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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Häring, Heinz-Wolfgang 编

出品人:

页数:310

译者:Ahner, Christine

出版时间:2008-2

价格:1562.00元

装帧:HRD

isbn号码:9783527316854

丛书系列:

图书标签:

工业气体
气体处理
化工工程
分离技术
提纯
工业应用
气体化学
过程工程
低温工程
吸附技术

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具体描述

Almost every modern manufacturing process relies on industrial gases, and sales of such gases are expected to rise by around 45% over the next five years.

Here, experienced and authoritative experts from one of the two world's largest producer of industrial gases impart their knowledge on atmospheric, noble and synthesized gases, carbon dioxide, LNG, acetylene and other fuel gases, as well as special and medical gases. Modern applications, e.g., the use of hydrogen in fuel cells, are included as well. This practical text is rounded off by a section on logistics.

精炼工业气体处理技术：从基础理论到前沿应用聚焦核心工艺、强化工程实践的权威指南本手册汇集了当代工业气体处理领域最前沿、最实用的技术精髓，旨在为化工、冶金、能源、环保等多个行业的工程师、技术人员及科研工作者提供一套全面、深入且高度工程化的参考资料。本书严格遵循工业实践的需求，聚焦于如何高效、安全、经济地实现各类工业气体的分离、净化、液化、储存及输送，而不涉及具体化学反应堆设计或催化剂开发等广阔领域。全书结构严谨，内容覆盖了从基础物理化学原理到复杂系统集成设计的完整链条，确保读者能够掌握从宏观流程到微观操作的每一个关键环节。我们避开了对特定气体“生产”过程的详细描述（如空气分离制氮、氨合成制氢的反应器部分），而是将焦点完全集中在气体“处理”这一核心环节上，即如何优化现有气流的质量和状态，以满足下游工艺或储存运输的要求。第一部分：工业气体处理的物理化学基础与过程选择（约400字）本部分首先回顾了理解气体分离与纯化的热力学和输运现象基础，重点在于相平衡计算（气液平衡、固液平衡），特别是对于复杂混合物的范特霍夫方程应用和状态方程（如Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong）在工程规模上的适用性与局限性。随后，详细对比了主要的气体净化与分离工艺的选择准则。这包括对吸附、吸收、膜分离、深冷分离（精馏）等核心单元操作的分离效率、能耗特性和操作弹性的量化分析。章节中提供了详细的工艺流程图（PFD）对比矩阵，帮助工程师根据原料气组分、目标纯度、回收率及经济性约束，迅速锁定最优的基础分离方案。我们着重探讨了痕量杂质的去除策略，例如微量水蒸气、二氧化碳、硫化物（H₂S, COS, CS₂）以及重烃类在低温环境下的诱导问题及预处理技术。第二部分：核心分离单元操作的工程化设计与优化（约550字）本章深入探讨了工业气体处理中最关键、最耗能的单元操作的工程实现。 1. 深冷分离技术（Cryogenic Separation）：详细剖析了利用换热网络优化（Heat Exchanger Network, HEN）提升能效的策略。内容涵盖了高效的板翅式换热器、管壳式换热器的选型标准、防冻堵设计（尤其是针对高浓度CO₂和水处理）以及湍流诱导的压力降分析。针对大型空分装置（ASU）和天然气液化（LNG）流程，重点阐述了循环膨胀机（Turbo-expander）的选型、性能衰减模型以及在流程中的最佳布置点。 2. 吸附分离工艺（Adsorption）：聚焦于模拟移动床（SMB）和变压吸附（PSA）/变温吸附（TSA）技术在工业气体纯化中的应用。详细介绍了吸附剂的孔隙结构与选择性理论，以及如何通过动力学模型优化床层设计、循环时间与再生气量。特别关注了用于氢气纯化和特定痕量污染物（如汞、砷化物）去除的特种吸附剂的性能评估方法。 3. 膜分离技术（Membrane Technology）：阐述了聚合物膜、陶瓷膜和金属有机框架（MOF）基膜在气体分离中的最新进展。重点分析了渗透率（Permeability）与选择性（Selectivity）的权衡关系，并提供了模块化组件（如中空纤维、螺旋卷式）的选型指南，特别是在高压、高温或腐蚀性气体环境下的寿命预测模型。 4. 吸收与洗涤（Absorption and Scrubbing）：讨论了利用选择性溶剂（如胺类、物理溶剂）去除酸性气体（如H₂S, CO₂）的工艺设计。内容涵盖了吸收塔的填料与塔盘设计、溶剂再生单元的热集成以及溶剂降解与腐蚀控制的工程对策。第三部分：气体液化、储存与安全输送（约350字）本部分转向对处理后气体进行状态改变和物流管理的关键环节。液化技术：详细介绍了实现高纯度气体（如氮气、氧气、天然气）液化所需的多级制冷循环设计，包括制冷剂的选择（如复仇者循环、混合制冷剂循环MCR）以及低温泵和压缩机的选型标准。着重分析了液化过程中冰晶和固体杂质的形成风险及预防措施。储存与运输：涵盖了高压气体的压缩技术、低温液态气体的绝热储存罐（如杜瓦瓶、大型储罐）的材料选择（应对氢脆、低温脆性）、热负荷计算与维护标准。对于管道输送，重点讨论了压缩站的能耗优化、管道的腐蚀监测与内壁清洁技术。第四部分：过程控制、安全与经济性评估（约200字）最后，本书强调了自动化控制和安全管理在现代气体处理设施中的核心地位。讨论了先进过程控制（APC）策略在维持分离塔塔顶纯度和能耗稳定方面的应用，特别是针对快速波动的原料气组分。在安全方面，详细阐述了惰性气体系统（如氮气吹扫、覆盖）、泄露检测与风险最小化的设计规范，以及爆炸下限（LEL）监控系统的集成。经济性评估部分提供了生命周期成本分析（LCCA）工具，用于比较不同分离技术（如深冷 vs. 膜分离）在特定运行条件下的长期投资回报和运营支出（OPEX）。总结：本书提供的是一套“如何做”的工程蓝图，侧重于工艺流程的优化、设备选型的合理性以及系统运行的可靠性，是工业气体处理领域从理论走向工程实践的必备工具书。