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分离工程课件

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生物分离工程PPT课件

生物分离工程PPT课件
如果 1 ，则目标产物未得到任何程度
的分离纯化。
无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程， 目标产物均应以较大的比例回收：
R FPCTP 100% FcCTC
生物分离操作多为间歇过程（分批操作）， 若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP 则回收率为
RVPCTP 100% VcCTC
分离效率的评价
• 浓缩程度 • 分离纯化程度 1. 回收率
上图表示一个连续稳态的分离过程，其中F表示流 速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂 质，C、P和W分别表示原料、产品和废料。
浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达， 是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。
•机械分离
分离操作
•传质分离。 传质分离的对象主要是均相物系，又分输送分离扩散分离。 输送分离根据溶质在外力作用下产生的移动速度的差异实 现分离，又称速度分离法，其传质推动力主要有压力差、 电位梯度和磁场梯度等，如超滤、反渗透、电渗析、电泳 和磁泳等。扩散分离根据溶质在两相中分配平衡状态的差 异实现分离，又称平衡分离法，传质推动力为偏离平衡态 的浓度差，如蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离 子交换等。
• 物理性质 力学性质：重力、离心力、筛分； 热力学性质：状态变化、相平衡； 传质性质：粘度、扩散、热扩散； 电磁性质：电泳、电渗析、磁化。
• 化学性质 化学热力学：化学平衡； 反应动力学：反应速率； 光化学性质：激光激发、离子化。
• 生物学性质 分子识别：生物亲和作用、生物学识别； 输送性质：生物膜输送， 反应、响应、控制：酶反应、免疫系统。
为了得到一定纯度的生物产品， 下游加工过程需要采用多种方法、实行多步 分离操作，整个下游加工过程的总回收率为

生物分离工程ppt课件

生物分离工程ppt课件
（分离过程精细，成本高）
Table 3 typical products from fermentation
products Antibiotics Amino acids
Ethanol Organic acids
Enzymes r-DNA protein
in
Concentration g/l 25 100 100 100 20 10
（生物技术的目标就是指利用培养微生物、动物细胞、植 物细胞来生产对人有用的产品。）
By this definition, biotechnology is as old as history, for the earliest known document (4228BC) includes a description of brewing .Bread ; cheese, and yogurt are other early examples of product which depend on biotechnology.
For example: 6steps 90% 53%
Biological products require high quality 生物产品要求高质量：
*purity（纯度） *sanitation（卫生） *biological activity（生物活性）
The recovery plant usually represents a major investment and, consequently the separations cost a substantial fraction of the total cost of the final product.

分离工程(邓修)1 绪论34页PPT

分离工程(邓修)1 绪论34页PPT
Why Separate?
WHY
一、分离过程的地位
化工生产
反应（Reactive）
分离
萃取物 （Extractive Natural raw material）
配制（Formulation）
分离 分离
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；
分离工程(邓修)1 绪论
化工分离工程
Chemical Separation Engneering
主要内容
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 其他分离技术和分离方
法的选择
第1章 绪论
1.1 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
冷或热 固体吸附剂
热 溶剂 固体树脂
产品 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
分离原理 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 气体扩散
原料 气体
分离剂 压力梯度和膜
产品 气体
热扩散 气体或液体 湿度梯度
气体或液体
分离原理
多孔膜中扩散的速 率差异
热扩散速率差异
电渗析 电泳
反渗透 超过滤
液体 液体 液体 液体
电场和膜 电场
压力梯度和膜 压力梯度和膜

分离工程ppt课件共52页PPT

分离工程ppt课件共52页PPT

将过程所产生的废物最大限度地回收和
循环使用。
产品
原
料
1
1
1
废
物 2
废
物 2
排除
2
1—单元过程；2—处理
实现分离与再循环系统使废物最小化的方法： ●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
●加氢重整后得到：轻油 非芳烃 苯 甲苯 二甲苯 高级芳烃
目的产物为 对二甲苯
● 特点：
邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯
沸点℃ 熔点72
138.351 13.263
● 涉及到分离过程：精馏：4、7、8 萃取：5、6 结晶：10
目的产 物
总 结：
●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、 回收利用率、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；
●采用生产装置的闭路循环技术；
●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。
闭路循环系统：
ESA）
改变原溶 液的相对 挥发度
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃 ；以醋酸丁 酯作共沸剂 从稀溶液中 分离醋酸。
返回
1.2.2 速率分离过程
膜分离 场分离
速率分离:
利用溶液中不同组分在某 种推动力（浓度差、压力差、 温度差、电位差等）作用下， 经过某种介质（半透膜）时 的传质速率（透过率、迁移 率、扩速率）差异而实现分 离。
吸
相态 介： 理： 用：

