化学工程手册.第3卷（第三版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

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。

第15篇萃取及浸取

1概论15-2

1.1液-液萃取过程15-2

1.2液-液萃取应用于有机物的分离15-2

1.3液-液萃取应用于无机物的分离15-3

1.4萃取的常用术语15-5

1.4.1分配比15-5

1.4.2相比15-5

1.4.3分配常数15-5

1.4.4分离系数15-5

1.4.5萃合常数15-5

1.4.6萃取率15-6

1.4.7饱和度15-6

1.5萃取剂的选择15-6

参考文献15-16

2萃取相平衡15-18

2.1三元及多元体系液-液系统的相平衡15-18

2.1.1表示方法15-18

2.1.2测定方法15-23

2.1.3相平衡数据的检索15-23

2.2非电解质溶液的活度系数15-23

2.2.1常用的关联方法15-24

2.2.2参数估值方法15-36

2.2.3三元体系平衡数据的预测15-37

2.3电解质溶液的活度系数15-38

2.3.1单一电解质溶液的活度系数15-38

2.3.2混合电解质溶液的活度系数15-39

2.4伴有化学反应的萃取热力学平衡15-39

2.4.1萃取反应平衡模型15-40

2.4.2活度系数模型15-40

2.4.3萃取反应热力学平衡算法15-41

2.4.4化学反应萃取平衡的预测15-42

参考文献15-42

符号说明15-44

3伴有化学反应的萃取15-46

3.1化学萃取的分类及相平衡15-46

3.1.1金属离子萃取的分类及相平衡15-46

3.1.2极性有机物稀溶液萃取机理及平衡15-57

3.2反应速率对过程速率的影响15-60

3.3金属萃取的速率15-62

参考文献15-65

符号说明15-66

4相间传质及相间接触模型15-68

4.1相间传质模型及界面现象15-68

4.1.1传质系数15-68

4.1.2相间传质模型15-69

4.1.3界面现象及其对相间传质过程的影响15-69

4.2液-液接触的流体力学15-73

4.2.1分散相、连续相、分散相的滞存率15-73

4.2.2通量与液泛15-74

4.2.3液滴和液滴群运动15-75

4.3液滴的分散和聚并15-79

4.3.1液滴的分散和聚并现象15-79

4.3.2液-液分散动力学及其对传质的影响15-81

4.4单液滴及液滴群传质15-82

4.4.1液滴形成阶段的传质15-82

4.4.2液滴自由运动阶段的传质15-83

4.4.3液滴聚并阶段的传质15-85

参考文献15-85

符号说明15-87

5逐级萃取过程及计算15-91

5.1逐级萃取过程分析15-91

5.1.1平衡级萃取15-91

5.1.2单级萃取过程分析——逐级萃取计算方法简介15-91

5.2多级错流萃取15-94

5.2.1多级错流萃取流程15-94

5.2.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-95

5.2.3溶剂互不相溶的萃取体系15-96

5.3多级逆流萃取15-97

5.3.1多级逆流萃取流程15-97

5.3.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-98

5.3.3溶剂互不相溶的萃取体系15-98

5.4分馏萃取15-102

5.4.1分馏萃取流程15-102

5.4.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-102

5.4.3溶剂互不相溶的萃取体系15-103

5.5带有回流的分馏萃取15-110

5.5.1带有回流的分馏萃取流程15-110

5.5.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-110

5.5.3溶剂互不相溶的萃取体系15-112

参考文献15-114

符号说明15-115

6微分逆流萃取及其计算15-116

6.1理想的微分逆流萃取：活塞流模型15-116

6.1.1活塞流模型15-117

6.1.2传质单元数和传质单元高度15-117

6.1.3单分子单向扩散时NTU的近似表达式15-118

6.2微分逆流接触中两相流动的非理想性15-119

6.3微分逆流接触萃取过程的计算：非相互作用模型15-120

6.3.1返流模型15-120

6.3.2轴向扩散模型15-121

6.3.3组合模型15-129

6.3.4返流模型和扩散模型的一致性15-130

6.4相互作用模型15-130

6.4.1相互作用模型概述15-130

6.4.2相互作用模型15-131

参考文献15-134

符号说明15-134

7萃取设备及其设计计算方法15-137

7.1概论15-137

7.1.1液-液萃取设备的分类15-137

7.1.2液-液萃取设备的评价与选择15-137

7.2混合澄清器15-138

7.2.1混合澄清器的特点15-138

7.2.2几种典型的混合澄清器15-139

7.2.3混合澄清器的放大和设计15-141

7.3无机械搅拌的萃取柱15-146

7.3.1喷淋柱15-146

7.3.2填料柱15-147

7.3.3筛板柱15-149

7.4脉冲筛板萃取柱15-151

7.4.1脉冲筛板萃取柱的结构及特点15-151

7.4.2脉冲筛板萃取柱的设计计算15-152

7.5带有机械搅拌的萃取柱15-154

7.5.1往复振动筛板萃取柱（RPC）15-154

7.5.2转盘萃取柱（RDC）15-158

7.6离心萃取器15-160

7.6.1离心萃取器的特点和分类15-160

7.6.2几种典型的离心萃取器15-160

7.7静态混合器15-163

7.8微通道和微结构萃取器15-164

参考文献15-167

符号说明15-168

8其他萃取技术15-171

8.1液膜萃取15-171

8.1.1乳状液型液膜15-171

8.1.2支承体型液膜15-173

8.1.3液膜分离技术的应用15-174

8.2超临界流体萃取15-176

8.3反向胶团萃取15-179

8.4双水相萃取15-180

8.4.1双水相体系15-181

8.4.2双水相萃取在生物技术中的应用15-182

