化学工程手册 第三版 第二卷

化学工程手册.第2卷（第三版） 作者： 袁渭康，王静康，费维扬，欧阳平凯 著 出版时间： 2019 内容简介 作为化学工程领域标志性的工具书，本次修订秉承“继承与创新相结合”的编写宗旨，分5卷共30篇全面阐述了当前化学工程学科领域的基础理论、单元操作、反应器与反应工程以及相关交叉学科及其所体现的发展与研究新成果、新技术。在前版的基础上，各篇在内容上均有较大幅度的更新，特别是加强了信息技术、多尺度理论、微化工技术、离子液体、新材料、催化工程、新能源等方面的介绍。本手册立足学科基础，着眼学术前沿，紧密关联工程应用，全面反映了化工领域在新世纪以来的理论创新与技术应用成果。 本手册可供化学工程、石油化工等领域的工程技术人员使用，也可供相关高等院校的师生参考。 图书目录 第7篇传热及传热设备 1概论7-2 1.1热量传递的基本方式7-2 1.2换热器的类型和选取7-2 1.2.1换热器按传递过程分类7-2 1.2.2换热器按传热表面紧凑度分类7-3 1.2.3换热器按结构分类7-3 1.2.4换热器按流动方式分类7-4 1.2.5传热设备的选取7-5 1.3传热设备在化学工业中的应用7-6 参考文献7-7 2导热7-8 2.1导热基本定律及热导率7-8 2.1.1傅里叶定律7-8 2.1.2三维导热方程7-8 2.1.3热导率7-9 2.2定态导热7-12 2.2.1一维导热7-13 2.2.2二维导热7-16 2.3非定态导热7-16 2.3.1一维非定态导热7-16 2.3.2二维及三维非定态导热的求解7-18 2.3.3导热问题数值计算原理7-19 2.3.4非定态导热的数值解法7-19 2.3.5有相变的导热7-21 参考文献7-21 3对流传热7-22 3.1概述7-22 3.2对流传热膜系数7-22 3.2.1能量方程7-22 3.2.2传热膜系数7-23 3.2.3总传热系数7-24 3.2.4传热膜系数求解法7-24 3.2.5相似原理和量纲分析7-24 3.3自然对流传热7-25 3.3.1各种几何形状物体的Nusselt方程式7-25 3.3.2简化的量纲分析式7-26 3.3.3伴随有辐射热损失的自然对流7-26 3.3.4密闭空间内的自然对流7-27 3.4强制对流传热7-28 3.4.1动量传递与热量传递的类比理论7-28 3.4.2层流传热7-29 3.4.3过渡区域的传热7-32 3.4.4湍流传热7-32 3.5非牛顿流体的传热7-39 3.5.1非牛顿流体的黏性7-39 3.5.2非牛顿流体的热导率7-40 3.5.3管内强制对流传热膜系数7-40 3.6液态金属的传热7-42 3.6.1管内流动7-43 3.6.2横掠管束7-43 参考文献7-44 4有相变时的传热7-45 4.1引言7-45 4.2冷凝换热7-45 4.2.1冷凝现象与机理7-45 4.2.2冷凝膜系数的计算公式7-45 4.2.3直接接触凝结7-50 4.3沸腾换热7-54 4.3.1沸腾现象与机理7-54 4.3.2池内沸腾7-54 4.3.3流动沸腾7-59 参考文献7-68 5辐射换热7-70 5.1热辐射和辐射特性7-70 5.1.1基本概念7-70 5.1.2基本定律和辐射特性7-71 5.2辐射换热7-81 5.2.1角系数7-81 5.2.2黑体表面间的辐射换热7-81 5.2.3灰体表面间的辐射换热7-81 5.2.4遮热板7-83 5.2.5气体与管壁间的辐射换热7-84 5.3太阳能热辐射与太阳能利用7-84 5.3.1太阳能热辐射与太阳能利用基础知识7-84 5.3.2太阳能热发电技术7-86 5.3.3太阳能热化学利用7-93 参考文献7-96 6传热过程计算7-97 6.1传热过程分析7-97 6.2平均温度差7-97 6.3总传热系数7-100 6.4污垢7-105 6.5有效因子及传热单元数7-107 6.6从实验数据推求传热膜系数7-113 参考文献7-115 7传热强化和节能技术7-116 7.1传热强化7-116 7.1.1概述7-116 7.1.2槽管7-116 7.1.3翅片7-118 7.1.4多孔介质7-121 7.1.5旋流流动7-122 7.1.6螺旋管7-122 7.1.7管内添加物7-123 7.1.8流体添加物7-124 7.1.9冷凝传热强化7-125 7.2节能技术7-126 7.2.1概述7-126 7.2.2燃料燃烧的合理化7-126 7.2.3加热、冷却等传热过程的合理化7-127 7.2.4蒸汽的有效使用7-127 7.2.5压缩空气的有效运行7-127 7.2.6废热回收7-128 参考文献7-129 8换热器7-131 8.1管壳式换热器7-131 8.1.1管壳式换热器的结构型式7-131 8.1.2管程结构7-133 8.1.3壳程结构7-137 8.1.4管壳式换热器的设计计算7-140 8.1.5缠绕管换热器7-156 8.2板式换热器7-165 8.2.1板式换热器简介7-165 8.2.2螺旋板式换热器7-169 8.2.3板翅式换热器7-173 8.2.4伞板式换热器7-178 8.2.5板壳式换热器7-179 8.2.6T-P板式换热器7-180 8.3其他换热器7-184 8.3.1套管式换热器7-184 