化工分离工程概述PPT公开课(55页)

化工分离工程概述PPT公开课(55页)

分离过程（Separation Processes)
两种或多种物质的混合过程是一个自发过程，而将混合物分离须采用分离手 段并消耗一定的能量或分离剂，分离技术系指利用物理，化学或物理化学等基本 原理与方法将某种混合物分离成两个或多个组成彼此不同的产物的一种单元过 程．
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。
石油炼制过程基本流程
石油化工过程框图
CO+H2 甲烷
裂解汽油
石油炼制
石脑油
乙烯裂解炉
轻柴油
烯乙
丁二烯抽提
Cl2
食盐
烯丙
氯碱装置
H2 CO+H2 空气 空气分离
甲醇合成 芳烃抽提 低压聚乙烯 氯乙烯
C4馏分 环氧氯丙烷
苯酚丙酮 丁辛醇 合成氨 烧碱
苯
对二甲苯
邻二甲苯 HD聚乙烯 乙二醇
苯乙烯
聚氯乙烯
Created or added phase: vapor and liquid 为化学反应过程提供符合要求的原料，清除对反应和催化剂有害的杂质，减少副反应的发生，提高产品的收率。 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。 Created or added phase: vapor Separating agent: stripping vapor (MSA) and heat transfer (ESA) 分离过程在清洁工艺中的地位和作用

化工分离工程PPT课件

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7.1.1 分离用膜和膜分离设备
一、膜种类
二
天然膜 生物膜
、
天然物质改性膜 人工膜 无机膜 金属膜
设 备
非金属膜 有机膜 均质膜
微孔膜
管卷板 式式框
式
非对称性膜
复合膜
离子交换膜
➢ 膜性能：
1.分离透过性
a. 透过通量
单位时间通过单位膜面积的物理量。
b. 分离效率 用截留率表示： （R）
截留率：表示膜对溶质的截留能力，可用
操作中：
阳膜中带负电荷的基团“R SO3 ” 吸引溶液中带正电荷的离子，排斥带负电荷 的离子；
阴膜中带正电荷的基团“R N (CH3 )3 ” 吸引带负电荷的离子，排斥带正电荷的 离子
这种现象称：反粒子迁移
即：与膜所带电荷相反的离子穿过膜的现象 称反粒子迁移。
+++++++++++
1
Na
新型分离技术
第一节 膜分离技术 第二节 吸附分离 第三节 反应精馏
第一节 膜分离技术
➢ 膜的作用：
选择渗透
➢ 适用：
1.热敏性物质 ——可常温操作
2.特殊溶液 ——可用于大分子、无机盐、蛋
白质溶液等
第一节 膜分离技术
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5
分离用膜和膜分离设备 反渗透 超滤与微滤 电渗析 其它膜分离
J — 时间时的渗透通量 kg / m 2 h m — 率减系数（小数）
2. 物化稳定性
强度、耐温、耐压性等
二、分离设备 （1）板框式膜具
↑↑
（2）卷式膜具 由四层组成

分离工程课件

分离工程课件

1.现拟以i-C 4H 10馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%乙烯，原料气处理量为100kmol/h ，塔操作压力为4.052Mpa ，塔的平均温度按-14℃计，求：①为完成此吸收任务所需最小液气比。

②操作液气比取为最小液气比1.5倍，试求为完成吸收任务所需理论板数。

③各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。

④塔顶应加入的吸收剂量。

解：选乙烯为关键组分，查得在4.052Mpa 和-14℃下各组分的相平衡常数。

a.最小液气比的计算在最小液气比下∞=N ，99.0关关==ηA ，()7128..072.099.0关关min=⨯=⋅=∴K G Lηb.理论板数的计算 操作液气比()0692.17128.05.15.1min=⨯==G LGL关键组分的吸收因子为485.172.00692.1关关===GK L A 理论板数868.81485.1lg 199.0485.199.0lg1lg 1lg=---=---=A A N ηη c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成由i i GK L A =和111--=++N i iN i i A A A η以及()i N i i g g ,1,11+-=η；∑=i g G ,11；1,1,1G g y ii =进行计算结果见表。

塔内气体的平均流率为：h kmol G /056.6921115.38100=+=塔内液体的平均流率为：944.302)8885.61(000+=++=L L L L由0692.1=GL ，得h kmol L /89.420=当在1.013Mpa 压力下，以相对分子质量为220的物质为吸收剂，吸收剂温度为30℃，而塔中液相平均温度为35℃。

