化工分離技術(shù)與優(yōu)化策略研究
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【作 者】王婷婷 著
【I S B N 】978-7-5226-1863-0
【責(zé)任編輯】鄧建梅
【適用讀者群】本專通用
【出版時間】2023-09-01
【開 本】16開
【裝幀信息】平裝(光膜)
【版 次】第1版第1次印刷
【頁 數(shù)】216
【千字?jǐn)?shù)】205
【印 張】13.5
【定 價】¥78
【叢 書】暫無分類
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本書是一部關(guān)于化工分離技術(shù)與優(yōu)化方面的學(xué)術(shù)專著。全書以化工分離技術(shù)和化工分離過程的簡要介紹為切入點,對化工分離中常用的精餾、氣體吸收、萃取、結(jié)晶、干燥、膜分離、層析分離、色譜分離等技術(shù)進(jìn)行了深入研究,并以實例分析的方式探討了典型分離技術(shù)的優(yōu)化措施。本書的最后,以新型分離技術(shù)為主題,分析了化工分離的前沿技術(shù),如泡沫分離技術(shù)、分子印跡技術(shù)、超分子分離體系等內(nèi)容。
本書結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),內(nèi)容豐富,具有一定的學(xué)術(shù)價值和實用價值。讀者通過閱讀本書不但可以掌握化工分離的常用技術(shù),還可以了解一些優(yōu)化分離效果的具體措施。
化工分離是利用化工設(shè)備的特有作用根據(jù)混合物的物理和化學(xué)性質(zhì)差異對其進(jìn)行分離的過程。化學(xué)工業(yè)與分離技術(shù)密切相關(guān),任何化工生產(chǎn)過程都離不開分離技術(shù),從原料的預(yù)處理、中間產(chǎn)物的分離、產(chǎn)品的精制純化到廢水、廢氣和廢渣的處理都有賴于化工分離技術(shù),化工分離技術(shù)往往是獲得合格產(chǎn)品、充分利用資源和控制環(huán)境污染的關(guān)鍵。
化工分離技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,是化學(xué)工程學(xué)科中最活躍的領(lǐng)域之一。目前,化工分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、材料、冶金、食品、生化、原子能和環(huán)境治理等過程工業(yè)領(lǐng)域。可見,化工分離技術(shù)對于過程工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展都有著至關(guān)重要的作用。一方面,化工分離技術(shù)在長期的發(fā)展過程中,傳統(tǒng)分離技術(shù)的研究和應(yīng)用不斷進(jìn)步,分離效率提高,處理能力增強(qiáng),工程放大問題逐步得到解決,新型分離裝置不斷出現(xiàn);另一方面,隨著社會各個領(lǐng)域的快速發(fā)展,新的分離技術(shù)不斷創(chuàng)新完善,應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大,化工分離技術(shù)的合理應(yīng)用能為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造較大效益。近年來,我國化工產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展、完善,化工分離技術(shù)應(yīng)用成效逐步提升。當(dāng)前,逐步完善、創(chuàng)新化工分離技術(shù)才能有效推動化工產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。在低碳經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的背景下,化工分離技術(shù)朝著兩個方向發(fā)展:一是傳統(tǒng)分離技術(shù)的改進(jìn)以及新技術(shù)的開發(fā);二是各種分離技術(shù)的耦合使用。
本書主要就化工分離中常用的精餾、氣體吸收、萃取、結(jié)晶、干燥、膜分離、層析分離、色譜分離等技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化情況進(jìn)行闡述,并以實例分析的方式探討了典型分離技術(shù)的優(yōu)化措施。最后一章對泡沫浮選分離技術(shù)、分子印跡技術(shù)、超分子分離體系等新型分離技術(shù)進(jìn)行了簡要介紹。就常用的分離技術(shù)而言,本書具有較強(qiáng)的針對性和應(yīng)用性,內(nèi)容豐富,講解循序漸進(jìn),既有對分離過程常識的普及,又有對分離過程的剖析和優(yōu)化,兼具學(xué)術(shù)價值與實用價值。
