《分離工程》(第二版)簡要介紹了分離過程的特征與分類、分離過程的研究內(nèi)容與研究方法,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了多組分分離基礎(chǔ)、精餾、氣體吸收和解吸、多組分多級分離的嚴(yán)格計(jì)算、分離過程及設(shè)備的效率與節(jié)能、其它分離方法(包括吸附、離子交換、液液萃取、膜分離)等內(nèi)容。本書重點(diǎn)突出,難點(diǎn)分散,以實(shí)例原理模型應(yīng)用進(jìn)行教材內(nèi)容的組織,應(yīng)用性強(qiáng)。本書可作為高等院;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)本科生教材,亦可供從事化學(xué)工程、石油加工及氣體分離、制藥工程等專業(yè)的技術(shù)人員參考。
《分離工程》(第二版)為教育部高等學(xué);ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會推薦教材!斗蛛x工程》(第二版)特點(diǎn)強(qiáng)化基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、聯(lián)系實(shí)際、信息豐富、啟發(fā)思維、引導(dǎo)創(chuàng)新、便于自學(xué) 。《分離工程》(第 一版)重印7次,選用高校近百所,獲2011年中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu) 秀出版物獎(jiǎng)(教材獎(jiǎng))一等獎(jiǎng)、2013年青島科技大學(xué)優(yōu) 秀教材一等獎(jiǎng)。配套資源:《分離工程(英文版)》,內(nèi)容豐富的教學(xué)課件,習(xí)題解答。
前言《分離工程》為教育部高等學(xué);ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會推薦教材,自2009年出版以來至今已有8年,被國內(nèi)眾多院校選作化工與制藥類專業(yè)本科生教材,并榮獲2010年中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。為切實(shí)配合國家新時(shí)期創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略、卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃和工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要,不斷提高本科教學(xué)水平和教育質(zhì)量,我們對本書第一版進(jìn)行了認(rèn)真的修訂,F(xiàn)代社會離不開化工分離技術(shù),化工分離技術(shù)亦發(fā)展于現(xiàn)代社會。一方面,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,處理能力加大,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,為了適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步提出了新的分離要求,膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、吸附技術(shù)等現(xiàn)代分離技術(shù)的開發(fā)、研究和應(yīng)用已成為分離工程研究的前沿課題。本次修訂主體框架和主要內(nèi)容沒有變化,只是將第7章反應(yīng)精餾移至第3章,刪除了各院校不經(jīng)常選用的化學(xué)吸收內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)仍然是傳統(tǒng)分離過程,但增加了能反映當(dāng)代分離過程科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的新成果和科技前沿,使學(xué)生既掌握扎實(shí)的分離工程基礎(chǔ)知識,又樹立開拓創(chuàng)新意識。本次修訂更正了第一版中遺留的疏漏,統(tǒng)一了插圖的格式,在每一章增加了工程案例,部分課后習(xí)題也增加了工程背景。通過工程案例和習(xí)題,培養(yǎng)學(xué)生基于問題的學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法,強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力、解決復(fù)雜工程問題的能力,以及工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)從知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變、從句號課堂向問號課堂轉(zhuǎn)變,為學(xué)生多樣化發(fā)展提供合適的舞臺。