化工分离工程
第一章绪论
1.1概述
1.1.1分离过程的发展与分类
随着世界工业的技术革命与发展，特别是化学工业的发展，人们发现尽管化工产品种类繁多，但生产过程的设备往往都可以认为是由反应器、分离设备和通用的机、泵、换热器等构成。其中离不开两类关键操作：一是反应器，产生新物质的化学反应过程，其为化工生产的核心；-其中离不开两类关键操作：一是反应器，产生新物质的化学反应过程，其为化工生产的核心；-于是研究化学工业中具有共同性的过程和设备的规律，并将之运用于生产的“化学工程”这一学科应运而生。
分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程的对象都是两相或两相以上的非
均相混合物，只要用简单的机械法就可将两相分离，而两相间并无物质传递现象发生传质分离过程的特点是相间传质，可以在均相中进行，也可以在非均相中进行。传统的单元操作中，蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、结晶等单元操作大多在两相中进行。依据处于热力学平衡的两相组成
不相等的原理，以每一级都处于平衡态为手段，把其他影响参数均归纳于效率之中，使其更符合实际。它的另一种工程处理法则是把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程的推动力，而把其他影响参数都归纳于阻力之中，传递速率就成为推动力与阻力的商了。上述两种工程处理法所描述的过程，都称作平衡级分离过程。分离行为在单级中进行时，往往着眼于气相或液相中粒子、离子、分子以及分子微团等在场的作用下迁移速度不同所造成的分离。热扩散、反渗透、超过滤、电渗析及电泳等分离过程都属此类,称速率控制分
离过程，都是很有发展潜力的新分离法。综上所述,分离过程得以进行的基础是在“场”的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异,并采用工程手段使之达到分离。显然，构思新颖、结构简单、运行可靠、高效节能的分离设备将是分离过程得以实施乃至完成的保证。
1.1.2 分离过程的地位
广泛的应用、科技的发展、环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用,并展示了分离过程的广阔前景:现代社会离不开分离技术,分离技术发展于现社会。
1.2 分离分子
组分i和J的通用分高因一f a ii为二组分在品I中的摩尔分率的比値除以在产品2中的比值。显然,,r的单位可以用组分的质量分率、摩尔流量或质量流量，其所得的分离因子值不变。
1.3过程开发及法
(1 )开发基础研究：针对项目的应用性基础研究和工艺特征研究，以实验室研究为主体
(2) 过程研究：进行工艺、产品、设备等的工程放大试验，包括模型试验、徽型中试、中间试验、原型装置试验及工业试验的全部过程或部分过程。
(3) 工程研究：包括技术经济评价、概念设计、数学模型、放大技术及基础设计等所以,化工新技术
开发不外乎三个关键环节：概念形成到课题的选定、技术与经济论证(可行性)和放大技术。其中，放大技术是研究开发的核心。
1. 逐级经验放大
其基本步骤是:进行小试，确定操作条件和设备形式，以及可望达到的技术经济指标。确定的依据是最终产品质量、产量和成本，并不考虑过程的机理。小试之后进行规模稍大的中试，以确定设备尺寸放大后的影响(放大效应)，然后才能放大到工业规模的大型装置。
2. 数学模型法
此法基于对过程本质的深刻理解，将复杂过程分解为多个较简单的子过程，再根据研究的目的进行合理简化,得出物理模型。
1.4分离法的选择
1可行性
要选择合适的分离法，首先应考查它的可行性。也就是说，应用该法是否可能获得所期望的结果
通过可行性判断，可以筛选合适的分离法。
第二章精馏
蒸馏(Distillation ):借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作法。
简单蒸馏(simple distillation):混合液受热部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝，分批收集不同组成的馏出液产品。
平衡蒸馏(equilibrium distillation):釜液体混合物被部分汽化，使气相与液相处于平衡状态，然后将气相与液相分开，是一种单级蒸馏操作。
精馏(rectificatio n):液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。
精馏计算：物料衡算，热量衡算，相平衡关系
计算法：双组份常用图解法；多组分常用简捷法、格计算法
普通精馏不适用下列物料的分离：
（1）待分离组分间的相对挥发度很接近于1。此时，它们的分离需要很多理论板数和很大的回流比,
因此设备投资和操作费用很大，不经济。一般认为，当分离所需的理论板数大于100时，精馏已不
适用。
（2）待分离组分形成恒沸物，此时相对挥发度等于1，平衡的汽液两相组成一样，普通精馏无法实现分离。（3）待分离物料是热敏性的，或是在高温下易发生聚合、结垢、分解等不良反应的。
