第一篇 基本概念 1
第1章 分离过程 3
1.0 本章教学目的 3
1.1 工业规模的化学过程 4
1.2 分离机理 7
1.3 通过添加或产生新相实现的分离 9
1.4 采用阻挡物（膜）的分离操作 16
1.5 采用固体介质的分离操作 17
1.6 应用外力场或梯度的分离操作 19
1.7 组分的回收率和产品的纯度 20
1.8 分离能力 23
1.9 适宜分离过程的选择 25
1.10 本章小结 29
参考文献 30
习题 30
第2章 分离操作的热力学 35
2.0 本章教学目的 35
2.1 能量、熵和有效能平衡 35
2.2 相平衡 40
2.2.1 逸度和活度系数 41
2.2.2 K值 42
2.3 理想气体、理想液体溶液模型 45
2.4 热力学性质的图解关联 50
2.5 非理想热力学性质的模型 56
2.5.1 p-V-T状态方程模型 57
2.5.2 从p-V-T模型导出热力学性质 60
2.6 液相的活度系数模型 65
2.6.1 从吉布斯自由能导得活度系数 66
2.6.2 正规溶液模型 66
2.6.3 非理想液体溶液 68
2.6.4 马古斯（Margules）方程 71
2.6.5 范拉尔方程 72
2.6.6 局部组成概念和威尔逊模型 73
2.6.7 NRTL模型 77
2.6.8 UNIQUAC模型 78
2.6.9 UNIFAC模型 79
2.6.10 液-液平衡 81
2.7 难处理的混合物 82
2.7.1 预测性的Soave-Redlich-Kwong（PSRK）模型 82
2.7.2 电解质溶液模型 82
2.7.3 高分子溶液模型 83
2.8 合适模型的选择 83
2.9 本章小结 84
参考文献 84
习题 86
第3章 传质和扩散 94
3.0 本章教学目的 95
3.1 定态（普通）分子扩散 96
3.1.1 扩散的费克定律 96
3.1.2 传质速度 97
3.1.3 等分子反向扩散 98
3.1.4 单向扩散 100
3.2 扩散系数 104
3.2.1 气体混合物中的扩散系数 104
3.2.2 液体混合物中的扩散系数 107
3.2.3 电解质的扩散系数 113
3.2.4 生物溶质在液体中的扩散系数 115
3.2.5 固体中的扩散系数 115
3.3 通过静止介质的一维定态和不定态分子扩散 123
3.3.1 定态 124
3.3.2 非定态 124
3.4 层流流动中的分子扩散 133
3.4.1 下降液膜 133
3.4.2 平板上的边界层流动 139
3.4.3 圆形直管中已充分发展的流动 142
3.5 湍流流动中的传质 145
3.5.1 雷诺类似 147
3.5.2 Chilton-Colburn类似 148
3.5.3 其他类似 149
3.5.4 Churchll和Zajic的理论类似 150
3.6 流体-流体界面处传质的模型 154
3.6.1 膜理论 155
3.6.2 渗透理论 156
3.6.3 表面更新理论 157
3.6.4 膜-渗透理论 159
3.7 双膜理论和总传质系数 160
3.7.1 气-液系统 160
3.7.2 液-液系统 163
3.7.3 大的传质推动力系统 164
3.8 本章小结 167
参考文献 168
习题 170
第4章 单个平衡级和闪蒸计算 176
4.0 本章教学目的 176
4.1 吉布斯相律和自由度 177
4.11 自由度分析 177
4.2 二元汽-液系统 179
4.3 恒沸系统 186
4.4 多组分闪蒸、泡点和露点的计算 189
4.4.1 等温闪蒸 190
4.4.2 泡点和露点 193
4.4.3 绝热闪蒸 196
4.5 三元液-液系统 198
4.6 多元液-液系统 206
4.7 固-液系统 209
4.7.1 浸取 209
4.7.2 结晶 213
4.7.3 液相吸附 215
4.8 气-液系统 218
4.9 气-固系统 221
4.9.1 升华和凝华 221
4.9.2 气相吸附 222
4.10 多相系统 224
4.10.1 气-液-固系统的近似算法 224
4.10.2 气-液-液系统的近似算法 225
4.10.3 气-液-液系统的严格算法 227
4.11 本章小结 230
参考文献 231
习题 231
第5章 级联和复合系统 245
5.0 本章教学目的 246
5.1 级联的结构 246
5.2 固-液相级联 247
