超重力分离工程

　　《超重力分离工程》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。以强化传质分离过程速率为目的的超重力分离技术，通过科学构建流体流动、尺度、形态、接触方式等，极大提高了传质分离效率，呈现出设备体积大幅度减小、分离效率提高、成本降低的优势，开辟了强化传质分离效率、降低能耗的新途径。本书深度总结了超重力分离工程研究的最新成果和工程化案例，系统论述了超重力分离过程的原理、方法、关键技术和工程应用，全书按单元操作分为9章，包括吸收、解吸、蒸馏、液液萃取、气固分离等。每章以“问题引出、强化原理、关键技术及特性、工程应用”为主线，突出学术创新理论，注重工程应用推广。 《超重力分离工程》是多项国家和省部级成果的系统总结，提供了大量基础研究和工程应用数据，可供化工、材料、环境、制药、食品等领域科研人员、工程技术人员、生产管理人员以及高等院校相关专业师生参考。

　　刘有智，教授，博士生导师，中北大学原校长、化学工程与技术博士学位授权一级学科首席学科带头人。中国化工学会首批会士，享受国务院特殊津贴专家。担任中国化工学会化工过程强化专业委员会常务副主任、中国兵工学会常务理事、《化工进展》副主编、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会副主任及本科教学工作水平评估专家、《化工过程强化关键技术丛书》编委会副主任、执行副主任。 长期从事化工过程强化理论、超重力化工过程基础及应用技术研究。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目46项。创新超重力化工过程强化新机制，拓展了应用新领域；攻克超重力装备稳定性、安全性和气密性等工程化共性关键技术，立足装置技术与分离工艺协同创新，形成超重力分离成套工程化装备与技术，成功应用于化工、能源、冶金、环保等领域，节能减排效果显著，促进行业科技进步。发表学术论文400余篇，出版《超重力化工过程与技术》、《化工过程强化方法技术》等著作3部，授权国家发明专利98件，负责起草《超重力装置》行业标准。获国家科技进步二等奖1项，省部级科学技术一等奖2项、二等奖6项，获何梁何利基金“科学与技术创新奖”、侯德榜化工科学技术成就奖。

第一章　绪论/1
第一节　概述 1
一、超重力及超重力分离 2
二、超重力因子 4
三、超重力分离过程的分类和特征 5
第二节　超重力分离的基本原理及单元操作 6
一、超重力分离的基本原理 6
二、超重力分离单元操作 7
第三节　超重力分离装置 10
一、气液超重力装置的结构与类型 10
二、液液超重力装置的结构与类型 17
三、气固超重力装置的结构与类型 18
参考文献 19

第二章　吸收/21
第一节　概述 21
第二节　超重力强化吸收过程原理 22
一、气液传质理论 22
二、 超重力强化传质原理 22
第三节　关键问题与技术 26
一、吸收剂及吸收工艺技术 26
二、超重力吸收装置的工程化技术 26
第四节　应用实例 27
一、气体中硫化氢的净化 27
二、气体中二氧化硫的净化 34
三、气体中二氧化碳的净化 39
四、硝烟尾气中氮氧化物的净化 45
五、硝酸磷肥行业尾气中氨的净化 50
六、挥发性有机物的净化 53
第五节　展望 58
参考文献 58

第三章　解吸/62
第一节　超重力强化热解吸过程的热、质同传 63
一、热、质同传理论 63
二、热、质同传特性研究 65
第二节　关键技术 66
一、解吸工艺匹配 66
二、超重力装置开发 67
第三节　应用实例 67
一、电厂烟气脱硝中氨水的吹脱 68
二、超重力吹脱氨氮废水 69
三、聚合物脱挥 71
四、卤水提溴 74
五、湿法磷酸中碘的回收 76
六、废水中丙烯腈的吹脱 78
七、高浓度硝基苯废水中硝基苯的吹脱 80
八、水脱氧 80
参考文献 81