（4）待回收的组分是难挥发组分，且在料液中含量很低。此时能量消耗太大，不经济。
理论板、板效率和填料的理论板当量高度
理论板:进入该板的不平衡的物流发生了充分的接触传质，离开了两相的物流间达到了平衡；在该板上发生传质接触的汽液两相各自完全混合，板上各点的汽相和液相浓度各自一样；该板上充分接触后的汽液两相实现了机械上的完全分离，离开该板的汽流中不夹带雾滴，液流中不夹带气泡，也不存在漏液。
板效率:E MV 勺1
y j y j 1
式中，分子为汽相经实际板接触传质后的增浓值；分母则为经理论板后的增浓值；效率为两者之比值。
点效率、莫夫里板效率（干板效率）、湿板效率、总板效率
理论板数只与相平衡关系、规定的分离要求和精馏操作参数（进料热状况、回流比和液气比）有关，表征物料达到规定分离要求的难易。
系统物性对板效率的影响
液相粘度：粘度高产生的气泡大，两相接触差，液相扩散系数小，效率低;
相对挥发度：相对挥发度大则气相溶解度低，液相阻力大，板效率低;
表面力：表面力对板效率影响相当小。
二元精馏计算
图解法：在x-y图上作出平衡线和操作线、对角线和曲，精馏段在精馏段操作线与平衡线之间画
得的梯级即为精馏段的理论板数，在提馏段操作线与平衡线画出的梯级数为提馏段的理论板数。
汽液平衡关系；相邻两板之间汽液两相组成的操作关系；原料液的组成；进料热状况；操作回流比；
分离程度
精馏段各组分的摩尔汽化焓相等；气液接触时因温度不同而交换的的显热可以忽略不计；塔的热损失可以忽略不计
操作线程
R 1 y(R 1)X(R 1)X D
提馏段操作线程y （节）x（V B）X B
Feed stage con siderati ons
冷液进料、饱和液体、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料
饱和蒸汽的摩尔焓—原料的摩尔焓
饱和蒸汽的摩尔焓-饱和液体的摩尔焓
q 线程：y (-q )x (-^)
q 1 q 1
平衡级与进料板位置的确定
精馏的简捷计算（多组分精馏）
关键组分进料中按要求选取的两个组分（大多是挥发度相邻的两个组分它们对物料的分离起控制
作用。挥发度大的称为轻关键组分（LK）,它在塔釜中的浓度必须加以控制，不能大于某个规定值；两组分中挥发度大的称为重关键组分（HK），为达到分离要求，它在塔顶产品中的含量必须加以控制。料液中比轻关键组分更易挥发的组分为轻非关键组分（LNK），简称为轻组分；比重关键组分更难挥
进料热状态参数q : q
发的组分称为重非关键组分（HNK），简称为重组分。
在多组分精馏中，只在塔顶或塔釜出现的组分为非分配组分』在塔顶和塔釜均出现的组分则为分 _ 配组分。LK 和HK肯定同时在塔顶和塔釜出现，是当然的分配组分。
多组分精馏过程特性：
对二组分精馏，设计变量值被确定后，很容易用物料衡算式，汽液平衡式和热量衡算式从塔的任一
端出发作逐板计算，无需进行试差。
但在多组分精馏中，由于不能指定馏出液和釜液的全部组成，要进行逐板计算，必须先假设一端的
组成，然后通过反复试差求解。
精馏塔的分离要求通常有两个,它们可以是产品的纯度和流量（或回收率），但至少有一个应是纯度
多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别：
在多组分精馏中，关键组分的含量分布有极大值；非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在馏出液中；重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成几乎恒浓的区域；全部组分均存在于进料板上，但进料板含量不等于进料含量，塔各组分的含量分布曲线在进料
板处是不连续的 在精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成，而总的级间流量分布则主要反映了热量衡算的限制 最小理论板数N mn ：精馏塔在操作过程中，将塔顶蒸气全部冷凝，其凝液全部返回塔顶作为回流，
称此操作为全回流（total reflux ），回流比R 为无穷大（R= ）。此时通常不进料，塔顶、塔底不采出 故精馏塔气、液两相流量相等，L = V ，两操作线斜率均为1,并与对角线重合。由于全回流操作时， 使每块理论板分离能力达到最大，完成相同的分离要求，所需理论板数最少，并称其为最小理论板 数 N min 。
芬斯克程
适宜回流比
0.5668
吉利兰关联式：N Nmin 0.75 1 R Rmin
N 1 R 1 多组分精馏的FUG 简捷计算法 ①首先用芬斯克程计算最少理论板数；②计算给定条件下的最小回流比；③应用吉利兰经验关联式 估算所需理论板数。
FUG 法适合于新塔的设计计算，习惯需要指定以下三个变量：实际回流流率与最小回流流率之比;
参考组分（通常是重关键组分）的切割程度；另一组分（通常为轻关键组分）的切割程度
精馏的简捷计算例题-见课件
格的多组分精馏计算
精馏的定态数学模型
iB X Fi
1 q
恩特伍德程（估算最小回流比）：i iB X D y
y e X e
R m 1 i iB
N m .
