化工分离技术与优化策略研究

化工分离是利用化工设备的特有作用根据混合物的物理和化学性质差异对其进行分离的过程。化学工业与分离技术密切相关，任何化工生产过程都离不开分离技术，从原料的预处理、中间产物的分离、产品的精制纯化到废水、废气和废渣的处理都有赖于化工分离技术，化工分离技术往往是获得合格产品、充分利用资源和控制环境污染的关键。

化工分离技术发展迅速，应用领域广泛，是化学工程学科中最活跃的领域之一。目前，化工分离技术已广泛应用于医药、材料、冶金、食品、生化、原子能和环境治理等过程工业领域。可见，化工分离技术对于过程工业的技术进步和经济的持续发展都有着至关重要的作用。一方面，化工分离技术在长期的发展过程中，传统分离技术的研究和应用不断进步，分离效率提高，处理能力增强，工程放大问题逐步得到解决，新型分离装置不断出现；另一方面，随着社会各个领域的快速发展，新的分离技术不断创新完善，应用范围逐步扩大，化工分离技术的合理应用能为企业发展创造较大效益。近年来，我国化工产业逐步发展、完善，化工分离技术应用成效逐步提升。当前，逐步完善、创新化工分离技术才能有效推动化工产业的高质量发展。在低碳经济、可持续发展的背景下，化工分离技术朝着两个方向发展：一是传统分离技术的改进以及新技术的开发；二是各种分离技术的耦合使用。

本书主要就化工分离中常用的精馏、气体吸收、萃取、结晶、干燥、膜分离、层析分离、色谱分离等技术的应用及优化情况进行阐述，并以实例分析的方式探讨了典型分离技术的优化措施。最后一章对泡沫浮选分离技术、分子印迹技术、超分子分离体系等新型分离技术进行了简要介绍。就常用的分离技术而言，本书具有较强的针对性和应用性，内容丰富，讲解循序渐进，既有对分离过程常识的普及，又有对分离过程的剖析和优化，兼具学术价值与实用价值。

在撰写本书的过程中，笔者不仅参阅了大量有关化工分离技术的书籍和期刊，而且为了保证论述的全面性与合理性，也引用了许多专家、学者的观点。在此，谨向相关作者、专家和学者表示最诚挚的谢意，并将相关参考文献列于书后，如有遗漏，敬请谅解。

