分离技术、设备与工业应用

　　《分离技术、设备与工业应用》是“过程设备与工业应用丛书”的一个分册，本书在系统介绍传质分离过程机理的基础上，分别详细介绍了蒸馏和精馏、特殊精馏、吸收、气液传质设备、液液萃取、超临界流体萃取、干燥、过滤、膜分离技术、生物分离技术等传质分离过程的工作特性、设计原理、设备、工业应用及评价，并对结晶、吸附、离子交换等其他类型的传质分离过程及传统的过滤过程等进行了简要阐述。 《分离技术、设备与工业应用》不仅适用于石油、化工、生物、制药、食品、医药、环境、机械等专业的高等学校的教师、研究生及高年级本科生阅读，同时对分离科学与技术、分离过程、化学分离工程等相关行业的工程技术人员、研究设计人员也会有所帮助。

　　廖传华，南京工业大学，教授，廖传华（1972—），男，湖北洪湖人。浙江大学化工过程机械专业硕士，南京工业大学化学工程专业博士，教授。 主要从事本科生《过程装备成套技术》、课程设计、毕业设计等环节的教学工作，编写教材2部。2005年获江苏省普通高校优 秀教学成果一等奖。 主要从事以下方向的研究工作：（1）高浓度难降解有机废水深度治理与资源化利用：采用超临界水氧化技术对高浓度难降解工业废水和有机污泥进行深度治理，不仅满足达标排放，还能实现能源的综合利用。已发表论文10多篇，出版专著4部，申报发明专利15项（获授权3项）。研究成分果于2011年和2013年分别获中国石油和化学工业联合会技术发明三等奖和二等奖各一项。（2）天然产物有效成分的高效提取：采用超临界萃取技术对天然产物中的有效成份进行高效提取，既提高有效成分的提取率，又降低产物中的化学溶剂残留。已发表论文20多篇，出版专著5部，获授权发明专利1项。（3）超细粉体的制备：采用超临界膨胀法制备超细粉体。已发表论文多篇，出版专著1部，获授权发明专利1项。（4）热力干燥：主要从事喷雾干燥、喷雾造粒、半干法喷雾烟气脱硫等方面的研究工作，已发表论文10多篇，获授权专利1项。现为中国化工学会化学工程专业委员会干燥专业组理事、中国通用机械干燥协会技术委员会委员、中国通用机械干燥协会标准化委员会委员。（5）可再生能源与低碳技术研究：主要从事中硬质秸秆的气化、生物质超临界水部分氧化制甲烷、中高温太阳能热利用、城市型风机等方面的研究工作，已发表论文10余篇，出版专著1部，申请发明专利8项。（6）工业节水减排技术：针对高耗水行业，采用夹点技术，在对用水节点进行分析的基础上，进行工艺流程的优化与新型设备的开发，通过循环用水和废水处理再生回用而实现节约用水。研究成果获2011年江苏省水利科技优 秀成果二等奖。出版专著《工业节水案例与技术集成》获中国石油和化学工业优 秀图书二等奖。

第1章绪论
1.1分离技术的发展/001
1.2分离技术的应用/003
1.3分离过程的分类和特征/004
1.4分离过程的集成/006
1.4.1反应过程与分离过程的耦合/006
1.4.2分离过程与分离过程的耦合/007
1.4.3过程的集成/007
1.5分离过程的选择/008
1.5.1可行性/008
1.5.2分离过程的类型/009
1.5.3生产规模/010
1.5.4设计的可靠性/010
1.5.5分离过程的独立操作性能/011
1.6分离设备/012
第2章蒸馏和精馏
2.1蒸馏的特点与分类/014
2.1.1蒸馏的特点/014
2.1.2蒸馏的分类/015
2.1.3精馏操作流程/015
2.2简单蒸馏和平衡蒸馏/016
2.2.1装置流程/016
2.2.2简单蒸馏及平衡蒸馏的原理/017
2.3双组分精馏/018
2.3.1精馏的原理/018
2.3.2全塔物料衡算/020
2.3.3理论塔板数/026
2.3.4塔高与塔径的计算/029
2.3.5回流比的影响及选择/031
2.3.6间歇精馏/033
2.3.7精馏装置的热量衡算/036
2.4多组分精馏/037
2.4.1多组分精馏的特点及流程/037
2.4.2多组分精馏过程的计算/039
2.4.3复杂精馏简介/046
2.5蒸馏与精馏操作/049
2.5.1双组分精馏的操作型计算/049
2.5.2影响精馏操作的主要因素/049
2.5.3间歇精馏的新型操作方式/052
参考文献/055
第3章特殊精馏
3.1非理想溶液的性质/058
3.1.1非理想物系的恒沸物/058
3.1.2三组分系统的相图/060
3.2恒沸精馏/060
3.2.1恒沸精馏的原理/061
3.2.2夹带剂的选择/061
3.2.3恒沸精馏流程/062
3.2.4恒沸精馏过程的计算/063
3.3萃取精馏/064
3.3.1萃取精馏的基本原理/064
3.3.2萃取剂的选择/065
3.3.3萃取精馏流程/066
3.3.4萃取精馏过程的计算/066
3.3.5萃取精馏的注意事项/068
3.4其他特殊精馏操作及应用/069
3.4.1盐效应精馏及应用/069
