傳質(zhì)與分離技術(shù)

前言

　　隨著高等職業(yè)教育迅猛發(fā)展，高職高專教材建設(shè)迫在眉睫。由于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)的交叉滲透，生物化工、醫(yī)藥化工、新材料化工、電子化工等新領(lǐng)域的出現(xiàn)，特別是技術(shù)密集型的化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)教育的教材嚴(yán)重缺乏。本書(shū)是根據(jù)教育部《關(guān)于加強(qiáng)高職高專教育人才培養(yǎng)工作的意見(jiàn)》以及教材建設(shè)的精神，以應(yīng)用為目的，夠用為度，具有更強(qiáng)的針對(duì)性、實(shí)踐性、實(shí)用性和先進(jìn)性的原則，以培養(yǎng)生產(chǎn)、服務(wù)、管理一線的高級(jí)應(yīng)用性技術(shù)人才為目標(biāo)，由全國(guó)高職高專化工工藝專業(yè)教材編審委員會(huì)組織，按化工工藝專業(yè)的課程基本要求而編寫?！　”窘滩淖⒅匾怨こ逃^點(diǎn)揭示傳質(zhì)與分離過(guò)程的本質(zhì)及其變化規(guī)律。加強(qiáng)了傳質(zhì)原理的闡述，把傳質(zhì)過(guò)程的原理、實(shí)例、操作分析融會(huì)貫通，具有更強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。教材的編寫手法上，改變傳統(tǒng)的由原理闡述到計(jì)算設(shè)計(jì)為實(shí)例分析開(kāi)篇，而是從實(shí)際單元過(guò)程敘述到問(wèn)題分析，由操作分析提升到理論，遵循認(rèn)知規(guī)律。教材內(nèi)容上突出強(qiáng)化傳質(zhì)操作技術(shù)，如操作參數(shù)的選擇；設(shè)備的選型；故障的排除；分離方法的選擇等內(nèi)容。教材還通過(guò)大量的工程實(shí)例分析強(qiáng)化工程觀念。簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)模型推理和設(shè)計(jì)計(jì)算。刪去陳舊的操作技術(shù)和設(shè)備，特別是對(duì)傳統(tǒng)的單元操作內(nèi)容做了精簡(jiǎn)，體現(xiàn)少而精。介紹新型分離方法，除傳統(tǒng)的傳質(zhì)單元操作外，增加了結(jié)晶、吸附與離子交換、萃取精餾、膜分離、超臨界萃取、吸附、離子交換等內(nèi)容，反映了化工分離過(guò)程近代發(fā)展的新成果和新技術(shù)，突出大量工程實(shí)例。在編寫形式上教材中編入了學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)小結(jié)，小結(jié)中指出學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法等，便于讀者學(xué)習(xí)掌握?！　”窘滩淖鳛榛ゎ惣跋嚓P(guān)專業(yè)（化工、石油、生物工程、制藥、冶金、環(huán)保、食品等）的高等職業(yè)教育教材，也可供有關(guān)部門的科研及生產(chǎn)一線技術(shù)人員閱讀參考?！　”窘滩挠芍芰⒀⒅懿ㄖ骶?。概論，第一章，第二章由周波編寫；第三章，第四章，第八章由周立雪編寫；第五章，第六章，第七章由楊麗萍編寫。本書(shū)由張柏欽主審。參加本教材審定工作的有：冷士良，陳洪潮，張洪流，易衛(wèi)國(guó)，蘭海風(fēng)等，本書(shū)編寫過(guò)程中冷士良給予很多支持和幫助。在此致以誠(chéng)摯的謝意。　　由于水平有限，書(shū)中不完善之處敬請(qǐng)同仁和讀者指正，以使本教材日臻完善。

內(nèi)容概要

　　《教育部高職高專規(guī)劃教材：傳質(zhì)與分離技術(shù)》是與《流體流動(dòng)與傳熱》配套教材，本教材以傳質(zhì)基本理論為主線，工程實(shí)例為框架，以操作技術(shù)為主要內(nèi)容，闡述了各種傳質(zhì)分離過(guò)程的共性和工程應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容包括概論、蒸餾與精餾技術(shù)、特殊精餾、吸收、氣液傳質(zhì)設(shè)備、結(jié)晶、膜分離技術(shù)、其他分離技術(shù)和分離過(guò)程、固體物料干燥等8章，每章編入學(xué)習(xí)目標(biāo)、例題、復(fù)習(xí)與思考、習(xí)題、本章小結(jié)?！督逃扛呗毟邔Ｒ?guī)劃教材：傳質(zhì)與分離技術(shù)》某些章節(jié)各?？筛鶕?jù)專業(yè)需要選擇講授。　　本教材力求論述嚴(yán)謹(jǐn)、層次清晰，重點(diǎn)突出、簡(jiǎn)繁適當(dāng)、理論聯(lián)系實(shí)際。強(qiáng)調(diào)工程操作、技術(shù)分析和訓(xùn)練。注意啟迪思維，引導(dǎo)創(chuàng)新，便于自學(xué)?！　　督逃扛呗毟邔Ｒ?guī)劃教材：傳質(zhì)與分離技術(shù)》可作為高等職業(yè)教育化工類及相關(guān)專業(yè)（化工、石油、生物、制藥、輕紡、食品、環(huán)保、冶金、材料等）教材。適用于從事化工專業(yè)的科研、生產(chǎn)管理的科技人員參考。