8.3.2蛇管式换热器7-187 8.3.3刺刀管式换热器7-189 8.3.4降膜式换热器7-189 8.3.5特种材料换热器7-190 8.4空冷器7-196 8.4.1空冷器基本特点7-196 8.4.2空冷器的型式与构造7-196 8.4.3自然通风空冷器7-199 8.4.4机械通风空冷器7-199 8.4.5增湿空冷器7-200 8.4.6表面蒸发式空冷器7-201 8.4.7空冷器设计计算7-202 8.5换热器的优化设计7-208 8.5.1换热器型式的选择7-208 8.5.2换热表面设计的优化7-209 8.5.3系统优化7-210 8.5.4计算机辅助优化设计7-214 参考文献7-216 9再沸器、冷凝器与废热锅炉7-218 9.1再沸器7-218 9.1.1再沸器的分类和特性7-218 9.1.2立式热虹吸再沸器7-219 9.1.3卧式热虹吸再沸器7-222 9.1.4强制循环再沸器7-223 9.1.5釜式再沸器7-223 9.2冷凝器7-224 9.2.1冷凝器的选型7-224 9.2.2冷凝器结构7-224 9.2.3冷凝器传热7-227 9.2.4混合物的冷凝7-228 9.3废热锅炉7-229 9.3.1废热锅炉的作用、特点与分类7-229 9.3.2废热锅炉结构7-232 9.3.3废热锅炉设计特点7-239 9.4热管换热器7-242 9.4.1热管工作原理与特点7-242 9.4.2热管工作性能7-244 9.4.3热管换热器7-247 参考文献7-250 10直接接触式换热器7-251 10.1工作特点和传热原理7-251 10.2直接接触式冷凝器7-252 10.3冷却塔7-257 10.4蒸发冷却器7-259 10.5泡沫接触式换热器7-260 参考文献7-261 11工业炉7-262 11.1概述7-262 11.1.1化学工业中的工业炉7-262 11.1.2工业炉的技术要求7-262 11.2工业炉的燃烧过程7-263 11.2.1燃烧设备7-263 11.2.2燃烧技术7-265 11.3工业炉的传热问题7-267 11.3.1内混式工业炉的工作过程7-268 11.3.2工业炉的辐射传热7-268 11.3.3对流传热7-271 11.4气化炉7-271 11.4.1煤气化的基本化学反应7-271 11.4.2煤的气化工艺与技术7-272 11.4.3气化炉7-273 11.5转化炉7-279 11.5.1一段转化炉7-279 11.5.2其他型式一段转化炉7-282 11.5.3二段转化炉7-284 11.6裂解炉7-286 11.6.1乙烯装置7-286 11.6.2裂解炉结构7-287 11.7加热炉7-293 11.7.1管式加热炉7-293 11.7.2热载体加热炉7-298 11.8焚烧炉7-301 11.8.1焚烧炉中焚烧过程的控制7-302 11.8.2焚烧炉类型7-303 11.8.3焚烧炉的污染抑制7-304 参考文献7-306 12数值传热7-308 12.1概述7-308 12.2数学背景7-309 12.3数值模拟7-311 12.4传热模型与应用7-318 参考文献7-319 13绝热与保温材料7-320 13.1绝热材料7-320 13.1.1绝热材料的种类7-320 13.1.2绝热材料使用温度7-321 13.1.3绝热材料的形态7-321 13.2常用绝热材料7-322 13.2.1硅藻土7-322 13.2.2蛭石7-322 13.2.3膨胀珍珠岩7-322 13.2.4人造矿物纤维7-322 13.2.5矿渣棉7-322 13.2.6玻璃棉7-322 13.2.7石棉7-323 13.2.8硅酸钙7-323 13.2.9泡沫玻璃7-323 13.2.10有机绝热材料7-323 13.3低温隔热7-323 13.4保温层厚度7-324 参考文献7-325 符号说明7-326 第8篇制冷 1机械制冷及其应用8-2 参考文献8-3 2制冷剂和载冷剂8-4 2.1制冷剂的种类和编号表示方法8-4 2.1.1卤代烃以及碳氢化合物8-4 2.1.2醚基制冷剂8-5 2.1.3混合制冷剂8-5 2.1.4有机化合物8-6 2.1.5无机化合物8-6 2.2制冷剂的热力学性质及环境影响指数8-7 2.2.1制冷剂的热力学性质8-7 2.2.2制冷剂的环境影响指数8-8 2.3制冷剂的实用性质8-9 2.3.1制冷剂的相对安全性8-9 2.3.2制冷剂的热稳定性8-10 2.3.3制冷剂对材料的作用8-10 2.3.4制冷剂同水的溶解性8-11 2.3.5制冷剂同润滑油的溶解性8-11 2.3.6制冷剂的泄漏判断8-12 2.4常用制冷剂的特性8-13 2.4.1无机化合物8-13 2.4.2卤代烃8-13 2.4.3碳氢化合物8-15 2.4.4混合制冷剂8-15 2.5制冷剂的选用8-16 2.5.1选用制冷剂应考虑的问题8-16 2.5.2制冷剂的代用问题8-16 2.6载冷剂8-18 2.6.1载冷剂的种类及选用8-18 2.6.2水8-19 2.6.3盐水8-19 2.6.4有机物载冷剂8-19 2.6.5二氧化碳8-20 参考文献8-21 3蒸气压缩制冷循环8-22 3.1单级压缩制冷循环8-22 