ig[(?)D /(」)w ] X B X B lg AB N min LK,D HK,W
LK,D )(1 HK,W ) lg LK HK 最小回流比Rmin : R min
1、简述分子蒸馅的过程、特点及机理。分子平均自由程、分子蒸馅。设计分子蒸馅的重要数据参数。 答：①分子从液相主体向蒸发表面扩散；②分子在液相表面上的自山蒸发；③分子从蒸发表而向冷凝而飞射；④分子在冷凝面上冷凝。特点：1、普通蒸馆在沸点温度下进行分离, 分了蒸镉可以在任何温度下进行，只要冷热两面间存在着温度差，就能达到分离目的。2、普通蒸懈是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成相平衡状态;而分子蒸饰过程屮, 从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，中间不为其它分子发生碰撞，理论上没有返冋蒸发面的可能性，所以，分子蒸憎过程是不可逆的。3、普通蒸僻有鼓泡、沸腾现象；分子蒸僻过程是液层表面上的自市蒸发，没有鼓泡现象。4、表示普通蒸饰分离能力的分离因索与纽元的蒸汽压之比有关，表示分了蒸镉分离能力的分离因素则与组元的蒸汽压和分了量之比冇关，并可由相对蒸发速度求出。机理：分了蒸憎机理是根据被分离混合物各组分分了平均口由程的差界。蒸发表面?冷凝表面Z间距离小于轻相分子的平均自由程、大于重相分子的平均自由程时，轻相分了在碰撞Z前便冷凝、不会被返回，而重相分了在冷凝Z前便相互碰撞而返回、不发牛冷凝，这样轻相重相便被分离开。分子自由程（1）分子在两次连续碰撞之间所走的路程的平均值叫分子平均自由程。（2）分子蒸懾是一种在髙真空条件下，根据被分离混合物各组分分了平均自由程的差异进行的非平衡蒸惚分离操作。重要参数：分了蒸发速度、蒸汽圧、分解危险度、分离因数。 2、反胶束的形成、萃取及过程 答：表面活性剂溶于非极性的有机溶剂屮，当具浓度超过临界胶束浓度时，在有机溶剂内形成的胶束叫反胶束，或称反相胶束。在反胶束屮，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的冇机溶剂接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核。此极性核具冇溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成了“水池”。萃取原理：蛋白质进入反胶束溶液是一种协同过程。即在两相（有机相和水相）界面的表血活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界而形成了包含有蛋白质的反胶束，此反胶朿扩散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取。萃取过程是静电力、疏水力、空间力、亲和力或几种力协同作用的结果, 其小蛋口质与表而活性剂极性头间的静电相互作用是主要推动力。根据所用农面活性剂类型，通过控制水相pH高于或低丁?蛋白质的等电点，达到正萃反萃的F1的。利用表面活性剂在冇机相中形成反胶团，反胶团在冇机相中形成分散的亲水微环境，使一些水溶性生物活性物质，如蛋口质、肽、氨基酸、酶、核酸等溶于其小，这种萃取方法叫反胶团萃取。反胶束萃取是一种特殊方式的萃取操作，是利用反胶束将纟R 分分离的一种分离技术。被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。反胶团萃取蛋白质的“水壳模型”的过程：（1）蛋白质到达界面层，宏观两相（有机相、水相）界面间的表面活性剂层同邻近的蛋白质发生静电作用而变形。（2）蛋白质分子进入反胶团内，两相界面形成包含蛋白质的反胶团。（3）包含有蛋白质的反胶团进入有机相。 3、双水相萃取的性质以及是如何萃取的。 答：特点与技术特征：①体系冇生物的亲和性（生理慕础为水溶液）；②体系能进行萃取性的生物转化；③体系能与细胞相结合，操作既能节省萃取设备和时间，又能避免细胞内陆的损失； ④亲和萃取可大大提高分配系数和萃収专一性；⑤任何两相体系不要求特殊处理就可与后续纯化工艺相链接；⑥开发廉价新型的双水相体系。萃取原理：依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的物性不同时，物质进入双水和系后，由于表曲性质、电荷作用和各种力（如疏水键、氢键和离子键等）的存在和环境因索的影响，使其在上下相中的浓度不同，从而达到萃取的冃的。影响双水相萃取的因素：1、聚合物及其相对的分子量2、系数长度对分配平衡的影响3、离子环境対蛋白质在两和系统中的影响4、体系PH值影响5、温度的影响。双水相体系的形成、双水相体系萃取：两有机物（一般是亲水性高聚物）或有机物与无机盐在水中以适当浓度溶解后，形成互不相溶的两相体系，每相中均含冇大量的水（85?95% ）,此体系叫双水相体系。双水相体系形成后，利用双水相体系进行物质分离的操作叫双水相萃取。被分离物质是蛋白质、酶、核酸、颗
分离工程复习题库 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 2、分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 3、汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。 4、精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 9、对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。
15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示（Ni-Nv-Nc 即设计变量数-独立变 量数-约束关系） 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越咼对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V - SL ）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递）, （通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度 的质量传递或者不同化学位物流的直接混合） 25、通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数）, 为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。 29、分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。 30、回流比是（可调）设计变量。 第二部分选择题 1下列哪一个是速率分离过程（） a. 蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离