5.3 单段液-液萃取级联 251
5.3.1 并流级联 251
5.3.2 错流级联 252
5.3.3 逆流级联 252
5.4 多元气（汽）-液相级联 254
5.4.1 单段级联的集合算法 255
5.4.2 两段级联 260
5.5 膜分离级联 266
5.6 复合系统 268
5.7 逆流级联的自由度和指定 271
5.7.1 物流变量 271
5.7.2 绝热和非绝热平衡级 272
5.7.3 单段逆流级联 273
5.7.4 两段逆流级联 274
5.8 本章小结 280
参考文献 280
习题 281
第二篇 通过添加或产生新相实现的分离 289
第6章 低浓度混合物的吸收和汽提 291
6.0 本章教学目的 291
6.0.1 工业实例 292
6.1 设备 294
6.2 一般设计考虑 301
6.3 用于板式塔的图解平衡级法 302
6.3.1 最小吸收剂流量 304
6.3.2 平衡级数 306
6.4 确定平衡级数的代数法 308
6.5 级效率 312
6.5.1 性能数据 312
6.5.2 经验关联式 314
6.5.3 半理论模型 319
6.5.4 根据实验室数据放大 323
6.6 塔板直径、压降和传质 324
6.6.1 塔板直径 325
6.6.2 高处理量塔板 328
6.6.3 塔板气相压降 330
6.6.4 传质系数和传质单元 332
6.6.5 漏液、夹带和降液管阻塞 336
6.7 用于填料塔的以速率为基础的方法 338
6.8 填料塔的效率、处理量和压降 345
6.8.1 持液量 346
6.8.2 塔径和压降 351
6.8.3 传质效率 358
6.9 填料塔中的浓溶液 366
6.10 本章小结 370
参考文献 371
习题 373
第7章 二元混合物的蒸馏 383
7.0 本章教学目的 383
7.0.1 工业实例 384
7.1 设备和设计考虑 386
7.2 用于板式塔的McCabe-Thiele图解平衡级法 387
7.2.1 精馏段 391
7.2.2 提馏段 392
7.2.3 进料级考虑 393
7.2.4 平衡级数和进料级位置的确定 397
7.2.5 极限状况 397
7.2.6 平衡级的最小数目 398
7.2.7 最小回流比 398
7.2.8 清晰分离 399
7.2.9 塔的操作压力和冷凝器类型 402
7.2.10 过冷回流 403
7.2.11 再沸器类型 406
7.2.12 冷凝器和再沸器热负荷 408
7.2.13 进料预热 409
7.2.14 最优回流比 409
7.2.15 大级数 410
7.2.16 Murphree效率的应用 413
7.2.17 多进料、侧线和直接蒸汽 413
7.3 级效率的估计 417
7.3.1 性能数据 417
7.3.2 经验关联式 420
7.3.3 半理论模型 422
7.3.4 根据实验室数据放大 422
7.4 板式塔的塔径和回流罐 423
7.4.1 回流罐 423
7.5 用于填料塔的以速率为基础的方法 425
7.5.1 HETP法 425
7.5.2 HTU法 426
7.6 用于板式塔的Ponchon-Savarit图解平衡级法 430
7.7 本章小结 432
参考文献 433
习题 434
第8章 三元系统的液-液萃取 449
8.0 本章教学目的 449
8.0.1 工业实例 450
8.1 设备 453
8.1.1 混合-沉降槽 453
8.1.2 喷洒塔 455
8.1.3 填料塔 456
8.1.4 板式塔 456
8.1.5 设有机械辅助搅拌的塔 457
8.2 一般设计考虑 462
8.3 Hunter-Nash图解平衡级法 467
8.3.1 平衡级数 469
8.3.2 最小和最大溶剂-进料流量比 473
8.3.3 直角三角形相图的应用 476
8.3.4 借助McCabe-Thiele图的辅助分配曲线的应用 479
8.3.5 萃取液和萃余液回流 480
8.4 Maloney-Schubert图解平衡级法 486
8.5 萃取器性能的理论和放大 491
8.5.1 混合-沉降装置 491
8.5.2 多室塔 501
8.5.3 轴向分散 506
8.6 本章小结 510
参考文献 511
习题 513
第9章 多元多级分离计算的近似方法 521
9.0 本章教学目的 521
9.1 Fenske-Underwood-Gilliland法 521
