高纯度化学品精馏关键技术

　　《高纯度化学品精馏关键技术》是“先进化工材料关键技术丛书”（第二批）的一个分册。本书围绕高纯度化学品精馏这一主题，系统论述了本领域技术发展现状、相平衡热力学研究、塔板与填料研究、微量杂质分离技术、特殊精馏及精馏耦合技术、流程优化方法以及节能减排技术等内容。本书汇集了高纯度化学品精馏领域的基本概念与原理、工程应用技术、工业应用实例和包括编著者团队在内的新近研究成果。《高纯度化学品精馏关键技术》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代表性工程案例，可供化工、材料等领域的科研人员、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。

　　李群生，北京化工大学教授、博士生导师，中国石油和化学工业联合会传质与分离工程重点实验室主任，“集成电路高纯化学品制备技术”工程研究中心主任，国际欧亚科学院院士，中国化工学会会士，获侯德榜化工科学技术成就奖、中华国际科学交流基金会杰出工程师奖，享受国务院特殊津贴。担任中国化工学会高纯化学品工艺与装备专业委员会主任委员、中国能源学会专家委员会副主任委员、全国塔器技术专家委员会委员、中国石油和化学工业联合会电子化学品工作组理事、中国氯碱工业协会氯化聚乙烯专业委员会专家组成员、中国盐业总公司技术委员会委员、《现代化工》编委等。李群生教授主要从事传质与分离工程领域的理论与实验研究和工业应用工作，在电子化学品、石油化工、煤化工等行业，以及高纯度/超高纯度化学品分离提纯、高黏度及易自聚等复杂物系精馏、化工生产节能减排碳中和等研究领域拥有多项代表性的科研和应用成果。发表论文400余篇，出版专著1部。作为第一完成人获国家科学技术进步奖二等奖2项，中国专利金奖1项，省部级科学技术进步奖和技术发明奖一等奖9项、二等奖5项，中国专利优秀奖2项，等等。

第一章  绪论 001
第一节　高纯度化学品概述 002
第二节　高纯度化学品精馏关键技术分类 003
一、高效精馏传质元件开发技术 003
二、微量杂质脱除技术 004
三、特殊精馏及精馏耦合技术 004
四、精馏节能及低排放技术 004
第三节　高纯度化学品精馏关键技术先进性及发展趋势 005
一、解决物系复杂且杂质含量极微分离难题的技术先进性 005
二、解决杂质与产品沸点极为相近分离难题的技术先进性 006
三、高纯度化学品精馏关键技术发展趋势 007
第四节　高纯度化学品精馏技术的研究意义 007
一、集成电路领域高纯度化学品需求现状 008
二、高纯度化学品的未来市场走向 009
参考文献 009
 
