化学分离工程(第三章 )吸收

化工分离工程要点1、纯液体的逸度等于该物质的饱和蒸汽压。

2、由亨利定律*A P Ex =可知，在一定的气相平衡分压下，E 值小，液相中溶质的摩尔分数大，即溶质的溶解度大。

故易溶气体的E 值小，难溶气体的E 值大。

亨利定律不适用化学吸收的相平衡。

3、1，2|3，4，5，6其中1、4、5、6只在塔釜或塔顶出现的组分，称非分布组分，其中1为轻组分，4、5、6为重组分；2、3在塔釜和塔顶均出现的组分，称分布组分，其中2为轻关键组分，3为重关键组分。

4、化学吸收增强因子的定义：在推动力相同时，化学吸收速率比纯物理吸收速率所增加的倍数用符号β表示：'1DD DE β=>斜率斜率。

5、吸收精馏萃取的原理：①吸收是利用液体处理气体混合物，根据气体混合物中各组分在液体中溶解度的不同，而达到分离目的传质过程。

②精馏操作的原理是利用待分离组分间的相对挥发度的差异，通过逐级平衡实现组分分离。

③萃取是利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程。

6、如果水在膜表面水化层的厚度为d ，那么它的反渗透膜的临界孔径为2d 。

7、电渗析中，阳膜带负电荷，阴膜带正电荷。

与膜所带电荷相反的离子穿过膜的现象称反粒子迁移。

8、pH>等电点，蛋白质带负电，需要加入阳离子表面活性剂。

9、理论板的特点：进入该板的不平衡物流在其间充分接触传质，离开该板的气液两相物流间达到相平衡；在该板上发生接触的汽液两相各自完全均匀，板上各点的气相浓度和液相浓度各自相同；该板上充分接触后的气液两相实现完全机械分离，不存在夹带、泄漏。

10、普通精馏不适用于以下状况的物料：①待分离组分间的相对挥发度接近1。

②待分离组分形成恒沸物。

③待分离组分是热敏物质。

④待回收的物质是难挥发组分且含量低。

11、威尔逊方程的缺点：只适用于气液两相平衡，不能预计液液平衡时的活度系数。

12、维里方程只适用于中低压范围，原因是略去了维里方程中第3、4、5等高次项。

化工分离工程正文绪论一：分离工程在工业生产中的地位和作用：1．分离工程定义：将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作 2．化工生产装置：反应器+分离设备+辅助设备（换热器、泵） 3．分离工程重要性：（1）纯化原料：清除对反应或催化剂有害的杂质，减少副反应、提高收率。

（2）纯化产品：使未反应物质循环。

（3）环境治理工程：去除污染物。

4．分离工程发展现状：5．分离过程在清洁生产中的地位和作用：废物减少（分离系统有效分离和再循环）废物直接再循环+进料提纯+除去分离过程中加入的附加物质+附加分离与再循环系统二：传质与分离过程的分类和特征： 1．过程：（1）机械分离：两相以上的混合物分离（过滤、沉降、离心分离、旋风分离、静电分离）（2）传质分离：均相混合物分离（精镏、吸收、结晶、膜分离、场分离、萃取、干燥、浸取、升华）△平衡分离过程：分离媒介（热、溶剂、吸附剂）使均相混合物变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相分配关系的差异实现分离。

（精镏、吸收、结晶、萃取、干燥、浸取、升华）△速率分离过程：推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差），组分选择性透过膜，各组分扩散速度的差异实现分离（膜分离、场分离）三：分离过程的集成化：新型1．反应过程与分离过程的耦合：化学吸收、化学萃取、催化精镏、膜反应器2．分离过程与分离过程的耦合：萃取结晶、吸附蒸馏、电泳萃取3．过程的集成：传统分离过程的集成（共沸精镏—萃取、共沸精镏—萃取精镏）传统分离过程与膜分离的集成（渗透蒸发—吸附、渗透蒸发—吸收、渗透蒸发—催化精镏）膜过程集成（微滤—超滤—纳滤—反渗透）第一章蒸馏与精馏§1—1 概述一：蒸馏定义和特点：1．定义：混合物中各组分挥发度差异进行分离提纯。

