Sổ tay Thiết kế và Lựa chọn Thiết bị Quy trình Hóa học của Stanley M. Walas

• Tác giả: Stanley M. Walas
• Trường học: University of Kansas
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Lựa chọn và thiết kế thiết bị quá trình hóa học
• Loại tài liệu: Sách giáo khoa
• Năm xuất bản: 1990
• Địa điểm: Newton

Tóm tắt

I. Tổng quan về Chemical Process Equipment Selection and Design Stanley M

Cuốn sách Chemical Process Equipment Selection and Design của Stanley M. Walas là tài liệu tham khảo hàng đầu trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học. Được xuất bản lần đầu năm 1990 bởi nhà xuất bản Butterworth-Heinemann, cuốn sách thuộc bộ sách danh giá Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering. Tác giả Stanley M. Walas công tác tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Dầu khí, Đại học Kansas, Hoa Kỳ. Cuốn sách cung cấp kiến thức toàn diện về cách lựa chọn và thiết kế các thiết bị sử dụng trong quy trình hóa học. Nội dung bao gồm nhiều chủ đề quan trọng như truyền chất rắn, cân bằng vật chất và năng lượng, thiết kế lò phản ứng, tách chất lỏng và nhiều lĩnh vực khác. Đây là nguồn tài liệu không thể thiếu cho sinh viên kỹ thuật hóa học, kỹ sư thiết kế và các chuyên gia trong ngành công nghiệp hóa chất. Cuốn sách được đánh giá cao nhờ tính thực tiễn và khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất công nghiệp.

1.1. Thông tin xuất bản và tác giả Stanley M. Walas

Chemical Process Equipment Selection and Design được xuất bản bởi Butterworth-Heinemann, một bộ phận của Reed Publishing (USA) Inc. Cuốn sách có mã ISBN 0-7506-9385-1, thuộc Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering. Tác giả Stanley M. Walas là giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Dầu khí thuộc Đại học Kansas. Bộ sách bao gồm nhiều tác phẩm uy tín khác như Constitutive Equations for Polymer Melts and Solutions của Ronald G. Larson, Gas Separation by Adsorption Processes của Ralph T. Yang. Cuốn sách được biên soạn với sự cố vấn của các chuyên gia hàng đầu từ MIT, Caltech và Princeton University. Đây là ấn bản tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong đào tạo kỹ thuật hóa học trên toàn thế giới.

1.2. Phạm vi nội dung và cấu trúc cuốn sách

Cuốn sách Chemical Process Equipment Selection and Design bao gồm nhiều chương với nội dung chuyên sâu về thiết bị quy trình hóa học. Các chủ đề chính bao gồm truyền chất rắn, cân bằng vật chất và năng lượng, thiết kế hệ thống ống dẫn, và quy trình tách chiết. Mỗi chương cung cấp ví dụ thực tế, biểu đồ kỹ thuật và tài liệu tham khảo chi tiết. Cuốn sách còn bao gồm phần Rules of Thumb giúp kỹ sư đưa ra quyết định nhanh chóng trong thiết kế. Nội dung được trình bày theo logic từ lý thuyết đến ứng dụng thực tế. Các tiêu chuẩn công nghiệp và quy tắc an toàn được tích hợp throughout cuốn sách. Đây là tài liệu tham khảo toàn diện cho mọi giai đoạn thiết kế nhà máy hóa chất.

II. Các vấn đề trong lựa chọn thiết bị quy trình hóa học hiện nay

Việc lựa chọn thiết bị quy trình hóa học đối mặt với nhiều thách thức phức tạp trong ngành công nghiệp hiện đại. Kỹ sư phải cân nhắc nhiều yếu tố cùng lúc: hiệu suất vận hành, chi phí đầu tư ban đầu, chi phí bảo dưỡng và tuổi thọ thiết bị. Tiêu chuẩn an toàn là yếu tố then chốt. Các tiêu chuẩn này được thiết lập bởi các tổ chức uy tín và được kiểm soát nghiêm ngặt bởi các cơ quan bảo hiểm. Ngay cả khi chỉ mang tính tự nguyện, các tiêu chuẩn này đại diện cho kinh nghiệm tích lũy và là yêu cầu tối thiểu cho thực hành tốt. Một vấn đề lớn khác là thiếu thông tin về dữ liệu độc quyền của các nhà sản xuất. Cuốn sách của Stanley M. Walas giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp danh mục tài liệu tham khảo phong phú. Việc tích hợp nhiều loại thiết bị trong một quy trình phức tạp đòi hỏi kiến thức liên ngành sâu rộng.