第二章  高纯度化学品精馏分离的原理和方法 011
第一节　高纯度化学品分离相平衡简介 012
第二节　高纯度化学品精馏分离原理 013
一、蒸馏 013
二、连续精馏 014
三、间歇精馏 016
四、其他种类的精馏 019
第三节　高纯度化学品精馏流程模拟简介 022
第四节　高纯度化学品精馏分离方法 028
一、湿电子化学品的精馏 028
二、三氯氢硅的精馏 029
三、氯乙烯单体的精馏 030
四、电子特气的精馏 034
参考文献 037
第三章  高纯度化学品精馏的相平衡研究 039
第一节　高纯度化学品的气液相平衡研究 040
一、气液相平衡的理论与模型 040
二、气液相平衡的测试方法 043
三、离子液体的气液相平衡研究 048
四、活度系数模型的关联 050
五、离子液体在萃取精馏中的应用研究 052
第二节　高纯度化学品的固液相平衡研究 059
一、固液相平衡的理论与模型 060
二、固液相平衡的研究方法 070
三、溶解热力学分析 071
参考文献 078
第四章  高效率精馏塔板与填料的研究 083
第一节　塔板强化传质机理及方法 084
一、减小板上液面梯度和滞留返混 085
二、增加气液两相接触面积 092
第二节　塔板的CFD研究 094
一、塔板上的气液两相流场分布模型 095
二、塔板CFD模拟研究现状 097
第三节　新型高效精馏塔板的开发 105
一、导向筛板/导向浮阀复合塔板的开发与研究 105
二、新型导向立体喷射填料塔板的开发与研究 109
第四节　高效率填料的开发与研究 112
一、填料发展概述 112
二、散堆填料 113
三、规整填料 117
第五节　填料的流体力学性能研究 121
一、液泛气速 121
二、压降 122
三、持液量 124
第六节　填料的传质性能 125
一、有效相界面积 125
二、填料传质动力学参数 127
第七节　计算流体力学在填料研究中的应用 130
一、整体平均CFD模型 130
二、单元综合CFD模型 130
三、多尺度模型 131
四、高效丝网规整填料的多尺度CFD模拟研究 132
参考文献 135
第五章  微量杂质的分离和脱除 141
第一节　高纯度化学品中微量杂质的分离技术发展现状 142
第二节　吸附的原理与微量杂质脱除应用研究 143
第三节　膜分离和除雾技术原理与微量杂质脱除应用研究 149
一、膜分离技术 149
二、除雾技术 151
第四节　微量杂质分离与脱除实例 154
一、电子级硫酸微量杂质脱除 154
二、电子级氢氟酸微量杂质脱除 157
三、电子级四氟化碳微量杂质脱除 160
参考文献 162
第六章  特殊精馏及精馏耦合技术 165
第一节　萃取精馏 166
一、萃取精馏原理 166
二、萃取剂的选择 167
三、萃取剂的筛选方法 168
四、萃取精馏的工业应用 170
第二节　共沸精馏 171
一、共沸精馏的分类 171
二、共沸精馏的原理 172
三、残余曲线图 173
四、共沸剂的选择 175
五、共沸精馏的工业应用 176
第三节　反应精馏 177
一、反应精馏概述 177
二、反应精馏塔的设计与优化 180
三、反应精馏的工业应用 181
第四节　精馏-结晶耦合技术 184
一、结晶技术概述 184
二、结晶的特点和分类 185
三、熔融结晶技术及新装置 186
四、精馏-结晶耦合技术 190
五、精馏-结晶耦合技术的工业应用 191
第五节　精馏-膜分离耦合技术 194
一、渗透蒸发、蒸气渗透机理模型 194
二、精馏-膜分离耦合技术 196
三、精馏-膜分离耦合技术的工业应用 198
参考文献 200
第七章  高纯度化学品精馏的节能技术 203
第一节　精馏系统的优化 204
一、操作压力优化 205
二、进料位置优化 207
三、回流比优化 209
四、采出比优化 210
五、正交试验设计 212
第二节　多塔差压集成精馏节能技术 214
一、多塔差压集成精馏的发展 214
二、能耗公式推导 216
三、参数调节 217
四、差压精馏经济效益分析 224
五、工业应用 226
第三节　中间换热器的精馏节能技术 227
一、中间换热技术在精馏过程中的节能原理 227
二、中间换热技术在特殊精馏塔中的应用 231
三、中间换热技术在隔壁精馏塔中的应用 233
第四节　热泵精馏技术 237
一、热泵精馏概述 237
二、新型热泵技术 238
三、工业应用 239
第五节　热管节能技术在高纯度化学品精馏中的应用 241
一、热管节能技术基本原理 241
二、热管节能技术的分类 242
三、工业应用 244
第六节　低温余热回收技术 244
一、多阶梯换热技术 245
二、工业应用 245
参考文献 246
第八章  高纯度化学品精馏的低排放技术 249
第一节　间歇精馏在高纯度化学品精馏减排中的应用 250
一、间歇精馏工艺流程 250
二、间歇精馏操作方式 253
三、间歇精馏的设计 256
四、高纯度丙酮间歇精馏减排 256
第二节　新型高效塔器减排 258
一、高效导向筛板 258
二、新型高效填料 260
三、多晶硅精馏减排 260
四、精乙酸甲酯精馏减排 263
五、乙炔精制减排 264
六、高纯度聚氯乙烯精馏减排 265
七、高纯度乙酸乙烯酯精馏减排 266
参考文献 267
第九章  高纯度化学品精馏的工业应用 271
第一节　高纯度甲醇的制备 272
一、高纯度甲醇生产现状 272
二、高纯度甲醇主要精馏技术 273
三、高纯度甲醇其他制备工艺研究 273
四、相关技术工业应用 273
第二节　精萘的制备 275
一、精萘生产现状 275
二、精萘主要精馏技术 276
三、精萘其他制备工艺研究 276
四、相关技术工业应用 278
第三节　高纯度三氯氢硅的制备 280
一、高纯度三氯氢硅生产现状 280
二、高纯度三氯氢硅主要精馏技术 280
三、相关技术工业应用 284
第四节　光纤级四氯化硅的制备 285
一、光纤级四氯化硅生产现状 285
二、光纤级四氯化硅主要精馏技术 286
三、光纤级四氯化硅其他制备工艺研究 287
四、相关技术工业应用 287
第五节　电子级三氟化氮的制备 288
一、电子级三氟化氮生产现状 288
二、电子级三氟化氮主要精馏技术 289
三、电子级三氟化氮其他制备工艺研究 291
四、相关技术工业应用 292
第六节　电子级三甲基镓的制备 294
一、电子级三甲基镓生产现状 294
二、相关技术工业应用 295
第七节　超净高纯试剂的制备 295
一、超净高纯试剂生产现状 295
二、相关技术工业应用 297
参考文献 301
索引 303