Special Distillation Processes

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出版者:Elsevier Science
作者:Zhigang Lei
出品人:
页数:370
译者:
出版时间:2005-4-7
价格:USD 300.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780444516480
丛书系列:
图书标签:
  • 蒸馏
  • 精馏
  • 萃取
  • 吸附
  • 膜分离
  • 分离技术
  • 化工工艺
  • 过程强化
  • 精细化工
  • 分离过程
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具体描述

Special distillation processes are required for separation of mixtures close to boiling point or for forming azeotrope mixtures into their pure components. In "Special Distillation Processes", the authors focus on latest developments in the field, such as separation methods that may prove useful for solving problems encountered during research. Topics include extraction, membrane and adsorption distillation involving the separation principle, process design and experimental techniques. The relationship between the processes and the techniques are also presented. Comprehensive and easy-to-read, this book provides key information needed to understand the processes and is a valuable reference source for chemical engineers as well as students wishing to branch out in chemical engineering. It is the only comprehensive book available on special distillation processes. It contains a thorough introduction to recent developments in the field. It is a valuable reference for students and engineers in chemical engineering.

先进分离技术:从理论基础到工业应用 导论:复杂体系分离的必要性与挑战 在现代化学工业、制药、精细化工乃至环保领域,高效、精准地分离和提纯混合物是实现产品质量控制、提高资源利用率和降低环境影响的核心环节。许多重要的化学过程,例如石油精炼、天然气处理、生物制药中的目标产物提取等,都面临着复杂的混合物体系,其中组分性质的微小差异往往决定了分离的难度和成本。传统的单元操作,如简单的蒸馏、萃取,在处理高沸点、低相对挥发度、共沸或热敏性物质时,其效率和能耗往往难以满足当代工业的要求。 本书旨在系统梳理和深入探讨一系列非传统且高效的先进分离技术。我们关注的重点在于那些能够突破传统热力学限制或通过优化传质/传热过程实现更高分离效能的方法。本书将从基础的物理化学原理出发,逐步深入到这些技术的工程实现、优化策略以及在不同工业领域的具体应用案例。 第一部分:精馏的极限与新型热力学分离策略 本部分将首先回顾经典精馏的局限性,特别是针对共沸物和恒沸物体系。在此基础上,我们将详细介绍如何通过引入第三组分或改变操作条件来“欺骗”热力学平衡,实现传统方法无法完成的有效分离。 第1章:共沸物与恒沸物的理论突破 共沸物的形成是由于组分间复杂相互作用导致的相平衡限制。本章将深入分析修正Raoult定律在描述非理想溶液中的不足,引入Wilson、NRTL、UNIQUAC等活动系数模型,并探讨如何利用这些模型精确预测共沸点的行为。随后,我们将聚焦于热压蒸馏(Pressure Swing Distillation)的原理,分析其对共沸物分离的适用范围、操作流程设计以及能耗评估。 第2章:反应精馏与化学辅助分离 当反应动力学与分离过程耦合时,可以实现热力学上的不可能,即利用化学反应将平衡限制性产物从液相或气相中不断移除,从而驱动反应向更高转化率进行。本章将详细阐述反应精馏(Reactive Distillation, RD)的机理,包括酯化反应、醚化反应(如MTBE的生产)在反应精馏塔中的集成设计。我们将讨论催化剂的选择(固定床与分散型催化剂)、反应器-分离器的一体化设计挑战,以及过程的非线性动力学控制。 第3章:萃取精馏与溶剂的选择性 萃取精馏是利用选择性溶剂改变组分相对挥发度的经典策略。本章将侧重于溶剂的选择与设计。