2.1. Thách thức về tiêu chuẩn và quy định an toàn

Ngành công nghiệp hóa chất chịu sự điều chỉnh nghiêm ngặt của nhiều tổ chức tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Có khoảng 50 tổ chức và 60 chủ đề tiêu chuẩn liên quan đến ngành hóa chất được liệt kê trong các tài liệu chuyên ngành. National Bureau of Standards Publication 329 chứa khoảng 25.000 tiêu đề tài liệu kỹ thuật. Dịch vụ NBS-SIS duy trì bộ sưu tập tham khảo 200.000 mục có thể truy cập qua thư hoặc điện thoại. Thông tin về tiêu chuẩn nước ngoài có thể thu thập thông qua American National Standards Institute (ANSI). Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo an toàn mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí bảo hiểm và tính hợp pháp của nhà máy. Kỹ sư thiết kế phải cập nhật liên tục các thay đổi trong quy định để tránh rủi ro pháp lý và kỹ thuật.

2.2. Khó khăn trong tiếp cận dữ liệu thiết kế độc quyền

Nhiều dữ liệu thiết kế quan trọng được các nhà sản xuất và công ty kỹ thuật giữ bí mật dưới dạng dữ liệu độc quyền. Cuốn sách của Rasmussen và Fredenslund (1980) dành riêng cho kỹ sư hóa học và trích dẫn một số tài liệu không có trong các thư mục khác. Sách của Leesley chứa nhiều thông tin về cơ sở dữ liệu độc quyền và phương pháp thiết kế. Trong các phiên bản hiện tại và trước đó, cuốn sách của Peters và Timmerhaus cung cấp nhiều thư mục hữu ích theo chủ đề phân loại. Việc tìm kiếm thông tin về quy trình sản xuất hóa chất đòi hỏi tham khảo các bách khoa toàn thư như Kirk-Othmer (1978-1984), McKetta và Cunningham (1976-nay) và Ullmann (1972-1983). Những thách thức này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xây dựng mạng lưới chuyên gia và tổ chức kỹ thuật để chia sẻ kiến thức.

III. Phương pháp lựa chọn và thiết kế thiết bị theo Stanley M

Stanley M. Walas trình bày phương pháp lựa chọn thiết bị quy trình hóa học dựa trên nền tảng khoa học vững chắc kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn. Phương pháp bắt đầu bằng việc phân tích cân bằng vật chất và năng lượng toàn diện cho quy trình. Tiếp theo, kỹ sư xác định các thông số vận hành chính bao gồm nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và thành phần hóa học. Từ các thông số này, việc lựa chọn loại thiết bị phù hợp được thực hiện theo quy trình có hệ thống. Cuốn sách cung cấp các bảng dữ liệu, đồ thị tương quan và công thức tính toán chi tiết cho từng loại thiết bị. Phương pháp thiết kế bao gồm cả tính toán lý thuyết và hệ số an toàn thực tế. Phần Rules of Thumb trong cuốn sách cung cấp các quy tắc nhanh giúp kỹ sư đưa ra quyết định ban đầu hiệu quả. Quy trình lặp lại được khuyến nghị để tối ưu hóa thiết kế cuối cùng.

