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出版者:化学工业出版社

作者:T.库德

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2005-9

价格:39.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502574031

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• 学习
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• 干燥技术
• 干燥工程
• 化工干燥
• 食品干燥
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• 新型干燥
• 工业应用
• 传热传质

《卓越蒸馏：原理、方法与工业应用》 第一章：蒸馏的基础理论 蒸馏，作为一种古老而又至关重要的分离技术，其核心在于利用物质沸点的差异来达到分离提纯的目的。本章将深入探讨蒸馏的理论基石，为读者构建起坚实的知识框架。 1.1 相平衡定律与挥发性 物质的挥发性是蒸馏能否有效进行的前提。我们将详细阐述理想溶液和真实溶液中的蒸气压行为，重点介绍拉乌尔定律和亨利定律，并分析其在不同体系下的适用性。通过对二元组分体系相图（如T-x图和P-x图）的深入解读，读者将能直观理解共沸现象的成因及其对分离过程的影响。此外，还将引入活度系数的概念，用以量化真实溶液中组分间的相互作用，从而更精确地预测相平衡行为。 1.2 传质与传热过程 蒸馏过程的效率直接取决于相界面上的传质和传热速率。本节将详细解析蒸馏塔内气液两相接触过程中的传质机制，包括分子扩散和对流扩散。我们将引入传质系数的概念，并讨论影响其大小的因素，如流体速度、表面张力以及塔内构件的表面积。同时，蒸馏过程也是一个能量传递的过程，我们将分析气液相变的潜热以及外部加热和冷却的影响。蒸发和冷凝的速率控制理论将在此处得到深入阐述，为理解塔板效率和填料效率奠定理论基础。 1.3 理论塔板概念与塔板效率 理论塔板是理解多级蒸馏过程的关键概念。本章将详细介绍理论塔板的概念，并推导其与相对挥发度之间的关系。在此基础上，我们将深入探讨实际塔板的效率，包括威奇-怀特（Wichers-White）法和冯·戴姆（Fornas-Daim）法等评估方法。从宏观层面，塔板效率反映了实际塔板上气液传质效果与理论塔板的差距。我们将分析影响塔板效率的诸多因素，如塔板类型（如筛板、泡罩板、阀板）、操作参数（如回流比、汽液负荷）以及物料性质（如表面张力、密度）。 1.4 填料塔传质与填料效率 相较于塔板塔，填料塔在某些应用中具有显著优势。本章将重点介绍填料塔内的气液接触原理，并阐述填料的结构、尺寸和润湿性对传质效率的影响。我们将引入传质单元高度（HETP）和传质单元数（N）的概念，并介绍计算这些参数的常用方法，如基于物质衡算和传质系数的方法。通过对不同类型填料（如散堆填料和规整填料）的性能对比，读者将能选择最适合其工艺需求的填料。 第二章：蒸馏方法的分类与工艺流程 基于基础理论，本章将系统梳理各种主流蒸馏方法的原理、特点及其典型应用，并对典型蒸馏工艺流程进行深入剖析。 2.1 简单蒸馏与分馏 简单蒸馏作为最基本的蒸馏形式，适用于组分挥发性差异显著且对产品纯度要求不高的场合。我们将详细介绍简单蒸馏的操作步骤、设备构成以及其局限性。分馏（精馏）则是通过多级气液接触来获得高纯度产品的关键技术。本节将重点介绍精馏塔的结构、工作原理，并引入回流比的概念，分析其对分离效果和能耗的影响。 2.2 连续蒸馏与间歇蒸馏 在工业生产中，蒸馏操作可分为连续和间歇两种模式。