 2.以 石 脑 油 为 裂 解 原 料 的 烃 类 裂 解 气 的 分 离 ; 图 2-12裂 解 气 分 离 流 示 意 图化 学 工 业 出 版 社 二 、 液 体 混 合 物 的 分 离( Separation of Reacted Liquid Mixture) 化 学 工 业 出 版 社 二 、 液 体 混 合 物 的 分 离v三 个 方 案 :方 案 一 : 蒸 发 高 沸 塔 低 沸 塔 产 品 醋 酸方 案 二 : 蒸 发 低 沸 塔 高 沸 塔 产 品 醋 酸方 案 三 : 蒸 发

50、低 沸 塔 蒸 发 产 品 醋 酸 要 求 : 从 产 品 质 量 、 设 备 投 资 、 能 量 消 耗 等 方 面进 行 探 讨 , 从 而 达 到 确 定 分 离 方 案 。v举 例 : 粗 醋 酸 的 分 离 与 精 制 化 学 工 业 出 版 社 二 、 液 体 混 合 物 的 分 离v举 例 : 粗 醋 酸 的 分 离 与 精 制蒸 发 高 沸 塔 低 沸 塔 产 品 醋 酸蒸 发 低 沸 塔 高 沸 塔 产 品 醋 酸 12 3蒸 发 低 沸 塔 蒸 发 产 品 醋 酸 三个方案要 求 : 从 产 品 质 量 、 设 备 投 资 、 能 量 消 耗等 方 面 进 行 探 讨 ,

51、从 而 达 到 确 定 分 离 方 案 。化 学 工 业 出 版 社 三 、 固 体 混 合 物 的 分 离( Separation of Solid Mixture) 化 学 工 业 出 版 社 三 、 固 体 混 合 物 的 分 离v1.溶 解 ( dissolution)v就 是 选 择 适 当 的 溶 剂 将 粗 品 固 体 溶 解 其 中 形 成 稀溶 液 , 目 的 是 除 去 粗 品 中 不 溶 的 固 体 杂 质 , 以 制取 纯 度 较 高 的 符 合 产 品 质 量 要 求 的 晶 体 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 固 体 混 合 物 的 分 离v2.过 滤 (f

52、iltration)v就 是 去 除 在 溶 解 过 程 中 没 有 溶 解 的 固体 杂 质 , 此 时 过 滤 过 程 应 处 于 热 状 态过 滤 。 根 据 过 滤 推 动 力 不 同 可 分 为 :重 力 过 滤 、 加 压 过 滤 、 真 空 过 滤 和 离心 过 滤 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 固 体 混 合 物 的 分 离v3.结 晶 ( crystallization) v( 1) 利 用 共 同 离 子 效 应 , 加 入 具 有 同 离 子 的 固体 盐 于 溶 液 中 , 溶 液 中 相 对 更 不 易 溶 解 的 组 分 被析 出 , 加 入 的 固 体

53、盐 类 溶 解 , 进 入 液 相 , 取 代 被折 出 的 盐 类 , 例 如 联 合 制 碱 的 盐 析 结 晶 。v( 2) 利 用 冷 却 的 方 法 是 使 初 始 不 饱 和 溶 液 变 为饱 和 溶 液 、 过 饱 和 溶 液 , 使 晶 体 析 出 来 , 开 始 是细 微 的 晶 核 , 逐 步 再 与 后 面 折 出 的 结 晶 相 结 合 逐步 生 长 , 最 后 达 到 要 求 的 粒 度 。 化 学 工 业 出 版 社 三 、 固 体 混 合 物 的 分 离 v3.结 晶 ( crystallization) v ( 3) 在 蒸 发 结 晶 中 , 是 以 去 除

54、溶 剂 的 方 式 , 使 溶 液 由 不 饱 和 变成 饱 和 进 而 变 成 过 饱 和 溶 液 , 打 破 了 原 有 的 溶 解 度 平 衡 状 态 ,有 细 微 的 晶 核 折 出 , 然 后 互 相 结 合 或 生 长 达 到 成 品 结 晶 的 粒 度 。v ( 4) 真 空 结 晶 是 依 靠 闪 蒸 使 溶 剂 离 开 溶 液 , 同 时 又 有 潜 热 带 出 ,使 溶 液 温 度 下 降 , 也 就 是 兼 具 蒸 发 与 冷 却 的 双 重 效 应 , 从 而 达到 过 饱 和 状 态 , 有 部 分 晶 体 折 出 。v ( 5) 盐 析 结 晶 则 是 在 初 始