我们将探讨衡量萃取剂优劣的关键指标,包括选择性、分配系数、热负荷、回收难度以及环境友好性。针对烯烃/烷烃分离、芳烃/脂肪烃分离等典型案例,我们将分析不同溶剂(如NMP、Sulfolane)的特性,并深入探讨萃取精馏塔的塔板效率和溶剂循环经济性设计。 第二部分:膜分离技术在复杂体系中的应用 膜分离技术以其低能耗、易于放大、操作温和的特点,成为处理热敏性或低挥发性体系的有力工具。本部分将侧重于超越传统气体分离的液-液、蒸气渗透等高级膜应用。 第4章:渗透蒸发与蒸汽渗透 渗透蒸发(Pervaporation, PV)是处理低浓度水溶液(如有机溶剂脱水)的理想技术。本章将详述有机/水体系的膜分离机理,重点介绍聚合物膜、无机膜在分离过程中的传质阻力模型。我们将分析渗透通量与膜结构(如自由体积理论)的关系。对于蒸汽渗透(Vapor Permeation, VP),我们将讨论其在分离饱和烃与不饱和烃、或处理高温工艺气流中的优势,包括膜材料对分子尺寸和亲和力的选择性差异。 第5章:反应膜分离技术(Catalytic Membrane Reactors) 将膜分离与催化反应相结合,可以实现对热力学平衡的在线突破。本章将深入探讨反应膜反应器的设计与优势,特别是针对氢气在化学平衡反应(如甲醇合成、脱氢反应)中的原位移除。我们将分析膜的选择性对反应转化率的提升作用,并讨论反应动力学与膜传质速率之间的耦合优化问题,这对高价值化学品的生产至关重要。 第三部分:吸附与色谱分离的精细化工程 对于痕量杂质去除、高纯度产品制备或立体异构体的分离,吸附和色谱技术展现出不可替代的优势。本部分将聚焦于工业化吸附过程的优化与新型吸附剂的开发。 第6章:模拟移动床(SMB)的放大与优化 模拟移动床(Simulated Moving Bed, SMB)技术是工业色谱分离的主流。本章将详细解析SMB的四个基本操作区(吸附、解吸、进料、洗脱)的划分原理和流程设计。我们将构建并分析用于二元或多组分体系的SMB动态模型,重点探讨如何通过优化进料速率、洗脱剂流速和切换时间,最大化设备产率和纯度,同时最小化溶剂消耗。案例分析将涵盖手性药物分离和异构体分离。 第7章:变温/变压吸附(TSA/PSA)的能效提升 针对气体和液体体系的吸附分离,变温吸附(TSA)和变压吸附(PSA)是核心技术。本章将探讨新型吸附剂,如金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)的合成与性能,分析其高比表面积和可调孔径结构如何提高吸附容量和选择性。在工程设计层面,我们将关注如何通过优化吸附剂床层设计、再生周期控制以及热能梯级利用,显著降低TSA过程的能源强度。 第四部分:新型物理场辅助分离技术 本部分将介绍那些利用外部物理场(如电场、超声波)来增强传质或改变相平衡的创新分离方法,这些技术通常具有极高的选择性或极低的能耗潜力。 第8章:电化学分离与场强化传质 电化学分离技术在水处理和离子分离领域正显示出巨大潜力。本章将介绍电渗析(Electrodialysis, ED)和电容去离子化(Capacitive Deionization, CDI)的原理及其在脱盐和特定离子富集中的应用。此外,我们将讨论电场在液-液萃取或气液吸收过程中的“场强化”效应,即利用电场对界面张力和传质系数的影响,实现更快速的质量传递。 第9章:超临界流体技术的高效性 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction, SFE),尤其是利用超临界二氧化碳(scCO2),因其无毒、易于回收的特性,在食品和制药行业得到广泛应用。本章将深入探讨超临界流体溶解度的热力学基础,特别是如何通过精确控制压力和温度来调节溶剂的溶解能力,实现对复杂天然产物的高效、选择性提取和脱除。同时,我们将涉及超临界流体色谱(SFC)在分析和制备纯化中的优势。 结论与展望 本书的最后一章将对所讨论的先进分离技术进行综合对比分析,探讨如何根据特定的物料特性、产品纯度要求和经济约束,选择最优的分离工艺组合(工艺流程集成,Process Intensification)。未来的趋势将指向过程的深度集成、智能化控制以及对环境可持续性的极致追求。本书为从事化学工程、分离科学和过程优化的工程师及研究人员,提供了一套全面的、面向工业实践的先进分离技术工具箱。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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读完前几章,我最大的感受是作者在叙事节奏上的掌控略显平稳,缺乏那种能让人瞬间抓住重点的“爆点”。 这种阅读体验就像是搭乘一趟平稳运行的特快列车,窗外的风景虽然是连绵不绝的知识点构成的风景线,但缺乏急转弯和陡坡带来的刺激感。我注意到作者非常强调“历史溯源”,花了大量篇幅追溯某种分离理论的诞生和演变过程,这无疑丰富了背景知识,但对于追求效率的现代读者来说,这种详尽的历史描绘有时会显得拖沓。例如,在讨论某一特定分离单元的效率极限时,作者从十七世纪的早期实验讲起,层层递进,直到当代的研究成果,这种“大跨度”的处理方式,虽然体现了作者的学术功底,却使得核心技术点的阐述被稀释在大量的背景信息之中。我期待的是更直接、更具穿透力的分析,例如对当前主流工艺的瓶颈进行“解剖式”的批判,或者提出一套全新的、颠覆性的优化模型。这本书更像是一部百科全书式的综述,将所有相关的知识点都安置妥当,但缺少了一份“斗士”般的、挑战现状的锐气。它为建立知识体系提供了坚实的地基,却没能为登顶设计一座清晰的攀爬路线图。

