李群生，北京化工大学，教授，现任北京化工大学传质与分离工程研究中心主任。1987年毕业于天津大学化工系，获硕士学位，其后一直在北京化工大学工作；2003年毕业于北京化工大学化工学院，获博士学位，曾在美国华盛顿州立大学讲学、访问。担任中国能源学会理事、*guo化肥－甲醇技术委员会委员、*guo塔器技术专家委员会委员、中国氯碱工业协会聚氯乙烯专业委员会专家组成员，中国盐业总公司技术委员会委员，《维纶通讯》编委，美国华盛顿州立大学客座教授。曾获国务院特殊津贴。　　本人主要从事传质与分离工程领域的理论与实验研究和工业应用工作，包括精馏、吸收、临界流体萃取、连续结晶等研究方向，在聚氯乙烯工业、聚乙烯醇工业、多晶硅和太阳能产业、化肥甲醇及其下游产品工业等领域有较为深入的研究和科研成果。在工业产品的分离与提纯方面做出了多项发明和大量的工业应用，共完成纵向、横向科研项目150余项，完成了1000余项工业应用项目，发表核心期刊论文200余篇，其中SCI、EI收录90余篇；完成省部级成果5项（均为*一完成人），其中2项被专家鉴定为达到了“国际领先水平”，另三项被鉴定为“国内领先，国际先进水平”；曾获得国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖3项、二等奖3项（均为*一获奖人），解决了一批化工传质分离领域的关键技术难题，据不完*统计三年来带来经济效益50余亿元。　　多年来担任北京化工大学研究生课程《化工传质理论与现代塔器技术》任课老师，并多次获得优秀教师称号。

　　传质分离是化学工程中重要的学科之一。本书将理论与实际相结合，主要介绍了化工生产中常用的传质分离单元操作的原理及塔器技术在其中的应用。*书内容包括绪论，精馏，精馏过程计算机模拟，现代板式塔的流体力学与传质性能，现代板式塔的原理、设计及工业应用，现代填料塔的流体力学与传质性能，现代填料塔的原理、设计及工业应用，特殊精馏过程及工业应用，吸收传质过程及工业应用，萃取过程及工业应用，结晶过程及工业应用，临界萃取技术及工业应用，膜分离过程及工业应用，其他现代传质分离技术共14章。　　本书可作为高等学校化工类教材，也可供有关生产设计科研部门的工程技术人员参考。

第1章绪论/1
1.1传质与扩散1
1.2传质过程的重要性2
1.3传质过程分类5
1.4传质理论模型10
1.4.1双膜理论10
1.4.2溶质渗透理论11
1.4.3表面更新理论11
1.5强化流体界面传质的方法12
本章主要符号说明13
参考文献13

第2章精馏/14
2.1概述14
2.2精馏过程的汽液相平衡14
2.2.1汽液相平衡关系式15
2.2.2活度系数模型16
2.2.3热力学一致性检验18
2.3连续精馏19
2.3.1原理及工艺流程19
2.3.2连续精馏的计算20
2.4间歇精馏25
2.4.1原理及工艺流程25
2.4.2间歇精馏的计算27
2.5精馏主要附属设备——冷凝器与再沸器31
2.5.1管壳式冷凝器31
2.5.2热虹吸式再沸器36
2.6精馏过程的节能减排与工业应用42
2.6.1操作参数的优化43
2.6.2热泵精馏47
2.6.3多效精馏50
2.6.4蒸汽闪蒸节能技术54
2.6.5间歇精馏的工业应用56
本章主要符号说明59
参考文献61

第3章精馏过程计算机模拟/62
3.1概述62
3.1.1化工流程模拟63
3.1.2Aspen Plus软件介绍64
3.1.3物性方法选择64
3.2精馏过程模拟实例67
3.2.1醋酸乙烯精馏四塔实例67
3.2.2燃料乙醇工业精馏模拟实例77
3.2.3炼油厂气分分离实例79
3.2.4聚乙烯醇聚合四塔甲醇水精馏模拟实例85
参考文献89