本書由青島科技大學(xué)分離工程課程教研組編寫,葉慶國、陶旭梅、徐東彥主編。此次修訂是在本書第一版基礎(chǔ)上完成的,在此向?yàn)榈谝话娼滩木帉懽龀鲐暙I(xiàn)的劉名禮、杜華、郭煥美、孫烈剛和王英龍老師表示感謝!葛紀(jì)軍、辛戈、宋佳佳、姚飛洋、吳曉煒等在計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算、插圖的繪制和書稿校對方面給予了幫助,本書還得到了青島科技大學(xué)化工學(xué)院的支持和鼓勵(lì),在此一并表示衷心的感謝!本書出版以來得到了各兄弟院校的支持和褒獎(jiǎng),編者由衷地感謝大家的支持與鼓勵(lì)。凡選用本書作為教材的學(xué)校,可向化學(xué)工業(yè)出版社索取《分離工程》習(xí)題解答和多媒體課件。由于本書內(nèi)容涉及面廣,加之編者的水平所限,書中難免存在疏漏和不足之處,誠望專家和讀者指教。編者2017年1月第一版前言分離工程是化學(xué)工程學(xué)科的重要分支,它是混合物分離與提純的工程科學(xué),它與化學(xué)工藝密切相關(guān)。分離工程是清潔工藝的重要組成部分,它一方面為化學(xué)反應(yīng)提供符合質(zhì)量要求的原料,清除對反應(yīng)或催化劑有害的雜質(zhì),減少副反應(yīng),提高收率;另一方面又對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純,以得到合格產(chǎn)品,并使未反應(yīng)物料循環(huán)使用,對生成的廢物進(jìn)行末端治理。分離過程與技術(shù)在提高生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和產(chǎn)品質(zhì)量中起到舉足輕重的作用!斗蛛x工程》作為化工專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的一門骨干專業(yè)課程,具有應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng),內(nèi)容涉獵面廣、跨度大、知識點(diǎn)多的特點(diǎn),其在化工生產(chǎn)實(shí)際中,在化工類及其相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中有著重要的地位和作用。本教材適用于化工類本科專業(yè),如化學(xué)工程、化學(xué)工藝、精細(xì)化工等,也可適用于其它相關(guān)專業(yè),如石油加工、化學(xué)制藥、制藥工程、材料、冶金、食品、生化、原子能和環(huán)保等領(lǐng)域都廣泛地應(yīng)用到分離過程。本書可作為工科高等院;瘜W(xué)工程與工藝及相關(guān)專業(yè)本科生的教材,亦可供從事化學(xué)工程、石油加工及氣體分離、制藥工程等方面的工程技術(shù)人員參考。本教材定位為應(yīng)用型教材,使用對象為教學(xué)研究型與教學(xué)型學(xué)校的學(xué)生,面向化工生產(chǎn)實(shí)際,面向就業(yè),突出應(yīng)用性;編寫中遵循分離過程知識教學(xué)和學(xué)習(xí)規(guī)律,按照掌握基本知識,注重應(yīng)用聯(lián)系,輔以能力培養(yǎng)的目的,強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際、工程與工藝結(jié)合,以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力;保留了成熟與經(jīng)典的內(nèi)容,增加了各種分離過程目前的研究動(dòng)向,同時(shí)對一些新的有發(fā)展前景的和對開發(fā)新分離方法有啟發(fā)性的分離方法做了簡要的介紹,以利于擴(kuò)展學(xué)生的視野和思路,提高學(xué)生選擇與開發(fā)分離方法的能力。通過本課程教學(xué),要求學(xué)生牢固掌握分離過程的基本原理及應(yīng)用方法,熟練進(jìn)行簡化計(jì)算,了解多種數(shù)值計(jì)算方法,學(xué)會實(shí)際分離過程的分析與綜合,了解分離及相關(guān)工程研究的進(jìn)展,學(xué)會針對工業(yè)實(shí)際正確選擇分離過程及設(shè)備。