3.1.1单级压缩制冷机的基本组成和工作过程8-22 3.1.2理论循环及其性能指标8-22 3.1.3液体过冷、吸气过热对循环的影响和回热循环8-24 3.1.4实际循环8-28 3.2冷凝温度、蒸发温度变化对制冷机性能和工况的影响8-29 3.2.1冷凝温度变化的影响8-30 3.2.2蒸发温度变化的影响8-30 3.2.3单级压缩制冷机的工况8-31 3.2.4单级压缩制冷机的工作温度范围8-32 3.3两级压缩制冷循环8-32 3.3.1两级压缩制冷循环的型式8-33 3.3.2两级压缩制冷循环中间压力的确定8-37 3.3.3两级压缩制冷机的变工况特性8-38 3.4复叠式制冷循环8-39 3.4.1复叠式制冷循环的型式8-40 3.4.2有关复叠式制冷循环的几个问题8-42 3.5混合制冷剂制冷循环8-43 3.5.1常规的单级压缩循环8-43 3.5.2自复叠制冷循环系统8-43 参考文献8-46 4制冷压缩机8-47 4.1制冷压缩机的种类和工作特点8-47 4.2活塞式制冷压缩机8-48 4.2.1活塞式制冷压缩机的结构和特点8-48 4.2.2活塞式制冷压缩机的性能8-49 4.3螺杆式制冷压缩机8-51 4.3.1螺杆式制冷压缩机的构造及基本参数8-51 4.3.2螺杆式制冷压缩机工作过程的特点及性能8-54 4.3.3螺杆式制冷压缩机的变频技术8-55 4.4离心式制冷压缩机8-55 4.4.1离心式制冷压缩机的构造及特点8-55 4.4.2离心式制冷压缩机的性能8-57 参考文献8-58 5蒸气压缩式制冷机的设备和工艺流程8-59 5.1蒸气压缩式制冷机的传热设备8-59 5.1.1冷凝器和过冷器8-59 5.1.2蒸发器和冷凝蒸发器8-60 5.1.3中间冷却器和回热器8-63 5.2蒸气压缩式制冷机的节流机构8-63 5.2.1节流机构的功用及种类8-63 5.2.2浮球调节阀8-63 5.2.3热力膨胀阀8-64 5.2.4电子膨胀阀8-66 5.3蒸气压缩式制冷机的辅助设备8-68 5.3.1制冷剂的储存和分离设备8-68 5.3.2制冷剂的净化设备8-68 5.3.3润滑油的分离及收集设备8-69 5.4制冷工艺流程简介8-70 5.4.1冷水机组的工艺流程8-70 5.4.2冷库用氨制冷工艺流程8-71 5.4.3石油化工用制冷工艺流程8-71 参考文献8-73 6低温制冷与气体液化8-74 6.1低温工质的性质8-74 6.1.1低温工质的种类及热力学性质8-74 6.1.2空气及其组成气体8-75 6.1.3天然气及其组成气体8-76 6.1.4氢8-76 6.1.5氦8-78 6.2低温制冷方法8-79 6.2.1气体的绝热节流8-79 6.2.2气体的等熵膨胀8-80 6.3气体液化的热力学分析8-81 6.3.1气体液化的理论小功8-81 6.3.2气体液化循环的性能指标8-83 6.4绝热节流气体液化循环8-83 6.4.1一次节流液化循环8-83 6.4.2有预冷的一次节流液化循环8-86 6.4.3二次节流液化循环8-88 6.5带膨胀机的气体液化循环8-90 6.5.1克劳特循环8-90 6.5.2海兰德循环和卡皮查循环8-92 6.5.3带膨胀机的双压循环8-93 6.6其他型式的气体液化循环8-95 6.6.1复叠式制冷气体液化循环8-95 6.6.2混合制冷剂制冷天然气液化循环8-96 6.6.3氦制冷气体液化循环8-97 6.7气体液化及分离装置流程简介8-98 6.7.1大型氢液化装置8-98 6.7.2大型氦液化装置8-100 6.7.3合成氨生产用大型空气液化分离装置8-102 参考文献8-102 7吸收制冷8-104 7.1吸收制冷原理8-104 7.2吸收式制冷机的工质8-106 7.2.1工质的种类8-106 7.2.2溴化锂水溶液8-106 7.2.3氨水溶液8-107 7.3溴化锂吸收式制冷机8-107 7.3.1单效溴化锂吸收式制冷机8-108 7.3.2双效溴化锂吸收式制冷机8-110 7.3.3两级吸收溴化锂吸收式制冷机8-111 7.4氨水吸收式制冷机8-112 参考文献8-112 8热泵及能量回收8-113 8.1热泵8-113 8.1.1热泵的含义及特点8-113 8.1.2热泵按工作原理分类8-113 8.1.3热泵的应用8-115 8.2能量回收8-116 8.2.1ORC的基本组成和工作过程8-117 8.2.2ORC的特点8-118 8.2.3ORC系统的优化和改进8-119 8.2.4工质的选择8-120 8.2.5ORC系统组成部件8-121 8.2.6ORC的应用场合8-125 参考文献8-127 符号说明8-128 第9篇蒸发 1蒸发及应用概述9-2 参考文献9-2 2蒸发的类型与计算9-3 2.1单效蒸发9-3 2.1.1单效蒸发的操作压力9-3 2.1.2连续蒸发与分批蒸发9-4 2.1.3连续单效蒸发计算9-5 2.2多效蒸发9-9 2.2.1多效蒸发流程9-9 2.2.2多效蒸发的计算9-11 2.2.3多效蒸发系统的计算机程序介绍9-16 2.3热泵蒸发9-17 2.3.1蒸汽喷射式热泵蒸发9-18 2.3.2机械压缩式热泵蒸发9-21 2.3.3多效蒸发与热泵组合式蒸发9-25 2.4减压闪蒸9-27 