化工分离过程试题库(复习重点) 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 2、分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 3、汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。 4、精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 9、对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。 15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18、设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示( Ni=Nv-Nc即设计变量数=独立变量数-约束关系 ) 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越高对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V = SL）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递），（通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合）。 25、通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数），为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。
制药分离工程考试题 目
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 制药工业包括：生物制药、化学合成制药、中药制药；生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。原料药的生产包括两个阶段：第一阶段，将基本的原材料通过化学合成、微生物发酵或酶催化反应或提取而获得含有目标药物成分的混合物。第二阶段，常称为生产的下游过程，主要是采用适当的分离技术，将反应产物或中草药粗品中的药物或分纯化成为药品标准的原料药。分离操作通常分为机械分离和传质分离两大类。 萃取属于传质过程 浸取是中药有效成分的提取中最常用的。浸取操作的三种基本形式：单级浸取，多级错流浸取，多级逆流浸取。中药材中所含的成分：①有效成分 ②辅助成分 ③无效成分 ④组织物 浸取的目的：选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。对中药材的浸取过程：湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换。 浸取溶剂选择的原则：①、对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量。②、与溶剂之间有足够大的沸点差，以便于采用蒸馏等方法回收利用。③、溶质在统计中的扩散系数大和粘度小。④、价廉易得，无毒，腐蚀性小。浸取辅助剂的作用：①、提高浸取溶剂的浸取效能。②、增加浸取成分在溶剂中的溶解度。③、增加制品的稳定性。④、除去或减少某些杂质。浸取过程的影响因素：①、药材的粒度。②、浸取的温度。③、溶剂的用量及提取次数。④、浸取的时间。⑤、浓度差。⑥、溶剂的PH 值。⑦、浸取的压力。浸出的方法：浸渍、煎煮、渗漉。超声波协助浸取，基本作用机理：热学机理、机械机理、空化作用。超声波的空化作用：大能量的超声波作用在液体里，当液体处于稀疏状态时，液体将会被撕裂成很多小的空穴，这些空穴一瞬间闭合，闭合时产生高达几千大气压的瞬间压力，即称为空化效应。微波协助浸取特点：浸取速度快、溶剂消耗量小。局限性：只适用于对热稳定的产物，要求被处理的物料具有良好的吸水性。萃取分离的影响因素：①、随区级的影响与选择原则。②、萃取剂与原溶剂的互溶度。③、萃取剂的物理性质。④、萃取剂的化学性质。破乳的方法：①、顶替法（加入表面活性更强的物质）②、变型法（加入想法的界面活性剂）③、反应法 ④、物理法 超临界流体的主要特征：①、超临界的密度接近于液体。 ②、超临界流体的扩散系数介于气态与液体之间，其粘度接近气体。③、当流体接近临界区时，蒸发热会急剧下降，有利于传热和节能。④、流体在其临界点附近的压力或温度的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。 1二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定： ① 临界温度低（Ｔc ＝31.3℃)，接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。② 临界压力（7 . 38MPa ）处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。③ 具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。因而，SC-CO2 萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。④ SC-CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。 2分子蒸馏过程的特点 分子蒸馏在极高的真空度下进行， 且蒸发面与冷凝面距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的进程中彼此发生碰撞几率小 2分子蒸馏过程中，蒸汽分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论上没有返回蒸发面的可能，故分子蒸馏过程为不可逆过程③分子蒸馏的分离能力不但与各组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分于量有关。④分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象。 3结晶过程的特点 1) 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。有时用其他方法难以分离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。2) 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布等)。 3) 能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，三废排放少，有利于环境保护。 4) 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 4 降低膜的污染和劣化的方法 1)预处理法 ；有热处理、调节pH 值、加螯合剂(EDTA 等)、氯化、活性炭吸附、化学净化、预微滤和预超滤等。 2)操作方式优化； 膜污染的防治及渗透通量的强化可通过操作方式的优化来实现， 3)膜组件结构优化 ； 膜分离过程设计中，膜组件内流体力学条件的优化，即预先选择料液操作流速和膜渗透通量，并考虑到所需动力，是确定最佳操作条件的关键。膜组件清洗； 膜的清洗方法有水力清洗、机械清洗、化学清洗和电清洗四种。 