连续蒸馏适用于大规模、稳定生产的场合，其优点在于生产效率高、产品质量稳定。我们将详细介绍连续精馏塔的设计要素、操作控制以及其优缺点。间歇蒸馏则适用于小批量、多品种的生产，或在产品组成变化较大时使用。本节将分析间歇蒸馏的特点、操作流程以及其在特定场景下的适用性。 2.3 特殊蒸馏技术 除了传统的蒸馏方法，一系列特殊蒸馏技术为解决特定分离难题提供了创新方案。 共沸蒸馏： 当混合物形成共沸物，传统精馏难以将其有效分离时，共沸蒸馏成为重要手段。我们将详细介绍共沸蒸馏的原理，包括添加夹带剂（如水、苯、戊烷）以改变共沸组成或形成新的共沸物，从而实现分离。常见的共沸蒸馏类型，如恒沸蒸馏和萃取蒸馏，将在此处得到深入阐述。 萃取蒸馏： 萃取蒸馏通过在蒸馏塔内加入一种能改变目标组分相对挥发度的溶剂，从而提高分离效率。本节将详细解释溶剂的选择原则、溶剂的加入方式以及其在不同体系中的应用实例，如分离乙苯和苯乙烯。 汽提（吹出）蒸馏： 汽提蒸馏适用于分离挥发性较低的组分，通过通入不溶性气体（如蒸汽）来降低目标组分的总蒸气压，使其在塔顶挥发。我们将分析汽提过程中的气液比、塔高以及其在去除低沸点杂质中的应用。 减压蒸馏： 对于热敏性物质或沸点较高的物质，常采用减压蒸馏来降低操作温度，避免分解或聚合。本节将详细介绍减压蒸馏的原理，包括真空系统的选择、真空度的控制以及其在石油化工、医药等领域的应用。 带式蒸馏： 这种方法适用于固液混合物的分离，通过加热使固体中的液体蒸发，再冷凝收集。本章将介绍其基本原理和设备形式。 浸没式蒸馏： 适用于粘度大或易起泡的物料，通过将蒸发面浸入液面以下，增加传热面积，减少物料携带。 膜蒸馏： 膜蒸馏是一种结合了膜分离和蒸馏技术的新型分离方法，利用疏水性多孔膜的蒸汽渗透性实现液-液或气-液分离。本节将介绍膜蒸馏的机理、膜材料选择以及其在海水淡化、废水处理等领域的潜力。 反应蒸馏： 反应蒸馏是将化学反应和蒸馏过程耦合在同一设备中进行。其优势在于可以同时优化反应和分离条件，提高反应选择性，减少副产物生成，并显著降低能耗。我们将深入分析反应蒸馏的机理、设备设计以及在酯化、氧化等反应中的成功应用。 2.4 典型蒸馏工艺流程解析 本节将通过实例，深入解析几种典型的工业蒸馏工艺流程，包括： 乙醇水溶液精馏： 分析连续精馏塔的设计、操作参数（如塔板数、回流比）的确定，以及可能遇到的共沸问题和解决措施。 石油炼制中的常压塔和减压塔： 介绍原油分馏过程，分析常压塔和减压塔在分离不同馏分（如汽油、柴油、润滑油）中的作用，以及各塔的设计要点和操作控制。 芳烃分离工艺： 以乙苯和苯乙烯的分离为例，详细介绍萃取蒸馏或共沸蒸馏在分离难分离组分中的应用，包括夹带剂的选择、溶剂回收等关键环节。 第三章：蒸馏塔的设计与设备选型 本章将聚焦于蒸馏塔的设计原则、计算方法以及关键设备的选型，为读者提供工程实践指导。 3.1 塔体设计与材料选择 蒸馏塔的设计需要考虑操作压力、温度、腐蚀性以及操作负荷等因素。本节将详细介绍塔体的结构形式（如圆筒形、方形）、封头类型以及塔内件的布置。材料选择是保证设备安全稳定运行的关键，我们将分析碳钢、不锈钢、合金钢等常用材料在不同工况下的适用性，以及防腐蚀措施。 3.2 塔内件的设计与计算 塔内件是实现气液高效接触的核心部件。 塔板设计： 筛板、泡罩板、阀板等不同类型塔板的设计计算，包括孔径、孔距、降液管尺寸、堰高以及淹没深度的确定，旨在优化气液接触效率和减小压降。 填料塔设计： 散堆填料和规整填料的选型，包括填料尺寸、比表面积、空隙率等参数的计算，以及填料的支撑、分布和润湿设计。 3.3 换热器的设计与选型 蒸馏过程需要消耗大量热量，并产生冷凝产物，因此换热器在蒸馏装置中扮演着至关重要的角色。 再沸器设计： 蒸发式再沸器（如壶式、列管式）和强制循环式再沸器的设计计算，重点考虑传热系数、加热面积、压降以及结垢问题。 