3.4.2分子蒸馏及应用/070
3.4.3几种特殊精馏方法的比较/072
3.5精馏操作的节能优化技术/073
3.5.1精馏过程的热力学不可逆性/073
3.5.2多效精馏/074
3.5.3低温精馏的热源/075
3.5.4设置中间冷凝器和中间再沸器/078
参考文献/078
第4章吸收
4.1吸收过程/080
4.1.1吸收剂的选择/081
4.1.2物理吸收和化学吸收/081
4.1.3气体吸收的工业应用/082
4.1.4吸收操作的经济性/082
4.1.5吸收与蒸馏操作的区别/083
4.1.6吸收塔设备类型/083
4.2吸收平衡及吸收推动力/083
4.2.1吸收平衡/083
4.2.2相平衡与吸收过程的关系/084
4.3吸收传质机理/084
4.3.1质量传递机理/085
4.3.2对流传质理论/086
4.4传质速率方程/086
4.4.1对流传质速率方程/086
4.4.2传质阻力的控制/089
4.5吸收(解吸)过程的计算/090
4.5.1物料衡算与操作线方程/091
4.5.2吸收剂用量的确定/092
4.5.3解吸/095
4.5.4吸收塔径的计算/095
4.5.5吸收塔高的计算/096
4.6其他吸收工艺/099
4.6.1多组分吸收/099
4.6.2化学吸收/100
4.6.3高组成气体的吸收/100
4.7吸收操作实例分析/101
4.7.1逆流与并流操作的比较/101
4.7.2吸收剂用量对吸收过程的影响/103
4.7.3温度等对吸收过程的影响/107
参考文献/108
第5章气-液传质设备
5.1板式塔/110
5.1.1板式塔的结构/110
5.1.2塔板的类型及性能/111
5.1.3板式塔的操作特性/115
5.1.4板式塔的设计/120
5.2填料塔/131
5.2.1填料塔的结构/131
5.2.2填料的类型及性能/132
5.2.3填料塔的操作性能/137
5.2.4填料塔的内件/139
5.2.5填料塔的设计/142
5.3气-液传质设备应用分析/146
5.3.1处理能力/146
5.3.2效率及其影响因素/147
5.3.3气-液传质设备的发展/148
参考文献/149
第6章液-液萃取
6.1液-液萃取过程的选择/151
6.1.1液-液萃取的选择/151
6.1.2液-液萃取操作的特点/152
6.2液-液萃取的相平衡与物料衡算/152
6.2.1三角形相图/153
6.2.2三角形相图中的相平衡关系/153
6.2.3三角形相图中的杠杆定律/155
6.3液-液萃取的操作流程和计算/156
6.3.1液-液萃取的操作流程/156
6.3.2单级萃取流程和计算/158
6.3.3多级错流萃取流程和计算/159
6.3.4多级逆流萃取流程和计算/161
6.4液-液萃取过程萃取剂的选择/164
6.5液-液萃取设备/166
6.5.1萃取设备的分类/166
6.5.2液-液萃取设备的设计/174
参考文献/178
第7章超临界流体萃取
7.1超临界流体/180
7.1.1超临界流体的特性/180
7.1.2超临界流体的传递性质/181
7.1.3超临界流体的选择/182
7.2超临界二氧化碳的性质/183
7.2.1超临界二氧化碳的性质/184
7.2.2超临界二氧化碳溶解性能的影响因素/185
7.3超临界二氧化碳萃取/186
7.3.1超临界二氧化碳萃取工艺/186
7.3.2超临界二氧化碳萃取的工艺流程/188
7.3.3固态物料超临界二氧化碳萃取的工艺过程/191
7.3.4超临界二氧化碳萃取与其他分离方法的耦合/195
7.3.5液态物料超临界二氧化碳流体萃取的工艺过程/200
7.4超临界二氧化碳萃取的工业化应用/204
7.5超临界萃取技术的优点及存在的问题/208
7.5.1超临界萃取技术的优点/208
7.5.2超临界萃取技术存在的问题/209
参考文献/209
第8章吸附
8.1吸附现象与吸附剂/212
8.1.1吸附现象/212
8.1.2吸附的分类/212
8.2吸附平衡和吸附速率/214
8.2.1吸附平衡/214
8.2.2吸附速率/214
8.2.3吸附速率的测定/216
8.3吸附容量与吸附等温线/216
8.3.1吸附容量/216
8.3.2吸附等温线/217
8.3.3吸附的影响因素/220
8.3.4吸附剂的选择/222
8.3.5吸附剂的再生/223
8.4吸附工艺与设计/226
8.4.1间歇吸附/226
8.4.2固定床吸附/228
8.4.3移动床吸附/231
8.4.4流化床吸附/232
8.4.5液相移动床吸附/233
8.4.6参数泵/234
参考文献/235
第9章干燥
9.1湿空气性质和湿度图/238
9.1.1湿空气的性质/238
9.1.2湿空气各温度之间的关系/241
9.1.3湿空气的湿度图/242
9.1.4湿度图的应用/243