2.5蒸发系统的热能利用9-30 2.6蒸发系统的优化9-31 参考文献9-32 3蒸发器的类型与选择9-33 3.1夹套釜式蒸发器9-33 3.2竖管循环型蒸发器9-34 3.2.1自然循环蒸发器9-34 3.2.2强制循环蒸发器9-36 3.3竖管膜式蒸发器9-37 3.3.1升膜蒸发器9-37 3.3.2降膜蒸发器9-37 3.4板式蒸发器9-41 3.4.1板式升膜蒸发器9-41 3.4.2板式降膜蒸发器9-42 3.5刮膜蒸发器9-42 3.6直接加热蒸发器9-43 3.7蒸发器的选型9-44 3.7.1选型考虑的因素9-44 3.7.2有关选型的说明9-44 3.7.3蒸发设备选型表9-45 参考文献9-45 4蒸发器的设计9-47 4.1加热室9-47 4.1.1加热室的总传热系数9-47 4.1.2料液侧的传热膜系数9-49 4.1.3不凝气的排除9-51 4.1.4蒸汽进口与冷凝液出口9-53 4.2蒸发器的加料9-54 4.3分离室9-55 4.3.1气液分离9-55 4.3.2存液容积9-58 4.3.3含盐悬浮液的排出9-58 参考文献9-58 5蒸发系统及其操作特点9-60 5.1蒸发系统的组成9-60 5.2冷凝器9-61 5.3压缩机与真空泵的选择9-61 5.3.1蒸汽压缩机的选择9-61 5.3.2真空泵的选择9-63 5.4蒸发系统操作中的问题9-66 参考文献9-67 符号说明9-68 第10篇结晶 1概述10-2 参考文献10-3 2晶体工程10-4 2.1晶体工程的内涵10-4 2.2晶体工程与传统工业结晶技术的共性与区别10-5 2.3高端晶体产品的质量指标10-5 2.4同质多晶行为与构效关系分析10-7 参考文献10-8 3结晶系统性质10-10 3.1晶体10-10 3.1.1晶体特性10-10 3.1.2晶体的空间结构10-10 3.1.3晶体的晶习10-11 3.1.4晶体的晶型10-13 3.1.5晶体的粒度分布10-14 3.1.6溶解度和过饱和度10-14 3.1.7溶液的过饱和、超溶解度曲线以及介稳区10-16 3.2结晶机理10-18 3.2.1成核10-18 3.2.2晶体生长10-23 3.2.3奥斯特瓦尔德熟化10-27 3.2.4结晶成核与成长的内在联系10-27 3.2.5添加剂和杂质对结晶的影响10-27 参考文献10-29 4溶液结晶10-31 4.1相图特征10-32 4.1.1相律10-32 4.1.2单组分系统10-32 4.1.3相变10-33 4.1.4双组分系统10-34 4.1.5三组分系统10-36 4.2冷却结晶及其装置10-36 4.2.1间接换热冷却结晶10-36 4.2.2直接冷却结晶10-37 4.3蒸发结晶装置10-37 4.4真空绝热冷却结晶器10-38 4.5连续结晶器10-39 4.5.1强迫外循环型结晶器10-39 4.5.2流化床型结晶器10-39 4.5.3导流筒加搅拌桨型真空结晶器10-40 4.5.4多级结晶过程10-42 4.6溶液结晶过程的模型及系统分析10-44 4.6.1总体模型与稳态行为分析10-44 4.6.2非稳态行为分析10-50 4.7结晶过程计算与结晶器设计10-52 4.7.1收率10-52 4.7.2结晶器的设计10-54 4.8结晶器操作与控制10-71 4.8.1结晶器操作10-71 4.8.2连续结晶过程的在线控制10-73 4.8.3间歇结晶过程控制与操作曲线10-73 4.8.4结晶的包藏与结块现象的防止手段10-74 参考文献10-75 5熔融结晶10-77 5.1熔融结晶的操作模式与宏观动力学分析10-77 5.1.1基本操作模式10-77 5.1.2熔融结晶宏观动力学分析10-78 5.2相图特征10-79 5.2.1二组分系统10-79 5.2.2分配系数10-81 5.3逐步冻凝过程及设备10-82 5.3.1逐步冻凝组分分离10-83 5.3.2结晶设备10-84 5.4塔式结晶装置10-87 5.4.1中央加料塔式结晶器10-88 5.4.2末端加料塔式结晶器10-92 5.4.3组合塔式结晶器10-94 5.4.4塔式结晶分离与其他分离方法比较10-96 5.5区域熔炼10-96 5.5.1区域熔炼的过程分析10-97 5.5.2主要变量10-98 5.5.3应用10-98 参考文献10-98 6升华（升华结晶）10-100 6.1升华分离相图与限度10-101 6.1.1相图特征10-101 6.1.2分离纯度的约束条件10-102 6.2升华过程及速率分析10-102 6.3设备及设计方程10-103 6.3.1设备10-103 6.3.2设计方程10-104 参考文献10-105 7沉淀10-106 7.1沉淀的形成10-106 7.2沉淀所遵循的基本法则10-106 7.2.1溶度积原理10-106 7.2.2奥斯特（Ostwald）递变法则10-107 7.2.3威门（Weimarn）沉淀法则10-107 7.2.4分配系数10-108 7.3沉淀技术与设备10-109 7.3.1反应沉淀10-109 7.3.2盐析10-109 7.3.3沉淀设备10-110 参考文献10-111 8耦合结晶技术10-112 8.1反应-结晶耦合10-113 