3.1. Quy trình cân bằng vật chất và năng lượng

Cân bằng vật chất và năng lượng là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế quy trình hóa học. Quy trình này yêu cầu xác định chính xác tất cả các dòng chảy vào và ra của hệ thống. Bảng cân bằng nội bộ (Internal Engineering Standards) được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các phép tính. Mỗi loại thiết bị có phương pháp cân bằng riêng biệt phù hợp với cơ chế hoạt động. Ví dụ, lò phản ứng yêu cầu cân bằng phản ứng hóa học, trong khi thiết bị chưng cất cần cân bằng pha. Cuốn sách cung cấp các ví dụ thực tế về quy trình sản xuất amoniac, benzene và nhiều sản phẩm hóa chất khác. Các phép tính được trình bày từng bước, dễ dàng áp dụng cho các bài toán thiết kế thực tế trong công nghiệp.

3.2. Ứng dụng tiêu chuẩn kỹ thuật trong thiết kế

Các tiêu chuẩn kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế và lựa chọn thiết bị quy trình hóa học. Cuốn sách tham khảo nhiều tiêu chuẩn quốc tế bao gồm Graphical Symbols for Piping System and Plant (British Standard 1553) và Graphical Symbols for Process Flow Diagrams (ASA Y32.1961). Các tiêu chuẩn này đảm bảo tính thống nhất trong bản vẽ kỹ thuật và thiết kế đường ống. Tài liệu của Austin về Chemical Engineering Drawing Symbols cung cấp hướng dẫn chi tiết về ký hiệu kỹ thuật. Weaver trong Process Piping Design trình bày quy tắc thiết kế đường ống công nghiệp. Ludwig trong Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants cung cấp phương pháp thiết kế ứng dụng thực tế. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn giúp giảm thiểu sai sót và đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị trong hệ thống.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của cuốn sách Chemical Process Equipment

Cuốn sách Chemical Process Equipment Selection and Design của Stanley M. Walas đã chứng minh giá trị vượt thời gian trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học. Được xuất bản từ năm 1990, nội dung vẫn giữ nguyên tính ứng dụng cao nhờ nguyên tắc kỹ thuật cơ bản không thay đổi. Cuốn sách phục vụ nhiều đối tượng từ sinh viên đại học đến kỹ sư chuyên nghiệp và nhà quản lý dự án. Các ví dụ thực tế về quy trình sản xuất amoniac, benzene và nhà máy xử lý khí minh họa rõ ràng lý thuyết. Bản vẽ kỹ thuật và sơ đồ quy trình được trình bày chi tiết theo tiêu chuẩn công nghiệp. Tài liệu tham khảo phong phú giúp người đọc mở rộng kiến thức chuyên sâu. Cuốn sách này là công cụ không thể thiếu trong thư viện kỹ thuật của bất kỳ tổ chức nào hoạt động trong lĩnh vực hóa chất và dầu khí.

4.1. Ứng dụng trong đào tạo kỹ thuật hóa học

Cuốn sách Chemical Process Equipment Selection and Design được sử dụng rộng rãi trong chương trình đào tạo kỹ thuật hóa học tại các đại học hàng đầu. Nội dung sách cung cấp nền tảng lý thuyết vững chắc kết hợp với bài tập thực hành phong phú. Sinh viên có thể học cách đọc bản vẽ kỹ thuật quy trình và hiểu ý nghĩa của các ký hiệu tiêu chuẩn. Phần ví dụ về quy trình sản xuất giúp sinh viên kết nối kiến thức sách vở với thực tế công nghiệp. Cuốn sách cũng hướng dẫn cách sử dụng tài liệu tham khảo và tiêu chuẩn kỹ thuật một cách hiệu quả. Giảng viên sử dụng nội dung sách để thiết kế bài giảng và đề thi thực hành. Đây là tài liệu chuẩn cho nhiều khóa học về thiết kế nhà máy hóa chất và kỹ thuật quy trình.