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这本书的封面设计着实抓人眼球,那种深邃的蓝色调,搭配着古朴的衬线字体,一下子就营造出一种严谨又充满神秘感的氛围。我拿到手的时候,首先就被它厚重的质感吸引了,纸张的克重和装帧都透着一股“硬核”的气息。作为一名对流程优化略有涉猎的工程师,我原本期望它能带来一些前沿的、关于如何突破现有分离技术瓶颈的见解。然而,翻开目录,我发现它似乎更偏向于基础理论的梳理,而非我所期待的那些能够立即应用到工业实践中的“独门秘籍”。比如,它花了大篇幅去探讨热力学在特定相平衡系统中的应用,虽然阐述得非常详尽,每一个公式的推导都一丝不苟,但对于我这种更关注实际操作中如何通过调整压力或温度曲线来提高收率的读者来说,总觉得有些“纸上谈兵”的意味。整本书的结构像是大学教材的升级版,知识点覆盖面广,但深度上似乎在关键的创新点上有所保留,让人读完后,更多的是对基础知识的温故知新,而非获得解决复杂工程难题的“灵感火花”。或许,对于初入该领域的学生而言,它是一部极佳的入门手册,但对于资深人士来说,可能需要从中淘金,去筛选那些真正能启发思维的边角料。

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这本书的语言风格给我的感觉是极其“学术化”和“内向型”的。作者似乎习惯于用最严密但同时也最冗长的德式或古典理工科的表达方式来阐述观点。句子结构复杂,多用从句和被动语态,使得核心信息的获取需要消耗额外的认知资源去“解构”句子本身。例如,一个简单的“我们提高了效率”的陈述,可能被翻译成:“鉴于当前系统所面临的操作限制,我们有理由相信,通过对特定参数的迭代优化,系统的整体性能指标得到了显著的提升。”这种表达方式虽然在形式上无可挑剔,但在实际阅读中极大地减缓了信息流速。我感觉自己不是在与一位研究者对话,而是在阅读一份被严格审阅过无数次的官方报告。这本书更适合需要为学位论文撰写引言和文献综述的学者,他们需要这种高度凝练、不带个人情感色彩的语言。但对于渴望在繁忙的工作间隙中快速汲取新知的工程师或项目经理来说,这种风格无疑是一种负担,它要求读者必须保持高度集中的精神状态,才能跟上作者缓慢而谨慎的逻辑推进。

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阅读过程中,我深刻感受到作者的学术严谨性是毋庸置疑的,引用的文献资料非常全面,几乎涵盖了过去三十年间该领域内所有重要的研究成果。然而,这种“面面俱到”反而带来了一种“缺乏主见”的观感。全书的论述风格非常中立、客观,像一位公正的裁判在描述比赛的每一个细节,却没有明确指出哪种方法在特定场景下具有压倒性的优势,或者哪种新兴技术更有潜力成为未来的主流。比如,在对比几种不同的膜分离技术时,作者详尽列举了各自的优缺点,并提供了详细的性能参数对比表,但最后却以一句“具体选择需根据实际应用场景的综合经济性来决定”作结。这虽然是事实,但对于渴望得到明确指导的实践者而言,这种“万金油”式的结论显得有些力不从心。我希望看到作者能够基于其深厚的积累,做出更有倾向性的判断和预测,为读者指明一条更清晰的、具有前瞻性的发展方向,而不是仅仅将已有的知识点进行一次高水平的整合与罗列。

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这本书的排版和插图质量,坦白说,有些跟不上时代了。我理解技术书籍可能不太追求华丽的视觉效果,但图表的清晰度和标注的准确性,直接影响了信息的传达效率。有几处涉及复杂流场模拟或多相平衡图示的地方,线条过于密集,对比度不高,使得我不得不借助放大镜或者反复揣摩才能准确理解作者想表达的相态转变点。更令人费解的是,某些关键公式的推导过程被压缩在很小的篇幅内,而旁边的文字却在用非常冗长的方式解释一些基础定义。这让阅读体验变得非常破碎——读者需要在“快速浏览”和“逐字抠图”之间不断切换状态。我发现自己花费了大量时间在尝试还原那些模糊不清的图表信息上,而不是将精力集中于理解其背后的物理意义。如果说一本优秀的教材应该最大化地降低读者的理解成本,那么这本书在图形化表达上,显然没有做到这一点。它似乎更侧重于文本的完整性,而忽略了现代读者对视觉辅助材料的依赖性需求。这使得原本就晦涩的专业内容,又增加了一层解读的难度。

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