8.5外场强化萃取技术15-182

8.5.1萃取过程中附加外场的几种型式15-183

8.5.2电萃取设备内的传质规律15-183

8.5.3超声场对分离过程的强化15-184

8.5.4外场强化萃取技术的发展前景15-184

8.6微尺度萃取技术15-185

8.6.1微尺度混合技术15-185

8.6.2微尺度分散萃取技术15-188

参考文献15-191

9固-液浸取15-195

9.1概论15-195

9.2浸取前固体的预处理15-196

9.2.1物理预处理15-196

9.2.2化学预处理15-197

9.2.3机械活化预处理15-197

9.3特殊浸取方式15-198

9.3.1热压浸取15-198

9.3.2强化浸取15-198

9.3.3生物浸取15-200

参考文献15-202

10浸取过程物理化学15-203

10.1总论15-203

10.2浸取过程热力学15-203

10.2.1溶液活度和活度系数15-203

10.2.2浸取反应平衡常数和表观平衡常数15-207

10.2.3优势区图与组分图15-210

10.3浸取过程动力学15-216

10.3.1颗粒外的液膜边界层及传质系数15-216

10.3.2溶质在颗粒内的有效扩散系数15-217

10.3.3化学反应对过程速率的影响15-217

10.3.4浸取速度控制步骤的判别15-224

10.4浸取过程表面化学15-225

10.4.1溶质在颗粒表面上的吸附15-225

10.4.2液-固界面化学反应的分数维模型15-225

参考文献15-229

11固-液浸取设备15-230

11.1浸取器分类15-230

11.2大颗粒固体渗滤浸取器15-230

11.2.1固定床层渗滤浸取器15-230

11.2.2逆流多级间歇串联浸取器15-234

11.3机械搅拌浸取器15-236

11.4气体提升式浸取器（Pachuca槽）15-238

11.5射流搅拌浸取器15-242

11.6液-固流态化浸取器15-244

11.7管道式浸取器15-246

11.8其他类型浸取器15-246

参考文献15-248

12浸取过程的设计及工艺计算15-250

12.1浸取溶剂的选择15-250

12.2浸取温度的选择15-250

12.3浸取反应器的设计15-250

12.3.1浸取反应器的型式及操作状况15-251

12.3.2液-固浸取反应器的设计模型15-251

12.4浸取级数及工艺计算15-254

12.4.1工艺计算原理15-254

12.4.2多级连续逆流浸取、分离及洗涤15-255

12.4.3代数法工艺计算15-256

12.4.4解析工艺计算15-257

12.4.5图解法工艺计算15-267

参考文献15-273

符号说明15-273

第16篇增湿、减湿及水冷却

1绪论16-2

1.1气体增湿与减湿的方法16-2

1.2气体增湿与减湿过程的应用16-2

1.2.1循环水的冷却16-2

1.2.2气体的降温与除尘16-2

1.2.3可凝蒸气冷凝潜热的回收和利用16-3

1.2.4溶剂回收16-3

1.2.5空气调湿16-4

参考文献16-4

2湿气体的性质及湿度图表16-5

2.1湿气体的性质16-5

2.1.1湿气体的基本状态参数16-5

2.1.2绝热饱和温度与湿球温度16-10

2.1.3湿度的测定方法16-13

2.2湿气体的湿度图及其应用16-14

2.2.1湿空气的t-H图16-14

2.2.2高温下湿气体的t-H图16-15

2.2.3湿空气的I-H图16-18

2.2.4总压对湿气体性质的影响16-18

参考文献16-20

3增湿与减湿过程的计算基础16-22

3.1气体与液体间的传热与传质关系16-22

3.1.1增湿过程中的传热与传质关系16-22

3.1.2减湿过程中的传热与传质关系16-22

3.1.3传热与传质速率方程16-23

3.2气液平衡线与操作线16-24

3.3气液相界面参数及气体参数在塔内的分布16-26

3.3.1气液相界面参数16-26

3.3.2气液相界面及气体参数在塔内的分布16-27

3.3.3气液相界面参数及气温在塔内分布的图解法16-29

3.4有效塔高的计算16-30

3.5横流式增湿与减湿过程16-33

3.6增湿与减湿过程的设计16-36

3.6.1工艺参数的选择16-36

3.6.2增减湿设备的设计16-37

3.6.3辅助设备的设计与选型16-37

参考文献16-38

4循环水冷却塔16-39

4.1工业循环水冷却的方法16-39

4.2冷却塔的类型16-40

4.3冷却塔的组成与结构16-43

4.3.1填料16-43

4.3.2通风装置16-46

4.3.3配水装置16-47

4.3.4其他16-49

4.4机械通风式冷却塔结构参数16-49

4.4.1机械通风式冷却塔结构及操作参数的选择16-49

4.4.2气象参数的选择16-50

4.5冷却塔的热力计算及热力特性16-52

4.5.1逆流式冷却塔的热力计算16-52

4.5.2横流式冷却塔的热力计算16-59

4.5.3冷却塔的热力特性16-62

4.5.4冷却塔热力与动力的综合计算方法16-66

4.6冷却塔的通风阻力及阻力特性16-68

4.6.1填料层的通风阻力及阻力特性16-68

4.6.2冷却塔的局部通风阻力16-71

4.7循环冷却水的补充水量16-75

4.7.1蒸发损失的水量16-75

4.7.2通风损失的水量16-76

4.7.3渗透损失的水量16-77

4.7.4排污损失的水量16-77

参考文献16-78

5传热与传质速率数据16-79

5.1填料塔传热与传质系数的实验关联式和实测数据16-79

5.1.1逆流塔传热与传质的关联式和实测数据16-79

5.1.2横流塔的传质关联式和实测数据16-84

5.2喷雾塔传热与传质系数的实验关联式和实测数据16-88

参考文献16-92

符号说明16-94

第17篇干燥

1概述17-2

1.1物料干燥的目的17-2

1.2除湿方法17-2

1.3干燥操作的流程17-3

2湿物料和湿空气的性质17-4

2.1湿物料的性质17-4

2.1.1物料内所含水分的种类17-4

2.1.2物料的湿含量表示法17-6

2.2湿空气的性质17-7

2.2.1湿空气的基本性质17-7

2.2.2湿度图17-9

2.2.3I-H图的用法17-10