書(shū)籍目錄

概論學(xué)習(xí)目標(biāo)一、化工分離技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用二、傳質(zhì)與分離過(guò)程的分類和特征三、本課程的內(nèi)容與任務(wù)第一章　蒸餾與精餾技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)第一節(jié)　概述一、蒸餾定義及特點(diǎn)二、蒸餾操作的分類三、精餾操作流程第二節(jié)　簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾一、裝置流程二、簡(jiǎn)單蒸餾及平衡蒸餾原理第三節(jié)　雙組分精餾一、精餾原理二、全塔物料衡算三、理論塔板數(shù)四、塔高與塔徑的計(jì)算五、回流比的影響及選擇六、間歇精餾七、精餾裝置的熱量衡算第四節(jié)　多組分精餾一、多組分精餾的特點(diǎn)及流程方案選擇二、多組分精餾的計(jì)算三、復(fù)雜精餾簡(jiǎn)介第五節(jié)　蒸餾與精餾操作一、雙組分精餾的操作型計(jì)算二、影響精餾操作的主要因素三、間歇精餾新型操作方式簡(jiǎn)介四、蒸餾技術(shù)的發(fā)展方向本章小結(jié)復(fù)習(xí)與思考習(xí)題本章符號(hào)說(shuō)明主要參考文獻(xiàn)第二章　特殊精餾學(xué)習(xí)目標(biāo)第一節(jié)　概述一、非理想物系的恒沸物二、理想　三組分系統(tǒng)在　三角圖上的表示方法第二節(jié)　恒沸精餾一、恒沸精餾原理二、恒沸精餾夾帶劑的選擇三、恒沸精餾流程及應(yīng)用四、恒沸精餾計(jì)算第三節(jié)　萃取精餾一、萃取精餾基本原理二、萃取精餾中萃取劑的選擇三、萃取精餾流程及應(yīng)用四、萃取精餾計(jì)算五、萃取精餾的注意事項(xiàng)第四節(jié)　其他特殊精餾操作及應(yīng)用一、鹽效應(yīng)精餾及應(yīng)用二、分子蒸餾及應(yīng)用三、幾種特殊精餾方法的比較第五節(jié)　精餾的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)一、精餾過(guò)程的熱力學(xué)不可逆性二、多效精餾三、低溫精餾的熱泵四、設(shè)置中間冷凝器和中間再沸器的精餾本章小結(jié)復(fù)習(xí)與思考本章符號(hào)說(shuō)明主要參考文獻(xiàn)第三章　吸收學(xué)習(xí)目標(biāo)第一節(jié)　概述一、工業(yè)吸收過(guò)程二、吸收劑的選擇三、物理吸收和化學(xué)吸收四、氣體吸收工業(yè)應(yīng)用五、吸收操作的經(jīng)濟(jì)性六、吸收與蒸餾操作的區(qū)別七、吸收塔設(shè)備類型第二節(jié)　吸收平衡及吸收推動(dòng)力一、吸收平衡二、相平衡與吸收過(guò)程的關(guān)系第三節(jié)　吸收傳質(zhì)機(jī)理一、質(zhì)量傳遞機(jī)理二、對(duì)流傳質(zhì)理論第四節(jié)　傳質(zhì)速率方程一、對(duì)流傳質(zhì)速率方程二、傳質(zhì)阻力的控制第五節(jié)　吸收（解吸）計(jì)算一、物料衡算與操作線方程二、吸收劑用量的確定三、解吸四、塔徑的計(jì)算五、吸收塔高的計(jì)算第六節(jié)　其他吸收一、多組分吸收二、化學(xué)吸收三、高組成氣體吸收第七節(jié)　吸收操作實(shí)例分析一、逆流與并流操作比較二、吸收劑用量、溫度等對(duì)吸收過(guò)程的影響本章小結(jié)習(xí)題本章符號(hào)說(shuō)明主要參考文獻(xiàn)第四章　氣液傳質(zhì)設(shè)備學(xué)習(xí)目標(biāo)第一節(jié)　概述第二節(jié)　板式塔一、板式塔的結(jié)構(gòu)二、板式塔的流體力學(xué)性能與操作彈性三、塔板的類型及性能評(píng)價(jià)四、板式塔的設(shè)計(jì)原則第三節(jié)　填料塔一、填料塔的結(jié)構(gòu)二、氣液兩相在填料層內(nèi)的流動(dòng)三、填料的類型及性能評(píng)價(jià)四、填料塔的特點(diǎn)五、填料塔的操作范圍六、填料塔的設(shè)計(jì)原則第四節(jié)　氣液傳質(zhì)設(shè)備應(yīng)用分析一、氣液傳質(zhì)設(shè)備的處理能力二、氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率及其影響因素三、氣液傳質(zhì)設(shè)備技術(shù)的進(jìn)展本章小結(jié)復(fù)習(xí)與思考本章符號(hào)說(shuō)明主要參考文獻(xiàn)第五章　結(jié)晶第六章　膜分離技術(shù)第七章　其他分離技術(shù)和分離過(guò)程第八章　固體物料干燥主要參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