试计算异丁烷（i-C 4H 10）回收率为0.90时所需理论塔板数以及各组分的回收率。

操作液气比为最小液气比的1.07倍，求塔顶尾气的数量和组成。

解：选异丁烷为关键组分，查得在1.013Mpa 和35℃下各组分的相平衡常数。

《分离工程第二章》课件

《分离工程第二章》课件
污水处理
通过分离工程中的技术手段，将污水中的悬浮物、油、重金属等污 染物进行分离和去除。
大气治理
通过分离工程中的技术手段，将大气中的颗粒物、有害气体等进行 分离和去除。
固废处理
在固废处理中，分离工程用于将固体废物中的不同组分进行分离和回 收。
食品工业领域
食品加工
在食品加工中，分离工程用于分离食品中的不同组分，如牛奶中 的奶油和脱脂品添加剂， 如味精、食用香精等。
食品安全检测
通过分离工程中的技术手段，对食品中的有害物质进行检测和分离 。
其他领域
制药工业
在制药工业中，分离工程用于分离和 纯化各种药物成分。
新能源领域
在新能源领域中，分离工程用于太阳 能电池板制造中的硅片切割和海水淡 化技术中的盐分去除。
脱水
将石油中的水分进行分离，以减少对设备和管道的腐蚀。
化工领域
化学反应
01
通过分离工程中的技术手段，实现化学反应的高效分离和产物
纯化。
精细化工
02
在精细化工中，分离工程用于分离高纯度的化学品，如染料、
农药、医药等。
合成气分离
03
将合成气中的不同组分进行分离，如一氧化碳、氢气、甲烷等
。
环境工程领域
环境工程
与环境工程学科的交叉融合，实现环保与分离工程的有机 结合。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
分离工程的特点
分离工程具有多样性、复杂性、 高效率和高精度等特点，能够实 现混合物中各组分的有效分离、 纯化和精制。
分离工程的重要性
分离工程在工业生产中的应用
分离工程广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域，是实现物质分离纯化的 关键技术之一。

《分离工程第六章》课件

《分离工程第六章》课件

04
分离工程的应用领域
石油工业领域
01
02
03
石油分离
利用分离工程原理，将石 油中的不同组分进行高效 分离，如汽油、柴油、润 滑油等。
油气处理
通过分离技术对油田采出 液进行脱水、脱气和净化 处理，提高采收率和产品 质量。
石油化工
分离工程在石油化工中应 用广泛，如烯烃、芳烃、 合成橡胶等生产过程中的 分离和纯化。
萃取技术在处理放射性废液、提 取植物油、分离石油组分等领域
应用广泛。
吸附技术
吸附技术是利用固体吸附剂对不 同组分的吸附能力差异，实现气
体或液体混合物分离的方法。
吸附剂可以选择具有特定孔径和 表面性质的分子筛、活性炭、硅
胶等。
ห้องสมุดไป่ตู้
吸附技术在气体分离、废气处理 、气体纯化等领域应用广泛，是
一种高效节能的分离技术。
在分离过程中，相平衡原理的应用主要体现在利用物质在不同相态下的溶解度、蒸 汽压等性质差异，通过相平衡计算，确定最佳分离条件。
相平衡原理的应用范围广泛，包括蒸馏、萃取、吸收等分离技术。
传质过程原理
传质过程是物质传递的一种方式，主 要涉及到物质从一相转移到另一相的 过程。
传质过程原理涉及到质量传递的基本 概念和扩散理论，通过了解扩散系数 、传质系数等参数，可以更好地应用 传质过程原理。
高分子膜材料
研究开发具有高渗透性、高选择性的高分子膜材料，用于膜分离 过程。
智能材料
利用智能材料（如形状记忆材料、自适应材料等）实现分离过程 的自动化和智能化。
新型分离技术的研发与推广
新型萃取技术
研究开发高效、低能耗的萃取技术，如反胶团萃取、膜萃取等。
新型吸附分离技术