参考文献17-21

3干燥动力学17-22

3.1干燥曲线17-22

3.2干燥速率曲线17-22

3.3物料内水分的移动机理17-24

参考文献17-26

4干燥过程的计算、干燥器的分类与选择17-27

4.1一般干燥过程的基本计算17-27

4.2特殊干燥过程的计算简介17-30

4.3干燥器的分类与选择17-32

4.3.1干燥器分类的目的17-32

4.3.2按照操作方法和热量供给方法进行干燥器分类17-33

4.3.3按照物料进入干燥器的形状进行干燥器分类17-33

4.3.4按照附加特征的适应性进行干燥器分类17-33

4.4干燥器选择的原则17-34

4.5干燥器工业应用经验数据17-35

4.6干燥器选型计算示例17-36

参考文献17-38

5各种干燥方法及干燥器设计17-39

5.1厢式干燥器17-39

5.1.1厢式干燥器的结构和分类17-39

5.1.2平行流厢式干燥器17-39

5.1.3穿流厢式干燥器17-40

5.2洞道式干燥器17-41

5.2.1洞道式干燥器的分类及特点17-41

5.2.2洞道式干燥器的设计17-42

5.3带式干燥器17-43

5.3.1平流带式干燥器17-43

5.3.2穿流带式干燥器17-43

5.3.3应用实例17-44

5.4气流干燥器17-45

5.4.1气流干燥的工作原理及特点17-45

5.4.2气流干燥器的类型17-46

5.4.3气流干燥器的设计17-56

5.4.4气流干燥器设计示例17-63

5.5流化床干燥器17-71

5.5.1流化床干燥的工作原理及特点17-71

5.5.2流化床干燥器的类型17-72

5.5.3流化床干燥器的设计17-88

5.5.4流化床干燥器的设计示例17-103

5.6喷动床干燥器17-106

5.6.1喷动床干燥器的工作原理及特点17-106

5.6.2喷动床干燥器的类型17-107

5.6.3喷动床干燥器的设计17-111

5.7喷雾干燥器17-117

5.7.1喷雾干燥的流程和过程阶段17-117

5.7.2雾化器的结构和计算17-120

5.7.3喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算17-131

5.7.4喷雾干燥器的设计示例17-141

5.7.5喷雾干燥技术在工业上的应用实例17-144

5.8转筒干燥器17-147

5.8.1转筒干燥器的工作原理及特点17-147

5.8.2转筒干燥器的型式17-147

5.8.3操作参数的确定17-149

5.8.4转筒干燥器的应用实例17-152

5.8.5转筒干燥器的设计示例17-154

5.9移动床干燥器17-156

5.9.1移动床干燥的工作原理及特点17-156

5.9.2移动床干燥器的类型17-156

5.9.3移动床干燥器的设计17-159

5.9.4移动床干燥器的设计示例17-163

5.10真空耙式干燥器17-166

5.10.1真空耙式干燥器的工作原理及特点17-166

5.10.2耙齿的结构17-166

5.10.3真空耙式干燥器操作参数的确定17-166

5.10.4真空耙式干燥器的应用实例17-167

5.11转鼓干燥器17-167

5.11.1转鼓干燥器的工作原理及特点17-167

5.11.2转鼓干燥器的类型17-169

5.11.3转鼓干燥器的设计17-173

5.11.4转鼓干燥器的设计示例17-175

5.12桨叶式干燥器17-176

5.12.1低速搅拌型桨叶式干燥器17-176

5.12.2高速搅拌型桨叶式干燥器17-178

5.12.3桨叶式干燥器的应用实例17-179

5.12.4桨叶式干燥器的设计示例17-180

5.13双锥回转真空干燥器17-181

5.13.1双锥回转真空干燥器的工作原理及特点17-181

5.13.2双锥回转真空干燥器的应用实例17-182

5.14圆盘干燥器17-183

5.14.1圆盘干燥器的工作原理及特点17-183

5.14.2圆盘干燥器的应用实例17-184

5.15真空冷冻干燥器17-184

5.15.1真空冷冻干燥器的工作原理及特点17-184

5.15.2真空冷冻干燥的流程17-185

5.15.3真空冷冻干燥设备17-185

5.15.4真空冷冻干燥器的应用实例17-186

5.16振动流动干燥器17-187

5.16.1振动流动干燥器的工作原理及特点17-187

5.16.2振动流动干燥器的应用实例17-187

5.17红外线干燥器17-188

5.17.1红外线干燥的工作原理及特点17-188

5.17.2红外线干燥器的类型17-189

5.18微波干燥器17-190

5.18.1微波干燥器的工作原理及特点17-190

5.18.2微波干燥器的类型17-191

5.18.3微波干燥的阶段17-192

参考文献17-192

6组合干燥技术17-194

6.1两级组合干燥17-194

6.1.1喷雾干燥和流化床干燥的组合17-194

6.1.2气流干燥和流化床干燥的组合17-194

6.1.3粉碎气流干燥和流化床干燥的组合17-195

6.2三级组合干燥17-196

参考文献17-197

7干燥过程的节能17-198

7.1干燥过程的能源消耗17-198

7.2干燥装置的能量利用率及干燥器的热效率17-198

7.2.1干燥装置的能量利用率17-199

7.2.2干燥器的热效率17-200

7.3干燥操作的节能途径17-201

参考文献17-203

符号说明17-204

第18篇吸附及离子交换

1吸附剂的种类及其应用18-2

1.1吸附过程及其分类18-2

1.2吸附剂的种类18-3

1.2.1天然吸附剂18-3

1.2.2氧化铝18-4

1.2.3硅胶18-4

1.2.4分子筛18-4

1.2.5碳基吸附剂18-11

1.2.6气凝胶18-16

1.2.7聚合物18-16

1.2.8生物质基材料18-17

1.2.9金属有机骨架材料18-17

1.3无机吸附剂的解吸再生18-19

1.4吸附剂的物理性质18-19

1.4.1吸附剂的孔道结构性质18-19

1.4.2吸附剂的选择性18-23

1.4.3吸附剂的再生性及使用寿命18-23

参考文献18-23

2吸附相平衡18-27

2.1气固吸附相平衡18-27

2.1.1单组分吸附相平衡18-28

2.1.2多组分吸附相平衡18-30

2.1.3吸附等温线的测定18-36