9.1.1 两个关键组分的选择 522
9.1.2 塔的操作压力 525
9.1.3 计算最小平衡级数的Fenske方程 526
9.1.4 全回流条件下非关键组分的分配 529
9.1.5 计算最小回流量的Underwood方程 530
9.1.6 用于确定实际回流比和理论级数的Gilliland关联式 537
9.1.7 进料级位置 540
9.1.8 实际回流比下非关键组分的分配 541
9.2 Kremser组合法 543
9.2.1 汽提塔 543
9.2.2 液-液萃取 546
9.3 本章小结 548
参考文献 549
习题 550
第10章 基于平衡的多组分吸收、解吸、精馏和萃取计算方法 556
10.0 本章教学目的 556
10.1 平衡级的理论模型 557
10.2 数学解法的一般策略 560
10.3 方程切断法 561
10.3.1 三对角线矩阵算法 561
10.3.2 精馏计算的泡点（BP）法 563
10.3.3 吸收和汽提计算的流率加和法 574
10.3.4 液-液萃取计算的等温流率加和法 580
10.4 Newton-Raphson法 584
10.5 内外层法 597
10.5.1 MESH方程 599
10.5.2 严格和复杂的热力学性质模型 599
10.5.3 近似的热力学性质模型 600
10.5.4 内外层算法 601
10.6 本章小结 605
参考文献 605
习题 606
第11章 特殊精馏和超临界萃取 617
11.0 本章教学目的 618
11.1 三角形相图的应用 618
11.1.1 残余曲线图 622
11.1.2 精馏曲线图 630
11.1.3 全回流条件下的产物组成区间（蝶形领结区域） 632
11.2 萃取精馏 635
11.3 加盐精馏 641
11.4 变压精馏 643
11.5 均相恒沸精馏 646
11.6 非均相恒沸精馏 652
11.6.1 解的多重性 657
11.7 反应精馏 661
11.8 超临界流体萃取 670
11.9 本章小结 678
参考文献 679
习题 682
第12章 基于速率的精馏模型 685
12.0 本章教学目的 687
12.1 基于速率的模型 688
12.2 热力学性质和传递速率表示式 691
12.3 估算传递系数和界面面积的方法 696
12.4 气相和液相流动模型 697
12.5 计算方法 697
12.5.1 ChemSep程序 698
12.5.2 RATEFRAC程序 703
12.6 本章小结 706
参考文献 706
习题 707
第13章 间歇精馏 711
13.0 本章教学目的 711
13.1 微分精馏 712
13.2 恒定回流和变馏出液组成的二元间歇精馏 716
13.3 恒定馏出液组成和变回流的二元间歇精馏 719
13.4 间歇提馏和复杂间歇精馏 720
13.5 持液量的影响 721
13.6 恒定回流多元间歇精馏的简捷算法 722
13.7 多元间歇精馏的逐板算法 725
13.7.1 严格模型 725
13.7.2 严格积分方法 728
13.7.3 快速求解法 734
13.8 优化控制 737
13.8.1 不合格馏分 738
13.8.2 通过改变回流比实现优化控制 740
13.9 本章小结 744
参考文献 745
习题 746
第三篇 采用阻挡物（膜）和固体介质的分离 751
第14章 膜分离 753
14.0 本章教学目的 754
14.0.1 工业应用实例 755
14.1 膜材料 757
14.2 膜组件 762
14.3 膜中传递现象 764
14.3.1 多孔膜 765
14.3.2 主体流动 765
14.3.3 孔中液体扩散 767
14.3.4 气体扩散 769
14.3.5 无孔膜 770
14.3.6 液体混合物的溶解-扩散膜型 771
14.3.7 气体混合物的溶解-扩散膜型 772
14.3.8 流动方式模型 777
14.3.9 级联 781
14.3.10 外部传质阻力 783
14.3.11 浓差极化和结垢 785
14.4 渗析和电渗析 785
14.4.1 电渗析 789
14.5 反渗透 793
14.6 气体渗透 799
14.7 膜蒸发（渗透蒸发） 803
14.8 超过滤 809
14.8.1 过程结构 811
14.9 微过滤 823
14.9.1 恒速率操作 825