55、的 饱 和 溶 液 中 先 加 入 适 量 的 另 外 一 种固 体 盐 , 溶 液 中 相 对 更 不 易 溶 解 的 盐 被 新 加 入 的 盐 所 取 代 , 新固 体 盐 被 溶 解 , 而 液 相 中 的 盐 被 析 出 。 化 学 工 业 出 版 社 4.结 晶 器 ( crystallization tank)是 为 了 满 足 结 晶 需 要 的 装 置 。 按 照 溶 解度 因 温 度 的 变 化 的 特 性 不 同 , 结 晶 器 的基 本 类 型 有 : 冷 却 结 晶 器 、 蒸 发 结 晶 器 、真 空 结 晶 器 、 盐 析 结 晶 器 和 喷 雾 结 晶 器 、附

56、 有 反 应 的 结 晶 器 、 非 混 相 的 两 相 直 接接 触 致 冷 结 晶 器 等 。 根 据 “ 晶 习 ” 的 要求 选 择 不 同 的 结 晶 器 。所 谓 “ 晶 习 ” 就 是 晶 体 在 一 定 的 条 件 下形 成 特 定 的 晶 形 。 化 学 工 业 出 版 社 5.再 过 滤 (refiltration)v即 得 产 品 晶 体 , 再 过 滤 与 过 滤 的 不 同 点 , 是 其 处于 在 冷 态 过 滤 。 初 始 过 滤 时 , 为 了 防 止 已 经 溶 解的 晶 体 由 于 温 度 的 下 降 而 重 新 析 出 , 与 不 溶 解 的杂 质 一 起

57、 被 过 滤 掉 , 造 成 浪 费 , 所 以 初 始 过 滤 必须 热 过 滤 ; 再 过 滤 操 作 是 为 了 得 到 更 多 的 晶 体 ,必 须 降 低 晶 体 的 饱 和 溶 解 度 , 所 以 再 过 滤 必 须 采用 冷 过 滤 。 而 且 过 滤 后 的 母 液 可 作 为 溶 剂 回 收 使用 。 对 晶 体 进 行 再 洗 涤 , 可 除 去 晶 体 中 包 裹 的 杂质 , 晶 体 中 的 杂 质 是 否 除 去 干 净 , 常 用 洗 涤 液 的pH值 作 为 控 制 指 标 , 当 pH值 接 近 于 7时 , 可 以 认为 洗 涤 干 净 。 化 学 工 业 出

58、 版 社 6.干 燥 ( chemical or physical drying) 目 的 是 使 湿 滤 饼 除 去 其 中 的 湿 份 , 得 到 干 燥 的产 品 。 干 燥 过 程 控 制 的 好 坏 是 控 制 产 品 质 量 的关 键 操 作 步 骤 。 化 学 工 业 出 版 社 四 、 非 均 相 混 合 物 的 分 离( Separation of Heterogeneous Mixture) 化 学 工 业 出 版 社 四 、 非 均 相 混 合 物 的 分 离v此 外 非 均 相 混 合 物 的 分 离 特 指 产 物 离 开 反应 器 之 后 , 但 还 没 有 进 入

59、 精 制 操 作 之 前 的非 均 相 分 离 。 化 学 工 业 出 版 社 第 四 节 产 品 的 包 装 与 储 运(Packing, Storing and Transporting of Products) 化 学 工 业 出 版 社 产 品 包 装 是 实 现 产 品 商品 化 的 重 要 一 环 。 包 装 总 的要 求 是 安 全 、 经 济 、 环 保 、实 用 , 最 终 将 产 品 安 全 地 送到 用 户 手 中 。知 识 拓 展 化 学 工 业 出 版 社 Reality第 四 节 产 品 的 包 装 与 储 运一 、 按 物 质 的 状 态 分 类二 、 按 材 质

60、 分 类三 、 按 封 口 类 别 分 类四 、 包 装 物 外 观 印 刷 要 求 化 学 工 业 出 版 社 一 、 按 物 质 的 状 态 分 类v气 : 气 体 贮 存 有 钢 瓶 、 气 柜 , 气 柜 又 分 为 湿 式低 压 气 柜 、 干 式 低 压 气 柜 和 高 压 气 柜 等v液 : 液 体 有 桶 装 和 瓶 装v固 : 固 体 主 要 是 袋 装 和 瓶 装 , 少 量 利 用 桶 装 ; 化 学 工 业 出 版 社 二 、 按 材 质 分 类v 非 金 属 类 包 装 , 如 塑 料 、 纸质 等 。v 金 属 类 包 装 。 化 学 工 业 出 版 社 缝 线 。

61、 采 用 缝线 的 包 装 有 : PP编 织 袋 、 纸 塑 袋 、纸 袋 等 。 不 封 口 袋包 装 或 自 封口 包 装 : 热 封 。 采 用 热 封 的包 装 有 : PE聚 乙 烯 薄膜 袋 , 热 熔 胶 袋 和 铝箔 袋 等 。三 、 按 封 口 类 别 分 类化 学 工 业 出 版 社 四 、 包 装 物 外 观 印 刷 要 求v对 于 有 毒 物 质 , 要 有 骷 颅 人 头 标 志 , 在 人 头 标 志 下方 标 明 毒 物 或 剧 毒 物 ;v商 标 , 商 品 名 、 化 学 名 称 ;v纯 物 质 要 有 化 学 分 子 式 或 结 构 式 , 分 子 量 ;

