三传一反概括了化工生产过程的全部特征,传递过程被认为是单元操作的理论基础,开辟了化学工程发展过程的第二个历程。
“三传”为动量传递(流体输送、过滤、沉降、固体流态化等,遵循流体动力学基本规律)、热量传递(加热、冷却、蒸发、冷凝等,遵循热量传递基本规律)和质量传递(蒸馏、吸收、萃取、干燥等,遵循质量传递基本规律),“一反”为化学反应过程,简称为“三传一反”。
三传 | 单元操作 | 目的 | 物态 | 原理 |
动量传递 | 流体输送 | 以一定流量将流体从一处送到另一处 | 液体或气体 | 输入机械能 |
沉降 | 非均相混合物的分离 | 液体-固体 气体-固体 | 利用密度差引起的沉降运动 | |
过滤 | 非均相混合物的分离 | 液体-固体 气体-固体 | 利用过滤介质使固体颗粒与流体分离 | |
热量传递 | 传递 | 使物料升温、降温、改变相态 | 气体或液体 | 利用温度差引入或导出热量 |
蒸发 | 溶剂与不挥发溶质的分离 | 液体 | 供热以汽化溶剂 | |
质量传递 | 气体吸收 | 均相混合物的分离 | 气体 | 气体混合物各组分在溶剂中溶解度的差异 |
液体精馏 | 均相混合物的分离 | 液体 | 各组分挥发度不同 | |
干燥 | 去湿 | 固体 | 供热汽化湿分 | |
萃取 | 均相混合物的分离 | 液体 | 待分离溶液中各组分在萃取剂中溶解度的差异 |
“三传”过程具有以下特点:
1、他们都是物理过程,这些操作只改变物料状态或其物理性质,不改变物料的化学性质。
2、他们都是化学工业生产中共有的操作。例如:制糖工业中稀糖液的浓缩和制碱工业中苛性钠稀溶液的浓缩,都是通过蒸发这一单元操作来实现的;酒精工业中酒精的提纯与石油化工中烃类的分离,都要进行蒸馏操作等,所以各种化工生产过程,可由若干单元操作与化学反应过程做适当的串联组合而构成。
3、单元操作用于不同的化工生产过程时,其基本原理是相同的,而且进行该操作的设备往往也是通用设备。如蒸发操作使用的蒸发器与精馏操作过程使用的再沸器等。
“一反”通常有如下反应:
1、酯化反应:酸和醇反应生成酯。
2、化氢还原:有机化合物和氢气反应生成烃醇等。
3、氧化反应:氧和有机化合物反应生成羧酸、醛、酮等。
4、烷基化反应:烯烃和烷基化合物反应生成更高碳数的烃。
5、酸碱中和反应:酸和碱反应生成盐和水。
6、加成聚合反应:单体分子之间发生加成反应,生成高分子物质。
7、消磷反应:磷酸盐和钙、镁等金属离子形成难溶固体,从而除去水中的无机磷。
8、消氧化反应:去除有机物污染物,如化学氧化和高级氧化等。