化工分离工程

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化工,分,分离,工,工程,ChemicalSeparationEngneering,课程,简,简介,化工,分,分离,工,工程,是,是化,学,学工,程,程学,科,科的,重,重要,组,组成,部,部分,，,，是,化,化学,工,工程,与,与工,艺,艺专,业,业的,一,一门,专,专业,必,必修,课,课。,本,本课,程,程的,任,任务,是,是利,用,用相,平,平衡,热,热力,学,学、,动,动力,学,学的,微,微观,机,机理,，,，传,热,热、,传,传质,和,和动,量,量传,递,递理,论,论来,研,研究,化,化工,及,及其,它,它相,关,关过,程,程中,复,复杂,物,物质,的,的分,离,离和,纯,纯化,技,技术,，,，分,析,析和,解,解决,在,在化,工,工生,产,产、,设,设计,和,和科,研,研中,常,常用,的,的分,离,离过,程,程的,理,理论,和,和实,际,际问,题,题。,通过,本,本课,程,程的,学,学习,，,，要,求,求我,们,们,1）,正,正确,理,理解,化,化工,分,分离,工,工程,的,的有,关,关基,本,本概,念,念和,理,理论,；,；,2）,理,理解,各,各概,念,念之,间,间的,联,联系,和,和应,用,用；,3）,掌,掌握,化,化工,分,分离,工,工程,的,的基,本,本计,算,算方,法,法；,4）,能,能够,理,理论,联,联系,实,实际,，,，灵,活,活分,析,析和,解,解决,实,实际,化,化工,生,生产,和设,计,计中,的,的有,关,关问,题,题；,先修,课,课程,：,：,物理,化,化学,、,、化,工,工热,力,力学,、,、化,工,工原,理,理,同时,进,进行,的,的课,程,程：,化工,工,工艺,学,学、,化,化工,过,过程,分,分析,与,与模,拟,拟,教材,：,：,邓修,，,，吴,俊,俊生.,化工,分,分离,工,工程,.,科,科学,出,出版,社,社，2000.,参考,书,书,：,刘家,祺,祺,主,主编.,分离,过,过程.,化学,工,工业,出,出版,社,社,2002.,陈洪,纺,纺,刘,刘家,祺,祺.化,工,工分,离,离,过程.,化学,工,工业,出,出版,社,社,1995.,JDSeeder,EJHenley.,SeparationProcessPrinciples,.,化,化学,工,工业,出,出版,社,社，2002.,主要,内,内容,第1,章,章,绪,绪论,第2,章,章,精,精馏,第3,章,章,吸,吸收,第4,章,章,液液,萃,萃取,第5,章,章,分离,过,过程,的,的节,能,能,第6,章,章,其,其他,分,分离,技,技术,和,和分,离,离方,法的,选,选择,第1,章,章,绪,绪,论,论,1.1,概,概,述,述,1.2,分,分,离,离,因,因,子,子,1.3,过,过,程,程,开,开,发,发,及,及,方,方,法,法,1.4,分,分,离,离,方,方,法,法,的,的,选,选,择,择,第1,章,章,绪,绪,论,论,基本,要,要求,：,：,1),了解分离,操,操作在化,工,工生产中,的,的重要性;,2)熟悉,分,分离过程,的,的分类;,3)掌握,分,分离因子,的,的概念及,意,意义;,4)了解,分,分离方法,的,的选择;,什么是分,离,离过程,？,纯组分变,成,成混合物,，,，是熵增,自,自发过程,，,，反之，,混,混合物变,成,成纯净物,则,则需作功,。,。,混合物,（气、液、固）,分 离,过,过 程,产品1,产品2,产品n,能量分离剂 ESA,物质分离剂 MSA,借助一定,的,的分离剂,，,，实现混,合,合物中的,组,组分分级,（,（,Fractionalization,）、浓缩,（,（,Concentration,）、富集,（,（,Enrichment,）、纯化,（,（,Purification,）、精制,（,（,Refining,）与隔离,（,（,Isolation,）等的过,程,程称为分,离,离过程。