由于笔者水平有限，加之撰写时间仓促，书中疏漏之处在所难免，恳请各位专家和学者不吝指正。

前言
第1章 绪论 1
1.1 化工分离技术的发展历史及应用领域 1
1.1.1 化工分离技术的发展历史 1
1.1.2 化工分离技术的应用领域 2
1.2 分离过程的类型与辅助物质分析 3
1.2.1 平衡分离过程 4
1.2.2 速率分离过程 5
1.2.3 分离过程的辅助物质分析—分离剂 7
1.3 分离效率的评价 8
1.3.1 悬液分离器的质量衡算 9
1.3.2 总效率 11
1.3.3 粒级效率 14
1.4 现代分离技术的发展动向 18
1.4.1 绿色节能耦合分离技术引起重视 18
1.4.2 不同分离技术相互渗透形成新的分离方法 18
1.4.3 色谱分离技术成为最有效和应用最广泛的分离检测技术 19
1.4.4 其他学科促进分离技术的发展 19
1.4.5 分离富集技术的自动化 19
1.4.6 在线分离技术大有可为 20
第2章 精馏技术 21
2.1 多组分精馏 21
2.1.1 多组分精馏的特点和精馏方案的选择 22
2.1.2 多组分精馏过程分析 25
2.1.3 多组分精馏的计算 32
2.2 萃取精馏 40
2.2.1 溶剂的作用及选择 40
2.2.2 萃取精馏流程 43
2.2.3 萃取精馏过程分析 44
2.2.4 其他萃取精馏 49
2.3 共沸精馏 50
2.3.1 共沸物及共沸精馏特性 51
2.3.2 共沸精馏过程 55
2.4 精馏技术优化 59
2.4.1 减少精馏系统的热量损失 59
2.4.2 优化工艺参数控制 59
2.4.3 采取高温物料直接进入精馏塔 60
2.4.4 减压操作，增加组分间相对挥发度，减少再沸器热负荷 60
2.4.5 采用多效精馏技术 60
2.4.6 采用热耦精馏技术 61
2.4.7 采用新型有效分离技术 61
2.4.8 采用空冷技术 61
第3章 气体吸收技术 62
3.1 气体吸收技术基础 62
3.1.1 吸收过程的分类 62
3.1.2 气体吸收的工业应用 64
3.2 吸收和气液相平衡关系 64
3.2.1 平衡溶解度 65
3.2.2 亨利定律 66
3.2.3 气液相平衡在吸收中的应用 69
3.3 吸收速率 70
3.3.1 气膜吸收速率方程 70
3.3.2 液膜吸收速率方程 71
3.3.3 总吸收速率方程 72
3.4 其他类型的吸收 75
3.4.1 多组分吸收 75
3.4.2 化学吸收 76
3.4.3 非等温吸收 80
3.5 气体吸收技术优化 81
3.5.1 优化吸收过程工艺参数 81
3.5.2 采用绿色的吸收溶剂 81
第4章 萃取技术 83
4.1 萃取技术基础 83
4.1.1 萃取的基本原理 83
4.1.2 萃取实际应用 85
4.2 溶剂萃取技术 86
4.2.1 萃取操作方式 86
4.2.2 影响溶剂萃取的因素 91
4.3 双水相萃取技术 93
4.3.1 双水相萃取原理 93
4.3.2 双水相萃取特点 95
4.3.3 双水相萃取影响因素 95
4.4 胶团和反胶团萃取技术 96
4.4.1 胶团萃取技术 97
4.4.2 反胶团萃取技术 99
4.5 萃取技术优化 100
第5章 结晶与干燥技术 103
5.1 结晶技术基础 103
5.1.1 结晶分离原理 104
5.1.2 工业上采用的结晶方法 105
5.2 结晶器的操作 105
5.2.1 操作方法 105
5.2.2 故障分析及处理 106
5.3 结晶过程的物料衡算与热量衡算 107
5.3.1 结晶过程的物料衡算 108
5.3.2 物料衡算式的应用以及热量衡算 109
5.4 干燥概述与原理 109
5.4.1 去湿方法 109
5.4.2 干燥操作方法的分类 110
5.4.3 对流干燥 110
5.4.4 湿物料含水量 111
5.5 对流干燥过程的物料衡算与热量衡算 113
5.5.1 湿物料中水分的性质 113
5.5.2 干燥器的物料衡算 115
5.5.3 干燥过程的热量衡算 117
5.5.4 干燥速率 118
5.6 干燥设备及其操作 119
5.6.1 干燥设备 119
5.6.2 干燥装置附件 121
5.6.3 干燥器的选用 122
5.6.4 喷雾干燥器的操作 123
5.7 结晶与干燥技术优化 124
5.7.1 结晶技术优化 124
5.7.2 干燥技术优化 129
第6章 膜分离技术 132
6.1 膜分离技术基础 132
6.1.1 膜分离过程 132
6.1.2 膜及膜材料 133
6.2 固膜分离技术 135
6.2.1 固膜分离类型 136
6.2.2 常用的固膜材料 137
6.3 液膜分离技术 137
6.3.1 液膜的类型 137
6.3.2 液膜分离过程的数学模型 138
6.4 纳米滤膜技术 143
6.4.1 纳米滤膜的分类与特性 143
6.4.2 纳米滤膜技术的应用 144
6.5 膜分离技术优化 145
6.5.1 膜材料优化及膜制备 145
6.5.2 膜蒸馏过程操作参数优化 146
6.5.3 过程强化 147
6.5.4 能量优化 147
6.5.5 结合其他分离过程的复合膜蒸馏系统 148
第7章 层析分离技术 149
7.1 亲和层析分离技术 149
7.1.1 亲和层析分离技术的基本原理及操作 149
7.1.2 亲和配体及亲和吸附剂 151
7.2 凝胶层析分离技术 154
7.2.1 凝胶层析分离技术的基本原理 154
7.2.2 凝胶的选择与处理 156
7.2.3 加样与洗脱 157
7.3 吸附层析分离技术 158
7.3.1 吸附层析分离技术的基本原理 158
7.3.2 洗脱方法及洗脱曲线 159
7.3.3 吸附剂与洗脱剂的选择 161
7.4 分配层析分离技术 162
7.4.1 载体 162
7.4.2 分配色谱的展开剂的选择 163
7.4.3 纸上层析分离技术和气相层析分离技术 163
7.5 层析分离技术优化 165
第8章 色谱分离技术 168
8.1 柱色谱分离技术 168
8.1.1 液-固吸附柱色谱分离技术 168
8.1.2 液-液分配色谱分离技术 169
8.1.3 离子交换色谱分离技术 170
8.1.4 分子排阻色谱分离技术 170
8.1.5 柱色谱分离技术的应用 171
8.2 加压液相色谱分离技术 171
8.2.1 加压液相色谱分离技术基础 172
8.2.2 快速色谱分离技术 174
8.2.3 低压、中压和高压液相色谱分离技术 175
8.3 气相色谱分离技术 176
8.3.1 气相色谱仪 176
8.3.2 气相色谱的固定相 177
8.3.3 气相色谱分离技术的主要类型 178
8.4 逆流色谱分离技术 179
8.4.1 液滴逆流色谱分离技术 179
8.4.2 旋转小室逆流色谱分离技术 180
8.4.3 离心逆流色谱分离技术 181
8.4.4 高速逆流色谱分离技术 183
8.5 超临界流体色谱分离技术 186
8.5.1 超临界流体色谱仪 186
8.5.2 超临界流体色谱分离技术的色谱柱 187
8.6 色谱分离技术优化 187
第9章 新型分离技术 191
9.1 泡沫分离技术 191
9.1.1 泡沫分离技术概述 191
9.1.2 泡沫分离技术的分类 193
9.2 分子印迹技术 196
9.2.1 基本原理 196
9.2.2 分子印迹聚合物的制备过程 196
9.2.3 分子印迹技术的应用 197
9.3 超分子分离体系 199
9.3.1 小分子聚集体超分子包接配合物在分离中的应用 200
9.3.2 环糊精及其衍生物在分离中的应用 201
参考文献 205