4.2. Giá trị tham khảo cho dự án công nghiệp thực tế

Trong thực tế công nghiệp, cuốn sách của Stanley M. Walas được sử dụng làm tài liệu tham khảo chính cho các dự án thiết kế nhà máy hóa chất. Kỹ sư áp dụng các phương pháp trong sách để lựa chọn thiết bị phù hợp với yêu cầu quy trình cụ thể. Phần Rules of Thumb giúp tiết kiệm thời gian trong giai đoạn lập kế hoạch ban đầu. Các sơ đồ quy trình mẫu cung cấp khuôn mẫu cho thiết kế nhà máy mới. Cuốn sách cũng hữu ích cho việc đánh giá và cải tiến nhà máy hiện có. Thông tin về tiêu chuẩn và quy định giúp đảm bảo tính hợp pháp của dự án. Đội ngũ kỹ sư dự án sử dụng sách như công cụ tra cứu nhanh trong quá trình ra quyết định kỹ thuật quan trọng tại hiện trường và văn phòng thiết kế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BUTTERWORTH-HEINEMANN SERIES IN CHEMICAL ENGINEERING SERIES EDITOR ADVISORY EDITORS HOWARD BRENNER ANDREAS ACRIVOS Massachusetts Institute of Technology The City College of CUNY JAMES E. BAILEY California Institute of Technology MANFRED M O R A R I California Institute of Technology E. BRUCE NAUMAN Rensselaer Polytechnic Institute ROBERT K. PRUD’HOMME Princeton University SERIES TITLES Chemical Process Equipment Stanley M. Walas Constitutive Equations for Polymer Melts and Solutions Ronald G. Larson Gas Separation by Adsorption Processes Ralph T. Yang Heterogeneous Reactor Design Hong H. Lee Molecular Thermodynamics of Nonideal Fluids Lloyd L. Lee Phase Equilibria in Chemical Engineering Stanley M. Walas Transport Processes in Chemically Reacting Flow Systems Daniel E. Rosner Viscous Flows: The Practical Use of Theory Stuart Winston Churchill RELATED TITLES Catalyst Supports and Supported Catalysts Alvin B. Stiles Enlargement and Compaction of Particulate Solids Nayland Stanley-Wood Fundamentals of Fluidized Beds John G. Yates Liquid and Liquid Mixtures J. Swinton Mixing in the Process Industries N. Nienow Shell Process Control Workshop David M. Prett and Manfred Morari Solid Liquid Separation Ladislav Svarovsky Supercritical Fluid Extraction Mark A. McHugh and Val . Krukonis Chemical Process Equipment Selection and Design Stanley M. Walas Department of Chemical and Petroleum Engineering University of Kansas To the memory of my parents, Stanklaus and Apolonia, and to my wife, Suzy Belle Copyright 0 1990 by Butterworth-Heinemann, a division of Reed Publishing (USA) Inc. All rights reserved. The information contained in this book is based on highly regarded sources, all of which are credited herein. A wide range of references is listed. Every reasonable effort was made to give reliable and up-to-date information; neither the author nor the publisher can assume responsibility for the validity of all materials or for the consequences.of their use. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without the prior written permission of the publisher. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Walas, Stanley M. Chemical process equipment. (Butterworth-Heinemann series in chemical engineering) Includes bibliographical references and index. Chemical engineering-Apparatus and supplies.2’83 87-26795 ISBN 0-7506-9385-l (previously ISBN o-409-90131-8) British Library Cataloguing in Publication Data Walas, Stanley M. Chemical process equipment. series in chemical engineering). Chemical engineering-Apparatus and supplies I.2’8 TP157 ISBN 0-7506-9385-l (previously ISBN o-409-90131-8) Butterworth-Heinemann 3 13 Washington