生物分离工程(三版)课件

生物分离工程(三版)课件
生物分离工程
膜分离技术
1
授课内容
n 各种膜分离法及其原理 n 膜材料及其特性 n 膜组件 n 操作特性 n 膜的污染与清洗
2
学习目的和要求
在掌握各种膜分离方法和原理的基 础上，进一步了解膜特性及操作特点和 影响膜分离速度的因素以及膜分离过程。 清楚膜分离法在生物产物回收和纯化方 面的应用。
3
引言－膜的概念和膜分离
但膜表面极化浓度cm很难测定，通常只能测定料液的主体浓度 (bulk concentration)，因此常用表观截留率表示，
38
超滤膜的分子截留作用
n 截留曲线
通过测定相对分子质量不同的球形 蛋白质或水溶性聚合物的截留率， 可获得膜的截留率与溶质相对分子 量之间关系的曲线，为截留曲线。
n 截留相对分子量
15
超滤原理
n 超滤膜一般为非对称膜，具有较小的孔径 (约为10 一200Å)，能够截留分子量为0.5kDa以上的溶质分 子或生物大分子。料液在压力差作用下，其中溶剂 透过膜上的微孔形成透过液；而大分子溶质则被截 留，从而实现料液中大分子溶质和溶剂间的分离。
n 超滤膜对溶质的截留机理主要是筛分作用，超滤膜 的膜孔大小和形状决定超滤膜的截留效果。除此以 外，溶质大分子在膜表面和孔道内的吸附和滞留也 具有截留溶质大分子的作用。
n 渗透气化利用溶质之间膜透过性的差别，适于 共沸物和挥发度相差较小的双识记：膜材料选择标准 n 理解：膜结构特性，特别是对称和不对
称膜的结构特点 n 应用：通过水通量的不同选择适当的膜
材料
25
膜材料的要求
n 起过滤作用的有效膜厚度小，超滤和微滤膜的 开孔率高，过滤阻力小；
n 膜的概念 在一种流体相间有一层薄的凝聚相物

分离工程课件

分离工程课件

问 题
传递过程
单元操作和 传递过程研
过程的速率与 传递机理
究的问题
单元操作侧重
分离工程研究应用质量传递原理实现组分分离
过程的设备与
的基本原理及工程化问题
工程问题
§ 1.1 分离工程理论的形成和特征
Formation and feature of separation process theory
二、 工业生产中的分离过程
长 的 时 间 隧 道，袅
结束
● 原料：石脑油 沸程120～230K
●加氢重整后得到：轻油 非芳烃 苯 甲苯 二甲苯 高级芳烃
目的产物为对 二甲苯
● 特点：
沸点℃ 熔点℃
邻二甲苯
144.411 ﹣25.173
间二甲苯
139.104 ﹣47.872
对二甲苯 138.351 13.263
● 涉及到分离过程： 精馏：脱丁烷塔、甲苯塔、二甲苯回收塔
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、浓缩、富 集、纯化、精制与隔离等的过程称为分离过程。
分离剂：能量分离剂 ESA 、物质分离剂 MSA
① 能量分离剂 ESA：指传入或传出系统的热及输入 或输出系统的功。闪蒸、冷凝、精馏等。
三、 分离技术的特性
(3) 分离技术的复杂性
缺乏基础物性数据 缺乏大型塔器的可靠设计方法
化工分离技术新的挑战
能源,原料和环境保护
§ 1.2 分离过程的特征与分类
Classification and features of separation process

分离工程--第四章PPT

分离工程--第四章PPT
优点：从所得结果来看，反胶束萃取具有成本低、溶剂 可反复使用、萃取率和反萃取率都很高等突出的优点。 此外，反胶束萃取还有可能解决外源蛋白的降解，即蛋 白质(胞内酶)在非细胞环境中迅速失活的问题，而且由 于构成反胶束的表面活性剂往往具有溶解细胞的能力， 因此可用于直接从整细胞中提取蛋白质和酶。可见，反 胶束萃取技术为蛋白质的分离提取开辟了一条具有工业 开发前景的新途径。
10.1.4 反胶团的溶解作用
由于反胶团内存在微水池，故可溶解氨基酸、肽和蛋白 质等生物分子，为生物分子提供易于生存的亲水微环境。 因此，反胶团萃取可用于氨基酸、肽和蛋白质等生物分 子的分离纯化，特别是蛋白质类生物大分子。关于反胶 团溶解蛋白质的形式，有人提出了四种模型，如图所示。 其中(a)为水壳模型，蛋白质位于水池的中心，周围存 在的水层将其与反胶团壁(表面活性剂)隔开；(b)蛋白 质分子表面存在强烈疏水区域，该疏水区域直接与有机 相接触；(c)蛋白质吸附于反胶团内壁；(d)蛋白质的疏 水区与几个反胶团的表面活性剂疏水尾发生相互作用， 被几个小反胶团所“溶解”。表面性质不同的蛋白质可 能以不同的形式溶解于反胶团相，但对于亲水性蛋白质， 目前普遍接受的是水壳模型。
阴离子表面活性剂形成的反胶束体系，情况正好相反。 此外，离子型表面活性剂的反离子并不都固定在反胶束 表面，对于AOT反胶束，约有30％的反离子处于解离状 态，同时，在反胶束“水池”内的离子和主体水相中的 离子会进行交换，这样，在萃取时会同蛋白质分子竞争 表面活性剂离子，从而降低了蛋白质和表面活性剂的静 电作用力。另一种解释则认为离子强度(盐浓度)影响蛋 白质与表面活性剂极性头之间的静电作用力是由于离解 的反离子在表面活性剂极性头附近建立了双电层，称为 德拜屏蔽，从而缩短了静电吸引力的作用范圈，抑制了 蛋白质的萃取，因此在萃取时要尽量避免后者的影响。 (2)位阻效应 许多亲水性物质，如蛋白质、核酸及氨基 酸等，都可以通过溶入反胶束“水池”来达到它们溶于 非水溶剂中的目的，但是反胶束“水池”的物理性(大小、

