某大学化工分离工程教案第一章绪论教学课件

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SeparationProcesses课程简介先修课程：物理化学、化工热力学、传递过程、化工原理。同时进展的课程：化工工艺学、化工过程分析与模拟教材：刘家祺主编.传质别离过程.高等教育出版社,2005年.分离过程

SeparationProcesse教材教材4JDSeeder,EJHenley.SeparationProcessPrinciples.化学工业出版社，2002年8月。JDSeeder,EJHenley.Sep5分离过程第1章绪论第2章传质别离过程的热力学根底第3章气液传质别离过程第4章液液传质别离过程第5章传质别离过程的严格模拟计算第6章气固、液固传质别离过程第7章别离过程的节能优化与集成分离过程第1章绪论分离过程第1章绪论主要内容及要求：了解别离操作在化工生产中的重要性，别离过程的分类，单元及装置设计变量确实定方法。分离过程第1章绪论纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之，混合物变成纯洁物那么需作功。借助一定的别离剂，实现混合物中的组分分级〔Fractionalization〕、浓缩〔Concentration〕、富集〔Enrichment〕、纯化〔Purification〕、精制〔Refining〕与隔离〔Isolation〕等的过程称为别离过程。什么是分离过程？纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之，混合物变成纯洁物那么WhySeparate?WHYWHYWhySeparate?WHYWHY9化工生产过程反应（Reactive）萃取物（ExtractiveNaturalrawmaterial）配制（Formulation）分离分离分离化工生产过程反应（Reactive）萃取物（Extracti10对分离的需求： •工程应用需要纯物质（如半导体材料）；

•原料提纯； •材料加工需要纯物质；

•有毒有害物质或非活性物质的去除（如药物）； •测试或检测用超纯标准品； •混合物组成检测（如DNA检测）；•••对分离的需求：11分析分离•规模小

•定量分析制备分离•规模小

•研究用材料工业分离•规模大

•经济例:色谱分离例:

离心分离例:精馏分离化工厂中分离设备投资约占总投资的50～90％！！！按分离的规模分类分析分离制备分离工业分离例:色谱分离例:离心分离例:12混合物（气、液、固）分离过程产品1产品2产品n能量分离剂ESA质量分离剂MSA极限程度＝热力学分离速率＝动力学混合物（气、液、固）产品1能量分离剂ESA极限程度＝热力13一、别离过程在工业生产中的地位和作用典型的化工生产装置包括：反应器；原料、中间产物和产品分离设备；泵、换热器等。分离贯穿化工过程，占有十分重要的地位。

分离装置的费用占总投资的50～90％。一、别离过程在工业生产中的地位和作用典型的化工生产装置包括：14二、传质别离过程的分类和特征（一）分离过程的分类级数：相态：有无传质发生：单级、多级固—固、固—液、固—气、气—液、液—液、气—气机械分离、传质分离处理两相以上的混合物如过滤、沉降、离心分离等。处理均相混合物二、传质别离过程的分类和特征（一）分离过程的分类级数：相态：15按物理化学原理的不同，传质分离可分为：（二）传质分离过程的分类平衡分离过程：速率分离过程：借助分离剂使均相或非均相混合物变成两相系统，再利用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配而实现分离。在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。按物理化学原理的不同，传质分离可分为：（二）传质分离过程的分16三、别离过程的集成化（一）反应过程与分离过程的耦合（二）分离过程与分离过程的耦合（三）过程的集成三、别离过程的集成化（一）反应过程与分离过程的耦合17〔一〕反响过程与别离过程的耦合化学吸收：通过溶质与溶剂中的活性组分发生反应，提高传质推动力和液相传质系数，从而提高吸收率，降低能耗和设备投资。化学萃取：溶质与萃取剂之间发生化学反应。反应（催化）精馏：反应与精馏结合，提高分离效率；同时，借助精馏手段，提高反应收率。〔一〕反响过程与别离过程的耦合化学吸收：通过溶质与溶剂中的活18膜反应器：在反应的同时，利用膜的优良分离性能，选择性的脱除产物，从而移动化学反应平衡，提高反应的收率、转化率和选择性。控制释放：将药物或生物活性物质与膜结构相结合，使其以一定的速度通过扩散等方式释放到环境中，从而达到控制药物浓度，延长药效时间，减少服用量和服用次数。膜生物传感器：由酶或微生物与膜及电极转换器组成，具有很高的识别专一性，可用于在线检测。膜反应器：在反应的同时，利用膜的优良分离性能，选择性的脱除产19〔二〕别离过程与别离过程的耦合萃取结晶（加合结晶）：加入有机溶剂使待结晶的无机盐水溶液中的一部分水被萃取出来，促进无机盐的结晶过程。吸附蒸馏：气-液-固三相分离过程，同时利用吸附选择性高、能耗低的优点和蒸馏处理量大、设备较简单、工艺成熟的优点。特别适用于共沸物和沸点相近物系的分离及需要高纯度产品的情况。电泳萃取：利用电场作用下，带电溶胶粒子（蛋白质）在萃取剂中泳动速度不同的性质，实现分离。〔二〕别离过程与别离过程的耦合萃取结晶（加合结晶）：加入有机20〔三〕过程的集成（1）传统分离过程的集成例：共沸精馏与萃取集成以丙酮为共沸剂将（环己烷／苯）共沸物首先分离为苯和（丙酮／环己烷）共沸物，然后以水为萃取剂，将（丙酮／环乙烷）共沸物分离为环己烷和丙酮水溶液，最后将丙酮水溶液分离得到丙酮和水。〔三〕过程的集成（1）传统分离过程的集成例：共沸精馏与萃取集21（2）传统分离过程与膜分离的集成例：精馏与渗透蒸发的集成发酵液脱水制备无水乙醇。在乙醇高浓区，精馏的分离效率极低，在共沸组成处无法分离，此时利用渗透蒸发技术可越过共沸组成点，达到很高的分离程度。（3）膜过程的集成例：超滤、反渗透与渗透蒸馏的集成（2）传统分离过程与膜分离的集成例：精馏与渗透蒸发的集成发酵22开展趋势1〕传统别离技术改造：如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。2〕新型别离过程开发：如膜别离、反胶团萃取、超临界萃取等。3〕别离与反响耦合以及别离过程之间的耦合：如反响精馏、吸附精馏、膜精馏等。总趋势：