8.2蒸馏-结晶耦合10-113 参考文献10-114 9其他结晶方法与机理10-115 9.1生物大分子物系结晶10-115 9.1.1可溶蛋白结晶的影响因素10-116 9.1.2可溶蛋白的结晶方法10-117 9.2功能纳米晶体的结晶10-119 9.3加压结晶、喷射结晶、冰析结晶等10-123 参考文献10-124 第11篇传质 1概论11-2 1.1传质现象11-2 1.2化工生产过程中的传质11-2 参考文献11-3 2分子传质（扩散）11-4 2.1通量、浓度和速度11-4 2.2Fick定律11-5 2.3分子传质微分方程11-5 2.4稳态分子扩散11-6 2.4.1一维扩散11-6 2.4.2伴有化学反应的一维扩散11-8 2.5非稳态分子扩散11-11 2.5.1半无限大静止介质中的一维扩散11-11 2.5.2大平板中的一维扩散11-11 2.5.3球体中的扩散11-12 2.5.4圆柱体中的扩散11-13 2.6多孔体中的扩散11-13 2.6.1Fick扩散11-13 2.6.2Knudsen扩散11-14 2.6.3过渡型扩散11-14 2.6.4表面扩散11-15 2.7扩散系数11-15 2.7.1气体的扩散系数11-15 2.7.2液体的扩散系数11-16 参考文献11-19 3对流传质11-21 3.1对流传质的传质方程11-21 3.2对流传质系数与扩散系数对比11-21 3.3传质系数与推动力单位的关系11-22 3.4流体界面传质模型11-24 3.4.1膜理论11-24 3.4.2渗透理论11-25 3.4.3表面更新理论11-25 3.5对流传质中的无量纲分析11-26 3.6质量、能量和动量传递的类比11-27 3.6.1质量、热量和动量传递的相似性11-27 3.6.2混合长理论11-28 3.6.3Reynolds类比11-29 3.6.4Prandtl类比11-30 3.6.5von Karman类比11-30 3.6.6Chilton-Colburn类比11-31 3.7对流传质系数的关联式11-32 3.7.1平板11-33 3.7.2球体、液滴和气泡11-33 3.7.3圆柱体11-34 3.7.4圆管内11-34 3.7.5小颗粒悬浮液11-35 参考文献11-36 4相间传质11-38 4.1双膜理论11-38 4.2总传质系数11-39 4.3工业装置中的传质11-39 4.3.1容积传质系数11-39 4.3.2等摩尔相向扩散的传质装置11-40 4.3.3通过静止膜扩散的传质装置11-40 4.3.4传质单元数的计算11-41 4.3.5总传质单元高度与单相传质单元高度的关系11-42 参考文献11-43 第12篇气体吸收 1概述12-2 1.1概念与定义12-2 1.1.1吸收与解吸12-2 1.1.2物理吸收与化学吸收12-2 1.1.3非等温吸收12-3 1.1.4多组分吸收12-3 1.1.5吸收操作流程12-3 1.2气体在液体中的溶解度——气液平衡关系12-3 1.2.1亨利常数12-4 1.2.2气液平衡数据12-4 1.3相际传质12-5 1.3.1传质速率与传质系数12-5 1.3.2有关传质系数的说明12-9 参考文献12-10 2吸收塔设计12-11 2.1设计要领12-11 2.1.1溶剂选择12-11 2.1.2设备选择12-11 2.1.3溶剂用量12-11 2.1.4塔径12-14 2.1.5塔高12-14 2.2填充吸收塔设计12-14 2.2.1基本公式与计算方法12-14 2.2.2传质单元12-16 2.2.3浓度低时的简化计算12-18 2.2.4浓度高时的近似计算12-20 2.2.5传质单元数的图解12-25 2.2.6填充塔的放大问题12-25 2.2.7喷洒器12-25 2.3板式吸收塔设计12-26 2.3.1理论板数的图解12-26 2.3.2理论板数的计算12-26 参考文献12-28 3非等温吸收12-29 3.1热效应的考虑12-29 3.1.1塔温度变化所造成的影响和处理原则12-29 3.1.2操作条件与设备的影响12-30 3.2近似算法12-30 3.2.1按等温吸收计算12-30 3.2.2按简单绝热吸收计算12-31 3.3严格算法12-36 3.3.1正规计算12-36 3.3.2简捷计算12-37 参考文献12-46 4多组分吸收12-47 4.1操作分析12-47 4.2设计变量12-48 4.3简捷计算12-49 4.3.1贫气吸收12-49 4.3.2富气吸收12-51 4.4严格计算12-61 参考文献12-62 5化学吸收12-64 5.1化学反应的影响12-64 5.1.1吸收速率的增大12-64 5.1.2增强因子12-64 5.2化学吸收速率12-66 5.2.1二级不可逆反应12-66 5.2.2其他反应12-71 5.2.3平衡溶解度与扩散系数12-74 5.2.4根据反应快慢的设备选用原则12-74 5.3化学吸收设备设计12-75 5.3.1从原始理论出发12-75 5.3.2利用经验关系与数据12-84 5.3.3通过实验室或中间厂试验放大12-87 5.4有化学反应的解吸12-89 参考文献12-89 6气体吸收塔性能12-91 6.1填充塔12-91 