第四章　蒸馏/84
第一节　概述 84
第二节　超重力强化精馏原理 86
第三节　关键技术 87
一、液体分布器 87
二、填料 90
第四节　超重力精馏特性 93
一、旋转折流板床精馏特性 93
二、旋转填料床精馏特性 107
三、超重力精馏装置与传统精馏塔性能比较 122
第五节　应用实例 123
第六节　展望 129
参考文献 130

第五章　液液萃取/134
第一节　概述 134
一、液液萃取概念 134
二、液液萃取原理 135
三、萃取强化设备 138
第二节　IS-RPB强化萃取原理 139
一、传质过程强化 140
二、混合过程强化 142
三、传质与混合过程的关联 147
第三节　IS-RPB萃取操作 151
一、单级萃取 151
二、多级萃取 152
三、IS-RPB萃取操作计算 153
四、IS-RPB萃取特性 155
第四节　应用实例 157
一、处理含酚废水 157
二、浓缩醋酸 160
三、萃取硝基苯 163
四、萃取染料 166
五、萃取重金属铟离子 167
六、其他应用 171
第五节　展望 172
参考文献 173

第六章　液膜分离/176
第一节　概述 176
第二节　IS-RPB强化液膜制备与分离原理 178
一、乳状液膜分离机理 178
二、IS-RPB强化液膜制备原理 179
三、IS-RPB强化液膜分离原理 180
第三节　IS-RPB乳状液膜分离关键技术 183
一、乳状液膜制备技术 184
二、乳状液膜分离技术 185
三、乳状液膜破乳技术 187
第四节　应用实例 188
一、处理苯酚废水 188
二、处理苯胺废水 196
第五节　展望 202
参考文献 203

第七章　吸附/207
第一节　概述 207
第二节　吸附及其分离技术 209
一、吸附理论基础 209
二、吸附分离技术 215
第三节　超重力吸附技术 221
一、超重力吸附装置 221
二、超重力强化吸附过程原理 223
第四节　应用实例 225
一、处理含间苯二酚废水的应用研究 225
二、处理含甲苯废气的应用研究 230
参考文献 240

第八章　气固分离/243
第一节　概述 243
一、细颗粒物来源 244
二、细颗粒物排放标准 245
三、细颗粒物分离技术简介 246
第二节　超重力气固分离关键技术及原理 248
一、关键问题及理论分析 248
二、超重力强化气固分离原理 248
第三节　超重力气固分离性能 250
一、超重力气固分离研究进展 250
二、错流与逆流旋转填料床的分离性能 253
三、气体中低浓度细颗粒物分离性能 257
四、不同组分细颗粒物分离性能 263
第四节　应用实例 264
一、合成氨半水煤气中细颗粒物与焦油的脱除 264
二、煤锁气中细颗粒物与焦油的脱除 265
三、锅炉烟气中细颗粒物的脱除 266
四、化工尾气中细颗粒物的脱除与产品回收利用 267
第五节　展望 267
参考文献 268

第九章　其他分离过程/271
第一节　旋转填料床强化臭氧氧化过程 271
一、超重力技术强化臭氧氧化过程原理 271
二、臭氧氧化法脱除废水中有机污染物 273
三、超重力强化臭氧高级氧化技术降解有机废水 276
第二节　撞击流-旋转填料床强化零价铁法分离废水中硝基苯 283
一、碳纳米管负载纳米零价铁的制备及硝基苯的脱除 283
二、超重力制备纳米零价铁及脱除硝基苯 287
三、超重力制备纳米零价铁并同步处理硝基苯废水 290
第三节　多级同心圆筒-旋转床强化电化学分离过程 294
一、多级同心圆筒-旋转床及电化学工艺流程 294
二、多级同心圆筒-旋转床强化废水中有机污染物脱除原理 295
三、超重力-电化学耦合氧化技术脱除废水中有机污染物 297
第四节　旋转盘反应器强化光催化过程 304
一、旋转盘反应器强化原理 304
二、旋转盘反应器脱除废水中苯酚 305
三、旋转反应器/Pickering乳液协同强化硝基苯的脱除 314
第五节　展望 321
参考文献 321

索引/326