传质分离论与现代塔器技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 传质与扩散 1

1.2 传质过程的重要性 2

1.3 传质过程分类 5

1.4 传质理论模型 10

1.4.1 双膜理论 10

1.4.2 溶质渗透理论 11

1.4.3 表面更新理论 11

1.5 强化流体界面传质的方法 12

本章主要符号说明 13

参考文献 13

第2章 精馏 14

2.1 概述 14

2.2 精馏过程的汽液相平衡 14

2.2.1 汽液相平衡关系式 15

2.2.2 活度系数模型 16

2.2.3 热力学一致性检验 18

2.3 连续精馏 19

2.3.1 原理及工艺流程 19

2.3.2 连续精馏的计算 20

2.4 间歇精馏 25

2.4.1 原理及工艺流程 25

2.4.2 间歇精馏的计算 27

2.5 精馏主要附属设备——冷凝器与再沸器 31

2.5.1 管壳式冷凝器 31

2.5.2 热虹吸式再沸器 36

2.6 精馏过程的节能减排与工业应用 42

2.6.1 操作参数的优化 43

2.6.2 热泵精馏 47

2.6.3 多效精馏 50

2.6.4 蒸汽闪蒸节能技术 54

2.6.5 间歇精馏的工业应用 56

本章主要符号说明 59

参考文献 61

第3章 精馏过程计算机模拟 62

3.1 概述 62

3.1.1 化工流程模拟 63

3.1.2 Aspen Plus软件介绍 64

3.1.3 物性方法选择 64

3.2 精馏过程模拟实例 67

3.2.1 醋酸乙烯精馏四塔实例 67

3.2.2 燃料乙醇工业精馏模拟实例 77

3.2.3 炼油厂气分分离实例 79

3.2.4 聚乙烯醇聚合四塔甲醇水精馏模拟实例 85

参考文献 89

第4章 现代板式塔的流体力学与传质性能 90

4.1 概述 90

4.2 板式塔气液两相接触状态 91

4.2.1 两相接触状态分类 91

4.2.2 影响接触状态转变的因素 92

4.2.3 流态的转换机制 93

4.3 板式塔的流体力学性能 95

4.3.1 塔板压降 95

4.3.2 塔板持液量 99

4.3.3 气液在空间上的不均匀流动 99

4.3.4 夹带现象 104

4.3.5 塔板漏液 106

4.3.6 液泛现象 108

4.4 板式塔的传质性能 110

4.4.1 点效率 110

4.4.2 单板效率 111

4.4.3 全塔效率 112

4.4.4 影响传质的因素 112

4.5 CFD在板式塔流体力学与传质中的模拟研究 114

4.5.1 板式塔CFD模型研究与发展 116

4.5.2 板式塔的CFD模拟研究 119

4.5.3 CFD技术应用展望 127

本章主要符号说明 127

参考文献 129

第5章 现代板式塔的原理、设计及工业应用 130

5.1 概述 130

5.2 板式塔的发展现状 130

5.2.1 泡罩型塔板 131

5.2.2 筛孔型塔板 134

5.2.3 浮阀型塔板 137

5.2.4 特殊结构塔板 140

5.2.5 复合塔板 143

5.3 板式塔的设计计算 144

5.3.1 塔设计的主要内容 144

5.3.2 塔径和塔高的确定 144

5.3.3 塔板的设计 148

5.3.4 接管管径的设计 155

5.3.5 板式塔的校核 156

5.3.6 浮阀塔的设计实例 160

5.4 板式塔的安装与运行 166

5.4.1 板式塔的安装 166

5.4.2 板式塔的运行 166

5.5 板式塔的工业应用实例 167

5.5.1 聚氯乙烯（PVC）高沸塔、低沸塔中的应用 167

5.5.2 聚乙烯醇（PVA）聚合一塔中的应用 170

5.5.3 PVA聚合三塔中的应用 171

5.5.4 PVA回收一塔中的应用 172

5.5.5 碳五分离中的应用 172

5.5.6 食用酒精生产中的应用 173

5.5.7 丙烯酸酯塔中的应用 174

本章主要符号说明 174

参考文献 175

第6章 现代填料塔的流体力学与传质性能 177

6.1 填料塔的流体力学性能 177

6.1.1 填料塔气液流动过程分析 177

6.1.2 填料层压降及泛点气速的计算 179

6.1.3 填料塔持液量的计算 183

6.1.4 BH型规整填料的流体力学性能 186

6.2 填料塔内传质过程 188

6.2.1 传质基本方程 188

6.2.2 传质系数的计算 190

6.2.3 填料层高度的计算 193

6.2.4 BH型规整填料的传质性能研究 201

6.3 填料塔流体分布的模型化研究 203

6.3.1 扩散模型 203

6.3.2 静态混合器模型 203

6.3.3 节点网络模型 204

6.3.4 单元网络模型 204

6.3.5 渗流器模型 204

6.3.6 新型板波纹填料混合模型 205