6.1.1传质系数通用关联式12-91 6.1.2传质系数专用经验式12-101 6.2板式塔12-105 6.2.1泡罩吸收塔板效率12-105 6.2.2筛板吸收塔板效率12-106 6.3喷洒塔12-108 6.4鼓泡塔12-109 6.5湿壁塔12-110 参考文献12-111 7吸收过程的工业应用12-113 7.1气体吸收在流程工业中的应用12-113 7.1.1产品的生产12-113 7.1.2气体的净化与尾气处理12-115 7.1.3产品的精制与回收12-115 7.2二氧化碳的捕集与脱除12-116 7.2.1概述12-116 7.2.2物理吸收法12-116 7.2.3化学吸收法12-116 7.2.4物理化学吸收法12-117 7.2.5过程的比较与评价12-117 7.3酸性气体的吸收12-117 7.3.1概述12-117 7.3.2物理吸收过程12-118 7.3.3化学吸收过程12-118 7.3.4其他吸收过程12-118 7.3.5工艺过程的比较与评价12-118 7.4烟气脱硫脱硝12-118 7.4.1烟气脱硫12-118 7.4.2烟气脱硝12-119 参考文献12-120 符号说明12-121 第13篇蒸馏 1汽-液平衡关系13-2 1.1引言13-2 1.2汽-液平衡基本关系式13-2 1.2.1相对挥发度13-2 1.2.2逸度系数和活度系数13-2 1.2.3活度系数法和状态方程法基本关系式13-3 1.3汽-液平衡数据及相图13-3 1.3.1汽-液平衡数据13-3 1.3.2相律及相图13-6 1.4活度系数法和状态方程法13-7 1.4.1活度系数法13-7 1.4.2状态方程法13-8 1.4.3两种方法的比较13-9 1.5K值法和K图13-9 1.5.1K值法的基本公式13-9 1.5.2K值图13-11 1.5.3K值的模型计算13-12 参考文献13-13 2蒸馏基本原理及分类概述13-14 2.1简单蒸馏13-15 2.1.1闪蒸13-15 2.1.2渐次汽化13-15 2.2连续多级蒸馏13-16 2.3间歇多级蒸馏13-17 2.4复杂多级蒸馏13-18 2.5特殊蒸馏13-18 2.5.1萃取蒸馏13-18 2.5.2共沸蒸馏（恒沸蒸馏）13-19 2.5.3反应蒸馏13-20 2.5.4分子蒸馏与短程蒸馏13-21 一般参考文献13-21 参考文献13-21 3自由度分析13-22 3.1自由度13-22 3.1.1过程变量13-22 3.1.2约束关系式13-23 3.1.3设计变量13-23 3.1.4非独立变量13-23 3.2操作要素的自由度分析13-23 3.2.1单股均相流13-24 3.2.2分流器13-24 3.2.3简单平衡级13-24 3.2.4小结13-25 3.3操作单元的自由度分析13-26 3.3.1简单级联13-26 3.3.2简单精馏塔13-27 3.3.3小结13-29 一般参考文献13-31 参考文献13-31 4简单蒸馏计算13-32 4.1泡点、露点计算13-32 4.1.1泡点温度计算13-32 4.1.2露点温度计算13-33 4.2闪蒸计算13-33 4.2.1平衡冷凝、平衡汽化过程计算13-34 4.2.2绝热闪蒸过程计算13-35 4.3单级间歇蒸馏计算13-36 4.4水蒸气蒸馏13-37 一般参考文献13-38 参考文献13-38 5二组元精馏计算13-39 5.1基本概念13-39 5.1.1精馏平衡级概念13-40 5.1.2传质单元概念及其图解法13-41 5.2二组元精馏McCabe-Thiele图解方法13-44 5.2.1简单精馏过程13-44 5.2.2平衡级数、回流比与进料位置13-48 5.2.3其他构型的精馏塔13-52 5.2.4二组元精馏的级效率13-52 参考文献13-55 6三组元蒸馏计算13-56 6.1三组元相平衡的表示13-56 6.1.1精馏曲线13-57 6.1.2几种不同形式的精馏曲线13-58 6.2全回流的三元精馏计算13-60 6.3小回流比下的三元精馏13-63 6.3.1小回流比与小再沸比13-63 6.3.2分离低沸点组分的小回流比13-65 6.3.3分离高沸点组分的小再沸比13-67 6.4操作回流比下的三元精馏计算13-67 6.4.1提馏段计算13-67 6.4.2进料级计算13-68 6.4.3精馏段计算13-69 6.4.4与三元精馏计算有关的几个问题13-69 参考文献13-70 7多组元精馏计算13-71 7.1多组元精馏过程简捷计算13-71 7.1.1Fenske-Underwood-Gilliland简捷法13-71 7.1.2用于吸收和汽提计算的Kremser群法13-79 7.2多组元精馏严格计算方法13-83 7.2.1平衡级数学模型13-84 7.2.2方程的分割（分解）13-87 7.2.3Inside-Out法13-109 7.2.4其他方法13-112 7.3非平衡级和非平衡混合池模型13-113 7.3.1Krishnamurthy-Taylor（K-T）非平衡级模型13-115 7.3.2非平衡级模型的应用13-119 7.3.3非平衡混合池模型13-121 