62、v混 合 物 要 注 明 主 要 物 质 和 主 要 添 加 物 的 名 称 及 其 含量 ;v产 品 的 主 要 性 能 、 适 用 范 围 , 有 的 要 注 明 用 法 与 用量 ;v袋 或 桶 毛 重 、 净 重 以 及 误 差 ;v厂 址 , 联 系 方 式 , 生 产 日 期 等 。袋 装 或 桶 装 外 观 印 刷 要 求 是 : 化 学 工 业 出 版 社 v 本 章 主 要 介 绍 了 : 原 料 选 用 与 储 存 的 原 则 、 原 料 的 预 处 理 方 法 和 过程 、 原 料 的 输 送 原 则 , 反 应 器 的 选 型 、 反 应 条 件 的 选 择 、 反 应

63、 器 的操 控 过 程 , 反 应 产 物 的 分 离 精 制 及 产 品 的 包 装 与 储 运 。v 1.化 工 原 料 有 气 、 液 、 固 三 种 不 同 的 状 态 。 当 选 用 的 是 化 工 起 始 原料 时 , 不 同 的 原 料 状 态 可 用 不 同 的 处 理 方 法 ;v 2.化 学 反 应 器 的 结 构 型 式 、 适 用 范 围 、 选 用 方 法 , 重 点 要 掌 握 使 用方 法 ;v 3., 反 应 温 度 、 反 应 压 力 、 空 间 速 度 、 原 料 配 比 和 原 料 纯 度 等 工 艺条 件 的 选 控 原 则 和 方 法 ;v 4.根 据

64、 不 同 的 产 物 的 状 态 和 物 理 性 质 确 定 其 分 离 方 法 。v 5.非 均 相 混 合 物 的 分 离 是 由 反 应 过 程 向 产 物 分 离 过 程 过 渡 的 中 间 阶段 , 它 主 要 包 括 气 固 分 离 、 气 液 分 离 和 液 液 分 离 过 程 。v 6.产 品 的 包 装 是 知 识 拓 展 部 分 。 熟 悉 包 装 材 质 、 包 装 规 格 、 包 装 要求 , 尤 其 是 包 装 要 求 , 要 达 到 安 全 、 经 济 、 环 保 、 实 用 , 不 至 于 因过 度 的 包 装 而 增 加 用 户 过 多 的 支 出 , 同 时

65、还 要 有 防 伪 标 志 , 不 仅 保护 厂 家 的 利 益 , 而 且 更 重 要 的 是 保 护 消 费 者 的 合 法 权 益 。本 章 小 结 化 学 工 业 出 版 社 综 合 练 习v1.在 制 备 脲 醛 树 脂 过 程 中 , 所 用 原 料 为 尿 素 和 甲醛 , 所 使 用 的 催 化 剂 为 固 碱 , 请 问 对 原 料 和 催 化剂 有 什 么 要 求 , 在 投 入 反 应 器 前 要 进 行 何 种 处 理 ,选 择 何 种 反 应 器 , 如 何 控 制 反 应 条 件 , 产 物 应 该如 何 处 理 才 能 达 到 产 品 的 要 求 ? 通 过 分

66、析 , 写 出实 验 方 案 , 请 查 阅 资 料 后 再 做 练 习 。v2.合 成 氨 原 料 气 净 化 过 程 阅 读 资 料 , 见 教 材 , 阅读 后 , 写 出 净 化 工 艺 过 程 , 同 时 确 定 相 应 的 单 元操 作 设 备 。 化 学 工 业 出 版 社 复 习 思 考 题 1.化 工 原 料 有 哪 三 种 状 态 , 每 种 状 态 的 净 化 方法 有 哪 些 ? 请 用 列 表 方 法 回 答 。2.化 工 原 料 输 送 机 械 有 哪 些 , 请 列 出 液 体 原 料 的 输送 机 械 。3.固 定 床 反 应 器 与 流 化 床 反 应 器 各 有 什 么 优 缺 点 ?4.塔 式 反 应 器 适 用 于 何 种 类 型 反 应 ?5.影 响 反 应 温 度 的 因 素 有 哪 些 ?7.当 合 成 甲 醇 的 温 度 上 升 时 , 请 分 析 影 响 因 素 和 确定 调 节 方 案 。6.反 应 压 力 的 确 定 主 要 考 虑 哪 些 因 素 ? 化 学 工 业 出 版 社 复 习 思 考 题 8.液 体 混 合 物 的 分

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