2.1.4吸附选择性估算18-36

2.1.5吸附热18-38

2.2液固吸附相平衡18-39

2.2.1液相吸附等温线18-39

2.2.2组成等温线方程18-40

参考文献18-41

3物质传递与传质速率18-43

3.1传质速率18-43

3.1.1传质推动力的表示方法18-44

3.1.2吸附剂颗粒内的扩散系数18-45

3.2传质系数18-46

3.2.1总传质系数18-46

3.2.2流体-固体颗粒间液膜传质系数18-46

3.3颗粒相侧传质系数18-48

3.3.1大孔扩散18-49

3.3.2细孔扩散（Knudsen扩散）18-50

3.3.3表面扩散18-50

3.3.4晶体内的扩散18-50

3.3.5并联扩散18-51

3.3.6双元细孔结构吸附剂的扩散18-51

3.4晶体颗粒扩散系数的求取18-52

3.5传质系数或传质速率的测定18-55

3.5.1直接测定法18-55

3.5.2刺激-应答法18-57

3.6固定填充床床层压降计算18-60

参考文献18-60

4吸附分离过程及设计计算18-62

4.1吸附搅拌槽及多级段吸附18-62

4.2恒温下固定床吸附18-63

4.2.1透过曲线及其影响因素18-64

4.2.2传质区的应用和计算18-65

4.2.3分离因数、透入比和扩散控制区18-67

4.3固定床吸附操作计算18-73

4.3.1恒温下微量单组分吸附18-73

4.3.2恒温下复杂组分吸附18-89

4.3.3绝热吸附分离18-96

4.3.4色谱分离18-100

4.3.5吸附剂的再生18-105

参考文献18-107

5工业吸附过程和设备18-109

5.1固定床18-109

5.1.1脱湿干燥18-109

5.1.2溶剂回收18-115

5.1.3气体污染物净化18-118

5.1.4水体污染物净化18-119

5.1.5吸附剂的再生18-121

5.2变压吸附18-125

5.2.1变压吸附的应用和发展18-125

5.2.2变压吸附循环操作原理18-130

5.2.3工业四床层变压吸附18-135

5.2.4变压吸附的工艺计算18-136

5.3工业色谱18-143

5.3.1色谱分离类型18-143

5.3.2工业色谱操作方法18-145

5.4模拟移动床18-154

5.4.1模拟移动床原理和设备18-154

5.4.2模拟移动床工艺18-156

5.4.3模型与计算18-162

参考文献18-166

6离子交换18-168

6.1离子交换过程的特点18-168

6.1.1离子交换过程的基本原理18-168

6.1.2离子交换循环操作和应用18-169

6.2离子交换剂的种类和选用18-171

6.2.1离子交换剂的种类18-171

6.2.2离子交换剂的选用18-179

参考文献18-179

7离子交换平衡18-181

7.1离子交换等温线18-181

7.2离子交换选择性系数18-183

参考文献18-187

8离子交换动力学18-188

8.1离子交换扩散18-188

8.2离子交换速率18-189

8.2.1同位素离子交换中颗粒相扩散控制交换速率18-189

8.2.2同位素离子交换中液膜扩散控制交换速率18-192

8.2.3离子交换中颗粒相扩散控制交换速率18-193

8.2.4离子交换中液膜扩散控制交换速率18-193

参考文献18-196

9离子交换过程设计原理18-197

9.1间歇式离子交换18-197

9.2恒温下固定床离子交换18-197

9.2.1经验的近似计算法18-197

9.2.2连续性方程数学模型18-201

9.3离子交换色谱分离18-202

9.4移动床离子交换18-206

9.5离子交换循环18-207

9.5.1离子交换循环18-207

9.5.2再生剂的用量18-208

9.5.3再生曲线和再生效率18-209

参考文献18-212

10工业离子交换过程和设备18-213

10.1间歇式离子交换过程和设备18-213

10.2固定床离子交换过程和设备18-213

10.2.1固定床的类型18-213

10.2.2固定床的再生18-214

10.3连续式和半连续式离子交换过程和设备18-218

10.3.1复合床固定床离子交换器18-218

10.3.2移动床离子交换器18-219

10.3.3流化床离子交换器18-220

10.3.4树脂浆液（RIP）接触器18-224

10.3.5Davy Mckee高物料通过量连续逆流树脂-矿浆接触器18-225

10.3.6磁树脂连续离子交换流化床18-226

10.4离子交换膜18-227

10.4.1离子交换膜的性能及其制备18-227

10.4.2离子交换膜分离过程和应用18-228

10.5离子交换过程在工业上的应用18-230

10.5.1水处理18-230

10.5.2食品工业18-231

10.5.3湿法冶金18-232

10.5.4合成化学和石油化学工业18-232

10.5.5医药工业18-233

参考文献18-233

符号说明18-235

第19篇膜过程

1概论19-2

1.1膜过程基本概述19-2

1.1.1膜的分离作用19-2

1.1.2各种膜分离过程19-2

1.1.3膜分离主要应用现状19-3

1.2膜过程发展历史19-6

1.3膜过程展望19-6

1.3.1膜材料及工艺19-6

1.3.2膜过程19-9

参考文献19-10

2分离膜19-13

2.1聚合物膜19-13

2.1.1聚合物膜材料19-13

2.1.2聚合物膜的制备工艺19-14

2.1.3膜结构与表征19-17

2.1.4膜性能与测定19-18

2.2无机膜19-20

2.2.1无机膜材料19-20

2.2.2无机膜的制备工艺19-21

2.2.3膜结构与表征19-23

2.2.4膜性能与测定19-24

2.3有机-无机杂化膜19-24

2.3.1杂化膜材料选择19-24

2.3.2杂化膜的制备工艺19-25

2.3.3膜结构与表征19-26

2.3.4膜性能与测定19-26

参考文献19-27

3膜组件19-29

3.1膜组件分类19-29

3.2板框式19-29

3.2.1板框式膜组件的特点19-29

3.2.2系紧螺栓式19-29

3.2.3耐压容器式19-30

3.2.4板框式膜组件的应用19-30

3.3管式19-31

