化工分離技術與優化策略研究

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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】216
【千字數】205
【印 張】13.5
【定 價】¥78
【叢 書】暫無分類
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本書是一部關于化工分離技術與優化方面的學術專著。全書以化工分離技術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、結晶、干燥、膜分離、層析分離、色譜分離等技術進行了深入研究,并以實例分析的方式探討了典型分離技術的優化措施。本書的最后,以新型分離技術為主題,分析了化工分離的前沿技術,如泡沫分離技術、分子印跡技術、超分子分離體系等內容。
本書結構嚴謹,內容豐富,具有一定的學術價值和實用價值。讀者通過閱讀本書不但可以掌握化工分離的常用技術,還可以了解一些優化分離效果的具體措施。
化工分離是利用化工設備的特有作用根據混合物的物理和化學性質差異對其進行分離的過程;瘜W工業與分離技術密切相關,任何化工生產過程都離不開分離技術,從原料的預處理、中間產物的分離、產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,化工分離技術往往是獲得合格產品、充分利用資源和控制環境污染的關鍵。
化工分離技術發展迅速,應用領域廣泛,是化學工程學科中最活躍的領域之一。目前,化工分離技術已廣泛應用于醫藥、材料、冶金、食品、生化、原子能和環境治理等過程工業領域。可見,化工分離技術對于過程工業的技術進步和經濟的持續發展都有著至關重要的作用。一方面,化工分離技術在長期的發展過程中,傳統分離技術的研究和應用不斷進步,分離效率提高,處理能力增強,工程放大問題逐步得到解決,新型分離裝置不斷出現;另一方面,隨著社會各個領域的快速發展,新的分離技術不斷創新完善,應用范圍逐步擴大,化工分離技術的合理應用能為企業發展創造較大效益。近年來,我國化工產業逐步發展、完善,化工分離技術應用成效逐步提升。當前,逐步完善、創新化工分離技術才能有效推動化工產業的高質量發展。在低碳經濟、可持續發展的背景下,化工分離技術朝著兩個方向發展:一是傳統分離技術的改進以及新技術的開發;二是各種分離技術的耦合使用。
本書主要就化工分離中常用的精餾、氣體吸收、萃取、結晶、干燥、膜分離、層析分離、色譜分離等技術的應用及優化情況進行闡述,并以實例分析的方式探討了典型分離技術的優化措施。最后一章對泡沫浮選分離技術、分子印跡技術、超分子分離體系等新型分離技術進行了簡要介紹。就常用的分離技術而言,本書具有較強的針對性和應用性,內容豐富,講解循序漸進,既有對分離過程常識的普及,又有對分離過程的剖析和優化,兼具學術價值與實用價值。
在撰寫本書的過程中,筆者不僅參閱了大量有關化工分離技術的書籍和期刊,而且為了保證論述的全面性與合理性,也引用了許多專家、學者的觀點。在此,謹向相關作者、專家和學者表示最誠摯的謝意,并將相關參考文獻列于書后,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,懇請各位專家和學者不吝指正。
第1章 緒論 1
1.1 化工分離技術的發展歷史及應用領域 1
1.1.1 化工分離技術的發展歷史 1
1.1.2 化工分離技術的應用領域 2
1.2 分離過程的類型與輔助物質分析 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 懸液分離器的質量衡算 9
1.3.2 總效率 11
1.3.3 粒級效率 14
1.4 現代分離技術的發展動向 18
1.4.1 綠色節能耦合分離技術引起重視 18
1.4.2 不同分離技術相互滲透形成新的分離方法 18
1.4.3 色譜分離技術成為最有效和應用最廣泛的分離檢測技術 19
1.4.4 其他學科促進分離技術的發展 19
1.4.5 分離富集技術的自動化 19
1.4.6 在線分離技術大有可為 20
第2章 精餾技術 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 精餾技術優化 59
2.4.1 減少精餾系統的熱量損失 59
2.4.2 優化工藝參數控制 59
2.4.3 采取高溫物料直接進入精餾塔 60
2.4.4 減壓操作,增加組分間相對揮發度,減少再沸器熱負荷 60
2.4.5 采用多效精餾技術 60
2.4.6 采用熱耦精餾技術 61
2.4.7 采用新型有效分離技術 61
2.4.8 采用空冷技術 61
第3章 氣體吸收技術 62
3.1 氣體吸收技術基礎 62
3.1.1 吸收過程的分類 62
3.1.2 氣體吸收的工業應用 64
3.2 吸收和氣液相平衡關系 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 化學吸收 76
3.4.3 非等溫吸收 80
3.5 氣體吸收技術優化 81