1电泳是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷酸等）在惰性支持介质中（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等），于电场作用下向其对应得电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。 2超声波的空化效应 当空穴闭合或微泡破裂时，会使介质局部形成几百到几千K 的高温和超过数百个大气压的高压环境，并产生很大的冲击力，起到激烈搅拌的作用，同时生成大量的微泡，这些微泡又作为新的气核，使该循环能够继续下去，这就是空化效应。 3微波协助浸取的 原理 微波是一种非电离的电磁辐射,被辐射物质的极性分子在微波电磁场中可快速转向并定向排列,由此产生的撕裂和相互摩擦将引起物质发热,即将电能转化为热能,从而产生强烈的热效应。因此，微波加热过程实质上是介质分子获得微波能并转化为热能的过程。 4反胶团萃取的萃取原理： 反胶团萃取的本质仍然是液-液有机溶剂萃取。 反胶团萃取利用表面活性剂在有机溶剂中形成反胶团，从而在有机相中形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中。 5高分子膜制备 L-S 法（相转化法）（1）高分子材料溶于溶剂中并加入添加剂配制成膜液。 （2）成型。（3）膜中的溶剂部分蒸发。（4）膜浸渍在水中。（5）膜的预压处理 6热致相分离法 （1）高分子-稀释剂均相溶液的制备； 稀释剂室温下是固态或液态，常温下与高分子不溶，高温下能与高分子形成均相溶液。（2）将上述溶液制成所需要的形状（3）冷却（4）脱出稀释剂 溶剂萃取或减压蒸馏等方法（5）干燥 7浓差极化：在膜分离操作中，溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。 8凝胶极化：膜表面附近浓度升高，增大膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层的现象。 9反渗透 ：反渗透过程就是在压力的推动下，借助于半透膜的截留作用，将溶液中的溶剂与溶质分离开来。反渗透现象:若在盐溶液的液面上方施加一个大于渗透压的压力，则水将由盐溶液侧经半透膜向纯水侧流动的现象。 10电渗析：利用待分离分子的荷点性质和分子大小的差别，以外电场电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作. 11离子交换： 能够解离的不溶性固体物质在与溶液中的离子发生离子交换反应。利用离子交换剂与不同离子结合力的强弱，将某些离子从水溶液中分离出来，或者使不同的离子得到分离。 12多效蒸发逆流加料特点：1.前后不能自动流动，需送料泵；2.无自蒸发；3.各效粘度变化不明显；4.适宜于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发，不适用于热敏性物料的蒸发。 13热泵蒸发是指通过对二次蒸气的绝热压缩，以提高蒸气的压力，从而使蒸气的饱和温度有所提高，然后再将其引至加热室用作加热蒸气，以实现二次蒸气的再利用。 14分子蒸馏是一种在高真空条件下进行的非平衡分离的连续蒸馏过程，又称为短程蒸馏。分子蒸馏原理 分子蒸馏是依靠不同物质的分子在运动时的平均自由程的不同来实现组分分离的一种特殊液液分离技术。混合液中轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自由程较小。 15分子蒸馏应满足的两个条件：①轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。 16分子蒸馏设备的组成 ： 一套完整的分子蒸馏设备主要由进料系统、分子蒸馏器、馏分收集系统、加热系统、冷却系统、真空系统和控制系统等部分组成。 17同离子效应：增加溶液中电解质的正离子（或负离子）浓度，会导致电解质溶解度的下降的现象。 18均相初级成核：洁净的过饱和溶液进入介稳区时，还不能自发地产生晶核，只有进入不稳区后，溶液才能自发地产生晶核。这种在均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。 19剪应力成核：当过饱和溶液以较大的流速流过正在生长中的晶体表面时，在流体边界层存在的剪应力能将一些附着于晶体之上的粒子扫落，而成为新的晶核。 20接触成核：当晶体与其他固体物接触时所产生的晶体表面的碎粒。在过饱和溶液中，晶体只要与固体物进行能量很低的接触，就会产生大量的微粒。 21二次成核：在已有晶体的条件下产生晶核的过程。 二次成核的机理主要有流体剪应力成核和接触成核。
化工分离工程复习题 第一章 1、求解分子传质问题的基本方法是什么？ 1）分子运动理论2）速率表示方法（绝对、平均）3）通量 2、漂流因子与主体流动有何关系？ p/p BM反映了主体流动对传质速率的影响，定义为“漂流因子”。因p＞p BM，所以漂流因数p/p BM＞1，这表明由于有主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。 3、气体扩散系数与哪些因素有关？ 一般来说，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力的函数。 4、如何获得气体扩散系数与液体扩散系数？ 测定二元气体扩散系数的方法有许多种，常用的方法有蒸发管法，双容积法，液滴蒸发法等。液体中的扩散系数亦可通过实验测定或采用公式估算。 5、描述分子扩散规律的定律是费克第一定律。 6、对流传质与对流传热有何异同？ 同：传质机理类似；传递的数学模型类似；数学模型的求解方法和求解结果类似。 异：系数差异：传质：分子运动；传热：能量过去
7、提出对流传质模型的意义是：对流传质模型的建立，不仅使对流传质系数的确定得以简化，还可以据此对传质过程及设备进行分析，确定适宜的操作条件，并对设备的强化、新型高效设备的开发等作出指导。 8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么？各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么？ 停滞膜模型要点：①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处，气液两相出于平衡状态。③在两个停滞膜以外的气液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。关系：液膜对流传质系数k°G=D/(RTz G),气膜对流传质系数k° =D/z L对流传质系数可通过分子扩散系数D和气膜厚度z G或液膜厚度z L来计算。模型参数：L 组分A通过气膜扩散时气膜厚度为模型参数，组分A通过液膜扩散时液膜厚度为模型参数。 溶质渗透模型要点：①液面是由无数微笑的流体单元所构成，当气液两相出于湍流状态相互接触时，液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前，液体单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等，接触开始后，相界面处立即达到与气相平衡状态。