2．特点：工艺流程短、使用范围广、工艺成熟；但能耗大（汽相再冷凝）二：分类：1．蒸馏方式：闪蒸、简单蒸馏、精馏、特殊精馏、反应精馏 2．操作压力：加压蒸馏、常压蒸馏、真空蒸馏 3．混合物组分：两组分精馏、多祖分精馏 4．操作流程：间歇蒸馏、连续蒸馏三：精馏操作流程：精馏段精馏段提馏段图：连续精馏操作流程图：间歇精馏操作流程1—精镏塔 2—再沸器 3—冷凝器 1—精镏塔 2—再沸器 3—全凝器 4—观察罩 5—贮槽§1—2 简单蒸馏和闪蒸组分挥发度相差较大、分离要求低——预分离一：工艺流程：图：简单蒸馏图：平衡蒸馏（闪蒸）1—蒸馏釜 2—冷凝器 3—接受器 1—加热器 2—节流阀 3—分离器1．简单蒸馏：一次进料，馏出液连续出料（出料浓度逐渐降低），釜残液一次排放——压力恒定、温度变化 2．平衡蒸馏：连续进料，连续出料（出料浓度恒定）——压力、温度恒定混合液→加热器→温度＞料液泡点（分离器压力下）→节流阀（降压）→分离器→料液部分汽化、并在分离器中汽液分离（相平衡）二：原理：1．前提条件：理想物系——液相为理想溶液（拉乌尔定律）；汽相为理想气体（道尔顿分压定律） 2．原理：汽液共存区饱和蒸汽线(露点线)过热蒸汽区饱和液体线(泡点线)液相区图：苯—甲苯混合液的t—x—y图图：苯—甲苯混合液的x—y图图：简单蒸馏t—x—y图图：平衡蒸馏t—x—y图（1）简单蒸馏：任何瞬间，蒸汽与液相处于平衡。

第七节复杂精馏塔的计算分离工程华东理工大学化工学院分离工程教学组2007年11月目录3.1 吸收过程概述1. 吸收操作的应用及工艺流程2. 吸收操作的分类3. 吸收过程的特点及微分接触理论3.3 气液相平衡1.化学吸收的分类及其判别2.化学吸收中液相传质速率的研究步骤3.化学吸收增强因子的求取4. 化学吸收与物理吸收的比较3.7 吸收过程的设计(A工艺的确定1. 气量、吸收率(净化度吸收量2. 最小液体流率,吸收流程的确定(B工程计算1. 塔径的计算2. 塔高的计算1. 低浓度气体吸收时的填料高度2. 高浓度气体吸收时的填料高度3.化学吸收时的填料高度的计算4. 多组分逆流吸收的填料高度—吸收因子法5. 吸收过程的模拟计算1. 吸收过程的应用及典型工艺流程化工生产中吸收过程的应用:1获得液相产品2气体混合物的分离3气体的净化①原料气的净化②尾气的净化4回收有价值的组分典型工艺流程(1吸收剂无需再生的流程使用对象:主要用于制备液相产品。

流程特点:吸收剂不再生,循环操作。

应用实例:SO3+H2O(H2SO4H2SO4(浓硫酸HCHO+H 2O 福尔马林(NH42CO3+CO2+H2O 2 NH4HCO3原料CA溶剂(2吸收再生流程使用对象:气体的净化或回收;流程特点:至少有两个塔(吸收塔和再生塔。