1. 广西瑶族传统服饰文化研究 [容婷 著]
2. 南阳汉代画像石造型语言研究 [庞国华 著]
3. 多维视域下的高校篮球教学创新研究 [张利超 李宁 著]
4. 三峡梯级电站水资源决策支持系统研究与开发 [姚华明 潘红忠 汤正]
5. 农村新型社区移民的社会适应性问题研究 [董洪清 蔡昌艳 马衍阳 徐学英]
6. 第四代系统论：全息系统论—全息系统的存在论、认识论和方法论 [高展 著]
7. 海上风电工程专利导航与知识产权风险管理研究 [戚海峰 贾献林 许丹海　著]
8. 湖湘文化与交互艺术的融合创新 [徐英 尹志强 著]
9. 海洋工程装备制造业产业发展研究—以山东省为例 [王连海 马强 郭俊杰 刘刚]
10. 黄河流域非遗衍生品传播与经济开发协同发展研究 [毕雪燕 赵爽 著]
11. 大学英语信息化教学探索研究 [张强 著]
12. 基于诊断与改进制度的高职院校内部治理研究与实践—以重庆电子工程职业学院为例 [主编 孙卫平 聂强]
13. “互联网+”背景下网络课程教学团队建设的关键问题研究 [杨帆 李小华 任雅琳 著]
14. 光合细菌合成高价值物质的代谢研究 [刘淑丽 著]
15. 媒体融合影响下的体育电视传播与价值开发策略研究——以世界杯/NBA为例 [赵晓琳 著]
16. “四步曲”开放型实践教学活动研究与探索 [岑岗 林雪芬 著]
17. 混合式课堂教学改革与实践—微动教学法 [石铁峰 石家羽 著]
18. “学赛一体化”课程开发研究 [李作聚 著]
19. 高职院校软件类专业“类上班制”人才培养模式研究 [杨智勇 王海洋 著]
20. 浮式圆柱型结构物涡激运动特性研究 [孙洪源 李 磊 林海花 著]
21. 农产品云仓模式研究—以北京农产品流通物流供应链重构为例 [武晓钊 王成林 王春娟 等著]
22. 泛家居高质量企业不可或缺的软实力——数字化营销篇 [凌远龙 著]
23. 基于慕课模式的课程建设与教学实践研究 [张广渊]
24. 第一行代码——以太坊 [李宁 编著]
25. 创业哲学 [刘雍 熊建强 著]
26. 英文单词循环速记手抄本•考研版 [宋德伟 编著]
27. 让光伏驱动中国 [余圣秀 著]
28. 中等职业学校职业指导研究与实践 [主编 李志欣]
29. 创新驱动教改一路前行 [主编 湖南省高等院校电子信息技]
30. 微积分探究性学习的理论与实践研究 [徐永琳 田巧玉 文艳艳]