本書內(nèi)容共分七章,分別介紹多組分分離基礎(chǔ)、精餾、氣體吸收和解吸、多組分多級分離的嚴(yán)格計(jì)算、分離過程及設(shè)備的效率與節(jié)能、其它分離方法等內(nèi)容。本書由青島科技大學(xué)葉慶國教授任主編,其中第1章和第2章由葉慶國編寫,第3章和第4章分別由山東師范大學(xué)劉名禮和杜華編寫,第5章由濰坊學(xué)院郭煥美和葉慶國編寫,第6章和第7章由煙臺大學(xué)的孫烈剛編寫。此外,青島科技大學(xué)王英龍負(fù)責(zé)本書英文專業(yè)詞匯的編譯工作。最后,感謝閻淑蕓、孫培生、梁永寧、胡瑩和董先營等同學(xué)在插圖的繪制和書稿校驗(yàn)方面給予的幫助。為了給教師的教學(xué)和學(xué)生的自習(xí)提供方便,與本書配套的《分離工程學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題集》也同時(shí)由化學(xué)工業(yè)出版社出版,相信會對提高教學(xué)活動(dòng)的靈活性和教學(xué)效率有所幫助。凡選用本書作為教材的學(xué)校,可向本書作者葉慶國索取以下資料:《分離工程》電子教案和《分離工程》多媒體課件。由于編寫人員水平有限,書中不妥之處在所難免,衷心希望廣大讀者和有關(guān)專家學(xué)者予以批評指正。編者2008年11月
葉慶國,青島科技大學(xué)教授,山東省教學(xué)名師,主講的分離工程為山東省精品課程和成人高等教育特色課程。葉慶國教授教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作的分離工程CAI課件獲第六屆和第九屆全國多媒體課件大賽優(yōu) 秀獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng),分離工程網(wǎng)絡(luò)綜合教學(xué)平臺獲第十屆全國多媒體課件大賽一等獎(jiǎng)。葉慶國教授承擔(dān)了國家 級、省級、校級教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)及教學(xué)立項(xiàng)10余項(xiàng),發(fā)表教改論文10余篇。主持并完成了國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)子課題和作為技術(shù)負(fù)責(zé)人完成多個(gè)自然科學(xué)基金科研項(xiàng)目和二十多個(gè)企業(yè)橫向科研項(xiàng)目。
1緒論 /
1
1.1分離工程理論的形成和特性1
1.1.1分離工程理論的形成與完善1
1.1.2工業(yè)生產(chǎn)中的分離過程2
1.1.3分離技術(shù)的特性6
1.2分離過程的特征與分類8
1.2.1分離過程的特征8
1.2.2分離因子9
1.2.3傳質(zhì)分離過程的分類10
1.2.4分離方法的比較11
1.2.5分離過程的選擇13
1.3分離過程的研究內(nèi)容與研究方法14
1.3.1研究內(nèi)容與分離過程發(fā)展動(dòng)態(tài)14
1.3.2研究方法19
本章符號說明20
習(xí)題21
參考文獻(xiàn)21
2多組分分離基礎(chǔ) / 23
2.1分離過程的變量分析及設(shè)計(jì)變量的確定23
2.1.1設(shè)計(jì)變量23
2.1.2單元的設(shè)計(jì)變量24
2.1.3裝置的設(shè)計(jì)變量27
2.2相平衡關(guān)系的計(jì)算29
2.2.1相平衡關(guān)系29
2.2.2汽液平衡的分類與計(jì)算32
2.3多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算43
2.3.1泡點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算44
2.3.2露點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算47
2.4單級平衡分離過程計(jì)算50
2.4.1混合物相態(tài)的確定和閃蒸計(jì)算的類型51
2.4.2等溫閃蒸52
2.4.3絕熱閃蒸57
本章符號說明64
習(xí)題65
參考文獻(xiàn)70
3精餾 / 72
3.1多組分精餾72
3.1.1多組分精餾過程分析73
3.1.2多組分精餾的簡捷(群法)計(jì)算法81
3.2共沸精餾99
3.2.1共沸物和共沸組成的計(jì)算100
3.2.2精餾曲線和共沸劑的選擇105
3.2.3共沸精餾過程及計(jì)算111
3.3萃取精餾127
3.3.1萃取精餾過程127
3.3.2萃取精餾的原理129
3.3.3萃取劑的選擇130
3.3.4萃取精餾過程分析132
3.3.5萃取精餾過程平衡級數(shù)的簡捷計(jì)算135