再生气Ⅰ再生气Ⅱ净化气再生气Ⅲ进气①减压冷再生流程原理:通过改变P ,改变相平衡,使溶质解吸。

实例:以碳酸丙烯酯为溶剂,脱除合成氨原料气中CO 2的过程。

工艺对气体净化度要求是过程经济性的关键①减压冷再生②气提冷再生③间接蒸汽热再生②气提冷再生流程原理:用惰性气体降低溶质在气相的分压促使解吸;适用:溶质不必回收的场合或稀释溶质在气相的含量。

问题:二次污染,资源的再利用。

净化气气体蒸汽废气惰性气体泡沫③间接蒸汽热再生流程原理:利用间接蒸汽升高温度,改变液面上活性组分的平衡分压,加速解吸速率;实例:化学吸收(可逆反应热钾碱法吸收CO;2。

目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。

答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。

属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。

2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。

答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。

3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。

气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。

4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。

若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。

问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。

所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。

5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。

求： （1） 总变更量数Nv;（2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni;（4） 固定和可调设计变量数Nx ,Na ；（5） 对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 c 能 1 相 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na ：有06. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1） 设计变更量数是多少？ （2） 如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解： N x u 进料 c+2压力 9 c+11=7+11=18N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。

化工原理吸收吸收是一种常见而重要的分离技术，在化工过程中广泛应用。

吸收是利用溶剂以物理或化学方式从气体、液体或固体中分离出物质的过程。

它在化工领域中的应用十分广泛，涵盖了多个行业，如石油化工、化肥、合成材料等。

吸收的基本原理是根据物质的相互作用力，并通过在溶剂中形成物质被吸附、溶解或反应的方式来实现物质的分离和纯化。

吸收过程一般分为两个阶段：传质和相平衡。

传质过程指的是溶质从气体、液体或固体相向吸收剂的传递过程。

相平衡指的是溶质在吸收剂中的浓度达到平衡状态。

吸收的过程可以通过多种方式实现。

其中最常见的是气体吸收。

气体吸收是将气态物质通过接触与吸收剂接触，然后进入吸收剂中的过程。

气体吸收的过程中，常使用物理吸收和化学吸收的方式进行。

物理吸收主要是利用溶质分子在吸收剂中溶解的溶解度差异来进行分离。

根据溶解度和吸收剂的选择，物理吸收一般具有以下几个特点：易于操作、能耗较低、对条件要求不高、纯化程度较低。

常用的吸收剂包括水、有机溶剂和溶液。

化学吸收则是通过物质在吸收剂中发生化学反应，使溶质与吸收剂发生反应，产生新的物质，在产生反应的同时将溶质分离出来。

化学吸收一般具有下面几个特点：通过反应能够得到较高的吸收效果；能够得到较高纯度的产品；操作较复杂，条件苛刻；产生的副产物难以处理。

常用的吸收剂包括酸、碱、氧化剂等。

化学吸收和物理吸收在实际应用中往往结合使用，通过化学反应实现更高效的物质分离。

在工业生产中，常常使用吸收塔进行吸收操作。

吸收塔是一个用于进行气体吸收的设备，一般由填料、进料与出料管道以及循环泵组成。

填料可以增加界面面积，提高吸收效果。

除了气体吸收外，液体吸收也是常见的一种吸收形式。

液体吸收一般是将液态物质通过接触与吸收剂接触并吸收的过程。

液体吸收主要用于分离和纯化液态物质，常见的应用有酸碱中和、有机溶剂回收等。

总之，吸收是一种常用的化工分离技术，通过物理吸收和化学吸收的方式，实现物质的分离和纯化。

1.1、什么是绿色分离工程，实现的途径。

答：绿色分离工程是指分离过程绿色化的工程实现 。

途径：对传统分离过程进行改进、优化，使过程对环境的影响最小甚至于没有。

手段：开发及使用新型的分离技术1.2、化工分离技术的特性答：化工分离技术的重要性、化工分离技术的多样性、化工分离技术的复杂性1.3、化工分离技术发展的特点答：1、竞争促进了分离过程的强化：化工塔器的内件:高效塔板、规整填料和散装填料发明层出不穷2、耦合分离技术引起重视：综合了两种分离技术的优点 ，可以解决许多传统的分离技术难以完成的任务3、信息技术推动了分离技术的发展： 4、根据国情，加速分离科学和技术的发展 1.4 、简述分离过程的集成化答：1、反应过程与分离过程的耦合2、分离过程与分离过程的耦合3、过程的集成：（1）传统分离过程的集成（2）传统分离过程与膜分离的集成（3）膜过程的集成1.5、分离过程的种类与特性答：分离过程：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。