多样化、精细化、洁净化（环境友好）。开展趋势总趋势：第1章完第1章完24天津大学化工分离工程教案第一章绪论幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！天津大学化工分离工程教案第一章绪论幻灯片本课件PPT25某大学化工分离工程教案第一章绪论教学课件26分离过程

SeparationProcesses课程简介先修课程：物理化学、化工热力学、传递过程、化工原理。同时进展的课程：化工工艺学、化工过程分析与模拟教材：刘家祺主编.传质别离过程.高等教育出版社,2005年.分离过程

SeparationProcesse教材教材28JDSeeder,EJHenley.SeparationProcessPrinciples.化学工业出版社，2002年8月。JDSeeder,EJHenley.Sep29分离过程第1章绪论第2章传质别离过程的热力学根底第3章气液传质别离过程第4章液液传质别离过程第5章传质别离过程的严格模拟计算第6章气固、液固传质别离过程第7章别离过程的节能优化与集成分离过程第1章绪论分离过程第1章绪论主要内容及要求：了解别离操作在化工生产中的重要性，别离过程的分类，单元及装置设计变量确实定方法。分离过程第1章绪论纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之，混合物变成纯洁物那么需作功。借助一定的别离剂，实现混合物中的组分分级〔Fractionalization〕、浓缩〔Concentration〕、富集〔Enrichment〕、纯化〔Purification〕、精制〔Refining〕与隔离〔Isolation〕等的过程称为别离过程。什么是分离过程？纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之，混合物变成纯洁物那么WhySeparate?WHYWHYWhySeparate?WHYWHY33化工生产过程反应（Reactive）萃取物（ExtractiveNaturalrawmaterial）配制（Formulation）分离分离分离化工生产过程反应（Reactive）萃取物（Extracti34对分离的需求： •工程应用需要纯物质（如半导体材料）；

•原料提纯； •材料加工需要纯物质；

•有毒有害物质或非活性物质的去除（如药物）； •测试或检测用超纯标准品； •混合物组成检测（如DNA检测）；•••对分离的需求：35分析分离•规模小

•定量分析制备分离•规模小

•研究用材料工业分离•规模大

•经济例:色谱分离例:

离心分离例:精馏分离化工厂中分离设备投资约占总投资的50～90％！！！按分离的规模分类分析分离制备分离工业分离例:色谱分离例:离心分离例:36混合物（气、液、固）分离过程产品1产品2产品n能量分离剂ESA质量分离剂MSA极限程度＝热力学分离速率＝动力学混合物（气、液、固）产品1能量分离剂ESA极限程度＝热力37一、别离过程在工业生产中的地位和作用典型的化工生产装置包括：反应器；原料、中间产物和产品分离设备；泵、换热器等。分离贯穿化工过程，占有十分重要的地位。

分离装置的费用占总投资的50～90％。一、别离过程在工业生产中的地位和作用典型的化工生产装置包括：38二、传质别离过程的分类和特征（一）分离过程的分类级数：相态：有无传质发生：单级、多级固—固、固—液、固—气、气—液、液—液、气—气机械分离、传质分离处理两相以上的混合物如过滤、沉降、离心分离等。处理均相混合物二、传质别离过程的分类和特征（一）分离过程的分类级数：相态：39按物理化学原理的不同，传质分离可分为：（二）传质分离过程的分类平衡分离过程：速率分离过程：借助分离剂使均相或非均相混合物变成两相系统，再利用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配而实现分离。在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。按物理化学原理的不同，传质分离可分为：（二）传质分离过程的分40三、别离过程的集成化（一）反应过程与分离过程的耦合（二）分离过程与分离过程的耦合（三）过程的集成三、别离过程的集成化（一）反应过程与分离过程的耦合41〔一〕反响过程与别离过程的耦合化学吸收：通过溶质与溶剂中的活性组分发生反应，提高传质推动力和液相传质系数，从而提高吸收率，降低能耗和设备投资。化学萃取：溶质与萃取剂之间发生化学反应。反应（催化）精馏：反应与精馏结合，提高分离效率；同时，借助精馏手段，提高反应收率。〔一〕反响过程与别离过程的耦合化学吸收：通过溶质与溶剂中的活42膜反应器：在反应的同时，利用膜的优良分离性能，选择性的脱除产物，从而移动化学反应平衡，提高反应的收率、转化率和选择性。控制释放：将药物或生物活性物质与膜结构相结合，使其以一定的速度通过扩散等方式释放到环境中，从而达到控制药物浓度，延长药效时间，减少服用量和服用次数。膜生物传感器：由酶或微生物与膜及电极转换器组成，具有很高的识别专一性，可用于在线检测。膜反应器：在反应的同时，利用膜的优良分离性能，选择性的脱除产43〔二〕别离过程与别离过程的耦合萃取结晶（加合结晶）：加入有机溶剂使待结晶的无机盐水溶液中的一部分水被萃取出来，促进无机盐的结晶过程。吸附蒸馏：气-液-固三相分离过程，同时利用吸附选择性高、能耗低的