3.3.1管式膜组件的特点19-31

3.3.2内压型单管式19-31

3.3.3内压型管束式19-32

3.3.4外压型管式19-32

3.4螺旋卷式19-33

3.4.1螺旋卷式膜组件的特点19-35

3.4.2膜组件的部件和材料19-35

3.4.3在制造中应注意的问题19-36

3.5中空纤维式19-36

3.5.1中空纤维膜组件的特点19-37

3.5.2中空纤维膜组件制造中应注意的问题19-37

3.6帘式19-38

3.6.1帘式膜组件的特点19-38

3.6.2膜组件的部件与材料19-38

3.6.3在制造中应注意的问题19-39

3.7碟管式19-39

3.7.1碟管式膜组件的特点19-39

3.7.2碟管式膜组件的部件与材料19-40

3.7.3在制造中需注意的问题19-41

3.8各种型式膜组件的优缺点19-41

参考文献19-42

4膜过程19-44

4.1微滤19-44

4.1.1概述19-44

4.1.2微滤膜的传递机理19-44

4.1.3微滤膜的流程与工艺19-44

4.1.4微滤膜的应用19-45

4.2超滤19-46

4.2.1基本原理19-46

4.2.2超滤膜和组件19-46

4.2.3流程和过程设计19-47

4.2.4超滤的应用19-47

4.3反渗透19-49

4.3.1基本原理19-49

4.3.2分离原理19-50

4.3.3传递方程19-51

4.3.4膜材料的选择准则19-52

4.3.5反渗透膜及组件19-53

4.3.6浓差极化及流程、过程设计19-55

4.3.7反渗透技术的应用19-57

4.4气体膜分离19-59

4.4.1膜材质及其分类19-60

4.4.2新型气体分离膜材料开发19-61

4.4.3气体膜分离的机制19-62

4.4.4气体分离膜的主要特性参数19-67

4.4.5气体分离膜的制备工艺19-69

4.4.6气体膜分离过程19-71

4.4.7气体膜分离应用19-73

4.5渗透汽化19-76

4.5.1引言19-76

4.5.2渗透汽化的基本原理19-77

4.5.3渗透汽化过程的特点19-79

4.5.4渗透汽化膜及膜材质的选择19-79

4.5.5渗透汽化膜的制备方法和组件结构19-80

4.5.6渗透汽化膜的性能测试19-82

4.5.7渗透汽化的应用19-82

4.5.8无机膜渗透汽化19-86

4.6渗析与电渗析19-91

4.6.1原理19-91

4.6.2传递机理19-94

4.6.3流程与工艺设计19-97

4.6.4渗析与电渗析的应用19-98

4.7膜生物反应器19-104

4.7.1原理19-104

4.7.2膜生物反应的传质机理19-104

4.7.3流程与工艺优势19-107

4.7.4典型应用19-109

4.8膜反应19-111

4.8.1原理19-111

4.8.2膜反应器的分类19-113

4.8.3流程与反应器设计19-114

4.8.4典型应用19-118

4.9膜集成过程19-120

4.9.1膜集成过程特点19-120

4.9.2膜集成过程分类19-120

4.9.3典型应用19-121

4.10其他膜过程19-125

4.10.1正渗透19-125

4.10.2膜蒸馏19-128

4.10.3膜结晶19-130

4.10.4膜吸收19-131

参考文献19-133

符号说明19-143

第20篇颗粒及颗粒系统

1颗粒的粒度、粒径20-2

1.1粒度、粒径的定义20-2

1.1.1三轴径20-2

1.1.2投影径20-3

1.1.3球当量直径20-3

1.1.4筛分径20-4

1.1.5颗粒投影的其他直径20-4

1.2粒径的物理意义20-4

1.2.1Feret径、Martin径、等投影面积直径20-4

1.2.2Caucy 定理20-5

1.3粒径分布20-5

1.3.1频率分布和累积分布20-5

1.3.2粒径分布的函数表示20-6

1.4平均粒径20-9

1.4.1平均粒径的定义20-9

1.4.2主要的平均粒径20-10

参考文献20-12

符号说明20-12

2颗粒的形状20-14

2.1概述20-14

2.1.1研究意义20-14

2.1.2颗粒形状术语20-14

2.1.3颗粒形状的几何表示20-15

2.2形状指数和形状系数20-15

2.2.1单一颗粒的形状表示20-15

2.2.2均齐度20-16

2.2.3充满度20-17

2.2.4球形度20-17

2.2.5圆形度20-17

2.2.6圆角度20-17

2.2.7表面指数20-18

2.2.8形状系数20-18

2.2.9基于轮廓曲线的形状指数20-18

2.3颗粒形状的数学分析20-19

2.3.1Fourier方法20-19

2.3.2方波函数法20-22

2.3.3分数维方法20-23

2.4动力学形状系数20-24

2.4.1阻力形状系数20-24

2.4.2动力学形状系数20-25

参考文献20-26

符号说明20-26

3颗粒测定20-28

3.1粒径的测定20-28

3.1.1筛分法20-29

3.1.2显微镜法20-31

3.1.3沉降法20-32

3.1.4电传感法20-34

3.1.5光散射与衍射法20-35

3.1.6X射线小角散射法20-36

3.1.7全息照相法20-37

3.1.8流体分选20-37

3.1.9其他20-39

3.2颗粒密度的测定20-39

3.2.1颗粒密度的定义20-39

3.2.2测定方法20-40

3.3颗粒比表面积的测定20-42

3.3.1气体透过法20-43

3.3.2气体吸附法20-44

3.3.3压汞法20-47

3.3.4湿润热法20-48

3.3.5计算法20-48

3.4颗粒细孔分布的测定20-49

3.4.1气体吸附法20-49

3.4.2压汞法20-50

3.5取样20-50

3.5.1取样原则20-50

3.5.2缩分20-51

3.5.3制样20-52

参考文献20-52

符号说明20-52

4散料物理20-55

4.1黏附与团聚20-55

4.1.1颗粒间的黏附力20-55

4.1.2黏附力的影响因素20-56

4.1.3黏附力的测定方法20-57

4.1.4颗粒在空气中的团聚20-58

4.2颗粒的扩散现象20-60

4.2.1布朗扩散20-60

4.2.2布朗团聚20-65

4.2.3湍流扩散20-65