在撰寫本書的過程中,筆者不僅參閱了大量有關(guān)化工分離技術(shù)的書籍和期刊,而且為了保證論述的全面性與合理性,也引用了許多專家、學(xué)者的觀點。在此,謹(jǐn)向相關(guān)作者、專家和學(xué)者表示最誠摯的謝意,并將相關(guān)參考文獻(xiàn)列于書后,如有遺漏,敬請諒解。
由于筆者水平有限,加之撰寫時間倉促,書中疏漏之處在所難免,懇請各位專家和學(xué)者不吝指正。
第1章 緒論 1
1.1 化工分離技術(shù)的發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域 1
1.1.1 化工分離技術(shù)的發(fā)展歷史 1
1.1.2 化工分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 2
1.2 分離過程的類型與輔助物質(zhì)分析 3
1.2.1 平衡分離過程 4
1.2.2 速率分離過程 5
1.2.3 分離過程的輔助物質(zhì)分析—分離劑 7
1.3 分離效率的評價 8
1.3.1 懸液分離器的質(zhì)量衡算 9
1.3.2 總效率 11
1.3.3 粒級效率 14
1.4 現(xiàn)代分離技術(shù)的發(fā)展動向 18
1.4.1 綠色節(jié)能耦合分離技術(shù)引起重視 18
1.4.2 不同分離技術(shù)相互滲透形成新的分離方法 18
1.4.3 色譜分離技術(shù)成為最有效和應(yīng)用最廣泛的分離檢測技術(shù) 19
1.4.4 其他學(xué)科促進(jìn)分離技術(shù)的發(fā)展 19
1.4.5 分離富集技術(shù)的自動化 19
1.4.6 在線分離技術(shù)大有可為 20
第2章 精餾技術(shù) 21
2.1 多組分精餾 21
2.1.1 多組分精餾的特點和精餾方案的選擇 22
2.1.2 多組分精餾過程分析 25
2.1.3 多組分精餾的計算 32
2.2 萃取精餾 40
2.2.1 溶劑的作用及選擇 40
2.2.2 萃取精餾流程 43
2.2.3 萃取精餾過程分析 44
2.2.4 其他萃取精餾 49
2.3 共沸精餾 50
2.3.1 共沸物及共沸精餾特性 51
2.3.2 共沸精餾過程 55
2.4 精餾技術(shù)優(yōu)化 59
2.4.1 減少精餾系統(tǒng)的熱量損失 59
2.4.2 優(yōu)化工藝參數(shù)控制 59
2.4.3 采取高溫物料直接進(jìn)入精餾塔 60
2.4.4 減壓操作,增加組分間相對揮發(fā)度,減少再沸器熱負(fù)荷 60
2.4.5 采用多效精餾技術(shù) 60
2.4.6 采用熱耦精餾技術(shù) 61
2.4.7 采用新型有效分離技術(shù) 61
2.4.8 采用空冷技術(shù) 61
第3章 氣體吸收技術(shù) 62
3.1 氣體吸收技術(shù)基礎(chǔ) 62
3.1.1 吸收過程的分類 62
3.1.2 氣體吸收的工業(yè)應(yīng)用 64
3.2 吸收和氣液相平衡關(guān)系 64
3.2.1 平衡溶解度 65
3.2.2 亨利定律 66
3.2.3 氣液相平衡在吸收中的應(yīng)用 69
3.3 吸收速率 70
3.3.1 氣膜吸收速率方程 70
3.3.2 液膜吸收速率方程 71
3.3.3 總吸收速率方程 72
3.4 其他類型的吸收 75
3.4.1 多組分吸收 75
3.4.2 化學(xué)吸收 76
3.4.3 非等溫吸收 80
3.5 氣體吸收技術(shù)優(yōu)化 81
3.5.1 優(yōu)化吸收過程工藝參數(shù) 81
3.5.2 采用綠色的吸收溶劑 81
第4章 萃取技術(shù) 83
4.1 萃取技術(shù)基礎(chǔ) 83
4.1.1 萃取的基本原理 83
4.1.2 萃取實際應(yīng)用 85
4.2 溶劑萃取技術(shù) 86
4.2.1 萃取操作方式 86
4.2.2 影響溶劑萃取的因素 91
4.3 雙水相萃取技術(shù) 93
4.3.1 雙水相萃取原理 93
4.3.2 雙水相萃取特點 95
4.3.3 雙水相萃取影響因素 95
4.4 膠團(tuán)和反膠團(tuán)萃取技術(shù) 96
4.4.1 膠團(tuán)萃取技術(shù) 97
4.4.2 反膠團(tuán)萃取技術(shù) 99
4.5 萃取技術(shù)優(yōu)化 100
第5章 結(jié)晶與干燥技術(shù) 103
5.1 結(jié)晶技術(shù)基礎(chǔ) 103
5.1.1 結(jié)晶分離原理 104
5.1.2 工業(yè)上采用的結(jié)晶方法 105
5.2 結(jié)晶器的操作 105
5.2.1 操作方法 105
5.2.2 故障分析及處理 106
5.3 結(jié)晶過程的物料衡算與熱量衡算 107