②随着接触时间的延长，溶质A通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。液体单元在界面处暴露的时间是有限的，经过时间θc后，旧的液体单元即被新的液体单元所置换而回到液相主体中去。在液体单元深处，仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交换，每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系：k cm=2[D/(πθc)]1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和暴露时间θc计算。模型参数：暴露时间。 表面更新模型要点：溶质向液相内部传质为非稳态分子扩散过程。界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄，界面上各种不同年龄的液体单元都存在。不论界面上液体单元暴露时间多长，被置换的概率是均等的。单位时间内表面被置换的分率称为表面更新率，用符号S表示。关系：k cm=(DS)1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和表面更新率S 计算。模型参数：表面更新率。 9、对流传质系数有哪几种求解方法，其适用情况如何？
课程名称：制药分离工程 一、考试的总体要求： 全面掌握制药分离工程单元操作的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理选定单元操作和进行相关的设计计算；对制药过程中的某些现象进行分析，并根据具体情况对操作进行优化。具有扎实的专业基础知识、能灵活应用所学知识分析并解决实际问题的能力。 二、考试的内容及比例：（重点部分） （1）制药分离过程（10%） 制药分离过程是制药生产的主要单元操作，掌握制药分离工程单元操作的地位、特征和一般规律，以及制药单元过程设计的内容、特点。主要包括制药分离过程的特点、设计的目的和要求及单元过程的选择依据。 （2）蒸馏与精馏（10%） 正确掌握精馏过程的设计计算方法，能够对给定分离要求的精馏过程进行计算分析，包括蒸馏和精馏的区别、气液平衡、理论板和回流比和精馏过程概念与计算。 （3）萃取和浸取（10%） 掌握单级液液萃取和浸取过程的特征和设计计算方法（物料衡算），能够对萃取过程的萃取剂、萃取相和萃余相进行计算分析。包括三角形相图和杠杆定律、萃取的相平衡关系、单级萃取器的物料衡算、浸取相平衡和单级浸取。 （4）结晶（15%） 掌握结晶过程的原理、相平衡关系以及晶核生程和生长的规律，能够进行结晶器物料衡算和结晶颗粒数的计算。包括结晶-溶解的相平衡曲线及其分区、晶核的生产和晶体的成长、结晶过程的控制手段、间歇结晶器。 （5）吸附和离子交换（15%） 正确掌握吸附和离子交换装置的性能特征及设计方法，能够根据分离要求合理选用吸附剂或离子交换剂，并进行相关的计算分析。包括吸附等温线方程、吸附过程的影响因素、离子交换平衡方程和速度方程、典型吸附剂和离子交换剂。 （6）色谱分离法（15%） 正确掌握色谱分离法的基本原理和有关计算方法，能够根据分离要求选择合适的色谱法种类及进行设计。包括色谱法平衡关系及分配系数、阻滞因数和洗脱容积、色谱法的塔板理论、色谱分离的主要影响因素和应用原则。 （7）膜分离（15%） 掌握膜性能特征的表征参数，能够根据分离要求设计膜分离流程以及合理选用膜组件。包括膜性能的表征参数、浓差极化现象、膜过滤装置的设计方法。 （8）非均一系的分离（10%） 掌握沉降和过滤两类方法的原理和设计计算，能够根据分离要求合理选定分离方式，并进行相关设计。包括重力沉降、离心沉降、过滤器的设计。 三、试卷题型及比例 考试试卷主要包括以下题型：名词解释、计算题、简答题、论述题，各类的比例为名词解释占10%、计算题占10%、简答题占40%、论述题占40%. 四、考试形式及时间 考试形式为笔试。 五、主要参考教材（参考书目） 白鹏等主编，制药分离工程，2002. 吴梧桐主编，生物制药工艺学，中国医药科技出版社，1992
MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶 剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立
三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。
化工分离工程 第一章绪论 1.1概述 1.1.1 分离过程的发展与分类 随着世界工业的技术革命与发展,特别是化学工业的发展,人们发现尽管化工产品种类繁多,但生产过程的设备往往都可以认为是由反应器、分离设备和通用的机、泵、换热器等构成。其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-于是研究化学工业中具有共同性的过程和设备的规律,并将之运用于生产的“化学工程”这一学科应运而生。 分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程的对象都是两相或两相以上的非均相混合物,只要用简单的机械方法就可将两相分离,而两相间并无物质传递现象发生传质分离过程的特点是相间传质,可以在均相中进行,也可以在非均相中进行。传统的单元操作中,蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、结晶等单元操作大多在两相中进行。依据处于热力学平衡的两相组成不相等的原理,以每一级都处于平衡态为手段,把其他影响参数均归纳于效率之中,使其更符合实际。它的另一种工程处理方法则是把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程的推动力,而把其他影响参数都归纳于阻力之中,传递速率就成为推动力与阻力的商了。上述两种工程处理方法所描述的过程,都称作平衡级分离过程。分离行为在单级中进行时,往往着眼于气相或液相中粒子、离子、分子以及分子微团等在场的作用下迁移速度不同所造成的分离。热扩散、反渗透、超过滤、电渗析及电泳等分离过程都属此类,称速率控制分离过程,都是很有发展潜力的新分离方法。综上所述,分离过程得以进行的基础是在“场”的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异,并采用工程手段使之达到分离。显然,构思新颖、结构简单、运行可靠、高效节能的分离设备将是分离过程得以实施乃至完成的保证。 1.1.2 分离过程的地位 广泛的应用、科技的发展、环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用,并展示了分离过程的广阔前景:现代社会离不开分离技术,分离技术发展于现社会。 1.2 分离分子