3.5.1 優化吸收過程工藝參數 81
3.5.2 采用綠色的吸收溶劑 81
第4章 萃取技術 83
4.1 萃取技術基礎 83
4.1.1 萃取的基本原理 83
4.1.2 萃取實際應用 85
4.2 溶劑萃取技術 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 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 膠團和反膠團萃取技術 96
4.4.1 膠團萃取技術 97
4.4.2 反膠團萃取技術 99
4.5 萃取技術優化 100
第5章 結晶與干燥技術 103
5.1 結晶技術基礎 103
5.1.1 結晶分離原理 104
5.1.2 工業上采用的結晶方法 105
5.2 結晶器的操作 105
5.2.1 操作方法 105
5.2.2 故障分析及處理 106
5.3 結晶過程的物料衡算與熱量衡算 107
5.3.1 結晶過程的物料衡算 108
5.3.2 物料衡算式的應用以及熱量衡算 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 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 干燥設備及其操作 119
5.6.1 干燥設備 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 結晶與干燥技術優化 124
5.7.1 結晶技術優化 124
5.7.2 干燥技術優化 129
第6章 膜分離技術 132
6.1 膜分離技術基礎 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 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 137
6.3.1 液膜的類型 137
6.3.2 液膜分離過程的數學模型 138
6.4 納米濾膜技術 143
6.4.1 納米濾膜的分類與特性 143
6.4.2 納米濾膜技術的應用 144
6.5 膜分離技術優化 145
6.5.1 膜材料優化及膜制備 145
6.5.2 膜蒸餾過程操作參數優化 146
6.5.3 過程強化 147
6.5.4 能量優化 147
6.5.5 結合其他分離過程的復合膜蒸餾系統 148
第7章 層析分離技術 149
7.1 親和層析分離技術 149
7.1.1 親和層析分離技術的基本原理及操作 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 154
7.2.1 凝膠層析分離技術的基本原理 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 158
7.3.1 吸附層析分離技術的基本原理 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 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 紙上層析分離技術和氣相層析分離技術 163
7.5 層析分離技術優化 165
第8章 色譜分離技術 168
8.1 柱色譜分離技術 168
8.1.1 液-固吸附柱色譜分離技術 168
8.1.2 液-液分配色譜分離技術 169
8.1.3 離子交換色譜分離技術 170
8.1.4 分子排阻色譜分離技術 170
8.1.5 柱色譜分離技術的應用 171
8.2 加壓液相色譜分離技術 171
8.2.1 加壓液相色譜分離技術基礎 172
8.2.2 快速色譜分離技術 174
8.2.3 低壓、中壓和高壓液相色譜分離技術 175
8.3 氣相色譜分離技術 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 氣相色譜分離技術的主要類型 178
8.4 逆流色譜分離技術 179
8.4.1 液滴逆流色譜分離技術 179
8.4.2 旋轉小室逆流色譜分離技術 180
8.4.3 離心逆流色譜分離技術 181
8.4.4 高速逆流色譜分離技術 183
8.5 超臨界流體色譜分離技術 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的色譜柱 187
8.6 色譜分離技術優化 187
第9章 新型分離技術 191
9.1 泡沫分離技術 191
9.1.1 泡沫分離技術概述 191
9.1.2 泡沫分離技術的分類 193
9.2 分子印跡技術 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 分子印跡技術的應用 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用 200
9.3.2 環糊精及其衍生物在分離中的應用 201
參考文獻 205
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