14.9.2 恒压操作 826
14.9.3 组合操作 826
14.10 本章小结 828
参考文献 829
习题 831
第15章 吸附、离子交换和色谱（色层分离） 837
15.0 本章教学目的 839
15.0.1 工业应用实例 840
15.1 吸着剂 841
15.1.1 吸附剂 842
15.1.2 离子交换树脂 847
15.1.3 色谱的吸着剂 850
15.2 平衡 852
15.2.1 纯气体吸附 852
15.2.2 液体吸附 859
15.2.3 离子交换平衡 862
15.2.4 色谱平衡 866
15.3 动力学和传递 867
15.3.1 外部传递 868
15.3.2 内部传递 871
15.3.3 离子交换和色谱中的传质 874
15.4 吸着系统 875
15.4.1 吸附操作 875
15.4.2 离子交换 879
15.4.3 色谱 880
15.4.4 浆料吸附（接触过滤） 881
15.4.5 固定床吸附（渗滤） 886
15.4.6 变温吸附 897
15.4.7 变压吸附 906
15.4.8 连续逆流吸附系统 909
15.4.9 模拟移动床系统 913
15.4.10 离子交换循环 925
15.4.11 色谱分离 927
15.5 本章小结 934
参考文献 935
习题 939
第四篇 涉及固相的分离 949
第16章 浸取和洗涤 951
16.0 本章教学目的 951
16.0.1 工业实例 951
16.1 浸取设备 953
16.1.1 间歇萃取器 953
16.1.2 Espresso咖啡机 955
16.1.3 连续萃取器 958
16.1.4 连续逆流洗涤 959
16.2 浸取和洗涤的平衡级模型 961
16.2.1 McCabe-Smith代数法 965
16.2.2 可变底流 968
16.3 基于速率的浸取模型 971
16.3.1 食品加工 971
16.3.2 矿物加工 975
16.4 本章小结 978
参考文献 979
习题 979
第17章 结晶、凝华和蒸发 982
17.0 本章教学目的 984
17.0.1 工业实例 984
17.1 晶体几何学 987
17.1.1 晶体大小分布 989
17.1.2 微分筛分分析 992
17.1.3 累计筛分分析 993
17.1.4 表面平均直径 994
17.1.5 质量平均直径 994
17.1.6 算术平均直径 994
17.1.7 体积平均直径 995
17.2 热力学考虑 996
17.2.1 溶解度和物料衡算 996
17.2.2 焓衡算 1000
17.3 动力学和传递考虑 1004
17.3.1 过饱和 1004
17.3.2 成核 1006
17.3.3 晶体生长 1007
17.4 溶液结晶设备 1013
17.4.1 循环间歇结晶器 1014
17.4.2 连续冷却结晶器 1015
17.4.3 连续真空蒸发结晶器 1016
17.5 MSMPR结晶模型 1017
17.5.1 晶体人口衡算 1018
17.6 沉淀 1024
17.7 熔融结晶 1028
17.7.1 熔融结晶设备 1028
17.8 区域熔炼 1032
17.9 凝华 1036
17.9.1 换热器中的凝华 1038
17.10 蒸发 1039
17.10.1 蒸发器模型 1043
17.10.2 多效蒸发系统 1046
17.10.3 蒸发器总传热系数 1050
17.11 本章小结 1051
参考文献 1052
习题 1053
第18章 固体干燥 1062
18.0 本章教学目的 1062
18.0.1 工业实例 1063
18.1 干燥设备 1064
18.1.1 间歇操作 1065
18.1.2 连续操作 1067
18.2 湿度测定法 1083
18.2.1 湿球温度 1086
18.2.2 绝热饱和温度 1088
18.2.3 湿分蒸发温度 1090
18.3 固体的平衡湿含量 1094
18.4 干燥阶段 1098
18.4.1 恒速干燥阶段 1101
18.4.2 降速干燥阶段 1104
18.5 干燥器模型 1120
18.5.1 直接加热干燥器的物料和能量衡算 1120
18.5.2 全循环带式干燥器 1122
18.5.3 直接加热回转干燥器 1126
18.5.4 流化床干燥器 1129
18.6 本章小结 1132
参考文献 1133
习题 1134
索引 1141