化工原理——化工分離過程

本書以蔣維鈞、戴猷元和雷良恆等編著的“北京市高等教育精品教材”《化工原理》（第2版）為基礎精簡改編而成。本書包括傳質分離過程概論、吸收、蒸餾、氣液傳質設備、液液萃取、乾燥、蒸發、非均相混合物的分離、膜分離過程和其他分離方法等10章。

本書可用作高等學校普通化工、石油化工、精細化工、生物化工、製藥化工、輕化工以及環境過程工程等專業的化工原理課程教材，也可以作為化工流體流動、化工傳熱和化工分離過程等課程的教材，並可供從事上述專業的工程技術人員參考。

1化工分離過程概論1

1-1分離過程在化工類生產中的地位1

1-2混合物的類型與分離目的1

1-3混合物的分離方法2

1-4混合物組成的表示方法4

1-4-1質量濃度與物質的量濃度4

1-4-2質量分數與摩爾分數4

1-4-3質量比與摩爾比5

1-4-4氣體的總壓與組分的分壓6

1-5傳質分離過程的熱力學基礎——組分在兩相間的平衡7

1-6傳質分離過程的兩種基本類型8

1-7傳質分離過程的基本操作方法9

1-7-1單級接觸操作和理論級的概念9

1-7-2併流接觸操作11

1-7-3逆流接觸操作11

1-7-4錯流接觸操作14

1-8分析、處理傳質分離過程的兩種方法和兩類設備14

1-8-1分級接觸式設備15

1-8-2微分接觸式設備15

1-9傳質分離過程的動力學16

1-9-1單相中物質的擴散16

1-9-2兩相間的傳質32

習題34

思考題34

符號說明35

參考文獻37

2吸收38

2-1概述38

2-2吸收過程的氣液平衡關係39

2-2-1氣液平衡關係39

2-2-2亨利定律40

2-2-3用氣液平衡關係分析吸收過程43

2-2-4吸收劑的選擇45

2-3吸收過程機理和吸收速率方程46

2-3-1雙膜理論46

2-3-2吸收速率方程48

2-3-3其他傳質理論簡介54

2-4吸收塔的設計與計算56

2-4-1吸收塔的物料衡算與操作線方程57

2-4-2吸收劑用量的確定58

2-4-3塔徑的確定62

2-4-4填料層高度的計算63

2-4-5理論級數與塔高的計算74

2-4-6吸收的操作型計算78

2-5吸收係數和傳質單元高度80

2-5-1吸收係數與傳質單元高度的實驗測定80

2-5-2經驗公式82

2-5-3特徵數關聯式83

2-6其他類型的吸收87

2-6-1高濃度氣體吸收87

2-6-2化學吸收90

習題91

思考題95

符號說明96

參考文獻98

3蒸餾99

3-1概述99

3-2溶液的氣液平衡100

3-2-1混合物氣液兩相平衡的條件和諸參數的關係100

3-2-2氣液兩相平衡關係的確定103

3-2-3氣液平衡關係的表示方法107

3-3平衡蒸餾與簡單蒸餾109

3-3-1平衡蒸餾109

3-3-2簡單蒸餾112

3-4精餾114

3-4-1精餾過程原理114

3-4-2兩組分體系連續精餾的計算119

3-4-3加料狀態的影響與加料位置126

3-4-4迴流比的影響和選擇130

3-4-5簡捷法求理論板數135

3-4-6兩組分精餾的操作型計算與操作137

3-4-7兩組分精餾過程的幾種特殊情況140

3-4-8精餾塔、冷凝器和再沸器的工藝設計143

3-4-9間歇精餾148

3-5多組分精餾154

3-5-1多組分精餾的工藝流程155

3-5-2多組分精餾的計算157

3-6特殊蒸餾157

3-6-1恆沸精餾158

3-6-2萃取精餾159

3-6-3加鹽精餾和加鹽萃取精餾161

3-6-4水蒸氣蒸餾162

習題162

思考題167

符號說明168

參考文獻170

4氣液傳質設備171

4-1板式塔171

4-1-1概述171

4-1-2塔板上的流體力學現象分析172

4-1-3氣體通過塔板的流體力學計算175

4-1-4塔板結構及對塔板的要求183

4-1-5篩板塔的設計188

4-1-6板式塔的傳質與塔板效率193

4-1-7各種塔板簡介與比較199

4-2填料塔202

4-2-1填料塔與填料202

4-2-2填料塔的流體力學特性207

4-2-3填料塔的傳質與塔高的計算210

4-2-4填料塔的主要附件212

4-3板式塔與填料塔的比較216

習題217

思考題218

符號說明219

參考文獻221

5液液萃取222

5-1概述222

5-1-1液液萃取簡介222

5-1-2液液萃取在工業上的應用223

5-1-3液液萃取的基本流程223

5-2液液相平衡224

5-2-1分配係數與選擇性係數224

5-2-2三角形相圖225

5-2-3分配曲線——液液相平衡在直角坐標上的表示法227

5-2-4萃取過程在三角形相圖上的表示法228

5-3萃取的分離效果與萃取劑229

5-3-1萃取的分離效果229

5-3-2萃取劑的選擇229

5-4萃取過程的流程和計算230

5-4-1單級萃取的流程與計算230

5-4-2多級錯流萃取的流程與計算233

5-4-3多級逆流萃取的流程與計算238

5-4-4多級逆流萃取的最小萃取劑用量244

