化工结晶过程原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京工业大学出版社

作者:叶铁林

出品人:

页数:491

译者:

出版时间:2006-4

价格:55.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787563916498

丛书系列:

图书标签:

• 化工结晶
• 结晶过程
• 化工原理
• 相变
• 分离工程
• 过程控制
• 晶体生长
• 工业结晶
• 结晶技术
• 物性工程

《化学生产的精细之道——流体分离与物质纯化的核心技术》 本书旨在深入剖析现代化学生产中至关重要的流体分离与物质纯化技术，揭示其背后蕴含的科学原理、工程设计理念及其在各行各业的广泛应用。不同于传统单纯侧重某一分离单元的教材，本书以“过程”为核心，强调不同单元操作之间的联动性、协同效应以及在整个生产链条中的优化配置，为读者构建一个系统、全面的技术视野。 第一篇：流体分离与物质纯化的理论基石 本篇是全书的理论基础，旨在为读者打下坚实的理论功底。 第一章：物质分离的通用原理 相平衡的奥秘： 深入探讨了液-液、气-液、固-液、固-固等多种相平衡体系的形成机制。详细阐述了亨利定律、拉乌尔定律、活度系数等在描述真实体系中的重要性，并引入了相图、吉布斯相律等概念，帮助读者理解在不同温度、压力和组分条件下，物质分离的可能性与方向。特别会分析复杂多组分体系的相行为，这是实际生产中常常面临的挑战。 传质动力学： 详细介绍了各种传质机制，如分子扩散、对流扩散、表面扩散等。通过通量方程、传质系数（如体积传质系数、相界面传质系数）等关键参数，量化描述物质在不同相界面和相内的迁移速率。着重讲解了影响传质速率的因素，如界面面积、浓度梯度、温度、流速、湍流强度以及界面性质等，并探讨了如何通过优化操作条件来强化传质过程。 热力学与分离： 阐释了热力学在分离过程中的作用，包括吉布斯自由能变化与分离可行性的关系，以及分离功的最小理论值。介绍了卡诺循环在热力学分离中的启示，并分析了实际操作中能量损耗的来源，为后续的能量优化奠定基础。 第二章：主要流体分离单元的操作原理 蒸馏与精馏： 详细阐述了简单蒸馏、分馏、带式蒸馏、萃取精馏、共沸精馏、azeotropic distillation、reactive distillation等多种蒸馏技术。深入剖析了平衡级模型、吸收塔模型等理论，并讲解了塔设备（如板式塔、填料塔）的设计要素，包括塔径、塔高、塔板类型、填料选择、回流比、气液比等关键操作参数对分离效率的影响。特别会强调多组分体系的精馏过程，以及计算精馏方法的应用。 吸收与解吸： 详述了吸收过程中的传质机理，包括膜理论、表面年龄理论等。讲解了吸收塔的设计要点，如传质单元高度（HTU）、传质单元数（NTU）的概念，以及不同类型填料（如规整填料、散装填料）对吸收效率的影响。同时，深入探讨了解吸过程，包括汽提、吹脱等技术，以及其在回收有用组分或处理废气中的应用。 萃取： 重点介绍了液-液萃取技术，包括单级萃取、多级逆流萃取、交叉萃取等。分析了萃取剂的选择原则，如选择性、分配系数、溶解度、稳定性、成本等。详细讲解了萃取设备（如混合澄清槽、萃取塔、离心萃取机）的工作原理及选型依据，并探讨了溶剂回收与再利用的工艺。 吸附： 介绍了固体吸附剂（如活性炭、分子筛、离子交换树脂）的吸附机理，包括物理吸附和化学吸附。详细阐述了吸附等温线（如Langmuir、Freundlich模型）的意义，以及吸附剂的再生方法（如加热再生、变压再生、吹扫再生）。重点讲解了固定床吸附、移动床吸附等工艺流程，并分析了其在气体净化、液体脱色、溶剂回收等方面的应用。 膜分离技术： 介绍了反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体渗透、渗透汽化等多种膜分离技术。深入分析了膜材料的特性、膜组件的结构（如卷式、管式、中空纤维式）以及膜污染的机理与防治。详细阐述了不同膜技术的应用领域，如水处理、气体分离、医药制造等，并探讨了膜技术与其他分离技术的集成优势。 沉降与过滤： 介绍了重力沉降、离心沉降等固液分离技术，并详细讲解了各种过滤设备（如板框压滤机、带式过滤机、离心过滤机、膜过滤机）的工作原理、操作要点和适用范围。重点分析了过滤介质的选择、滤饼的形成与处理，以及过滤过程中可能遇到的问题，如滤布堵塞、过滤速度下降等。 第二篇：流体分离与物质纯化的工程应用与过程集成 本篇将理论知识应用于实际工程，重点关注工艺设计、设备选型、过程优化以及多单元集成。 第三章：分离过程的工程设计与设备选型 工艺流程设计： 强调了从物料衡算、能量衡算到单元操作选择、设备初步选型等一系列设计步骤。介绍了各种流程模拟软件（如Aspen Plus, HYSYS）在工艺开发中的作用，以及如何利用模拟结果进行参数优化和经济性评估。 