4.3颗粒的传热特性20-66

4.3.1单颗粒的传热20-66

4.3.2颗粒层的传热20-68

4.4颗粒的传质特性20-71

4.4.1单颗粒的传质20-71

4.4.2颗粒填充层的传质20-71

4.5颗粒的电特性20-72

4.5.1比电阻20-72

4.5.2介电常数20-74

4.5.3颗粒的荷电率（带电量）20-75

4.5.4颗粒的带电20-76

4.5.5电泳20-77

4.6颗粒的声学特性20-79

4.6.1颗粒系统的发声20-79

4.6.2颗粒在声场中的共振运动20-80

4.6.3声波通过颗粒群的衰减20-81

4.7颗粒的光学现象20-82

4.7.1光散射20-82

4.7.2光的衍射20-83

4.7.3光压20-83

4.7.4光泳20-83

参考文献20-85

符号说明20-87

5散料力学20-90

5.1散料力学的基础方程20-90

5.1.1弹性平衡微分方程式20-90

5.1.2极限平衡方程式20-91

5.2散料的填充特性20-96

5.2.1填充方式20-96

5.2.2空隙率的测量方法20-100

5.3散料的流动特性20-101

5.3.1Jenike的流动因数FF20-101

5.3.2Carr的流动性指数20-102

5.3.3休止角20-102

5.3.4有效内摩擦角20-103

5.4散料颗粒间的相互作用力20-105

5.4.1散料颗粒间相互作用力的种类20-105

5.4.2颗粒间力的测量方法20-105

5.4.3散料抗拉强度的测量方法20-105

参考文献20-105

符号说明20-106

6渗流20-108

6.1流体通过颗粒层的流动20-108

6.1.1Darcy定律20-108

6.1.2渗滤理论20-109

6.2颗粒层的压力降20-110

6.2.1从流路模型计算压力降20-110

6.2.2阻力模型20-111

6.2.3纤维填充层的压力降20-112

6.3两相互不相溶流体的渗流20-113

6.3.1多孔介质中流体的饱和度20-113

6.3.2液体在颗粒层中的毛细管压力和上升高度20-114

6.3.3液液两相渗流20-116

6.3.4液固两相渗流20-117

6.4两相互溶渗流20-118

6.4.1互溶液体的传质扩散渗流20-118

6.4.2不同黏度的互溶液体传质扩散渗流20-118

6.4.3带有吸附作用的互溶液体传质扩散渗流20-118

6.5液气两相渗流20-119

参考文献20-120

符号说明20-120

7颗粒流及装备20-122

7.1颗粒流的基本概念与特征20-122

7.1.1颗粒流的分类20-122

7.1.2颗粒流的特征20-123

7.1.3颗粒流本构方程20-125

7.2颗粒流的理论与模型20-126

7.2.1基于连续介质的方法20-126

7.2.2基于离散的方法20-126

7.2.3大规模离散模拟20-130

7.3颗粒流实验及测量20-131

7.3.1休止角的测量20-132

7.3.2颗粒间接触作用力的测量20-133

7.3.3颗粒物料宏观应力的测量20-134

7.3.4颗粒速度的测量20-134

7.4颗粒流的操作与应用20-136

7.4.1混合及设备20-136

7.4.2分级及设备20-140

7.4.3造粒及设备20-142

参考文献20-144

8超细粉体的制备与应用20-148

8.1气相法制备纳米材料20-148

8.1.1气相燃烧法20-148

8.1.2气相物理法20-150

8.2液相法制备纳米材料20-152

8.2.1水热法20-152

8.2.2沉淀法20-155

8.2.3溶胶凝胶法20-155

8.2.4膜乳化法20-156

8.2.5微流控技术20-158

8.3固相法（球磨法）制备超细颗粒20-161

8.3.1纳米金属单质的制备20-161

8.3.2不互溶体系超细粉体的制备20-162

8.3.3金属间化合物超细粉体的制备20-162

8.3.4纳米级的金属或金属氧化物-陶瓷粉复合超细颗粒的制备20-162

8.4纳米颗粒的性能及应用20-163

8.4.1气相二氧化硅的性能及其在硅橡胶中的应用20-163

8.4.2沉淀纳米二氧化硅在轮胎橡胶中的应用20-164

8.4.3纳米碳酸钙的性能及应用20-165

参考文献20-167

第21篇流态化

1流态化流体力学特性21-2

1.1流态化现象21-2

1.1.1基本现象与特点21-2

1.1.2流态化状态谱系相图21-2

1.1.3流态化类型21-4

1.1.4流态化体系的分类21-5

1.2经典散式流态化21-6

1.2.1流体通过固定床的压降21-6

1.2.2临界流态化速度21-7

1.2.3颗粒床层的膨胀21-8

1.2.4颗粒终端速度21-11

1.3经典聚式流态化21-13

1.3.1气泡特性21-13

1.3.2小鼓泡速度21-18

1.3.3床层的膨胀21-18

1.3.4颗粒的扬析与夹带21-20

1.4湍动流态化21-24

1.5广义流态化21-26

1.5.1广义流态化概念和郭慕孙操作状态图21-26

1.5.2并流逆重力向上流动21-26

1.5.3并流顺重力向下流动21-30

1.5.4逆流顺重力向下流动21-30

1.6气力输送21-31

1.6.1气力输送状态的分类及特性21-31

1.6.2气力输送装置的分类与选择21-33

1.6.3稀相气力输送21-35

1.6.4密相动压气力输送21-38

1.6.5密相静压气力输送21-41

1.7喷动床21-46

1.7.1喷动床的结构型式21-47

1.7.2喷动床的流体力学21-48

1.8三相流态化21-50

1.8.1特点及分类21-50

1.8.2气液固流动规律21-51

参考文献21-53

符号说明21-56

2流化床分级和混合21-60

2.1分级和混合的机理21-60

2.2分级21-61

2.2.1颗粒分级模式21-61

2.2.2颗粒分离程度21-64

2.2.3颗粒分级模型21-68

2.2.4颗粒分级的应用21-68

2.3混合21-69

2.3.1混合和扩散系数21-69

2.3.2混合和停留时间分布的测量21-70

2.3.3颗粒混合21-70

参考文献21-72

符号说明21-73

3颗粒与流体间的传热和传质21-75

3.1颗粒与流体间的传热21-75