3.3.6萃取精餾操作設(shè)計(jì)的特點(diǎn)137
3.3.7共沸精餾與萃取精餾的比較137
3.4加鹽萃取精餾141
3.4.1鹽效應(yīng)及其對汽液平衡的影響142
3.4.2溶鹽精餾142
3.4.3加鹽萃取精餾143
3.5反應(yīng)精餾144
3.5.1反應(yīng)精餾過程分析144
3.5.2反應(yīng)精餾過程的特點(diǎn)147
本章符號說明154
習(xí)題155
參考文獻(xiàn)161
4氣體吸收和解吸 / 164
4.1吸收和解吸過程164
4.1.1多組分吸收和解吸的工業(yè)應(yīng)用164
4.1.2解吸的方法169
4.1.3吸收和解吸過程流程169
4.1.4吸收過程的特點(diǎn)175
4.2多組分吸收和解吸過程分析176
4.2.1氣液相平衡176
4.2.2吸收和解吸過程的設(shè)計(jì)變量數(shù)與關(guān)鍵組分177
4.2.3單向傳質(zhì)過程177
4.2.4吸收塔內(nèi)組分分布178
4.2.5吸收和解吸過程的熱效應(yīng)179
4.3多組分吸收和解吸過程簡捷計(jì)算180
4.3.1吸收過程工藝計(jì)算的基本概念180
4.3.2吸收因子法181
4.3.3解吸因子法189
本章符號說明192
習(xí)題193
參考文獻(xiàn)197
5多組分多級分離的嚴(yán)格計(jì)算 / 199
5.1平衡級的理論模型199
5.1.1復(fù)雜精餾塔物理模型199
5.1.2平衡級的理論模型204
5.1.3模擬計(jì)算方法206
5.2三對角矩陣法208
5.2.1計(jì)算方法和原理208
5.2.2泡點(diǎn)法(BP法)209
5.2.3法收斂和C.M.B.矩陣法219
5.2.4流量加和法(SR法)和矩陣求逆法221
5.2.5Tj和Vj同時(shí)校正法(多元Newton-Raphson法)225
5.3逐級計(jì)算法227
5.3.1計(jì)算內(nèi)容與計(jì)算起點(diǎn)227
5.3.2恒摩爾流計(jì)算方法228
5.3.3進(jìn)料級的確定和計(jì)算結(jié)束的判斷230
5.3.4變摩爾流的逐級法231
5.4非穩(wěn)態(tài)方程計(jì)算方法和模擬計(jì)算方法的改進(jìn)235
5.4.1松弛法235
5.4.2模擬計(jì)算方法的改進(jìn)238
本章符號說明243
習(xí)題244
參考文獻(xiàn)249
6分離過程及設(shè)備的效率與節(jié)能 / 252
6.1氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率252
6.1.1氣液傳質(zhì)設(shè)備級效率的各種定義和影響因素252
6.1.2級效率的計(jì)算方法259
6.2分離過程的最小分離功260
6.2.1分離過程的最小功260
6.2.2非等溫分離和有效能263
6.2.3凈功消耗263
6.2.4熱力學(xué)效率264
6.3分離過程的節(jié)能265
6.3.1分離過程熱力學(xué)分析265
6.3.2中間換熱節(jié)能266
6.3.3多效精餾268
6.3.4熱泵精餾271
6.3.5熱耦精餾273
6.3.6差壓熱耦合精餾技術(shù)274
6.3.7多級冷凝工藝276
6.3.8隔壁塔技術(shù)277
6.3.9有關(guān)分離操作的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)規(guī)則279
6.4分離過程系統(tǒng)合成279
6.4.1分離順序數(shù)280
6.4.2分離順序的合成方法281
6.4.3復(fù)雜塔的分離順序286
本章符號說明290
習(xí)題290
參考文獻(xiàn)292
7其它分離方法 / 295
7.1吸附295
7.1.1吸附的基本概念295
7.1.2吸附平衡與吸附機(jī)理298
7.1.3吸附分離過程305
7.2離子交換313
7.2.1離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與分類313
7.2.2離子交換樹脂的性能315
7.2.3離子交換原理317
7.2.4離子交換的操作318
7.3液液萃取322
7.3.1液液萃取過程的特點(diǎn)322
7.3.2萃取劑的選擇和常用萃取劑322
7.3.3萃取流程323
7.3.4液液萃取過程的計(jì)算324
7.3.5超臨界萃取326
7.4膜分離327
7.4.1膜分離概述328
7.4.2超濾和微濾330
7.4.3反滲透333
7.4.4電滲析339
7.4.5氣體膜分離341
7.4.6液膜分離342
本章符號說明345
習(xí)題346
參考文獻(xiàn)348