7.3.4塔板上液体流动-混合参数与精馏点效率预测13-121 7.4填料塔的计算13-123 7.4.1传质单元13-124 7.4.2当量理论塔板13-127 7.4.3填料塔的计算例题13-127 参考文献13-129 8萃取精馏13-132 8.1萃取精馏过程13-132 8.2萃取剂的作用13-133 8.3萃取剂的筛选13-134 8.3.1萃取剂的筛选依据13-134 8.3.2萃取剂筛选方法13-134 8.3.3影响萃取剂筛选的因素13-135 8.4萃取精馏过程的设计与优化13-135 参考文献13-137 9共沸精馏13-138 9.1共沸现象与共沸精馏13-138 9.1.1共沸物的分类13-138 9.1.2共沸现象的普遍性13-139 9.1.3预测共沸数据13-139 9.1.4压力对共沸组成的影响13-142 9.2共沸精馏过程13-143 9.2.1均相共沸精馏13-143 9.2.2非均相共沸精馏13-145 9.3共沸剂的选择13-146 9.4共沸精馏过程的设计及计算示例13-147 9.4.1共沸精馏过程的设计13-147 9.4.2共沸精馏过程计算示例13-148 一般参考文献13-149 参考文献13-149 10石油与复杂物系分馏13-151 10.1石油馏分的表示方法13-151 10.1.1石油及石油馏分13-151 10.1.2石油及其馏分的蒸馏曲线13-151 10.1.3假组分和假多元系13-153 10.2石油馏分性质的计算13-154 10.2.1相对密度13-154 10.2.2特性因数13-154 10.2.3平均沸点13-155 10.2.4平均分子量、临界性质、热性质13-155 10.3石油馏分的汽-液平衡计算13-155 10.4石油分馏13-156 10.4.1原油常压蒸馏13-156 10.4.2原油减压蒸馏13-157 10.5石油分馏过程的计算13-157 10.5.1近似的估算13-157 10.5.2计算机模拟13-158 10.6煤焦油分馏13-158 10.6.1煤焦油的组成和性质13-158 10.6.2煤焦油的分馏方法13-158 10.6.3煤焦油分馏过程计算13-159 参考文献13-159 11反应蒸馏13-161 11.1反应蒸馏概述13-161 11.1.1反应蒸馏的原理及特点13-161 11.1.2反应蒸馏的热力学性质13-161 11.1.3反应蒸馏的分类13-161 11.2反应蒸馏过程设计方法13-162 11.2.1反应蒸馏过程可行性分析及概念设计方法13-162 11.2.2反应蒸馏过程模拟13-162 11.2.3反应蒸馏内构件设计13-163 11.3反应蒸馏的工程应用13-166 11.3.1酯化与酯交换类反应13-166 11.3.2醚化类反应13-166 11.3.3缩醛类反应13-167 11.3.4水解类反应13-167 11.3.5水合类反应13-167 参考文献13-167 12溶盐蒸馏13-169 12.1溶盐蒸馏的基本原理13-169 12.1.1无机盐13-169 12.1.2离子液体13-170 12.2溶盐蒸馏的计算方法13-171 12.2.1Furter方程13-171 12.2.2拟二元模型和状态方程法13-171 12.2.3活度系数法13-172 12.3溶盐蒸馏改进与发展13-172 12.3.1加盐萃取精馏13-172 12.3.2离子液体萃取精馏13-172 参考文献13-173 13精密蒸馏13-174 13.1高纯物分离过程的图解法13-174 13.2难分离物系及其相对挥发度13-174 13.3精密蒸馏过程计算13-176 13.4用于精密蒸馏的高效填料13-181 13.5利用循环精馏过程解决高理论板需求问题13-183 参考文献13-185 14不稳态蒸馏过程13-186 14.1不稳态蒸馏过程的分类13-186 14.2分批蒸馏过程13-186 14.2.1分批蒸馏过程的分类13-186 14.2.2分批蒸馏的计算13-190 14.3特殊分批精馏13-202 14.3.1动态侧线出料分批精馏13-202 14.3.2热敏物料分批精馏13-203 14.3.3高凝固点物料分批精馏13-206 14.4蒸馏开工过程13-207 14.4.1代数方程法13-208 14.4.2解析计算法13-209 14.4.3数值模拟计算法13-210 14.5蒸馏过程控制13-210 14.5.1蒸馏塔调节的必要性13-211 14.5.2蒸馏塔的调节特性13-211 14.5.3蒸馏塔的控制方法13-213 参考文献13-216 15分子蒸馏13-218 15.1分子蒸馏的原理13-218 15.2分子蒸馏装置及设计原则13-221 15.3分子蒸馏的发展与应用13-229 一般参考文献13-230 参考文献13-230 16精馏过程的节能13-231 16.1精馏过程的热力学分析13-231 16.1.1精馏过程所需功13-231 16.1.2精馏过程不可逆性的分析13-232 16.2精馏过程的设计与操作13-233 16.2.1精馏过程操作条件的选择13-233 16.2.2在精馏操作中采用先进的自动控制系统13-234 16.2.3精馏设备的保养维护13-234 