冷凝器设计： 管壳式、板式等不同类型冷凝器的设计选型，包括传热面积、管径、管程、折流板设计，以及制冷剂或冷却水的选择。 3.4 塔顶和塔底系统的设计 塔顶系统主要负责冷凝、回流和产品收集，而塔底系统则负责加热和底部产品排放。本节将介绍冷凝器的选型、回流罐的设计、泵的选型以及管路系统的设计。 3.5 过程控制与自动化 现代蒸馏装置广泛采用自动化控制技术以提高操作稳定性、产品质量和能源效率。我们将介绍关键控制参数（如温度、压力、液位、流量）的测量仪表和控制策略，包括PID控制器、前馈控制以及先进过程控制（APC）的应用。 第四章：蒸馏操作的优化与节能 本章将探讨如何通过优化操作参数和采用节能技术，提高蒸馏过程的经济性和环境友好性。 4.1 操作参数优化 回流比的优化： 分析回流比对分离效果、产品收率和能耗的影响，通过优化回流比来平衡分离效率和经济性。 进料位置的优化： 确定最佳进料位置，以最大化塔内传质效率，降低塔板数和能耗。 操作压力的选择： 根据物料性质和设备限制，选择合适的操作压力，以平衡分离效果和能耗。 4.2 蒸馏过程的节能技术 热泵蒸馏（Vapor Recompression, VRC）： 通过机械或热力压缩蒸气，提高其温度和压力，然后作为热源重新利用，显著降低蒸汽消耗。 热管蒸馏： 利用热管作为传热元件，实现高效、节能的热量传递。 集成式工艺设计： 将蒸馏过程与其他单元操作（如反应、吸收）进行集成，实现能量和物料的梯级利用。 多效蒸馏（Multiple Effect Distillation, MED）： 将连续的蒸馏操作进行串联，后一效的二次蒸汽作为前一效的加热源，从而大幅降低一次蒸汽的消耗。 膜辅助蒸馏： 将膜分离技术与蒸馏结合，例如利用渗透蒸发膜去除水分，减少蒸馏负荷。 4.3 蒸馏过程的模拟与优化软件 介绍常用的蒸馏模拟软件（如Aspen Plus, HYSYS），以及如何利用这些软件进行塔设计、操作优化和经济性评估。 第五章：蒸馏在各行业中的应用实例 本章将通过具体的行业应用，展示蒸馏技术的广泛性和重要性。 5.1 石油化工行业 原油分馏： 详细介绍原油经过常压蒸馏和减压蒸馏分离成不同馏分（汽油、煤油、柴油、渣油等）的过程，以及各馏分后续的精炼处理。 芳烃分离： 以苯、甲苯、二甲苯（BTX）的分离为例，介绍其在石油化工中的重要性以及所采用的蒸馏技术（如共沸蒸馏、萃取蒸馏）。 乙烯、丙烯等烯烃的分离： 分析低沸点组分的分离技术。 5.2 食品与饮料行业 酒精生产： 介绍发酵液的蒸馏提纯过程，从低度酒到高度酒的生产。 精油提取： 通过水蒸气蒸馏或直接蒸馏法提取植物中的芳香成分。 果汁浓缩： 利用蒸发浓缩技术去除水分，提高果汁浓度。 5.3 制药行业 药物中间体分离与纯化： 确保药物合成过程中关键中间体的纯度。 溶剂回收： 回收生产过程中使用的昂贵溶剂，降低生产成本。 精细化学品的分离： 满足高纯度要求的分离需求。 5.4 化工行业 有机溶剂的精制： 如甲醇、乙醇、丙酮等溶剂的提纯。 基础化学品的生产： 如氨、酸、碱等的分离与提纯。 特种化学品的合成与分离： 满足特定应用领域对高纯度化学品的需求。 5.5 海水淡化与废水处理 多效蒸馏（MED）和多级闪蒸（MSF）： 介绍这两种主流的海水淡化技术，分析其原理和在保障水资源方面的作用。 废水中的有机物回收与处理： 利用蒸馏技术回收有价值的有机物，或去除废水中的有害挥发性成分。 结论 《卓越蒸馏：原理、方法与工业应用》一书，通过系统深入地阐述蒸馏的基础理论、多样的分离方法、精密的设备设计以及优化的操作策略，全面展现了蒸馏技术在现代工业中的核心地位和广泛应用。本书旨在为相关领域的科研人员、工程师以及技术爱好者提供一个全面、权威的学习平台，助力其掌握蒸馏技术的精髓，并将其应用于解决实际生产和研发中的挑战，推动相关产业的持续发展与技术进步。

