化工分离工程0讲义5[1]

《化工分离工程》课程教学大纲英文名称：Chemical Separation Engineering课程类型：学科基础课课程要求：任选学时/学分：32/2适用专业：高分子材料与工程一、课程性质与任务化工分离工程是研究过程工业中物质分离和纯化的工程技术学科。

本课程讲授传质与分离工程的原理和应用，利用前期课程中介绍的有关相平衡、热力学、传热、传质等理论来研究化工生产实际中一些主要的传质单元操作，从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的特征，强调将工程与工艺相结合的观点，理论联系实际，以提高解决实际问题的能力以及设计和分析计算能力。

通过本课程的学习，学生应掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格的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。

二、课程与其他课程的联系本课程是高等学校化学工程与工艺专业的一门主干课程，是学生在具备了物理化学、化工原理等技术基础知识后的一门学科基础课。

课程内容的基础概念和基本定律在化工原理课程中已经学过，是化工原理课程的延伸，主要讲授传质与分离工程的原理及在多组分物系中的应用，为后续的化工工艺设计课程、化工过程开发课程及毕业设计等环节奠定理论基础。

三、课程教学目标本课程着重基本概念的理解，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。

从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的特征。

强调将工程与工艺相结合的观点，以及设计与分析能力的训练；强调理论联系实际，以提高解决工程实际问题的能力。

1.了解分离操作在化工生产中的重要性，掌握传质分离过程的分类和特征；2.掌握相平衡及相平衡常数的计算方法，掌握多组分物系的泡点和露点计算；3.理解多组分精馏过程的原理、流程，掌握简捷法计算精馏过程；4.了解特殊精馏原理及流程，熟悉萃取精馏、共沸精馏的简单计算；5.了解多组分吸收和解吸过程原理及流程，掌握平均吸收因子法、有效吸收因子法计算多组分吸收过程；熟悉解吸方法；通过课程学习，要求学生能掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格计算方法及强化改进操作的途径，掌握较为前沿的新分离技术。

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。

华东理工大学《化工分离工程》教学大纲教学重点与难点1. 绪论讲解分离过程的特征，区分分离因子和固有分离因子，讲解用其判断一个分离过程分离的难易程度。

讲解平衡分离的的原理和处理的手段。

本章重点：掌握分离过程的特征，分离因子和固有分离因子的区别，平衡分离和速率分离的原理。

本章难点：用分离因子判断一个分离过程进行的难易程度，分离因子与板效率之间的关系。

2. 单级平衡过程熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；重点讲解汽液相平衡关系常用的两种形式；会用相平衡常数和相对挥发度表示相平衡关系；至少会一种求算活度系数和逸度系数；泡点和露点计算要教会学生会查阅P-T-K 列线图，求算烃类物质的K值，讲解例题2-3；2-4 说明泡、露点的计算方法；了解平衡常数与组成有关的泡、露点计算。

本章重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子。

多组分物系的泡点方程、露点方程；计算方法。

等温闪蒸过程和部分冷凝过程。

闪蒸方程；闪蒸过程的计算。

本章难点：多组分非理想体系平衡常数计算。

多组分物系的泡点温度和泡点压力、露点温度和露点压力的计算。

等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算。

3. 多组分多级分离过程分析与简捷计算掌握多组分或复杂物系设计变量的确定方法，多组分精馏、共沸和萃取精馏、吸收和蒸出等过程的基本原理、流程及其简捷计算方法，以及塔内的流率、浓度和温度分布特点，熟练掌握多组分多级分离工程的简捷计算方法。

通过例3-2 说明关键组分等概念和总结清晰分割的两种计算方法；会推导芬思克公式，了解不清晰分割物料衡算的计算思路。

熟悉简捷法求算精馏过程理论板数的步骤。

从萃取剂作用说明其如何改变关键组分间的相对挥发度，推导萃取剂的选择性的计算公式，总结其在萃取剂选择中所其的作用；了解图解法求算萃取精馏过程理论板数的过程。

从共沸剂作用说明其如何改变关键组分间的相对挥发度，会用三角相图计算共沸剂的用量。

与精馏过程比较说明精馏为双向传质过程而吸收为单向传质过程，推导平均吸收因子法的公式，通过例3-8 说明多组分吸收简捷计算的方法，蒸出因子的公式与吸收过程一起学习。