3.1.1颗粒-流体传热机理21-75

3.1.2传热系数的实验测定方法21-78

3.1.3流化系统中的表观传热系数21-80

3.1.4颗粒-流体系统的传热模型21-80

3.1.5各种流化系统中的传热关联式21-81

3.2颗粒与流体间的传质21-83

3.2.1传质系数与传质分析21-83

3.2.2传质系数的实验测定方法21-84

3.2.3流化系统中的表观传质系数21-85

3.3颗粒-流体传热与传质的关联21-88

3.4颗粒-流体传热/传质和流动结构的关系21-88

参考文献21-90

符号说明21-92

4流化床与壁面的传热21-95

4.1流化床换热器结构21-95

4.1.1夹套式换热器21-95

4.1.2管式换热器21-95

4.1.3外取热器21-96

4.2传热方程21-98

4.2.1温差21-98

4.2.2传热面积21-99

4.2.3传热膜系数21-99

4.3影响传热的因素21-100

4.3.1流体流速与床层空隙率的影响21-100

4.3.2流体与颗粒物性的影响21-101

4.3.3床层高度与传热面高度的影响21-101

4.3.4颗粒粒度对传热的影响21-101

4.3.5床内构件对传热的影响21-103

4.3.6辐射换热的影响21-104

4.4传热机理21-105

4.4.1膜控制机理21-105

4.4.2颗粒团不稳定传热机理21-105

4.4.3颗粒控制机理21-105

4.5流化床与器壁传热的传热膜系数21-105

4.5.1经典流化床21-106

4.5.2稀相流化床21-108

4.5.3喷动床21-108

4.6流化床与床内浸没物体壁面传热的传热膜系数21-109

4.6.1流化床与床内浸没固体的传热21-109

4.6.2流化床层与浸没管的传热21-110

4.7流化床传热强化21-114

参考文献21-115

符号说明21-117

5流态化装置设计21-120

5.1流态化装置的选型21-120

5.1.1流化床类型21-120

5.1.2选型的一般原则21-120

5.1.3影响流态化质量的因素21-120

5.2流化床操作速度21-122

5.3装置直径与高度的确定21-123

5.3.1非催化气固反应21-123

5.3.2催化反应21-124

5.4气体分布器与预分布器21-125

5.4.1气体分布器的结构型式21-125

5.4.2气体预分布器的结构型式21-127

5.4.3分布板设计计算21-127

5.5内部构件21-133

5.5.1内部构件的作用21-133

5.5.2内部构件的结构与型式21-133

5.5.3内部构件的设计21-136

5.6颗粒分离回收系统21-139

5.6.1输送分离高度21-139

5.6.2内过滤器21-142

5.6.3内旋风分离器21-143

5.7颗粒的加料和卸料装置21-146

5.7.1加料和卸料装置的分类21-146

5.7.2装置结构型式21-146

5.8流化床的测量技术21-148

5.8.1压力与压降测量21-148

5.8.2温度测量21-148

5.8.3空隙度测量21-149

5.8.4气速（流量）测量21-149

5.8.5气泡测量21-149

5.8.6颗粒粒度的控制与测量21-150

5.8.7其他测量21-151

参考文献21-151

符号说明21-154

6流态化过程强化21-157

6.1颗粒设计强化21-157

6.1.1颗粒结构设计21-158

6.1.2添加组分设计21-159

6.1.3颗粒表面性质设计21-160

6.2外力场强化21-160

6.2.1磁场强化21-160

6.2.2声场强化21-163

6.2.3振动场强化21-165

6.3内构件强化21-167

6.4床型强化21-169

6.4.1快速流化床21-169

6.4.2锥形（喷动）流化床21-170

参考文献21-172

7流态化模拟放大21-177

7.1原理与概述21-177

7.2基于双流体模型的模拟21-178

7.2.1双流体模型21-178

7.2.2模拟实例21-182

7.3基于颗粒轨道模型的模拟21-185

7.3.1基本概念及特点21-185

7.3.2控制方程和作用模型21-185

7.3.3数值求解21-187

7.3.4实现及应用21-189

7.4直接模拟21-189

7.4.1基于传统N-S方程的DNS方法21-190

7.4.2基于格子的DNS方法21-191

7.4.3基于粒子的DNS方法21-192

7.4.4颗粒间碰撞处理21-192

7.5工业应用与模拟放大21-193

7.5.1连续介质方法的工业应用21-193

7.5.2颗粒轨道方法的工业应用21-195

7.6虚拟流态化21-196

7.6.1宏观与稳态模型21-196

7.6.2多尺度耦合模拟21-201

7.6.3基于虚拟过程的流态化模拟放大21-201

参考文献21-205

符号说明21-208

8流态化技术的工业应用21-210

8.1矿物加工21-210

8.1.1硫铁矿氧化焙烧21-210

8.1.2锌精矿氧化焙烧21-211

8.1.3铁矿还原焙烧21-212

8.1.4钛铁矿焙烧21-216

8.2无机化工产品生产21-217

8.2.1氯化法钛白21-217

8.2.2氢氧化铝焙烧制氧化铝21-218

8.3化石能源利用21-220

8.3.1煤的流化床燃烧21-220

8.3.2煤的流化床气化21-222

8.3.3煤液化技术21-225

8.4石油炼制与化工21-228

8.4.1流化催化裂化21-228

8.4.2萘氧化制苯酐21-230

8.4.3丁烯氧化脱氢制丁二烯21-230

8.4.4丙烯氨氧化制丙烯腈21-231

8.4.5乙烯氧氯化制二氯乙烯21-231

8.4.6甲醇制烯烃21-232

8.5包覆和制粒21-232

参考文献21-234

本卷索引本卷索引1

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编辑推荐

《化学工程手册》（第三版）《化学工程手册》（第三版）是化学工程领域标志性工具书。

其围绕化工单元操作与化学反应工程两个核心知识体系介绍基本理论和相关技术，并将现阶段化学工程新理论和科研成果扩充至第二版原有知识框架结构中。与前两版相比，本项目的超越和提升体现在：