Street Newton, MA 02158-1626 10 9 8 7 Printed in the United States of America Contents LIST OF EXAMPLES ix CHAPTER 5 TRANSFER OF SOLIDS 69 PREFACE xi 5. Equipment 72 RULES OF THUMB: SUMMARY xiii Operating Conditions 73 Power Consumption and Pressure Drop 7 4 5. Mechanical Conveyors and Elevators 76 CHAPTER 1 INTRODUCTION 1 Properties of Materials Handled 76 1. Process Design I Screw Conveyors 76 1. Equipment 1 Belt Conveyors 76 Vendors’ Questionnaires 1 Bucket Elevators and Carriers 78 Specification Forms 1 Continuous Flow Conveyor Elevators 82 1. Categories of Engineering Practice 1 5. Sources of Information for Process Design 2 References 88 1. Codes, Standards, and Recommended Practices 2 1. Material and Energy Balances 3 1. Economic Balance 4 CHAPTER 6 FLOW OF FLUIDS 91 1. Safety of Plant and Environment 7 6. Properties and Units 91 6. Energy Balance of a Flowing Fluid 92 1. Steam and Power Supply 9 1. Liquids 94 Fittings and Valves 95 Utilities 1 2 1. Laboratory and Pilot Plant Work 12 Orifices 95 Power Requirements 98 References 1 5 6. Optimum Pipe Diameter 100 CHAPTER 2 FLOWSHEETS 19 6. Non-Newtonian Liquids 100 Viscosity Behavior 100 2. Block Flowsheets 19 Pipeline Design 106 2. Mechanical (P&I) Flowsheets 19 Isentropic Flow 109 2. Utility Flowsheets 19 Isothermal Flow in Uniform Ducts 110 2. Drawing of Flowsheets 20 Adiabatic Flow 110 References 31 Nonideal Gases 111 Appendix 2.1 Descriptions of Example Process 6. Liquid-Gas Flow in Pipelines 111 Flowsheets 33 Homogeneous Model 113 Separated Flow Models 114 Other Aspects 114 CHAPTER 3 PROCESS CONTROL 39 6. Granular and Packed Beds 117 Single Phase Fluids 117 3. Feedback Control 39 Two-Phase Flow 118 Symbols 39 6. Gas-Solid Transfer 119 Cascade (Reset) Control 42 Choking Velocity 119 3. Individual Process Variables 4.2 Pressure Drop 119 Temperature 42 6. Fluidization of Beds of Particles with Gases 120 Pressure 42 Characteristics of Fluidization 123 Level of Liquid 43 Sizing Equipment 123 Flow Rate 43 References 127 Flow of Solids 43 Flow Ratio 43 Composition 43 CHAPTER 7 FLUID TRANSPORT EQUIPMENT 129 3. Equipment Control 43 Heat Transfer Equipment 44 7. Piping 129 Distillation Equipment 47 Valves 129 Liquid-Liquid Extraction Towers 50 Control Valves 129 Chemical Reactors 53 7. Pump Theory 131 Liquid Pumps 55 Basic Relations 131 Solids Feeders 55 Pumping Systems 133 Compressors 55 7. Pump Characteristics 134 References 60 7. Criteria for Selection of Pumps 140 7. Equipment for Gas Transport 143 Fans 143 CHAPTER 4 DRIVERS FOR MOVING Compressors 145 EQUIPMENT 61 Centrifugals 1 4 5 Axial Flow Compressors 146 4. Motors 61 Reciprocating Compressors 146 Induction 61 Rotary Compressors 149 Synchronous 61 7. Theory and Calculations of Gas Compression 153 Direct Current 61 Dimensionless Groups 153 4. Steam Turbines and Gas Expanders 62 Ideal Gases 153 4. Combustion Gas Turbines and Engines 6 5 Real Processes and Gases 156 References 68 Work on Nonideal Gases 156 vi CONTENTS Efficiency 1.59 Refractories 221 Temperature Rise, Compression Ratio, Volumetric 8. Refrigeration 224 Efficiency 159 Compression Refrigeration 224 7. Ejector and Vacuum Systems 162 Refrigerants 226 Ejector Arrangements 162 Absorption Refrigeration 229 Air Leakage 164 Cryogenics 229 Steam Consumption 165 References 229 Ejector Theory 166 Glossary for Chapter 7 166 9 DRYERS AND COOLING TOWERS 231 References 167 9. Interaction of Air and Water 231 9. Rate of Drying 234 