第4章现代板式塔的流体力学与传质性能/90
4.1概述90
4.2板式塔气液两相接触状态91
4.2.1两相接触状态分类91
4.2.2影响接触状态转变的因素92
4.2.3流态的转换机制93
4.3板式塔的流体力学性能95
4.3.1塔板压降95
4.3.2塔板持液量99
4.3.3气液在空间上的不均匀流动99
4.3.4夹带现象104
4.3.5塔板漏液106
4.3.6液泛现象108
4.4板式塔的传质性能110
4.4.1点效率110
4.4.2单板效率111
4.4.3全塔效率112
4.4.4影响传质的因素112
4.5CFD在板式塔流体力学与传质中的模拟研究114
4.5.1板式塔CFD模型研究与发展116
4.5.2板式塔的CFD模拟研究119
4.5.3CFD技术应用展望127
本章主要符号说明127
参考文献129

第5章现代板式塔的原理、设计及工业应用/130
5.1概述130
5.2板式塔的发展现状130
5.2.1泡罩型塔板131
5.2.2筛孔型塔板134
5.2.3浮阀型塔板137
5.2.4特殊结构塔板140
5.2.5复合塔板143
5.3板式塔的设计计算144
5.3.1塔设计的主要内容144
5.3.2塔径和塔高的确定144
5.3.3塔板的设计148
5.3.4接管管径的设计155
5.3.5板式塔的校核156
5.3.6浮阀塔的设计实例160
5.4板式塔的安装与运行166
5.4.1板式塔的安装166
5.4.2板式塔的运行166
5.5板式塔的工业应用实例167
5.5.1聚氯乙烯(PVC)高沸塔、低沸塔中的应用167
5.5.2聚乙烯醇(PVA)聚合一塔中的应用170
5.5.3PVA聚合三塔中的应用171
5.5.4PVA回收一塔中的应用172
5.5.5碳五分离中的应用172
5.5.6食用酒精生产中的应用173
5.5.7丙烯酸酯塔中的应用174
本章主要符号说明174
参考文献175

第6章现代填料塔的流体力学与传质性能/177
6.1填料塔的流体力学性能177
6.1.1填料塔气液流动过程分析177
6.1.2填料层压降及泛点气速的计算179
6.1.3填料塔持液量的计算183
6.1.4BH型规整填料的流体力学性能186
6.2填料塔内传质过程188
6.2.1传质基本方程188
6.2.2传质系数的计算190
6.2.3填料层高度的计算193
6.2.4BH型规整填料的传质性能研究201
6.3填料塔流体分布的模型化研究203
6.3.1扩散模型203
6.3.2静态混合器模型203
6.3.3节点网络模型204
6.3.4单元网络模型204
6.3.5渗流器模型204
6.3.6新型板波纹填料混合模型205
6.4填料塔的CFD模拟研究211
6.4.1整体平均CFD模型212
6.4.2单元综合CFD模型212
6.4.3多尺度CFD模型213
6.4.4填料塔CFD模拟研究的展望219
本章主要符号说明220
参考文献220