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这本书的排版和装帧，老实说，极其不符合现代阅读习惯。纸张的质量偏黄，反光严重，长时间阅读后眼睛非常疲劳。更让人抓狂的是索引系统。当我需要查找一个特定术语时，我发现索引的收录非常不全面，很多在正文中多次出现的重要概念，在索引中却找不到对应的页码。这极大地影响了这本书作为工具书的实用价值。如果说它是一本需要反复查阅的案头工具，那么方便的检索功能是必不可少的。此外，书中对参考文献的引用格式也是五花八门，有的使用脚注，有的使用文末列表，甚至有些引用直接就是作者自己发表在某个会议上的非正式报告，缺乏统一的标准，这让人很难去追溯原始资料的可靠性。我尝试对照几个关键公式去查找最初的来源，结果发现引用的准确性有时也存在小瑕疵，这对于一本追求学术权威的书籍来说，是比较致命的缺陷。

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从整体的用户体验来看，这本书更像是一份经过严格同行评审、但未经充分编辑校对的学术文稿汇编。它最大的价值在于其理论的完整性和对基础科学原理的深入挖掘，它确实构建了一个关于干燥过程的坚实理论框架。但是，这种框架的构建是以牺牲可读性和实用性为代价的。我注意到书中很多公式的变量定义在不同的章节中存在细微的、容易混淆的变化，这在需要交叉参考不同章节时，会引发不必要的困惑。例如，某个地方的“效率”符号和另一个地方的“收率”符号竟然用的是同一个希腊字母，这在快速阅读时是极易出错的陷阱。总而言之，这本书更适合在图书馆的书架上占据一个角落，供那些真正需要深入探究干燥物理本质的研究人员偶尔翻阅，而对于追求快速、高效解决实际生产问题或者系统学习干燥技术入门知识的工程师和学生来说，它可能并不是一个高效的起点或助手。它像一位德高望重的教授，知识渊博，但讲课方式略显老派且冗长。

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我必须承认，这本书的深度和广度是毋庸置疑的。它涵盖了从最基础的湿空气热力学到先进的冷冻干燥和超临界干燥技术，几乎没有遗漏任何主流的干燥方法。在某些特定章节，比如关于“微波真空联合干燥”的章节，它引用的最新研究成果和实验数据是非常前沿的，这部分内容确实给我带来了不少启发。它不像一些市面上的教材那样，停留在上世纪八十年代的技术水平上。然而，这种“大而全”的策略也带来了另一个问题：缺乏针对性。如果你是某个细分领域的专家，这本书里有90%的内容对你来说可能是重复或基础知识的复习，只有那10%的尖端内容值得你翻阅。对于需要快速解决特定工程问题的工程师而言，你必须像个淘金者一样，在厚厚的文本中艰难地寻找那几段有用的信息，效率非常低下。我花了半小时去定位关于“陶瓷材料在气流干燥中的热冲击控制”的具体讨论，最后发现只是在某一章的末尾以脚注的形式简单提及，让人大失所望。

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这本书的封面设计，坦率地说，有点让人提不起兴趣。那种标准的学术书籍配色，深蓝和灰白，配上略显陈旧的字体，第一眼给人的感觉就是“厚重”和“枯燥”。我是在一个研讨会上经朋友推荐才注意到它的，当时我对干燥技术这个领域了解不多，只是觉得工作中有接触的必要。拿到手后，我首先被它的篇幅吓到了，沉甸甸的，仿佛抱了一块砖头。翻开扉页，目录结构清晰，但那些专业术语——“气流床干燥的流体力学建模”、“喷雾干燥过程中的液滴雾化效率分析”——立刻让我的热情冷却了大半。我本来期望能找到一些更贴近实际应用、更“接地气”的案例分析，比如如何快速解决工厂里常见的干燥不均匀问题，或者某种新型材料在低温真空环境下如何实现高效脱湿。结果，前几章几乎全部是基于热力学和传递现象的理论推导，数学公式多到让人头皮发麻。我花了整整一个下午试图理解其中关于传质系数的那个复杂积分方程，最终还是不得不承认，对于我这种偏向工程实践而非理论研究的读者来说，这本书的入门门槛实在太高了。它更像是为高年级研究生或资深研发人员准备的参考手册，而不是给初学者指路的灯塔。

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这本书的行文风格，可以说是极其严谨，严谨到近乎刻板的程度。作者似乎有一种强烈的倾向，就是要穷尽所有相关的理论基础，不留任何概念上的模糊地带。这对于追求知识的绝对准确性的读者来说，或许是一种福音，但对我这种需要快速抓住核心概念的人来说，简直就是一场煎熬。举个例子，当讲到“对流传热”时，作者用了将近十页的篇幅来铺陈牛顿冷却定律的各种修正形式，引用了十几个不同年份的经典文献进行交叉印证。我理解严谨的重要性，但这种深度有时会稀释掉关键信息。我更希望看到的是一个清晰的流程图或者一个简明的对比表格，告诉我“在A场景下，使用B方法比C方法效率高出X%的原因在于Y”，而不是沉浸在一堆复杂的偏微分方程求解过程中。而且，书中缺乏生动的插图和流程示意图，大量的表格数据堆砌在一起，使得整个阅读过程像是在啃一块没有调味的硬面包，虽然营养丰富，但实在难以下咽。我尝试跳过一些数学推导部分，直奔结论，但很快发现，不理解推导过程，结论的适用条件和局限性就无法准确把握。

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