現(xiàn)代蒸餾技術(shù)

前言

　　蒸餾作為關(guān)鍵共性技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化工、石油、制藥等行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。隨著2l世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用新技術(shù)以提升傳統(tǒng)化工過程技術(shù)水平也顯得日益重要，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算流體力學(xué)、化工過程流程模擬與分析、三維可視化技術(shù)等方面的廣泛和深入的應(yīng)用，大大推動(dòng)了化工過程工藝、設(shè)計(jì)和工程化進(jìn)程，同時(shí)也改變著傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化的蒸餾過程優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。　　本書主要編著者李鑫鋼教授長期從事化工分離工程應(yīng)用基礎(chǔ)和工程化研究工作，負(fù)責(zé)指導(dǎo)大型工程化項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng)，建立了扎實(shí)工作基礎(chǔ)，取得了許多重大標(biāo)志性成果。本書注重工程化，注意借鑒一些國內(nèi)外著名論著內(nèi)容，力求內(nèi)容系統(tǒng)性和全面性，并突出特點(diǎn)，在傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)基礎(chǔ)上注入了計(jì)算流體力學(xué)、三維設(shè)計(jì)等工程設(shè)計(jì)新方法、新概念，為蒸餾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供較完整的基礎(chǔ)?！　≡诳茖W(xué)技術(shù)正在醞釀新一輪重大突破之際，編著者根據(jù)自己多年的研究和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為從事化工分離工程的科技人員提供了一本反映當(dāng)今國內(nèi)外蒸餾技術(shù)新發(fā)展和新成果的參考書，將會(huì)推動(dòng)我國蒸餾技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

內(nèi)容概要

本書主要圍繞蒸餾技術(shù)介紹蒸餾技術(shù)背景、基本概念和分類及現(xiàn)代蒸餾技術(shù)的進(jìn)展，精餾過程模擬計(jì)算，計(jì)算流體力學(xué)及其在精餾中的應(yīng)用，精餾塔設(shè)備的新型設(shè)計(jì)方法，蒸餾過程的節(jié)能與強(qiáng)化，分子蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用，間歇精餾過程研究，塔器大型化關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用實(shí)例。偏重于工程化技術(shù)、節(jié)能與強(qiáng)化技術(shù)和塔器大型化技術(shù)，并有蒸餾過程常見問題診斷與設(shè)計(jì)舉例，力求理論性與實(shí)用性兼?zhèn)洹?    本書可供相關(guān)工程技術(shù)人員、科研人員使用，也可供相關(guān)專業(yè)高等院校師生參考。