第7章现代填料塔的原理、设计及工业应用/222
7.1概述222
7.1.1填料塔概况222
7.1.2填料塔的研究进展224
7.2填料塔的结构与特点224
7.2.1填料塔的结构224
7.2.2填料塔的特点225
7.3填料及填料塔塔内件226
7.3.1现代塔填料的特性226
7.3.2现代塔填料的结构227
7.3.3填料塔的内件234
7.4现代填料塔的设计237
7.4.1设计方案的确定237
7.4.2填料的选择239
7.4.3填料塔尺寸的计算240
7.5现代填料塔的工业应用243
7.5.1聚氯乙烯(PVC)生产中乙炔精制243
7.5.2降低废液中氨氮含量246
7.5.3电子级甲醇的生产249
7.5.4降低尾气中有机物的排放250
7.5.5丙炔醇生产250
7.5.6降低皮革工业废液中有害气体的排放250
7.5.7含氨尾气回收处理251
7.5.8制药厂溶剂回收251
7.5.9高纯度硅源的生产251
7.5.10异丁烯精制系统的扩产改造252
7.5.11合成氨系统中脱碳装置的改造252
7.5.12特级酒精脱甲醇塔的优化设计252
7.5.13己烷溶剂油的分离252
7.5.14制溴工业中的应用253
7.5.15糠醛精制转盘塔的技术改造253
7.5.16氨水精馏工艺的改造设计253
本章主要符号说明254
参考文献254

第8章特殊精馏过程及工业应用/256
8.1概述256
8.2萃取精馏256
8.2.1萃取精馏原理257
8.2.2溶剂的选择258
8.2.3离子液体萃取精馏259
8.2.4萃取精馏计算267
8.2.5萃取精馏工业应用269
8.3共沸精馏270
8.3.1共沸精馏分离原理271
8.3.2共沸精馏中共沸剂的选择272
8.3.3共沸精馏过程的计算272
8.3.4共沸精馏工业应用273
8.3.5共沸精馏与萃取精馏的比较275
8.4加盐精馏275
8.4.1加盐精馏原理276
8.4.2盐类的选择277
8.4.3含盐体系汽液平衡数据的关联和预测277
8.4.4加盐精馏过程278
本章主要符号说明280
参考文献281

第9章吸收传质过程及工业应用/283
9.1概述283
9.1.1吸收塔设备283
9.1.2吸收剂的选择284
9.1.3气体吸收工业应用285
9.2吸收过程的相平衡285
9.2.1气体在液体中的溶解度285
9.2.2亨利定律286
9.2.3相平衡与吸收操作的关系288
9.2.4吸收过程的物料衡算289
9.2.5吸收塔的操作线方程与操作线290
9.2.6吸收剂的用量290
9.3吸收传质机理292
9.3.1分子扩散292
9.3.2涡流扩散292
9.3.3相际传质293
9.4吸收塔的工业应用实例295
9.4.1浓硫酸乙炔清净中的应用295
9.4.2淡酒回收中的应用297
9.4.3烟气除油中的应用299
9.5解吸302
9.6聚氯乙烯电石渣浆中的应用303
9.6.1技术原理及特点303
9.6.2工艺流程304
9.6.3主要设备304
9.6.4技术经济分析305
9.7其他吸收305
9.7.1化学吸收305
9.7.2不等温吸收306
本章主要符号说明306
参考文献307

第10章萃取过程及工业应用/308
10.1概述308
10.1.1液液萃取过程机理308
10.1.2液液萃取操作特点309
10.1.3萃取剂的选择309
10.2液液萃取平衡310
10.2.1萃取平衡的基本参数310
10.2.2液液相平衡与杠杆定律311
10.2.3萃取平衡的影响因素315
10.3液液萃取过程的计算317
10.3.1单级萃取计算317
10.3.2多级错流萃取的计算318
10.3.3多级逆流萃取的计算321
10.4液液萃取设备324
10.4.1液液萃取设备的分类和主要类型325
10.4.2液液萃取设备的选择329
10.5液液萃取技术的工业应用330
10.5.1有机品生产中的应用330
10.5.2化纤行业中的应用331
10.5.3煤化工中的应用332
10.5.4在检测技术中的应用334
10.6其他萃取技术335
10.6.1络合萃取技术335
10.6.2双水相萃取技术335
10.6.3反胶团萃取技术336
10.6.4膜萃取技术336
10.6.5凝胶萃取技术336
本章主要符号说明337
参考文献337