6.4 填料塔的CFD模拟研究 211

6.4.1 整体平均CFD模型 212

6.4.2 单元综合CFD模型 212

6.4.3 多尺度CFD模型 213

6.4.4 填料塔CFD模拟研究的展望 219

本章主要符号说明 220

参考文献 220

第7章 现代填料塔的原理、设计及工业应用 222

7.1 概述 222

7.1.1 填料塔概况 222

7.1.2 填料塔的研究进展 224

7.2 填料塔的结构与特点 224

7.2.1 填料塔的结构 224

7.2.2 填料塔的特点 225

7.3 填料及填料塔塔内件 226

7.3.1 现代塔填料的特性 226

7.3.2 现代塔填料的结构 227

7.3.3 填料塔的内件 234

7.4 现代填料塔的设计 237

7.4.1 设计方案的确定 237

7.4.2 填料的选择 239

7.4.3 填料塔尺寸的计算 240

7.5 现代填料塔的工业应用 243

7.5.1 聚氯乙烯（PVC）生产中乙炔精制 243

7.5.2 降低废液中氨氮含量 246

7.5.3 电子级甲醇的生产 249

7.5.4 降低尾气中有机物的排放 250

7.5.5 丙炔醇生产 250

7.5.6 降低皮革工业废液中有害气体的排放 250

7.5.7 含氨尾气回收处理 251

7.5.8 制药厂溶剂回收 251

7.5.9 高纯度硅源的生产 251

7.5.10 异丁烯精制系统的扩产改造 252

7.5.11 合成氨系统中脱碳装置的改造 252

7.5.12 特级酒精脱甲醇塔的优化设计 252

7.5.13 己烷溶剂油的分离 252

7.5.14 制溴工业中的应用 253

7.5.15 糠醛精制转盘塔的技术改造 253

7.5.16 氨水精馏工艺的改造设计 253

本章主要符号说明 254

参考文献 254

第8章 特殊精馏过程及工业应用 256

8.1 概述 256

8.2 萃取精馏 256

8.2.1 萃取精馏原理 257

8.2.2 溶剂的选择 258

8.2.3 离子液体萃取精馏 259

8.2.4 萃取精馏计算 267

8.2.5 萃取精馏工业应用 269

8.3 共沸精馏 270

8.3.1 共沸精馏分离原理 271

8.3.2 共沸精馏中共沸剂的选择 272

8.3.3 共沸精馏过程的计算 272

8.3.4 共沸精馏工业应用 273

8.3.5 共沸精馏与萃取精馏的比较 275

8.4 加盐精馏 275

8.4.1 加盐精馏原理 276

8.4.2 盐类的选择 277

8.4.3 含盐体系汽液平衡数据的关联和预测 277

8.4.4 加盐精馏过程 278

本章主要符号说明 280

参考文献 281

第9章 吸收传质过程及工业应用 283

9.1 概述 283

9.1.1 吸收塔设备 283

9.1.2 吸收剂的选择 284

9.1.3 气体吸收工业应用 285

9.2 吸收过程的相平衡 285

9.2.1 气体在液体中的溶解度 285

9.2.2 亨利定律 286

9.2.3 相平衡与吸收操作的关系 288

9.2.4 吸收过程的物料衡算 289

9.2.5 吸收塔的操作线方程与操作线 290

9.2.6 吸收剂的用量 290

9.3 吸收传质机理 292

9.3.1 分子扩散 292

9.3.2 涡流扩散 292

9.3.3 相际传质 293

9.4 吸收塔的工业应用实例 295

9.4.1 浓硫酸乙炔清净中的应用 295

9.4.2 淡酒回收中的应用 297

9.4.3 烟气除油中的应用 299

9.5 解吸 302

9.6 聚氯乙烯电石渣浆中的应用 303

9.6.1 技术原理及特点 303

9.6.2 工艺流程 304

9.6.3 主要设备 304

9.6.4 技术经济分析 305

9.7 其他吸收 305

9.7.1 化学吸收 305

9.7.2 不等温吸收 306

本章主要符号说明 306

参考文献 307

第10章 萃取过程及工业应用 308

10.1 概述 308

10.1.1 液液萃取过程机理 308

10.1.2 液液萃取操作特点 309

10.1.3 萃取剂的选择 309

10.2 液液萃取平衡 310

10.2.1 萃取平衡的基本参数 310

10.2.2 液液相平衡与杠杆定律 311

10.2.3 萃取平衡的影响因素 315

10.3 液液萃取过程的计算 317

10.3.1 单级萃取计算 317

10.3.2 多级错流萃取的计算 318

10.3.3 多级逆流萃取的计算 321

10.4 液液萃取设备 324

10.4.1 液液萃取设备的分类和主要类型 325

10.4.2 液液萃取设备的选择 329

10.5 液液萃取技术的工业应用 330

10.5.1 有机品生产中的应用 330

10.5.2 化纤行业中的应用 331

10.5.3 煤化工中的应用 332

10.5.4 在检测技术中的应用 334

