化工分离工程

分离工程

第一章绪论

1.1本课程的内容和任务

课程内容、性质与特点

该课程是化学工程专业所开设的一门专业基础课之一。分离过程是将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作，它是一门与实际生产联系极其紧密的课程，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等技术知识后的一门必修课，它利用这些课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。课程设置的目标开设本课程，使学生掌握各种常用的分离过程的基本理论、操作特点、计算方法和强化改进操作的途径。对一些新分离技术有一定的了解。1、注重基本概念的理解，为分离方法的选择、分离体系的特性分析和计算奠定基础2、从分离过程的共性出发，讨论各种分离过程的特征3、注意设计和分析能力的训练，强调理论联系实际，提高解决问题的能力。与其他课程的关系基础课《物理化学》、《化工原理》、《化工热力学》等与本课程有着相当密切的关系，是本课程的技术基础课，同时本课程又是《化工工艺》的基础，它与《反应工程》紧密相连，学好这些课才能做好毕业设计。

学习方法及要求

1.

理解重要公式的推导过程及推导假设，掌握公式及公式的使用范围；2.

掌握各种分离过程的基本原理、理论、操作特点，简捷法；3.

该课程应用性、技能性较强，须认真地做习题，加深对所学内容的理解；4.

会用计算中常用到的手册和图表提高使用图表的能力。教材和参考书

刘家祺.分离过程.北京:化学工业出版社,2002陈洪钫,刘家祺.化工分离过程.北京:化学工业出版社,19951.2分离操作在工业生产中的地位和作用分离过程在化工生产中的重要性

煤石油天然气生物质反应化工原料分离产品一般化工生产过程：2例：乙烯水合生产乙醇1-固定床催化反应器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-闪蒸塔；6-粗馏塔；

7-催化加氢反应器；8-脱轻组分塔；10-产品塔涉及分离过程：吸收：3、5、9；

精馏：6、8、10；闪蒸：4乙烯沸点：-103.9℃乙醇：78.32℃

乙醛：20.2℃二甲醚：-24.9℃乙烯93%产品废水乙醛12345678910水循环乙烯水放空放空水氢水废水作业总结：化工生产中分离的目的主要有：1、原料预处理；2、产品的分离提纯；3、

环保和安全生产的需要；4、

防止催化剂中毒。分离过程在清洁工艺中地位与作用清洁工艺：少废无废技术，生产工艺和防治污染有机的结合，将污染物减少或消灭在工艺过程中。

——面向21世纪社会和经济可持续发展的重大课题。铜铅分离无毒无污染分离技术：

浮选铜铅锌多金属硫化矿石时，因铜与铅矿物的可浮性相近，所以无论采用全混合或部分混合浮选流程，通常总是把铜与铅矿物选为铜铅混合精矿。因此，在多金属硫化矿浮选中，除了优先浮选外，都有一个铜铅分离问题。这也是选别这类矿石的关键性问题。一种零污染金矿石分离技术及装置研制成功采用介电电泳技术（指位于非匀称电场的中性微粒，由于介电极化而产生的平移运动）将一些黄金尾矿中的贵金属——“金”分离出来，实现连续作业、无污染、零排放化学工业污染来源：未回收的原料未回收的产品有用和无用的副产原料中的杂质

废物最小化？废物最小化的过程集成方法研究核设施运行及退役中的废物最小化技术清洁工艺综合考虑：

●合理的原料选择；

●反应路径的清洁化；

●物料分离技术的选择；超临界、膜分离

●确定合理的流程和工艺参数。

——废物最小化首先考虑催化剂、反应工艺和设备。作业：查询资料，下次课讨论清洁工艺与化工分离过程密切相关的有：●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、提高回收利用率、提高循环利用率；

●开发和采用新技术、新工艺、改善生产操作条件，以控制和消除污染；无污染制浆技术真的无污染？新技术必须经济可行中国古代科学家蔡伦两千多年前发明了造纸术，这项对世界具有重大影响的中国古代四大发明之一却让今天的中国人烦恼不已——“一个造纸厂污染一条河”。进入21世纪，造纸工业依然是中国污染环境的主要行业之一。近几年的无污染制浆技术更是发展迅猛，超声波制浆、生物技术制浆、自偶氧化清洁制浆、一步法清洁制浆、有机溶剂法制浆……无污染制浆新技术真的无污染？表面上减少污染排放，实际是污染物转移！清洁制浆环境友好并非零排放……一些企业将制浆废渣或污泥经处理后作为填料回用于纸板，这样的技术确实减少了该企业污染排放，但从全局来看，这类技术是有害无益的！闭路循环系统：

将过程所产生的废物最大限度地回收和循环使用。原料产品排除111222废物废物1—单元过程；2—处理清洁工艺与化工分离过程密切相关的有：

●采用生产装置的闭路循环技术；电镀污水综合处理闭路循环技术与装置石煤提钒酸性废水闭路循环处理技术清洁工艺与化工分离过程密切相关的有：

●处理生产中的副产物和废物，使之减少和消除对环境的危害；

●研究、开发和采用低物耗、低能耗、高效率的“三废”治理技术。实现分离与再循环系统，使废物最小化方法：●废物直接再循环

例：废水●进料提纯

例：氧化反应采用纯氧●除去分离过程中加入的附加物质

例：共沸剂、萃取剂●附加分离与再循环系统

例：分离废物中的有效物，循环使用一类：机械分离特点：被分离物为非均相简单的机械方法将各相分开

如：过滤、沉降…化工原理内容二类：传质分离特点：发生质量传递，均相、非均相包含：

平衡分离过程；速率控制分离

1.3传质分离过程的分类和特征分离过程平衡分离过程分离媒介：能量、物质、压力平衡分离过程——借助分离媒介，使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。分离设备混合物产品分离媒介平衡分离过程的分离单元操作闪蒸原料相态：

液体分离媒介：减压分离原理：挥发度（蒸汽压）有较大差别工业应用：海水淡化生产纯水；吸收液的解吸。精馏原料相态：汽、液或汽液混合物分离媒介：热量，有时用机械功

同上石油裂解气的深冷分离；苯、甲苯、二甲苯的分离。吸收蒸出原料相态：气体或液体分离媒介：液体吸收剂（MSA）；加入热量（ESA）

分离原理：溶解度有较大差别工业应用：由催化裂化装置主蒸塔顶产物中回收乙烷及较轻的烃。萃取或共沸精馏原料相态：汽、液或汽液混合物液体溶剂（MSA）或塔釜加热（ESA）液体共沸剂（MSA）或塔釜加热（ESA）改变原溶液的相对挥发度