第11章结晶过程及工业应用/339
11.1概述339
11.2溶液结晶过程的相平衡340
11.2.1相平衡与溶解度340
11.2.2溶液的过饱和与介稳区343
11.3溶液结晶机理与动力学344
11.3.1晶核生成与晶体成长344
11.3.2结晶生长速率345
11.3.3影响结晶速率的因素345
11.4结晶过程计算346
11.4.1物料衡算346
11.4.2热量衡算347
11.5溶液结晶过程及设备348
11.5.1溶液结晶过程的分类及特点348
11.5.2常见溶液结晶设备350
11.6熔融结晶过程及设备352
11.6.1熔融结晶的基本操作模式352
11.6.2连续多级逆流分步结晶机理与特点353
11.6.3连续多级逆流分步结晶数学模型355
11.6.4连续多级逆流分步结晶设备358
11.7结晶过程的应用361
11.7.1结晶在分离有机混合物中的应用361
11.7.2结晶在制药中的应用363
11.7.3结晶在有机及高分子化合物生产中的应用363
本章主要符号说明364
参考文献365

第12章超临界萃取技术及工业应用/366
12.1概述366
12.2超临界萃取的基本原理及特点367
12.2.1超临界流体367
12.2.2超临界萃取的基本原理367
12.2.3超临界萃取的基本流程369
12.2.4超临界萃取的特点371
12.2.5夹带剂对超临界萃取的影响372
12.2.6影响超临界萃取的其他因素373
12.2.7超临界流体萃取的主要设备375
12.3超临界CO2萃取的热力学分析376
12.3.1压缩气体模型376
12.3.2膨胀液体模型378
12.3.3经验关联379
12.3.4化学缔合模型379
12.4超临界技术的应用381
12.4.1超临界萃取技术的应用381
12.4.2超临界技术在环境保护方面的应用385
12.4.3超临界技术在纳米材料制备方面的应用386
12.5超临界技术的展望387
本章主要符号说明387
参考文献388

第13章膜分离过程及工业应用/390
13.1概述390
13.1.1膜的分类及其制备方法391
13.1.2膜分离过程及其特点391
13.1.3膜组件392
13.1.4膜性能的表示方法394
13.2电渗析395
13.3反渗透396
13.3.1基本原理与过程简述396
13.3.2影响渗透通量的操作因素397
13.4纳滤397
13.4.1基本原理与过程简述397
13.4.2影响纳滤膜分离性能的因素398
13.5渗透汽化和蒸汽渗透399
13.6膜蒸馏400
13.6.1基本原理与过程简述400
13.6.2跨膜传质模型401
13.7渗透蒸馏402
13.8膜分离在海水淡化中的应用405
13.8.1正渗透海水淡化原理405
13.8.2正渗透海水淡化机理模型407
13.9膜分离在污水处理中的应用407
13.9.1正渗透污水处理工艺过程408
13.9.2正渗透过程的浓差极化408
本章主要符号说明409
参考文献410

第14章其他现代传质分离技术/411
14.1吸附411
14.1.1吸附剂411
14.1.2吸附剂的制备412
14.1.3吸附平衡414
14.1.4吸附分离的技术原理与工艺方法417
14.1.5吸附分离设备418
14.1.6吸附的工业应用419
14.2离子交换分离424
14.2.1离子交换树脂424
14.2.2基本原理426
14.2.3离子交换工艺过程与设备427
14.2.4离子交换过程的工业应用428
14.3分子蒸馏430
14.3.1分子蒸馏原理431
14.3.2分子蒸馏装置433
14.3.3分子蒸馏技术的特点434
14.3.4分子蒸馏技术的应用436
14.4泡沫分离437
14.4.1概述437
14.4.2泡沫分离的基本原理437
14.4.3泡沫分离的工艺过程438
14.5色谱分离440
14.5.1概述440
14.5.2基本原理与过程440
14.5.3色谱分离的理论模型441
本章主要符号说明442
参考文献443