5-4-5連續逆流萃取的流程與計算246

5-4-6迴流萃取——兩組分的萃取分離248

5-5液液萃取設備249

5-5-1液液萃取設備的基本條件與分類249

5-5-2分級接觸萃取器251

5-5-3連續逆流接觸設備——塔式萃取設備253

5-6萃取設備的流動和傳質特性與設計256

5-6-1萃取塔的液泛與泛點速度的計算256

5-6-2液滴的形成與聚結及其傳質特性258

5-6-3萃取塔內液相的軸向混合259

5-6-4萃取塔高的確定260

5-6-5萃取設備的選擇261

5-7新型萃取技術261

5-7-1超臨界流體萃取261

5-7-2液膜分離263

5-7-3膜萃取264

習題264

思考題266

符號說明266

參考文獻268

6乾燥269

6-1概述269

6-1-1濕物料的乾燥方法269

6-1-2對流乾燥過程269

6-2濕空氣的性質及濕焓圖270

6-2-1濕空氣的性質及其狀態參數270

6-2-2濕含量的確定方法272

6-2-3濕空氣的濕焓圖(HI圖)274

6-2-4H\|I圖的應用277

6-3乾燥平衡關係278

6-3-1物料含水量的表示方法278

6-3-2乾燥平衡及乾燥平衡曲線278

6-4乾燥動力學——乾燥速度281

6-4-1乾燥實驗、乾燥曲線和乾燥速度曲線281

6-4-2乾燥過程分析282

6-5乾燥過程的設計計算284

6-5-1乾燥流程設計284

6-5-2乾燥過程的物料衡算285

65-3乾燥過程熱量衡算及乾燥器的熱效率286

6-5-4乾燥時間計算289

6-5-5乾燥介質和物料在乾燥系統內狀態變化的分析及乾燥操作參數的確定291

6-6乾燥器298

6-6-1工業上常用的乾燥器298

6-6-2乾燥器的選擇305

6-7乾燥器的設計計算306

習題312

思考題314

符號說明315

參考文獻317

7蒸發318

7-1概述318

7-1-1蒸發過程318

7-1-2蒸發的基本流程318

7-1-3蒸發的操作方法319

7-2蒸發設備323

7-2-1循環型蒸發器323

7-2-2非循環型(單程型)蒸發器325

7-2-3各類蒸發器的性能比較327

7-2-4蒸發的輔助設備328

7-3單效蒸發的計算329

7-3-1物料衡算330

7-3-2熱量衡算330

7-3-3傳熱面計算335

7-3-4單效蒸發計算小結341

7-4多效蒸發341

7-4-1多效蒸發流程與各效溫度壓力分佈341

7-4-2多效蒸發最佳效數的確定342

7-4-3多效蒸發的計算344

7-5蒸發過程的設計344

習題345

思考題346

符號說明346

參考文獻348

8非均相混合物的分離349

8-1沉降350

8-1-1沉降分離的一般原理350

8-1-2重力沉降分離350

8-1-3離心沉降分離356

8-1-4電沉降——電除塵器368

8-2過濾368

8-2-1概述368

8-2-2過濾設備371

8-2-3過濾過程計算的理論基礎380

8-2-4過濾機生產能力的計算392

8-3其他分離方法與分離方法的新進展397

8-3-1慣性分離器297

8-3-2濕法除塵器398

8-3-3非均相混合物分離方法的新進展399

8-3-4分離方法的選擇401

習題402

思考題405

符號說明406

參考文獻408

9膜分離過程409

9-1概述409

9-2微濾410

9-3超濾411

9-4納濾和反滲透412

9-5氣體分離413

9-6滲透汽化415

9-7電滲析417

9-8膜器418

習題420

思考題421

符號說明421

參考文獻421

10其他分離方法422

10-1吸附分離422

10-1-1概述422

10-1-2吸附劑422

10-1-3吸附平衡423

10-1-4吸附速率424

10-1-5吸附分離的工藝流程與設備424

10-1-6吸附分離的應用427

10-2離子交換428

10-2-1概述428

10-2-2離子交換樹脂428

10-2-3離子交換平衡429

10-2-4離子交換的工藝過程429

10-2-5離子交換的應用431

10-3色譜分離431

10-4浸取434

10-4-1概述434

10-4-2浸取設備與流程435

10-5溶液結晶437

10-6熔液結晶440

10-7鼓泡與泡沫分離443

10-7-1概述443

10-7-2工藝方法444

10-7-3應用445

10-8電泳分離445

10-8-1概述445

10-8-2連續流動幕電泳446

10-8-3等電聚焦447

10-9氣體擴散分離448

10-10氣體離心分離450

10-11分離過程與化學反應的結合452

10-11-1利用生物反應的分離452

10-11-2反應精餾453

10-12分離方法的選擇455

10-12-1總的選擇原則455

10-12-2分離方法選擇時需要考慮的因素455

習題459

思考題459

符號說明460

參考文獻460