CHAPTER 8 HEAT TRANSFER AND HEAT Laboratory and Pilot Plant Testing 237 EXCHANGERS 169 9. Classification and General Characteristics of 8. Conduction of Heat 169 Dryers 237 Thermal Conductivity 169 Products 240 Hollow Cvlinder 170 Costs 240 Composite Walls 170 Specification Forms 240 Fluid Films 170 9. Mean Temperature Difference 172 9. Continuous Tray and Conveyor Belt Dryers 242 Single Pass Exchanger 172 9. Rotary Cylindrical Dryers 247 Multipass Exchangers 173 9. Drum Dryers for Solutions and Slurries 254 F-Method 173 9. Pneumatic Conveying Dryers 255 O-Method 179 9. Fluidized Bed Dryers 262 Selection of Shell-and-Tube Numbers of Passes 179 9. Spray Dryers 268 Example 179 Atomization 276 8. Heat Transfer Coefficients 179 Applications 276 Overall Coefficients 180 Thermal Efficiency 276 Fouling Factors 180 Design 276 Individual Film Coefficients 180 9. Theorv of Air-Water Interaction in Packed Metal Wall Resistance 18.2 Towers 277 Dimensionless Groups 182 Tower Height 279 8. Data of Heat Transfer Coefficients 182 9. Cooling Towers 280 Direct Contact of Hot and Cold Streams 185 Water Factors 285 Natural Convection 186 Testing and Acceptance 285 Forced Convection 186 References 285 Condensation 187 Boiling 187 Extended Surfaces 188 CHAPTER 10 MIXING AND AGITATION 287 8. Pressure Drop in Heat Exchangers 188 10. A Basic Stirred Tank Design 287 8. Types of Heat Exchangers 188 The Vessel 287 Plate-and-Frame Exchangers 189 Baffles 287 Spiral Heat Exchangers 194 Draft Tubes 287 Compact (Plate-Fin) Exchangers 194 Impeller Types 287 Air Coolers 194 Impeller Size 287 Double Pipes 19. Shell-and-Tube Heat Exchangers 195 Impeller Location 288 Construction 195 10. Kinds of Impellers 288 Advantages 199 10. Characterization of Mixing Quality 290 Tube Side or Shell Side 199 10. Power Consumption and Pumping Rate 292 Design of a Heat Exchanger 199 10. Suspension of Solids 295 Tentative Design 200 10. Condensers 200 Spargers 296 Condenser Configurations 204 Mass Transfer 297 Desien Calculation Method 205 System Design 297 The Silver-Bell-Ghaly Method 206 Minimum Power 297 8. Reboilers 206 Power Consumption of Gassed Liquids 297 Kettle Reboilers 207 Superficial Liquid Velocity 297 Horizontal Shell Side Thermosiphons 207 Design Procedures 297 Vertical Thermosiphons 207 10. In-Line-Blenders and Mixers 300 Forced Circulation Reboilers 208 10. Mixing of Powders and Pastes 301 Calculation Procedures 208 References 304 8.10 Evaporators 208 Thermal Economy 210 Surface Requirements 211 CHAPTER 11 SOLID-LIQUID SEPARATION 305 8. Fired Heaters 211 Description of Eauinment 211 11. Processes and Equipment 305 Heat Transfer 213 11.2 Theory of Filtration 306 Design of Fired Heaters 214 Compressible Cakes 310 8. Insulation of Equipment 219 11. Resistance to Filtration 313 Low Temperatures 221 Filter Medium 313 Medium Temperatures 221 Cake Resistivity 313 CONTENTS Vii Compressibility-Permeability (CP) Cell Tray Efficiencies 397 Measurements 314 13. Absorption Factor Shortcut Method of Edmister 398 Another Form of Pressure Dependence 315 13. Seoarations in Packed Towers 398 Pretreatment of Slurries 315 Miss Transfer Coefficients 399 11. Thickening and Clarifying 315 Distillation 401 11. Laboratory Testing and Scale-Up 317 Absorption or Stripping 401 Compression-Permeability Cell 317 13. Basis for Computer Evaluation of Multicomponent The SCFT Concept 317 Separations 404 Scale-Up 318 Specifications 405 11. Illustrations of