1、扩散式分离过程—— 涉及物质从进料向一股产品流的扩散传递。

分为平衡分离过程和速率分离过程 。

(1)蒸发、蒸馏和干燥等(根据挥发度或汽化点的不同)；(2)结晶(根据凝固点的不同)；(3)吸收、萃取和沥取等(根据溶解度的不同) ；(4)沉淀(根据化学反应生成沉淀物的选择性) ；(5)吸附(根据吸附势的差别)；(6)离子交换(用离子交换树脂)；(7)等电位聚焦(根据等电位pH 值的差别)；(8)膜分离（超滤、反渗透、渗析等）、场分离（电泳、热扩散、气体扩散等）(根据扩散速率差) 2、非扩散式分离过程(即机械分离过程) —— 完成产品相的分离 。

(1)过滤、压榨(根据截留性或流动性差异) ；(2)沉降(根据密度或粒度差)；(3)磁分离(根据磁性差)；(4)静电除尘、静电聚结(根据电特性)；(5)超声波分离(根据对波的反应特性)。

《分离工程》教学大纲一、课程目标分离工程是化学工程与工艺专业本科生的一门专业基础课，是物理化学、化工热力学及化工原理等理论课的后续课程。

本课程主要讨论化学工业和化学工程领域常见的分离过程，主要任务是使学生掌握分离过程的共性问题，学习传质分离过程的基本原理、基础知识及设计计算方法，并学习新型分离技术。

在教学过程中，强调理论联系实际，加强设计和分析能力的训练，以提高解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，为后续的石油炼制工程、有机化工工艺学、化工设计等专业课程的学习打下理论基础。

二、基本要求学习本课程时，学生必须具备物理化学、化工热力学、化工原理等学科的基础知识，利用这些课程中有关相平衡基础、热力学、动力学，包括传热、传质和动量传递的理论来研究化工生产中复杂物系的分离和提纯技术，掌握常见分离技术的简捷法计算方法，能运用计算机对部分计算步骤进行编程和对部分分离过程进行模拟，同时要求学生了解前沿分离技术。

三、教学内容及学时分配建议1.课堂教学课程内容（32学时）第一章绪论 5学时本章重点难点：分离过程的分类，设计变量。

化工分离过程的发展历史与应用；分离过程的分类和特征；分离过程的集成。

设计变量，单元和装置的设计变量的计算及变量组的规定。

第二章单级汽液平衡过程 4学时本章重点难点：相平衡常数简化计算、泡露点温度压力的计算、闪蒸问题的判断。

1. 相平衡常数的计算（1学时）相平衡关系及其表达方式，状态方程法和活度系数法计算相平衡常数，活度系数法计算相平衡常数的简化方式。

2. 泡点/露点温度、压力的计算（2学时）多组分物系泡点温度和压力的计算及露点温度和压力的计算。

3. 闪蒸计算（1学时）等温闪蒸和部分冷凝过程；绝热闪蒸过程，包括对闪蒸问题的判断。

第三章多组分多级分离过程的分析与计算 8学时本章重点难点：多组分精馏简捷计算方法、萃取精馏、共沸精馏、反应精馏。

1. 精馏的简捷法计算（4学时）关键组分、最小回流比、最少理论板数和组分分配；实际回流比和理论板数；用Underwood-Fenske -Gilliland方法简捷计算各参数。