1-2分别给岀生物制药、化学制药以及中药制药的含义。 生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。 化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称全合成）；或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成）。 中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成（如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等）和加工制成（如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近 年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等）。 1-5试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。 1-10试按照过程放大从易到难的顺序，列岀常用的8种分离技术。 1-11结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？ 1-12吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种 2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。 ①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中 ②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力 ③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散 2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。 ①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量 ②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用 ③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小 ④价廉易得，无毒，腐蚀性小 生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。乙醇介于极性和非极性之间，乙醇含量90%以上时适合浸取挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等；50%?70时，适合浸取生物碱、 苷类；50%以下时，适合浸取苦味质。蒽醌类化合物。 2-6固液浸取工艺方法都有哪些，各用什么设备。浸取工艺： 单级浸取工艺。单级浸取工艺比较简单，常用于小批量生产，缺点是浸岀时间长，药渣也能吸收一定量的浸出液，可溶性成分的浸出率低，浸出液的浓度也较低，浓缩时消耗热量大。 单级回流浸取工艺。又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯仿、石油醚）浸提药材及一些药材提脂。提高了提取率，使提取与浓缩紧密结合在一起，缺点提取液受热时间长，对热敏性药材不适宜。 单级循环浸渍浸取工艺。有点提取液澄明度好，密闭提取温度低，乙醇消耗量比其他工艺低，缺点液固比大。 多级浸取工艺。 半逆流多级浸取工艺。保持了循环提取法的优点，克服了酒用量大的缺点，从操作上看奇数不急偶数有规律。 连续逆流浸取工艺。浸岀率高，浸岀液浓度也高，消耗的热能少，浸岀速度快。 2-7影响浸取的主要因素有哪些。（1 ）浸取溶剂选择和辅助剂的添加
2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准
2007—2008学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A卷）答案及评分标准 注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。 院系:化学化工学院 专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 三、判断题（本大题14分，每小题2分，对的打√，错的打×） 1、对拉乌尔定律有偏差的物系一定是恒沸体系。…………………………………………（×） 2、绝热闪蒸过程，节流后的温度降低。…………………………………………………（√ ） 3、若组成为 i z的物系，1 > ∑K X i i ，且1 /> ∑ i i k y，其相态为气液两相。………………（√ ） 4、在精馏操作中回流比是可调设计变量。………………………………………………（√ ） 5、在萃取精馏操作中，液相流率总是大于气相流率。……………………………………（×） 6、在萃取精馏中所选的萃取剂使p1A值越大，溶剂的选择性越大。……………………（√ ） 7、吸收中吸收因子小的组分是易于吸收组分。…………………………………………（×） 四、分析题（本大题10分，每小题5分） 1、分析下图的点E，D，C三点表观吸附量为什么等于零？曲线CD及DE说明了溶质优先被吸附还是溶剂优先被吸附？为什么？ 2、预将甲苯-烷烃二元恒沸物进行分离，现以甲醇为恒沸剂分离甲苯-烷烃的流程如图，分析各塔物流，并将恒沸精馏塔和脱甲醇塔分离过程用三角相图表示出来。 答：C，E点为纯溶液，所以吸附前后无浓 度变化，表观吸附量为零。D点，按溶液配比吸 附，所以吸附前后也无浓度变化，表观吸附量为 零。曲线CD说明了溶质优先被吸附，曲线DE 说明了溶剂优先被吸附。 答：分析可知： 恒沸精馏塔：由于恒沸剂加入过量，塔底为甲醇 －甲苯的混合物，塔顶烷烃-甲醇的 二元恒沸物。 脱甲醇塔：塔底为甲苯，塔顶为甲苯-甲醇的二元 恒沸物。 萃取塔：塔底为甲醇水溶液，塔顶为烷烃。 脱水塔：塔底为水，塔顶为甲醇。 相图如下： 3
简答 1. 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合各类学科的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。 化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称全合成）; 或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成）。 中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主。 2. 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。 3. 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的5 种分离技术。 4. 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？ 5. 在液液萃取过程选择萃取剂的理论依据和基本原则有哪些？ 6. 比较多级逆流萃取和多级错流萃取，说明两种方法的缺优点多级错流萃取流程特点是萃取的推动力较大，萃取效果好。但所用萃取剂量较大，回收溶剂时能量消耗也较大，工业上也较少采用这种流程。 多级逆流萃取流程中，萃取相的溶质浓度逐渐升高，但因在各级中其分别与平衡浓度更高的物料进行解触，所以仍能发生传质过程。萃余相在最末级与纯的萃取剂接触，能使溶质浓度继续减少到最低程度。此流程萃取效果好且萃取剂消耗小，在生产中广泛应用。 7. 如何判断采用某种溶剂进行分离的可能性与难易。 8. 给出分配系数与选择性系数的定义。 分配系数K:是指溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的质量分率之比。选择性系数B:是指萃取相中溶质与稀释剂的组成之比和萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。1