其一，以全新视角将信息化/工业化深度融合的发展思路贯穿全手册，阐明了21世纪化工行业发展的思路和路径；

其二，为满足行业发展和创新需要，全方位地展示了20年来我国化学工程学科在基础研究和应用基础方面的显著成绩和重要进展；

其三， 加强了工程实用性，凸显了化学工程与其他学科交叉融合发展的大趋势。

前言

前言

化学工业是一类重要的基础工业，在资源、能源、环保、国防、新材料、生物制药等领域都有着广泛的应用，对我国可持续发展具有重要意义。改革开放以来，我国化学工业得到长足的发展，作为国民经济的支柱性产业，总量已达世界，但产品结构有待改善，质量和效益有待提高，环保和安全有待加强。面对产业转型升级和节能减排的严峻挑战，人们在努力思考和探索化学工业绿色低碳发展的途径，加强化学工程研究和应用成为一个重要的选项。作为一门重要的工程科学，化学工程内容非常丰富，从学科基础（如化工热力学、反应动力学、传递过程原理和化工数学等）到工程内涵（如反应工程、分离工程、系统工程、安全工程、环境工程等）再到学科前沿（如产品工程、过程强化、多尺度和介尺度理论、微化工、离子液体、超临界流体等）对化学工业和国民经济相关领域起着重要的作用。由于化学工程的重要性和浩瀚艰深的内容，手册就成为教学、科研、设计和生产运行的工具书。

《化学工程手册》（版）在冯伯华、苏元复和张洪沅等先生的指导下，从1978年开始组稿到1980年开始分册出版，共26篇1000余万字。《化学工程手册》（第二版）在时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒等先生主持下，对各个篇章都有不同程度的增补，并增列了生物化工和污染治理等篇章，全书共计29篇，于1996年出版。前两版手册都充分展现了当时我国化学工程学科的基础理论水平和技术应用进展情况。出版后，在石油化工及其相关的过程工程行业得到了普遍的使用，为广大工程技术人员、设计工作者和科技工作者提供了很大的帮助，对我国化学工程学科的发展和进步起到了积极的推动作用。《化学工程手册》（第二版）出版至今已历经20余年，随着科学技术和化工产业的飞速发展，作为一本基础性的工具书，内容亟待更新。基础理论的进展和工业应用的实践也都为手册的修订提出了新的要求和增添了新的内容。

《化学工程手册》（第三版）的编写秉承继承与创新相结合的理念，立足学科基础，着眼学术前沿，紧密关联工程应用，致力于促进我国化学工程学科的发展，推动石油化工及其相关的过程工业的提质增效，以及新技术、新产品、新业态的发展。《化学工程手册》（第三版）共分30篇，总篇幅在第二版基础上进行了适度扩充。“化工数学”由第二版中的附录转为第二篇；新增了过程安全篇，树立本质更安全的化工过程设计理念，突出体现以事故预防为主的化工过程风险管控的思想。同时，根据行业发展情况，调整了个别篇章，例如，将工业炉篇并入传热及传热设备篇。另外，各篇均有较大幅度的内容更新，相关篇章加强了信息技术、多尺度理论、微化工技术、离子液体、新材料、催化工程、新能源等新技术的介绍，以全面反映化工领域在新世纪的发展成果。

《化学工程手册》（第三版）的编写得到了工业和信息化部、中国石油和化学工业联合会及化学工业出版社等相关单位的大力支持，在此表示衷心的感谢！同时，对参与本手册组织、编写、审稿等工作的高校、研究院、设计院和企事业单位的所有专家和学者表达我们诚挚的谢意！尽管我们已尽全力，但限于时间和水平，手册中难免有疏漏及不当之处，恳请读者批评指正！

袁渭康  王静康  费维扬  欧阳平凯

2019年5月

第二版前言

《化学工程手册》（版）于1978年开始组稿，1980年出版册（气液传质设备），以后分册出版，不按篇次，至1989年后一册出版发行，共26篇，合计1000余万字，卷帙浩繁，堪称巨著。出版之后，因系国内次有此手册，深受各方读者欢迎。特别是在装订成六个分册后，传播较广。

手册是一种参考用书，内容须不断更新，方能满足读者需要。近十几年来，化学工程学科在过程理论和设备设计两方面，都有不少重要进展。计算机的广泛应用，新颖材料的不断出现，能量的有效利用，以及环境治理的严峻形势，对化工工艺设计提出更为严格的和创新的要求。化工实践的成功与否，取决于理论和实际两个方面。也就在这两方面，在版出版之后，有了许多充实和发展。手册的第二版是在这种形势下进行修订的。

第二版对于各个篇章都有不同程度的增补，不少篇章还是完全重写的。除此而外，还有几个主要的变动：①增列了生物化工和污染治理两篇，这是适应化学工程学科的发展需要的。②将冷冻内容单独列篇。③将化工应用数学改为化工应用数学方法，编入附录，便于查阅。④增加化工用材料的内容，用列表的方式，排在附录内。

这次再版的总字数，经过反复斟酌，压缩到不超过600万字，仅为版的二分之一左右，分订两册，便于查阅。

本手册的每一篇都是由高等院校和研究单位的有关专家编写而成，重点在于化工过程的基本理论及其应用。有关化工设备及机器的设计计算，化工出版社正在酝酿另外编写一部专用手册。

本手册的编委会成员、撰稿人及审稿人，对于本书的写成，在全过程中都给予了极大的关怀、具体的指导和积极的参与，在此谨致谢忱。化工出版社领导的关心，有关编辑同志的辛勤劳动，对于本书的出版起了重要的作用。

化学工业部科技司、清华大学化工系、天津大学化学工程研究所、华东理工大学（原华东化工学院），在这本手册编写过程中从各个方面包括经费上给予大力的支持，使本书得以较快的速度出版，特向他们表示深深的谢意。

本手册的版得到了冯伯华、苏元复、张洪沅三位同志的关心和指导，冯伯华同志和张洪沅同志还参加了第二版的组织工作，可惜他们未能看到第二版的出版，在此我们谨表示深深的悼念。

时钧  汪家鼎  余国琮  陈敏恒