書籍目錄

第1章 概論　1.1 蒸餾技術(shù)背景、基本概念和分類　　1.1.1 蒸餾技術(shù)背景　　1.1.2 蒸餾技術(shù)基本概念　　1.1.3 蒸餾技術(shù)分類　1.2 新型和特殊精餾過程　　1.2.1 恒沸精餾　　1.2.2 萃取精餾　　1.2.3 反應(yīng)精餾　　1.2.4 分子蒸餾　1.3 間歇蒸餾　1.4 蒸餾技術(shù)強(qiáng)化與節(jié)能　　1.4.1 蒸餾技術(shù)強(qiáng)化過程　　1.4.2 蒸餾技術(shù)節(jié)能　1.5 蒸餾大型化帶來的問題及解決方式　1.6 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展對(duì)蒸餾技術(shù)的影響　　1.6.1 計(jì)算流體力學(xué)　　1.6.2 流程模擬與優(yōu)化　　1.6.3 三維立體可視化技術(shù)　　1.6.4 力學(xué)性能優(yōu)化與可視化技術(shù)　　1.6.5 數(shù)字化塔器　1.7 現(xiàn)代蒸餾技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)　參考文獻(xiàn)第2章 精餾過程模擬計(jì)算　2.1 汽-液平衡分離過程模擬計(jì)算簡介　　2.1.1 汽-液平衡關(guān)系和焓模型　　2.1.2 汽-液平衡計(jì)算基礎(chǔ)　2.2 多組元單級(jí)平衡分離過程計(jì)算　　2.2.1 絕熱閃蒸過程數(shù)學(xué)模型的建立　　2.2.2 單級(jí)絕熱閃蒸過程的求解方法　2.3 多組元精餾過程模擬計(jì)算　　2.3.1 多組元精餾過程數(shù)學(xué)模型的建立　　2.3.2 多組元精餾過程求解方法簡介　　2.3.3 直接替代法　　2.3.4 多變量牛頓法　參考文獻(xiàn)第3章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及其在精餾中的應(yīng)用　3.1 傳統(tǒng)CFD技術(shù)及CFD并行技術(shù)　　3.1.1 傳統(tǒng)CFD技術(shù)　　3.1.2 CFD并行技術(shù)的發(fā)展　　3.1.3 并行計(jì)算機(jī)平臺(tái)的發(fā)展　　3.1.4 CFD并行技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀　　3.1.5 CFD并行技術(shù)的發(fā)展方向　3.2 CFD模型概述　　3.2.1 湍流模型　　3.2.2 多相流模型　3.3 CFD在精餾過程中的應(yīng)用　　3.3.1 CFD在板式塔中的應(yīng)用　　3.3.2 CFD在填料塔中的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第4章 精餾塔設(shè)備的新型設(shè)計(jì)方法　4.1 AutoCAD軟件的應(yīng)用　4.2 三維CAD軟件的應(yīng)用　　4.2.1 應(yīng)用Pro/E進(jìn)行塔內(nèi)件零件的設(shè)計(jì)　　4.2.2 應(yīng)用Pro/E進(jìn)行塔內(nèi)件的整體裝配　　　　4.2.3 應(yīng)用Pro/E進(jìn)行分析性設(shè)計(jì)　4.3 結(jié)構(gòu)分析軟件的應(yīng)用第5章 蒸餾過程的節(jié)能與強(qiáng)化　5.1 化學(xué)工業(yè)與煉油工業(yè)的能耗及節(jié)能　　5.1.1 化學(xué)工業(yè)的能耗及節(jié)能　　5.1.2 煉油工業(yè)的能耗及節(jié)能　5.2 蒸餾系統(tǒng)的能耗及節(jié)能　　5.2.1 蒸餾系統(tǒng)的能耗　　5.2.2 蒸餾系統(tǒng)的節(jié)能　　5.2.3 蒸餾系統(tǒng)節(jié)能基本途徑分析　5.3 蒸餾過程典型節(jié)能技術(shù)　　5.3.1 蒸餾操作過程和操作工藝的最優(yōu)化　　5.3.2 熱泵精餾節(jié)能技術(shù)　　5.3.3 多效精餾節(jié)能技術(shù)　　5.3.4 增設(shè)中間再沸器和冷凝器精餾節(jié)能技術(shù)　　5.3.5 多級(jí)冷凝工藝　　5.3.6 附加回流及蒸發(fā)精餾節(jié)能技術(shù)　　5.3.7 熱耦精餾節(jié)能技術(shù)　　5.3.8 差壓熱耦合精餾技術(shù)　　5.3.9 精餾過程的熱量回收利用　5.4 蒸餾過程的強(qiáng)化技術(shù)　　5.4.1 化工過程強(qiáng)化技術(shù)概述　　5.4.2 設(shè)備強(qiáng)化　　5.4.3 超重力蒸餾　　5.4.4 催化精餾技術(shù)　　5.4.5 優(yōu)化精餾塔的控制系統(tǒng)　參考文獻(xiàn)第6章 分子蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用　6.1 分子蒸餾理論　　6.1.1 分子運(yùn)動(dòng)平均自由程及其分布規(guī)律　　6.1.2 分子蒸餾的基本原理　　6.1.3 分子蒸餾技術(shù)的分離過程及特點(diǎn)　6.2 分子蒸餾設(shè)備　　6.2.1 間歇釜式分子蒸餾設(shè)備　　6.2.2 降膜式分子蒸餾設(shè)備　　6.2.3 離心式分子蒸餾設(shè)備　　6.2.4 刮膜式分子蒸餾設(shè)備　　6.2.5 其他分子蒸餾設(shè)備　6.3 分子蒸餾過程研究　　6.3.1 液膜內(nèi)部傳質(zhì)和傳熱　　6.3.2 冷凝過程對(duì)分子蒸餾的影響　　6.3.3 惰性氣體對(duì)分子蒸餾的影響　6.4 分子蒸餾的工業(yè)應(yīng)用　　6.4.1 石油工業(yè)　　6.4.2 精細(xì)化工　　6.4.3 醫(yī)療保健業(yè)　　6.4.4 食品工業(yè)　　6.4.5 其他應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第7章 間歇精餾過程研究　7.1 二組元間歇精餾　　7.1.1 簡單分批蒸餾及Rayleigh方程　　7.1.2 二組元間歇精餾過程　7.2 多組元間歇精餾過程及過渡餾分　　7.2.1 多組元間歇精餾過程　　7.2.2 過渡餾分階段　7.3 間歇精餾過程的總體物料平衡　7.4 間歇精餾的產(chǎn)品收率　參考文獻(xiàn)第8章 塔器大型化關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用實(shí)例　8.1 塔器大型化存在的技術(shù)問題及解決手段　8.2 工業(yè)應(yīng)用實(shí)例　　8.2.1 大型減壓塔設(shè)計(jì)　　8.2.2 乙烯裂解急冷系統(tǒng)汽油分餾塔集成技術(shù)

章節(jié)摘錄

　　第1章　概論　　1.1　蒸餾技術(shù)背景、基本概念和分類　　1.1.1　蒸餾技術(shù)背景　　蒸餾技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用了200多年。早期使用蒸發(fā)和冷凝裝置用于酒精提純，1813年由法國的Cellier—Blumental建立了第一個(gè)連續(xù)蒸餾豎塔，填料的使用早在1820年就開始了，一位名叫Clement的技術(shù)師將其最早應(yīng)用在酒精廠中，Perrier于1822年在英格蘭引進(jìn)了早期的泡罩塔板，Coffey于1830年發(fā)明了篩板塔。而第一本介紹蒸餾技術(shù)的書是由Ernest Sorel在1893年完成的，更詳細(xì)的蒸餾歷史可見Fair、Underword和Forbes的著作?！　≌麴s作為一單元操作已經(jīng)使用了很長時(shí)間，并且目前仍然是工廠的首選分離方法。蒸餾之所以是不可替代的，可以從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)兩方面解釋。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解釋，蒸餾中每體積單元的傳質(zhì)僅受限于湍流相中氣一液界面的擴(kuò)散阻力，沒有惰性物質(zhì)存在，而在其他分離過程中有惰性溶劑或固體物質(zhì)存在，這降低了傳質(zhì)，因此蒸餾具有更高的傳質(zhì)效率。從熱力學(xué)觀點(diǎn)解釋，蒸餾系統(tǒng)典型的熱力學(xué)效率約為10％，如果使用中間冷凝器和再沸器，效率還可提高。盡管10％的熱力學(xué)效率似乎很低，但從概念上說，蒸餾系統(tǒng)只需要小的分離功。總之，用于分離液體混合物，蒸餾提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，但是以下幾種情況除外：①組分之間揮發(fā)度差別太??；②進(jìn)料中存在高沸點(diǎn)組分；③化合物熱力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定；④混合物腐蝕性太大。

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