时，萃取操作可以进行，B =1时萃取操作不能进行 9. 液液萃取的影响因素有哪些？ 萃取剂的影响，操作温度的影响，原溶剂条件的影响（值、盐析、带溶剂），乳化和破乳 10. 结合超临界二氧化碳的特性说明超临界二氧化碳萃取技术的优势与局限性。 11. 试对超临界萃取应用于天然产物和中草药有效成分的提取的优势与局限性进行评价。 12. 简述反胶团与胶团的定义 胶团:将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶团浓度时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集集体，称为胶团 反胶团:若向有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过临界胶团浓度时，便会在有机溶剂中也形成聚集体。 13. 试说明反胶团萃取的原理及特点 反胶团萃取的萃取原理:反胶团萃取的本质仍然是液- 液有机溶剂萃取。反胶团萃取利用表面活性剂在有机溶剂中形成反胶团，从而在有机相中形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中。 14. 试说明双水相的基本原理和特点？ 基本原理: 依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。当物质进入双水相体系后，由于表面性质电荷作用和各种力（如憎水键氢键和离子键等）的存在和环境因素的影响，在上相和下相间进行选择性分配，这种分配关系与常规的萃取分配关系相比，表现出更大或更小的分配系数。 特点: 1 .易于放大2. 双水相系统之间的传质和平衡过程速度快，回收效率高3. 易于进行连续化操作，设备简单，且可直接与后续提纯工序相连接，无需进行特殊处理4. 相分离条件温和，因而会保持绝大部分生物分子活性，而且可直接用在发酵中5. 可以采用多种手段来提高选择性或提高收率6. 操作条件温和，整个操作过程在常温下进行。15. 膜分离技术的特点是什么? （1）膜分离过程不发生相变化，与有相变化的分离法和其他分离法相比，能耗要低。 （2）膜分离过程是在常温下进行，因而特别适用于对热敏感的物质，假如汁、酶、药品等的分离、分级、浓缩与富集。 （3）膜分离技术不仅适用于有机物和无机物，从病毒、细菌到微粒的广泛分离的范围，而且还适用于很多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的 分离、一些共沸物或近沸点物系的分离等。 （4）由于只是用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简单，操纵轻易，易自控、维修。 16. 什么是浓差极化？它对膜分离过程有什么影响？ 当溶剂透过膜，而溶质留在膜上时，膜面上溶质浓度增高，这种膜面上的溶质浓度高于主体中溶质浓度的现象叫浓差极化。浓差极化可造成膜的通量大大降低，对膜分
2007—2008学年分离工程课程期末考试试卷（A卷）答案及评分标准 注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。 院系:化学化工学院 专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 一、填空题（本大题20分，每空1分） 1、分离工程分为( 机械分离法)和( 传质分离法)两大类。 2、对拉乌尔定律产生偏差的溶液称为( 非理性溶液)或( 实际溶液)。 3、对于能生成二元恒沸物的物系来说，在恒沸点处气液相两相组成（相等）。在恒沸点两侧组分的挥发能力（不同或相反）。 4、端值常数A为( 0 )时体系为理想溶液，A为( <0 )时体系为负偏差溶液。 5、用郭氏法分析，串级单元的可调设计变量为（1 ），侧线采出板的可调设计变量为（0 ）。 6、根据萃取精馏原理，通常希望所选择的萃取剂与塔顶组分形成具有（正）偏差的非理想溶液，与塔底组分形成理想溶液或具有（负）偏差的非理想溶液。 7、萃取精馏塔中，当原料以液相加入时，则提馏段中的溶剂浓度将会因料液的加入而变得比精馏段（低），此时为了保证整个塔内萃取剂的浓度，常将部分溶剂随（料液）一起加入。 8、恒沸精馏过程恒沸剂的加入不仅影响原溶液组分(挥发度或相对挥发度a)，同时与原溶液中的一个或几个组分形成恒沸物，当形成最低温度的恒沸物时恒沸剂从塔（顶）出来。 9、在多组分精馏过程中，由芬斯克公式计算的最少理论板数决定于两组分的分离要求和（挥发度或相对挥发度a），与进料组成（无关）。 10、吸附负荷曲线是以（吸附剂中吸附质的浓度）为纵坐标绘制而成，透过曲线是以（流出物中吸附质的浓度）为纵坐标绘制而成。
二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 '1'1,y x ，则 （ C ） （A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是 （ D ） （A ）闪蒸罐的温度 （B ）闪蒸罐的压力 （C ）气化率 （D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ A ） （A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 （ A ） （A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是 （ A ） （A ）正偏差溶液 （B ）理想溶液 （C ）负偏差溶液 （D ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率?的变化为 （ C ） （A ）y 2上升，?下降 （B ）y 2下降，?上升 （C ）y 2上升，?不变 （D ）y 2上升，?变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A <1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡 （ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 （ D ） （A ）难吸收的组分 （B ）较轻组份 （C ）挥发能力大的组分 （D ）吸收剂中的溶解度大 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 （ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 10、液相双分子吸附中，U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂 （ A ） (A) 始终优先吸附一个组分的曲线 (B) 溶质和溶剂吸附量相当的情况 (C) 溶质先吸附，溶剂后吸附 (D) 溶剂先吸附，溶质后吸附