设备选型原则： 详细讨论了在特定分离任务下，如何根据物料性质、操作条件、产能要求、投资成本、运行能耗、环保要求等因素，选择最合适的单元操作和设备。例如，针对易爆物料，会优先考虑非接触式分离设备；针对高纯度要求，会倾向于多级精馏或组合分离技术。 关键设备设计要点： 深入探讨了不同类型分离设备的结构特点、操作参数的控制以及安全与可靠性设计。例如，在精馏塔设计中，会关注塔板效率、压降、防漏、防雾沫夹带等；在膜分离中，会考虑膜通量、截留率、膜寿命和系统维护。 材质选择与防腐蚀： 强调了在化工介质腐蚀性强、温度高、压力大的环境下，正确选择设备材质的重要性，如不锈钢、钛、哈氏合金、搪瓷等，并介绍了防腐蚀措施。 第四章：分离过程的优化与控制 操作参数优化： 介绍了单变量和多变量优化方法，如何通过调整回流比、进料位置、温度、压力、流速等操作参数，实现分离效率、能耗和产品质量的最优化。 过程控制策略： 讲解了分离过程的典型控制回路，如温度控制、压力控制、液位控制、流量控制以及组分控制。介绍了先进过程控制（APC）技术在提高分离过程稳定性和经济性方面的应用，如模型预测控制（MPC）。 能量集成与回收： 重点阐述了换热网络设计（Pinch技术）在减少分离过程能耗中的作用。分析了热泵、多效蒸发等节能技术在蒸馏、浓缩过程中的应用，以及如何通过工艺优化实现能量的梯级利用。 过程安全与风险评估： 强调了分离过程中存在的潜在风险，如易燃易爆、有毒有害物质的操作。介绍了 HAZOP 分析、FMEA 等风险评估方法，以及安全联锁系统、泄压装置等安全措施的设计与应用。 第五章：多单元集成与典型工业案例分析 单元操作的协同作用： 探讨了如何将不同的分离单元有机地结合起来，形成高效、经济的集成工艺。例如，将蒸馏与萃取联用，以分离难以直接蒸馏的共沸物；将膜分离与蒸发结合，以提高浓缩效率。 典型工业案例分析： 选取了几个具有代表性的工业分离过程进行深度剖析。例如： 石油炼制中的分离： 包含原油的常减压蒸馏、催化裂化产物的精馏分离、溶剂脱沥青等。 精细化工产品纯化： 如高纯度溶剂的制备、手性化合物的分离、高附加值化学品的精制等。 制药与生物工程中的分离： 药物中间体、蛋白质、酶、疫苗的提取与纯化，以及水质净化。 环境保护与资源回收： 工业废水处理、废气净化、贵金属回收、 CO2 分离等。 食品与饮料工业中的分离： 食用油的精炼、果汁的浓缩、酒精的发酵与精制等。 通过对这些案例的深入分析，读者可以更直观地理解本书所介绍的原理和技术在实际生产中的应用，并从中学习到解决复杂工程问题的思路和方法。 第三篇：前沿技术与未来展望 本篇将目光投向分离技术的前沿领域，展望未来发展趋势。 第六章：新兴分离技术与发展动态 超临界流体萃取： 介绍超临界流体（如CO2）在温和条件下实现高效分离的原理，及其在天然产物提取、药物制备、材料加工等领域的应用。 响应性分离材料： 探讨具有特定刺激响应性的分离材料（如智能聚合物、MOFs）在选择性吸附、智能分离等方面的潜力。 电化学分离技术： 介绍电渗析、电化学萃取等利用电场驱动的分离方法，及其在水处理、金属离子回收等方面的优势。 微生物与生物催化分离： 探讨利用微生物或酶进行选择性分离和转化的生物过程。 第七章：绿色分离技术与可持续发展 低能耗分离工艺： 强调开发低能耗、低排放的分离技术，以减少对环境的影响，并降低生产成本。 可再生溶剂与绿色化学： 介绍离子液体、深共晶溶剂等绿色溶剂在萃取、反应中的应用，以及对传统高挥发性有机溶剂的替代。 循环经济与资源化利用： 探讨如何通过高效分离技术，实现废弃物的资源化利用，构建循环经济模式。 本书力求内容翔实、条理清晰，并辅以大量的图表和算例，帮助读者深入理解分离技术的核心概念和工程实践。通过学习本书，读者将能够掌握从基础理论到工程应用的全方位知识，为在化工、制药、环保、食品等领域从事相关工作奠定坚实的基础，并能为推动我国流体分离与物质纯化技术的进步贡献力量。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种厚重而又不失典雅的质感，拿在手里沉甸甸的，仿佛预示着内容的深度与广度。封面那淡雅的蓝色调，配上烫金的字体，给人一种严谨而又充满科学美学的感受。内页的纸张选择也非常考究，触感细腻，印刷字迹清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。翻开书页，排版布局疏密得当，图文并茂的呈现方式让原本枯燥的理论知识变得生动起来。尤其值得称赞的是，书中那些复杂的示意图和流程图，线条流畅，标注清晰，即便是初学者也能迅速抓住核心概念的脉络。整体而言，这本书从硬件到软件的每一个细节都体现出出版方对知识的尊重和对读者的关怀，让人在阅读之前就已经被这份专业和用心深深打动，对即将开启的知识探索之旅充满了美好的期待。