　　概論　　學(xué)習(xí)目標(biāo)　　·了解傳質(zhì)與分離技術(shù)的發(fā)展及本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容?！　　ち私夥蛛x過(guò)程的分類及工業(yè)應(yīng)用?！　　だ斫馄胶夥蛛x過(guò)程、速率分離過(guò)程、工程觀念等概念?！　∫?、化工分離技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用　?。ㄒ唬┗し蛛x技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)述　　化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，化工產(chǎn)品滲透到人們的衣、食、住、行等各個(gè)領(lǐng)域。化工產(chǎn)值是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。用化學(xué)方法將原料加工成產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程統(tǒng)稱為化工生產(chǎn)過(guò)程。其顯著特點(diǎn)是所用原料廣泛，生產(chǎn)工藝不同，產(chǎn)品品種繁雜，性質(zhì)各異。但歸納起來(lái)，各個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都是遵循相同的規(guī)律：原料預(yù)處理一化學(xué)反應(yīng)一產(chǎn)品精制。通常所說(shuō)的“三傳一反”即概括了化工生產(chǎn)過(guò)程的全部特征?！叭齻鳌睘閯?dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞（化工單元操作），“一反”為化學(xué)反應(yīng)過(guò)程?！　≠|(zhì)量傳遞是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域普遍存在的現(xiàn)象。敞口水杯中的水向空氣中蒸發(fā)；糖塊在水中溶解；用吸收方法脫除煙氣中的二氧化硫；從植物中提取藥物；催化反應(yīng)中反應(yīng)物向催化劑遷移等都是常見(jiàn)的質(zhì)量傳遞過(guò)程。在近代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展中，傳質(zhì)分離過(guò)程起到了特別重要的作用。幾乎沒(méi)有一個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程中，不包含對(duì)原料或反應(yīng)產(chǎn)物的分離提純操作，從原油中分離出各種燃料油、潤(rùn)滑油和石油化工原料到有機(jī)、無(wú)機(jī)、精細(xì)化學(xué)品的合成，都離不開(kāi)對(duì)混合物的分離?！　』し蛛x技術(shù)是隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而逐漸形成和發(fā)展的?；瘜W(xué)工業(yè)具有悠久的歷史，而現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)是開(kāi)始于18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后的歐洲。當(dāng)時(shí)，純堿、硫酸等無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的開(kāi)端。19世紀(jì)以煤為基礎(chǔ)原料的有機(jī)化工在歐洲也發(fā)展起來(lái)。當(dāng)時(shí)的煤化學(xué)工業(yè)按其規(guī)模尚不十分巨大，主要著眼于苯、甲苯、酚等各種化學(xué)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。在這些化工生產(chǎn)中應(yīng)用了吸收、蒸餾、過(guò)濾、干燥等操作。19世紀(jì)末，20世紀(jì)初大規(guī)模的石油煉制業(yè)促進(jìn)了化工分離技術(shù)的成熟與完善。到20世紀(jì)30年代在美國(guó)出版了第一部《化學(xué)工程原理》一書(shū)，50年代中期提出傳遞過(guò)程原理，把單元操作進(jìn)一步解析成三種基本傳遞過(guò)程，即動(dòng)量傳遞、熱量和質(zhì)量傳遞以及三者之間的聯(lián)系。進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，化工分離技術(shù)向更加高級(jí)化、應(yīng)用更加廣泛。與此同時(shí)，化學(xué)分離技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)相互交叉滲透產(chǎn)生一些更新的邊緣分離技術(shù)，如生物分離技術(shù)、膜分離技術(shù)、環(huán)境化學(xué)分離技術(shù)、納米分離技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)等等。展望21世紀(jì)，化工分離技術(shù)將面臨著一系列新的挑戰(zhàn)，其中最主要的是來(lái)自能源、原料和環(huán)境保護(hù)三大方面。此外，化工分離技術(shù)還將對(duì)農(nóng)業(yè)、食品和食品加工，城市交通和建設(shè)以及保健方面做出貢獻(xiàn)。

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