9.2干燥过程的物料衡算与热量衡算/244
9.2.1物料衡算/244
9.2.2干燥器热能消耗分析/246
9.3干燥速率和干燥时间/247
9.3.1干燥推动力/247
9.3.2干燥速率/249
9.3.3湿分在湿物料中的传递机理/251
9.3.4干燥时间/252
9.4干燥器/256
9.4.1干燥器的分类/256
9.4.2常用干燥器的工作原理及特点/257
9.4.3其他干燥方法/262
9.5干燥设备的选型/264
9.6超临界流体干燥技术/268
9.6.1超临界流体干燥过程的机理/268
9.6.2超临界流体干燥工艺与设备/270
9.6.3超临界流体干燥过程的影响因素/272
9.6.4超临界流体干燥过程的热力学计算/273
9.6.5超临界流体干燥技术的应用/273
9.6.6控制技术及注意点/274
参考文献/275
第10章过滤
10.1过滤的基本原理及其应用/278
10.1.1过滤的分类/278
10.1.2过滤的要素/279
10.1.3快速过滤的机理/280
10.2过滤的基本方程式及操作方式/281
10.2.1过滤基本方程式/281
10.2.2过程的操作方式/285
10.3表层过滤及过滤机/288
10.3.1过滤机/289
10.3.2过滤机的生产能力/295
10.3.3过滤机的选型/298
参考文献/299
第11章膜分离技术
11.1膜分离过程/302
11.1.1几种主要的膜分离过程/302
11.1.2膜分离过程的特点/303
11.1.3膜分离的表征参数/304
11.1.4膜材料与分离膜/304
11.1.5膜组件/305
11.2反渗透与纳滤/307
11.2.1反渗透现象和渗透压/308
11.2.2反渗透原理/308
11.2.3影响反渗透的因素/310
11.2.4纳滤原理/310
11.2.5反渗透膜与膜组件/310
11.2.6反渗透工艺流程/314
11.2.7工艺设计/316
11.2.8反渗透膜的污染及其防治/317
11.2.9反渗透和纳滤技术的应用/319
11.3超滤与微滤/324
11.3.1超滤与微滤的分离原理/324
11.3.2超滤膜与微滤膜/325
11.3.3超滤的操作方式/329
11.3.4微滤的操作方式/330
11.3.5影响渗透通量的因素/331
11.3.6超滤技术的应用/332
11.4电渗析/335
11.4.1电渗析的原理/335
11.4.2离子交换膜及其作用机理/338
11.4.3浓差极化与极限电流密度/340
11.4.4电渗析器的构造与组成/342
11.4.5电渗析的工艺流程/344
11.4.6电渗析器的工艺参数/345
11.4.7电渗析的工艺设计与计算/346
11.4.8电渗析技术的应用/347
11.5扩散渗析/350
11.5.1扩散渗析的原理/350
11.5.2扩散渗析的应用/351
11.6液膜分离/351
11.6.1液膜及其类型/351
11.6.2液膜分离的传质机理/353
11.6.3流动载体/354
11.6.4液膜分离流程/355
11.6.5液膜分离技术的应用/356
11.7气体膜分离/357
11.7.1气体膜分离的原理/357
11.7.2气体膜分离流程及设备/359
11.7.3气体膜分离技术的应用/359
11.8膜分离技术的发展趋势/361
11.8.1技术上的发展趋势/362
11.8.2应用上的发展趋势/363
参考文献/363
第12章结晶
12.1结晶的基本原理/368
12.2结晶过程的相平衡/369
12.2.1相平衡与溶解度/369
12.2.2溶液的过饱和与介稳区/370
12.3结晶动力学/370
12.3.1晶核的形成/370
12.3.2晶体的成长/371
12.3.3杂质对结晶过程的影响/372
12.4工业结晶方法与设备/372
12.4.1结晶方法的分类/372
12.4.2结晶器的分类/372
12.4.3冷却结晶器的选型/373
12.4.4浓缩结晶器的选型/374
12.4.5使用与注意事项/377
12.5结晶过程的产量计算/377
12.5.1结晶过程的物料衡算/377
12.5.2物料衡算式的应用/378
12.6其他结晶方法/379
参考文献/380
第13章生物分离技术
13.1生物分离过程的特点/381
13.1.1生物产品生产过程的特点/381
13.1.2生物分离的一般步骤和单元操作/382
13.2泡沫分离/382
13.2.1泡沫分离的工作原理与特点/382
13.2.2泡沫分离技术的分类/383
13.2.3泡沫分离设备与操作方式/384
13.2.4泡沫分离技术的应用/387
13.3色层分离技术/391
13.3.1色层分离方法的分类/392
13.3.2基本原理/392
13.3.3色层分离技术的应用/393
参考文献/394