,1.1概 述,WhySeparate?,WHY,WHY,化工生,产,产,反应,（Reactive,）,）,萃取物,（Extractive,Natural rawmaterial）,配制,（Formulation,）,）,分离,分离,分离,一、分,离,离过程,的,的地位,炼油、,石,石油化,工,工,：,石油炼,制,制工业,通,通过炼,油,油过程,把,把原油,加,加工为,汽,汽油、,喷,喷气燃,料,料、煤,油,油、汽,油,油、燃,料,料油、,润,润滑油,、,、石蜡,油,油、石,油,油沥青,、,、石焦,油,油和各,种,种石油,化,化工原,料,料等；,石油化,学,学工业,以,以上述,原,原料生,产,产种类,极,极多、,范,范围极,广,广的各,种,种化学,品,品，例,如,如塑料,、,、合成,纤,纤维、,合,合成橡,胶,胶、合,成,成洗涤,剂,剂、溶,剂,剂、涂,料,料、农,药,药、染,料,料等；,炼油和,石,石油化,工,工过程,紧,紧密结,合,合，各,种,种分离,操,操作是,其,其生产,过,过程必,不,不可少,的,的组成,部,部分。,蒸馏是,炼,炼油和,石,石油工,业,业中最,主,主要的,分,分离操,作,作过程,之,之一。,常,常,压蒸馏,和,和减压,蒸,蒸馏按,照,照沸程,不,不同进,行,行石油,产,产品分,离,离；,除此以,外,外，萃,取,取用于,溶,溶剂脱,蜡,蜡，润,滑,滑油精,制,制，溶,剂,剂脱沥,青,青和芳,烃,烃抽提,等,等；吸,附,附用于,分,分子筛,脱,脱蜡、C8芳,烃,烃分离,、,、烯烃,和,和烷烃,的,的分离,等,等。,医药,工业,：,分离技,术,术在保,证,证药物,生,生产及,其,其质量,中,中起着,关,关键作,用,用；,抗生素,等,等发酵,类,类医药,产,产品的,生,生产中,，,，大量,应,应用着,过,过滤、,萃,萃取、,吸,吸附、,膜,膜分离,、,、离子,交,交换、,结,结晶、,干,干燥等,分,分离技,术,术；,在天然,药,药物（,如,如中药,等,等）生,产,产现代,化,化过程,中,中，超,临,临界萃,取,取、膜,分,分离、,先,先进的,过,过滤、,结,结晶、,干,干燥等,分,分离技,术,术有用,武,武之地,。,。,冶金工,业,业,湿法冶,炼,炼中矿,物,物浸取,和,和萃取,分,分离过,程,程,溶,溶剂萃,取,取法：,铀是在,工,工业中,第,第一个,使,使用溶,剂,剂萃取,法,法提取,和,和纯化,的,的金属,元,元素；,用溶剂,萃,萃取法,从,从铜矿,浸,浸取液,中,中提取,铜,铜，是,二,二十世,纪,纪七十,年,年代，,在,在湿法,冶,冶炼中,取,取得的,一,一项重,要,要成就,；,；,湿法提,取,取过程,也,也用于,磷,磷和硼,等,等无机,矿,矿产的,生,生产过,程,程。,其他：,食品、,乳,乳品和,饮,饮料工,业,业,材料工,业,业,生化工,业,业,环境保,护,护,分离过,程,程的重,要,要性,原料净,化,化,产品提,纯,纯,有效组,分,分回收,污染物,处,处理,典型的,化,化工生,产,产装置,包,包括：,反应器,；,；原料,、,、中间,产,产物和,产,产品的,分,分离设,备,备；,泵、换,热,热器；,分离贯,穿,穿化工,过,过程，,占,占有十,分,分重要,的,的地位,。,。,分离过,程,程的费,用,用占总,投,投资的5090,。,。,原料,预处理,反,反应,分,分离,粗产品,精制,产品,分离工,程,程,三,三,废,废处理,二、,分离过,程,程的分,类,类,（一）,分,分离过,程,程的分,类,类,级数,：,相态,：,有无传,质,质发生,：,单级、,多,多级,固固,、,、固,液,液、固,气、,气,气液,、,、液,液,液、气,气,机械分,离,离、传,质,质分离,处理两,相,相以上,的,的混合,物,物,如过滤,、,、沉降,、,、离心,分,分离等,。,。