第七章分离方法选择

第七章分离方法的选择7.1主要分离方法分类机械分离过程传质分离过程平衡分离过程速率分离过程能量分离剂的平衡过程：冷凝、蒸发、蒸馏、节流质量分离剂的平衡过程：吸收、汽提、吸附、离交、萃取一个以上分离剂的平衡过程：萃取精馏、恒沸精馏速率控制分离过程：电渗析、膜分离、分子蒸馏场分离过程：重力场、离心力场、温度场、压力场、电磁场相平衡分离过程：气液、气固、液固、液液平衡反应分离过程：反应吸收、化学萃取、离子交换、反应精馏机械分离法过滤沉降离心分离（液固）旋风分离（气固）静电沉降网眼除沫磁法分离平衡分离法吸收气提蒸发蒸馏泡沫分离干燥吸附<升华凝聚结晶固体浸出离子交换液液萃取超临界萃取<反胶束萃取液膜分离层析分离（分配）双水相萃取速率分离法气体扩散渗透汽化电渗析反渗透超滤微滤热扩散电泳分子蒸馏分子蒸馏应用：用于对高沸点及热敏性物质进行提纯和浓缩。原理：依靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现物质的分离。特点：操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度及产品收率高。（MolecularDistillation）蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸汽分子的平均自由程。刮膜式分子蒸馏装置简图

7.2

分离方法的选择程序确定分离目的待分离混合物中各组分的物理、化学、生物学方面的性质参数列表是否可利用自然的能量是否为超高纯度的分离是否可利用热能除去量规模反应分离多级分离操作简单的分离法蒸馏法其他分离方法重力、太阳能、微生物等进行分离分离各种方式的预处理7.3

分离方法选择的一般原则1、应先试选简单的或比较简单的分离方法；2、如果组分间的选择性在分离过程中基本不变则应首先分离浓度高的那个组分；3、若可以使用蒸馏法，就应先行分离挥发度最大的组分；4、在进行萃取或萃取蒸馏（或共沸精馏）操作时，紧接着就应在下一步工序使萃取剂和溶质分开；7.4

分离方法选择的一般原则5、应避免使用第二分离剂来除去或回收分离媒介；6、过程的经济性；（1）单位产品价值高，市场寿命短的产品（2）大吨位产品，生产厂家多，市场竞争激励7、分离过程类型；8、分离生产规模。1、可行性2、分离过程类别的选择3、产品价格4、产品热敏性5、物性与分子性质6、经济因素7、安全和环保8、经验分离方法最大生产能力

精馏

萃取结晶

吸附反渗透气体渗透超滤离子交换电渗析电泳色层分离凝胶过滤近于无限制近于无限制（某些类型的塔，最大塔径为1.83m）

10~70×106kg/a

近于无限制

每一膜组件产水量0.45×106kg/a

每一膜组件渗透气体量0.9×106kg/a

每一膜组件0.45×106kg/a450×106kgH2O/a0.45×106kgH2O/a1000kg/a（以脱载体为基准）

0.24×106kg气/a，0.09×106kg液/a100kg/a（以脱载体为基准）主要分离过程在单生产线操作时的最大生产能力7.5设计的可靠性精馏萃取结晶吸附反渗透、气体膜分离、渗析和电渗析超滤离子交换电泳色层分离7.6分离过程的独立操作性能精馏萃取结晶吸附反渗透气体膜分离超滤离子交换渗析和反渗析电泳、色层分离和凝胶过滤1、论述平衡分离过程的含义，平衡分离过程包括哪些单元操作过程？平衡分离过程借助于热能、溶剂和吸附剂等媒介，使均相混合物变成两相，再将两相分离的过程。平衡分离过程包括气液传质过程（蒸馏、吸收等）、液液传质过程（萃取等）、气固传质过程（吸附等）、液固传质过程（离子交换、浸取等）。2、论述速率分离过程的含义，速率分离过程包括哪些单元操作过程？速率分离过程在浓度差、压力差、电位差等的推动力作用下，利用各组分的扩散速率差异进行分离的过程。速率分离过程包括膜分离（超滤、反渗透等）、场分离（电泳、热扩散等）。3、多组分分离计算中气液平衡基本关系包括哪些，列出各自的方程。气液平衡基本关系包括相平衡关系、汽相浓度归一化方程和液相浓度归一化方程。关系分别如下：相平衡关系：汽相浓度归一化方程：

液相浓度归一化方程：4、论述多组分分离过程的特点（1）混合物的热物性数据：为了进行相关单元及整个装置的物料衡算及热量衡算，必须要有被分离混合物及各个组分的热物性数据。在多数情况下，纯物质的热物性数据可以查到，但混合物无现成数据，需要通过纯组分物性数据进行计算。（2）实际体系的相平衡常数：对于理想气体、理想溶液体系的相平衡常数很容易计算，而实际体系相平衡常数的计算需要用活度系数、逸度系数对理想体系进行修正。（3）集态的变化：多组分混合物分离时往往伴随着集态的变化，及出现新的相，需要确定新相的参数包括温度、压力、气体或液体的流量及组成等。（4）计算机作为运算工具：由于多组分混合物分离过程的计算往往需要反复试差、迭代，或需要联立求解非线性方程组，计算工作量大，需借助计算机程序辅助进行。5、论述化工分离方法选择的一般性原则答：（1）应先试选简单的或比较简单的分离方法；（2）如果组分间的选择性在分离过程中基本不变则应首先分离浓度高的那个组分；（3）若可以使用蒸馏法，就应先行分离挥发度最大的组分；（4）在进行萃取或萃取蒸馏（或共沸精馏）操作时，紧接着就应在下一步工序使萃取剂和溶质分开；（5）应避免使用第二分离剂来除去或回收分离媒介；（6）应考虑过程的经济性，对于单位产品价值高、市场寿命短的产品，应选择成熟的分离方法；对于大吨位、生产厂家多、市场竞争激励的产品，应通过对多种方案的开发和评价，选择经济上接近最优的方法。6、简述多组分精馏中清晰分割的含义清晰分割是指轻组分全部从塔顶排出，重组分全部从塔底排出，关键组分为相邻组分。7、阐述多组分吸收逐板法计算基本步骤1）确定初值；2）计算vn；3）按ln=Anvn求出ln；4）用热量衡算确定新的温度分布；5）以新的温度分布重复计算，直到气液流率分布和温度分布都稳定为止。8、论述多组分精馏流程方案选择原则及组分分离顺序。选择原则：节省能量消耗，节省设备投资，满足工艺要求。多组分精馏分离顺序：1）易挥发组分先分；2）难分离组分后分，易分离组分先分；3）塔顶、釜两产品量尽可能相近；4）分离要求高的组分最后分；5）量大的组分应先分；6）有害组分应先分。应用：用于对高沸点及热敏性物质进行提纯和浓缩。……原理：依靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现物质的分离。特点：操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度及产品收率高。9、论述分子蒸馏单元操作的原理、特点及应用10、论述超临界萃取分离单元的原理、特点及应用原理：超临界流体萃取分离是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选