10.6 其他萃取技术 335

10.6.1 络合萃取技术 335

10.6.2 双水相萃取技术 335

10.6.3 反胶团萃取技术 336

10.6.4 膜萃取技术 336

10.6.5 凝胶萃取技术 336

本章主要符号说明 337

参考文献 337

第11章 结晶过程及工业应用 339

11.1 概述 339

11.2 溶液结晶过程的相平衡 340

11.2.1 相平衡与溶解度 340

11.2.2 溶液的过饱和与介稳区 343

11.3 溶液结晶机理与动力学 344

11.3.1 晶核生成与晶体成长 344

11.3.2 结晶生长速率 345

11.3.3 影响结晶速率的因素 345

11.4 结晶过程计算 346

11.4.1 物料衡算 346

11.4.2 热量衡算 347

11.5 溶液结晶过程及设备 348

11.5.1 溶液结晶过程的分类及特点 348

11.5.2 常见溶液结晶设备 350

11.6 熔融结晶过程及设备 352

11.6.1 熔融结晶的基本操作模式 352

11.6.2 连续多级逆流分步结晶机理与特点 353

11.6.3 连续多级逆流分步结晶数学模型 355

11.6.4 连续多级逆流分步结晶设备 358

11.7 结晶过程的应用 361

11.7.1 结晶在分离有机混合物中的应用 361

11.7.2 结晶在制药中的应用 363

11.7.3 结晶在有机及高分子化合物生产中的应用 363

本章主要符号说明 364

参考文献 365

第12章 超临界萃取技术及工业应用 366

12.1 概述 366

12.2 超临界萃取的基本原理及特点 367

12.2.1 超临界流体 367

12.2.2 超临界萃取的基本原理 367

12.2.3 超临界萃取的基本流程 369

12.2.4 超临界萃取的特点 371

12.2.5 夹带剂对超临界萃取的影响 372

12.2.6 影响超临界萃取的其他因素 373

12.2.7 超临界流体萃取的主要设备 375

12.3 超临界CO2萃取的热力学分析 376

12.3.1 压缩气体模型 376

12.3.2 膨胀液体模型 378

12.3.3 经验关联 379

12.3.4 化学缔合模型 379

12.4 超临界技术的应用 381

12.4.1 超临界萃取技术的应用 381

12.4.2 超临界技术在环境保护方面的应用 385

12.4.3 超临界技术在纳米材料制备方面的应用 386

12.5 超临界技术的展望 387

本章主要符号说明 387

参考文献 388

第13章 膜分离过程及工业应用 390

13.1 概述 390

13.1.1 膜的分类及其制备方法 391

13.1.2 膜分离过程及其特点 391

13.1.3 膜组件 392

13.1.4 膜性能的表示方法 394

13.2 电渗析 395

13.3 反渗透 396

13.3.1 基本原理与过程简述 396

13.3.2 影响渗透通量的操作因素 397

13.4 纳滤 397

13.4.1 基本原理与过程简述 397

13.4.2 影响纳滤膜分离性能的因素 398

13.5 渗透汽化和蒸汽渗透 399

13.6 膜蒸馏 400

13.6.1 基本原理与过程简述 400

13.6.2 跨膜传质模型 401

13.7 渗透蒸馏 402

13.8 膜分离在海水淡化中的应用 405

13.8.1 正渗透海水淡化原理 405

13.8.2 正渗透海水淡化机理模型 407

13.9 膜分离在污水处理中的应用 407

13.9.1 正渗透污水处理工艺过程 408

13.9.2 正渗透过程的浓差极化 408

本章主要符号说明 409

参考文献 410

第14章 其他现代传质分离技术 411

14.1 吸附 411

14.1.1 吸附剂 411

14.1.2 吸附剂的制备 412

14.1.3 吸附平衡 414

14.1.4 吸附分离的技术原理与工艺方法 417

14.1.5 吸附分离设备 418

14.1.6 吸附的工业应用 419

14.2 离子交换分离 424

14.2.1 离子交换树脂 424

14.2.2 基本原理 426

14.2.3 离子交换工艺过程与设备 427

14.2.4 离子交换过程的工业应用 428

14.3 分子蒸馏 430

14.3.1 分子蒸馏原理 431

14.3.2 分子蒸馏装置 433

14.3.3 分子蒸馏技术的特点 434

14.3.4 分子蒸馏技术的应用 436

14.4 泡沫分离 437

14.4.1 概述 437

14.4.2 泡沫分离的基本原理 437

14.4.3 泡沫分离的工艺过程 438

14.5 色谱分离 440

14.5.1 概述 440

14.5.2 基本原理与过程 440

14.5.3 色谱分离的理论模型 441

本章主要符号说明 442

参考文献 443