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阅读过程中，我最欣赏的是作者在处理不同规模问题时的视角转换能力。在介绍搅拌反应釜的结晶过程时，他细致地分析了宏观物料混合的不足，以及这对最终产品粒度分布的影响；然而，当讨论到微米级或纳米级晶体的定向生长时，笔锋一转，开始聚焦于分子层面的界面相互作用和表面能的差异。这种在宏观工程尺度和微观物理化学尺度之间自如切换的能力，使得全书的论述体系显得异常完整和自洽。它让我深刻体会到，结晶过程的控制，需要的是一个多尺度、全方位的系统性思维。书中对放大效应（Scale-up）的专门讨论尤其到位，详细列举了不同设备参数在不同尺度下对晶体质量的耦合影响，这对于工程实践者来说，是规避陷阱的关键指引。

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这本书的学术视野非常开阔，绝不仅仅局限于基础的相平衡和晶体生长理论。我惊喜地发现其中包含了大量关于新型晶体材料设计、微纳尺度晶化控制，甚至还有环境友好型结晶技术的探讨。例如，关于超重力辅助结晶的章节，作者竟然引用了最新的研究进展，讨论了如何利用外加场力来调控晶核的形成速率和取向，这在许多传统教材中是难以见到的前沿内容。这种紧跟时代脉搏的编排，使得这本书不仅仅是记录已有的知识体系，更像是引领我们站在学术前沿，去思考未来化工过程的发展方向。对于希望在相关领域进行深入研究或者追求技术创新的读者来说，这本书无疑提供了一个绝佳的知识跳板，它激发了我对现有工艺进行颠覆性改进的强烈兴趣。

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我花费了大量时间去研读书中关于反应动力学的章节，发现作者在阐述复杂数学模型时，采用了一种非常循序渐进的教学方法。他并非直接抛出高深的公式，而是先从宏观现象入手，逐步剖析影响因素，最后才引入精确的数学描述，这种由表及里、由简入繁的逻辑递进，极大地降低了理解门槛。特别是在处理非理想流态和传质阻力这一块，书中不仅提供了理论推导，还穿插了许多实际工业案例的简化模型，使得抽象的理论立刻有了落地的参照物。我尝试着按照书中的步骤，自己动手进行了一次小型算例的模拟，发现书中提供的参数设置和求解思路非常具有可操作性。这种理论深度与实践指导完美结合的撰写风格，对于我们这些需要将实验室成果转化为工业化生产的技术人员来说，简直是一份宝贵的财富，它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题思维模式的培养。

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从整体的阅读体验来看，这本书的行文风格保持了一种高度的逻辑性和内在的严谨性，但令人意外的是，它读起来却一点也不枯燥。这可能得益于作者在关键概念引入时，总是会穿插一些简短而精辟的“思考题”或“启示录”式的段落。这些小节内容并非直接的习题，而是引导读者去反思现有理论的局限性或不同工艺路线的优劣权衡。比如，在讨论溶剂选择时，书中不仅给出了溶解度的计算方法，还用很精炼的语言对比了使用离子液体和传统有机溶剂在回收成本和环境影响上的巨大差异，这种带着价值判断的叙述，极大地提高了阅读的参与感。它不再是一个单向的知识灌输，而更像是一位资深专家在与你进行一场深度的、启发性的专业对话，让人读完后不仅收获了知识，更重要的是，收获了一种批判性思考的习惯。

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