化学分离工程(第一章 绪论)

化工分离工程

ChemicalSeparationProcesses

Classhours:36

Credits:2.0

课程简介化工分离工程是化学工程学科的重要组成部分，是化学工程与工艺专业的一门专业必修课。本课程的任务是利用相平衡热力学、动力学的微观机理，传热、传质和动量传递理论来研究化工及其它相关过程中复杂物质的分离和纯化技术，分析和解决在化工生产、设计和科研中常用的分离过程的理论和实际问题。通过本课程的学习，要求我们

1）正确理解化工分离工程的有关基本概念和理论；

2）理解各概念之间的联系和应用；

3）掌握化工分离工程的基本计算方法；

4）能够理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题；课程简介第1章绪论第2章精馏第3章吸收第4章液液萃取第5章分离过程的节能第6章界面现象及其调控第7章新分离方法第8章化工流程模拟系统简介分离过程

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。同时进行的课程：化工工艺学教材：邓修，吴俊生.化工分离工程.科学出版社，2012.参考书：刘家祺主编.分离过程.化学工业出版社,2002.陈洪纺刘家祺.化工分离过程.化学工业出版社,1995.JDSeeder,EJHenley.SeparationProcessPrinciples.化学工业出版社，2002.第1章绪论

Chapter1Introduction1.1概述1.2分离因子1.3过程开发及方法1.4分离方法的选择基本要求：1)了解分离操作在化工生产中的重要性;2)熟悉分离过程的分类;3)掌握分离因子的概念及意义;4)了解分离方法的选择;1.什么是分离过程？纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之，混合物变成纯净物则需作功。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物质分离剂MSA借助一定的分离剂，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）等的过程称为分离过程。1.1

概述CriticalseparationsinhumanbodyKidney:theperfectultrafilter肾小球静脉动脉输尿管InIndustry工程应用需要纯物质（如半导体材料）；Needforpurematerialinengineeringapplication(semiconductors)•原料提纯；Preparationofrawmaterialsintotheircomponents•材料加工需要纯物质；Needforpurematerialformaterialsprocessing

•有毒有害物质或非活性物质的去除（如药物）；Needtoremovetoxinsorinactivecomponentsfromsolution(drugs)•测试或检测用超纯标准品；Needforultrapuresamplesfortesting•混合物组成检测（如DNA检测）；Needforanalysisofthecomponentsofthemixture(DNAtesting)•……2、分离过程的分类（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。1）平衡分离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）速率控制分离过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化工生产2.分离过程的地位炼油、石油化工：石油炼制工业通过炼油过程把原油加工为汽油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、润滑油、石蜡油、石油沥青、石焦油和各种石油化工原料等；石油化学工业以上述原料生产种类极多、范围极广的各种化学品，例如塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染料等；炼油和石油化工过程紧密结合，各种分离操作是其生产过程必不可少的组成部分。蒸馏是炼油和石油工业中最主要的分离操作过程之一。常压蒸馏和减压蒸馏按照沸程不同进行石油产品分离；除此以外，萃取用于溶剂脱蜡，润滑油精制，溶剂脱沥青和芳烃抽提等；吸附用于分子筛脱蜡、C8芳烃分离、烯烃和烷烃的分离等。医药工业：分离技术在保证药物生产及其质量中起着关键作用；抗生素等发酵类医药产品的生产中，大量应用着过滤、萃取、吸附、膜分离、离子交换、结晶、干燥等分离技术；在天然药物（如中药等）生产现代化过程中，超临界萃取、膜分离、先进的过