,处理均,相,相混合,物,物,按物理,化,化学原,理,理的不,同,同，传,质,质分离,可,可分为,：,：,（二）,传质分,离,离过程,的,的分类,平衡分,离,离过程,：,：,速率分,离,离过程,：,借助分,离,离剂使,均,均相混,合,合物变,成,成两相,系,系统，,再,再利用,混,混合物,中,中各组,分,分在处,于,于相平,衡,衡的两,相,相中的,不,不等同,分,分配而,实,实现分,离,离。,在某种,推,推动力,（,（浓度,差,差、压,力,力差、,温,温度差,、,、电位,差,差等）,的,的作用,下,下，利,用,用各组,分,分扩散,速,速率的,差,差异实,现,现分离,。,。,如精馏,、,、吸收,、,、萃取,、,、结晶,、,、吸附,等,等。,如微滤,、,、超滤,、,、反渗,透,透、电,渗,渗析等,。,。,1）平,衡,衡分离,过,过程,过程名称,原 料,分离剂,产 品,分离原理,蒸发,蒸馏,吸收,萃取,结晶,吸附,干燥,浸取,离子交换,液体,液体,气体,液体,液体,气体或液体,湿物料,固体,液体,热,热,不挥发性液体,不互溶液体,冷或热,固体吸附剂,热,溶剂,固体树脂,液体+蒸汽,液体+蒸汽,液体+气体,液体+液体,液体+固体,固体+液体或气体,固体+蒸汽,固体+液体,液体+固体,蒸汽压不同,蒸汽压不同,溶解度不同,溶解度不同,过饱和,吸附力不同,湿组分蒸发,溶解度不同,离子的可交换性,2）速,率,率控制,分,分离过,程,程,过程名称,原 料,分离剂,产 品,分离原理,气体扩散,热扩散,电渗析,电泳,反渗透,超过滤,气体,气体或液体,液体,液体,液体,液体,压力梯度和膜,湿度梯度,电场和膜,电场,压力梯度和膜,压力梯度和膜,气体,气体或液体,液体,液体,液体+液体,液体+液体,多孔膜中扩散的速 率差异,热扩散速率差异,膜对不同离子的选择性渗透,胶质在电场下的迁移速率差异,溶质溶解度与溶剂在膜中的扩散速率,分子大小差异,1.2,分,分,离,离因子,（1）,分,分离因,子,子的定,义,义,假设要,将,将i、j两组,分,分构成,的,的混合,物,物分离,成,成1、2两种,产,产品，,两,两种产,品,品中两,组,组分的,含,含量分,别,别用,x,i1,、x,j1,、x,i2,、x,j2,表示。,比,比较这,两,两个组,分,分在两,种,种产品,中,中的含,量,量关系,，,，就可,以,以判定,这,这两个,组,组分在,两,两种产,品,品中的,分,分离程,度,度：,分离因,子,子与1的偏离,程,程度表,示,示组分,之,之间分,离,离的难,易,易程度,。,。,当,ij,1时,，,，两组,分,分在两,产,产品中,的,的含量,相,相同，,无,无法实,现,现分离,；,；,当,ij,接近1,时,时，两,组,组分在,两,两产品,中,中的含,量,量相近,，,，难以,实,实现分,离,离；,当,ij,远离1,时,时，两,组,组分在,两,两产品,中,中的含,量,量差别,大,大，容,易,易实现,分,分离。,精馏中,，,，分离,因,因子又,称,称为相对挥,发,发度，它相,对,对于汽,液,液平衡,常,常数而,言,言，对,温,温度和,压,压力的,变,变化不,敏,敏感，,可,可近似,看,看作常,数,数，使,计,计算简,化,化。,（2）,分,分离因,子,子的意,义,义,1）双,组,组分中,的,的相对,挥,挥发度,已知A,、,、B两,组,组分挥,发,发度为,：,：,由Dalton分压,定,定律可,知,知：p,A,+p,B,=p，,而,而p,A,=y,A,p，p,B,=y,B,p，所,以,以：,2）液,液,液萃取,的,的选择,性,性系数,已知A,、,、B两,组,组分在,两,两相中,的,的分配,系,系数为,：,：,则其选,择,择性系,数,数为：,1.3,过,过,程,程开发,及,及方法,（,1）化,工,工技术,开,开发,1）开,发,发基础,研,研究,针对项,目,目的应,用,用性基,础,础研究,和,和工艺,特,特征研,究,究，以,实,实验室,研,研,究为主,。,。,2）过,程,程研究,进行工,艺,艺、产,品,品、