5.3.1 結(jié)晶過程的物料衡算 108
5.3.2 物料衡算式的應(yīng)用以及熱量衡算 109
5.4 干燥概述與原理 109
5.4.1 去濕方法 109
5.4.2 干燥操作方法的分類 110
5.4.3 對流干燥 110
5.4.4 濕物料含水量 111
5.5 對流干燥過程的物料衡算與熱量衡算 113
5.5.1 濕物料中水分的性質(zhì) 113
5.5.2 干燥器的物料衡算 115
5.5.3 干燥過程的熱量衡算 117
5.5.4 干燥速率 118
5.6 干燥設(shè)備及其操作 119
5.6.1 干燥設(shè)備 119
5.6.2 干燥裝置附件 121
5.6.3 干燥器的選用 122
5.6.4 噴霧干燥器的操作 123
5.7 結(jié)晶與干燥技術(shù)優(yōu)化 124
5.7.1 結(jié)晶技術(shù)優(yōu)化 124
5.7.2 干燥技術(shù)優(yōu)化 129
第6章 膜分離技術(shù) 132
6.1 膜分離技術(shù)基礎(chǔ) 132
6.1.1 膜分離過程 132
6.1.2 膜及膜材料 133
6.2 固膜分離技術(shù) 135
6.2.1 固膜分離類型 136
6.2.2 常用的固膜材料 137
6.3 液膜分離技術(shù) 137
6.3.1 液膜的類型 137
6.3.2 液膜分離過程的數(shù)學(xué)模型 138
6.4 納米濾膜技術(shù) 143
6.4.1 納米濾膜的分類與特性 143
6.4.2 納米濾膜技術(shù)的應(yīng)用 144
6.5 膜分離技術(shù)優(yōu)化 145
6.5.1 膜材料優(yōu)化及膜制備 145
6.5.2 膜蒸餾過程操作參數(shù)優(yōu)化 146
6.5.3 過程強(qiáng)化 147
6.5.4 能量優(yōu)化 147
6.5.5 結(jié)合其他分離過程的復(fù)合膜蒸餾系統(tǒng) 148
第7章 層析分離技術(shù) 149
7.1 親和層析分離技術(shù) 149
7.1.1 親和層析分離技術(shù)的基本原理及操作 149
7.1.2 親和配體及親和吸附劑 151
7.2 凝膠層析分離技術(shù) 154
7.2.1 凝膠層析分離技術(shù)的基本原理 154
7.2.2 凝膠的選擇與處理 156
7.2.3 加樣與洗脫 157
7.3 吸附層析分離技術(shù) 158
7.3.1 吸附層析分離技術(shù)的基本原理 158
7.3.2 洗脫方法及洗脫曲線 159
7.3.3 吸附劑與洗脫劑的選擇 161
7.4 分配層析分離技術(shù) 162
7.4.1 載體 162
7.4.2 分配色譜的展開劑的選擇 163
7.4.3 紙上層析分離技術(shù)和氣相層析分離技術(shù) 163
7.5 層析分離技術(shù)優(yōu)化 165
第8章 色譜分離技術(shù) 168
8.1 柱色譜分離技術(shù) 168
8.1.1 液-固吸附柱色譜分離技術(shù) 168
8.1.2 液-液分配色譜分離技術(shù) 169
8.1.3 離子交換色譜分離技術(shù) 170
8.1.4 分子排阻色譜分離技術(shù) 170
8.1.5 柱色譜分離技術(shù)的應(yīng)用 171
8.2 加壓液相色譜分離技術(shù) 171
8.2.1 加壓液相色譜分離技術(shù)基礎(chǔ) 172
8.2.2 快速色譜分離技術(shù) 174
8.2.3 低壓、中壓和高壓液相色譜分離技術(shù) 175
8.3 氣相色譜分離技術(shù) 176
8.3.1 氣相色譜儀 176
8.3.2 氣相色譜的固定相 177
8.3.3 氣相色譜分離技術(shù)的主要類型 178
8.4 逆流色譜分離技術(shù) 179
8.4.1 液滴逆流色譜分離技術(shù) 179
8.4.2 旋轉(zhuǎn)小室逆流色譜分離技術(shù) 180
8.4.3 離心逆流色譜分離技術(shù) 181
8.4.4 高速逆流色譜分離技術(shù) 183
8.5 超臨界流體色譜分離技術(shù) 186
8.5.1 超臨界流體色譜儀 186
8.5.2 超臨界流體色譜分離技術(shù)的色譜柱 187
8.6 色譜分離技術(shù)優(yōu)化 187
第9章 新型分離技術(shù) 191
9.1 泡沫分離技術(shù) 191
9.1.1 泡沫分離技術(shù)概述 191
9.1.2 泡沫分離技術(shù)的分類 193
9.2 分子印跡技術(shù) 196
9.2.1 基本原理 196
9.2.2 分子印跡聚合物的制備過程 196
9.2.3 分子印跡技術(shù)的應(yīng)用 197
9.3 超分子分離體系 199
9.3.1 小分子聚集體超分子包接配合物在分離中的應(yīng)用 200
9.3.2 環(huán)糊精及其衍生物在分離中的應(yīng)用 201
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