16.3精馏过程热能的回收和利用13-235 16.3.1精馏过程的显热回收13-235 16.3.2精馏过程的潜热回收13-237 16.3.3加强保温以减少精馏过程的热损失13-238 16.3.4精馏塔间的能量集成13-239 16.4提高精馏系统的热力学效率13-239 16.4.1热泵精馏13-240 16.4.2多效精馏13-241 16.4.3增设中间再沸器和中间冷凝器13-244 16.4.4SRV精馏13-246 16.4.5热耦精馏13-248 16.5多组元精馏塔序列合成及其能量集成13-253 一般参考文献13-253 参考文献13-253 第14篇气液传质设备 1概述14-2 1.1气液传质过程和设备14-2 1.2板式塔和填料塔的选择原则14-2 参考文献14-4 2板式塔14-5 2.1板式塔的结构及塔板分类14-5 2.2塔板上气液两相操作状态14-7 2.2.1操作状态分类14-7 2.2.2相转变点14-8 2.3鼓泡层、清液层高度和堰上液流液头及液面梯度14-11 2.3.1鼓泡层高度和清液层高度14-11 2.3.2堰上液流液头14-13 2.3.3液面梯度14-16 2.4塔板压降14-17 2.5操作极限与负荷性能图14-19 2.5.1允许气相负荷14-19 2.5.2小允许气相负荷14-25 2.5.3允许液相负荷14-27 2.5.4小允许液相负荷14-29 2.5.5负荷性能图和操作弹性14-29 2.6板式塔内的流体流动14-30 2.6.1流体流动的不均匀性14-30 2.6.2对塔板效率的影响14-32 2.7塔板效率14-33 2.7.1几种塔板效率的定义14-33 2.7.2板效率计算14-35 2.8三维非平衡混合池模型14-45 一般参考文献14-48 参考文献14-48 3各种塔板的结构14-50 3.1塔板的结构参数14-50 3.2传质构件——塔盘板14-52 3.2.1泡罩塔板14-52 3.2.2筛板14-58 3.2.3浮阀塔板14-63 3.2.4网孔塔板14-70 3.2.5垂直筛板14-73 3.2.6气液并流填料塔板14-75 3.2.7斜喷型塔板14-76 3.3降液管14-86 3.3.1降液管的基本形式14-86 3.3.2降液管的流体力学性能14-86 3.3.3多降液管塔板14-87 3.4受液盘14-89 3.4.1平受液盘14-90 3.4.2凹受液盘14-90 3.4.3液封盘14-90 3.5溢流堰14-91 3.6无降液管塔板14-91 3.6.1穿流式栅板或筛板14-92 3.6.2波楞穿流板14-93 参考文献14-95 4填料及其性能14-97 4.1引言14-97 4.2散装填料14-98 4.2.1拉西环14-100 4.2.2鲍尔环14-100 4.2.3阶梯环14-101 4.2.4弧鞍、矩鞍填料14-101 4.2.5金属Intalox14-101 4.2.6超级Intalox与Nex环等14-102 4.2.7高通量塑料填料14-102 4.2.8实验室散装填料14-103 4.3规整填料14-103 4.3.1丝网波纹填料14-104 4.3.2板波纹填料14-105 4.3.3高通量波纹填料14-105 4.3.4格栅填料14-106 4.4填料的选用14-106 4.5填料的流体力学性能14-107 4.5.1持液量与载点14-108 4.5.2泛点与压降14-111 4.6填料的传质性能14-118 4.6.1传质系数计算14-118 4.6.2实验数据应用14-121 4.6.3HETP简捷估算14-124 4.6.4放大效应与端效应14-125 一般参考文献14-126 参考文献14-126 5填料塔流体分布及塔内件14-128 5.1填料液体分布14-128 5.1.1填料的自分布性能14-128 5.1.2小尺度不良分布14-129 5.1.3大尺度不良分布14-130 5.2填料气体分布14-131 5.3液体分布器14-132 5.3.1孔流型液体分布器14-133 5.3.2溢流型液体分布器14-136 5.3.3压力型管式液体分布器14-137 5.4其他塔内件14-138 5.4.1填料支承14-138 5.4.2填料压紧和限位装置14-140 5.4.3液体收集器14-140 5.4.4气体分布器14-142 一般参考文献14-142 参考文献14-142 6塔设备的优化设计14-144 6.1塔板与填料间的比较与选择14-144 6.2塔设备的经济性14-145 6.2.1图表法14-145 6.2.2关联式法14-147 6.2.3设备费的校正14-148 6.3蒸馏塔的优化设计14-149 6.3.1塔板与塔径14-149 6.3.2回流比与塔板数14-150 6.4吸收塔的优化设计14-151 6.4.1塔体与填料14-151 6.4.2操作压力14-151 6.4.3液气比14-151 6.4.4塔径（或气速）14-152 6.4.5吸收塔塔高（或出口气体浓度）14-153 6.4.6提馏塔液体出口宜浓度14-153 6.4.7吸收塔入塔溶剂的温度14-153 6.4.8多组分系统的宜条件14-154 一般参考文献14-154 参考文献14-154 本卷索引本卷索引1