过程传质分离过程的严格模拟计算主要内容及要求：学习并掌握多组分多级分离过程的平衡级理论模型的建立及求解。

重点：泡点法（BP法）、流率加和法（SR 法）。

第五章传质分离过程的严格模拟计算5.1 平衡级的理论模型5.2 三对角矩阵法5.3 同时校正法5.4 多组分分离非平衡模型3☐多组分精馏过程简捷计算☐多组分吸收过程简捷计算1lg )1lg(---=A A N ϕϕ⏹⏹特殊精馏，多组分吸收，多组分萃取等过程也stream flow rates, stream compositions, and heatprocedures maywhen multicomponent physical properties stage efficiencies are not reasonably严格计算的原则：在给定的条件下，对每块塔板同时进行物料衡算，热量衡算及相平衡和归一化计算。

Aspen Plus，HYSIM，ProII等。

5.1 平衡级的理论模型U j W jF j L j V j L j-1V j+1Q j z i,j ,H F,j ,T F,j ,p F,jy i,j+1,H j+1,T j+1,p j+1x i,j ,h j ,T j ,p jx i,j-1,h j-1,T j-1,p j-1y i,j ,H j ,T j ,p j 第j级平衡级General equilibrium stageASSUME THAT:(1) PHASE EQUILIBRIUM IS ACHIEVED AT EACH STAGE各级上达到相平衡(2) NO CHEMICAL REACTIONS OCCUR无化学反应(3) ENTRAINMENT OF LIQUID DROPS IN VAPOR AND OCCLUSION OF VAPOR BUBBLES IN LIQUID ARE NEGLIGIBLE忽略雾沫夹带假定各级上达到相平衡且无化学反应。

化工分离工程培训课件1. 引言化工分离工程是化工过程中的一个重要环节，它涉及到原料分离、产品纯化和废物处理等多个方面。

本课程旨在帮助学员全面了解化工分离工程的基本原理、常用设备和工艺流程，并通过案例分析和操作实践提升其实际应用能力。

本课程分为以下几个部分：•原理概述•分离设备•工艺流程•案例分析•操作实践2. 原理概述分离工程是将混合物中的组分分开的过程。

在化工分离工程中，我们常用的分离原理包括以下几种：蒸馏是将液体混合物中具有不同沸点的组分分离的方法。

通过加热混合物，使其中沸点较低的组分蒸发，然后冷凝回收。

蒸馏可以分为常压蒸馏、减压蒸馏、精馏等多种方式。

2.2. 结晶结晶是通过溶解度的差异将溶液中的溶质分离出来的方法。

通过控制温度和溶剂浓度，使溶质在溶液中逐渐减少，形成晶体沉淀。

萃取是利用两个不相溶的溶剂将混合物中的组分分离的方法。

通过选择适当的溶剂对混合物进行萃取，将目标组分从混合物中转移到溶剂中，然后再将目标组分从溶剂中分离出来。

2.4. 吸附吸附是通过吸附剂吸附混合物中的组分分离的方法。

吸附剂可以是固体或液体，固体吸附剂常用活性炭、沸石等，液体吸附剂常用有机溶剂。

通过调节吸附剂的性质和操作条件，实现对目标组分的选择性吸附。

2.5. 膜分离膜分离是利用半透膜将混合物中的组分分离的方法。

半透膜具有选择性通透某些组分而阻挡其他组分的特性。

根据分离机制的不同，膜分离可以分为微滤、超滤、纳滤、反渗透等多种方式。

3. 分离设备在化工分离工程中，我们常用的分离设备包括以下几种：蒸馏塔是进行蒸馏操作的主要设备。

它通常由塔身、进料塔盘、蒸汽塔盘等组成。

蒸馏塔根据塔盘的结构和排列方式可以分为板式塔、填料塔等多种类型。

3.2. 结晶器结晶器是进行结晶操作的主要设备。

它通常由搅拌器、冷却器、过滤器等组成。

结晶器根据搅拌方式和结晶器的形状可以分为悬浮结晶器、搅拌结晶器等多种类型。

萃取塔是进行萃取操作的主要设备。

它通常由塔身、进料塔盘、萃取塔盘等组成。