Equipment 318 The MESH Equations 405 11. Applications and Performance of Equipment 320 The Wang-Henke Bubblepoint Method 408 References 334 The SR (Sum-Rates) Method 409 SC (Simultaneous Correction) Method 410 13. Special Kinds of Distillation Processes 410 CHAPTER 12 DISINTEGRATION, Petroleum Fractionation 411 AGGLOMERATION, AND SIZE SEPARATION OF Extractive Distillation 412 PARTICULATE SOLIDS 335 Azeotropic Distillation 420 12. Screening 335 Molecular Distillation 425 Revolving Screens or Trommels 335 13. Tray Towers 426 Capacity of Screens 335 Countercurrent Trays 426 12. Classification with Streams of Air or Water 337 Sieve Trays 428 Air Classifiers 337 Valve Trays 429 Wet Classifiers 339 Bubblecap Trays 431 12. Eauiument for Size Reduction 341 Kinds of Packings 433 Crushers 3 4 1 Flooding and Allowable Loads 433 Roll Crushers 341 Liquid Distribution 439 12. Particle Size Enlargement 351 Liauid Holdup 439 Tumblers 351 Pressure Drop 439 Roll Compacting and Briquetting 354 13. Efficiencies of Trays and Packings 439 Tabletting 357 Trays 439 Extrusion Processes 358 Packed Towers 442 Prilling 361 References 456 Fluidized and Spouted Beds 362 Sintering and Crushing 363 CHAPTER 14 EXTRACTION AND LEACHING 459 References 370 14. Calculation of Stage Requirements 463 CHAPTER 13 DISTILLATION AND GAS Single Staee Extraction 463 ABSORPTION 371 Crosscurrent Extraction 464 13. Vapor-Liquid Equilibria 371 Immiscible Solvents 464 Relative Volatility 374 14. Countercurrent Operation 466 Binary x-y Diagrams 375 Minimum Solvent/Feed Ratio 468 13. Single-Stage Flash Calculations 375 Extract Reflux 468 Bubblepoint Temperature and Pressure 376 Minimum Reflux 469 Dewpoint Temperature and Pressure 377 Minimum Stages 469 Flash at Fixed Temnerature and Pressure 377 14. Leaching of Solids 470 Flash at Fixed Enthalpy and Pressure 377 14. Numerical Calculation of Multicomponent Equilibria with KS Dependent on Composition 377 Extraction 473 13. Evaporation or Simple Distillation 378 Initial Estimates 473 Multicomponent Mixtures 379 Procedure 473 13. Equipment for Extraction’ 476 Material and Energy Balances 380 Choice of Disperse Phase 476 Constant Molal Overflow 380 Mixer-Settlers’ 477 Basic Distillation Problem 382 Spray Towers 478 Unequal Molal Heats of Vaporization 382 Packed Towers 478 Material and Energy Balance Basis 382 Sieve Tray Towers 483 Algebraic Method 382 Pulsed Packed and Sieve Tray Towers 483 13. Batch Distillation 390 Reciprocating Tray Towers 485 Material Balances 391 Rotating Disk Contactor (RDC) 485 13. Multicomponent Separation: Generali Other Rotary Agitated Towers 485 Considerations 393 Other Kinds of Extractors 487 Sequencing of Columns 393 Leaching Equipment 488 Number of Free Variables 395 References 493 13. Estimation of Reflux and Number of Travs (Fenske- Underwood-Gilliland Method) 395 CHAPTER 15 ADSORPTION AND ION Minimum Trays 395 EXCHANGE 495 Distribution of Nonkeys 395 Minimum Reflux 397 15. Adsorption Equilibria 495 Operating Reflux 397 15. Ion Exchange Equilibria 497 Actual Number of Theoretical Trays 397 15. Adsorption Behavior in Packed Beds 500 Feed Tray Location 397 Regeneration 504 Viii CONTENTS 15. Adsorption Design and Operating Practices 504 Homogeneous Liquid Reactions 595 15. Ion Exchange Design and Operating Practices 506 Liquid-Liquid Reactions 595 Electrodialysis 508 Gas-Liquid Reactions 595 15. Production Scale Chromatography 510 Noncatalytic Reactions with Solids 595 15.