分离工程概述(ppt 58张)

分离工程概述(ppt 58张)
n m ,zi,m, H m
Q W
进出系统物流变量： n，zi，H，S，Q
系统对环境作功： W
（2015-2016第2学年)
吉林大学 珠海学院
分离工程
按热力学第一定律： （能量守恒） n Q n W （ 6 1 ） jH j kH k
进 出
设等温可逆过程： Q T [ n S n （ 6 2 ） k k jS j]
非理想溶液： E E Q （ W ） n H n H min ， T k k j j
出 进


（2015-2016第2学年)
吉林大学 珠海学院
分离工程
非等温分离： 系统的净功（总功）：
过程可逆时，可得最小分离功：
（2015-2016第2学年)
吉林大学 珠海学院
分离工程
6.1.3 净功消耗和热力学效率 通常，分离过程所需的能量多半是以热能形式 而不是以功的形式提供的。 一般以W净计算能量： 净功学院
分离工程
有效能定义： B H T S 代入（ 6 17 ） 0 T 0 n B n B T S （ 1 Q W （ 6 18 ） kk j j 0 产生 ） S T 出 进 由卡诺循环，可逆热机 等当功： T 0 W Q （ 1 ） （温度为 T 的热源向 T 环境传热所作 C 0 T
出 进
BF HF T 17601 .88 kJ/ kmol 0SF
W W W 入 出 净 T T 0 0 Q （ 1 ） Q （ 1 ） 6387113 . 3 kJ /h R C T T R C
B 分离23 .23 % W 净
（2015-2016第2学年)

高等分离工程课件

高等分离工程课件
化学工程学科和分离工程学科初步形成
分离工程的发展

随着炼油工业和原子能工业的发展而发展。
a．常减压蒸馏 油品的分离 原油 （汽油、
柴油、煤油、沥青等） b．核燃料的浓缩
238
U 99.275% 235 U 0.720%
235
U 才是有用的
分离工程的发展

20世纪70年代
化工分离技术趋向于复杂化，高级化 同时其他学科如：材料、生物、环境等学科发展
1、机械分离过程 对象：非均相混合物 特点：用机械法将非均相物系分离，而相间并 无物质传递发生 2、传质分离过程 特点：相间有质量传递现象
①平衡分离
利用两相平衡组成不等的原理： 常采用平衡级（理论板）作为处理手段，并把 其它影响归纳于效率中。 气液传质过程 : 如吸收、气体的增湿和减湿 汽液传质过程 : 如液体的蒸馏和精馏 液液传质过程 : 如萃取 液固传质过程 : 如结晶、浸取、吸附、离子交换、 色层分离、参数泵分离等 气固传质过程 : 如固体干燥、吸附等
热量 液体 溶剂 气泡
(17) 泡沫浮 液体 选
从不凝性气体中回收 邻苯二甲酸酐 用热水从甜菜中萃取 出蔗糖 从废水溶液中回收清 洁剂
表1-2 通过分离介质——膜实现的分离过程
分离操作 渗透 反渗透 渗析 微滤 超滤 渗透汽化 气体渗透 液膜 进料相态 液体 液体 液体 液体 液体 液体 蒸汽 蒸汽和/或液体 分离介质 无孔膜 压力梯度和 无孔膜 压力梯度和 多孔膜 压力梯度和 微孔膜 压力梯度和 微孔膜 压力梯度和 无孔膜 压力梯度和 无孔膜 压力梯度和 液膜 —— 海水脱盐 血液净化 去除饮用水中的细菌 从奶酪中分离出乳清 分离共沸物 氢气的富集 脱除硫化氢 工业实例

《化工分离工程》PPT课件

《化工分离工程》PPT课件
2）使截留率下降 3）XAi高于溶解度时，会出现沉淀，使膜阻力增加。
减轻浓差极化的有效途径： 提高传质系数
方法：增加料液流速；增加湍流速度；提高 温度；清洗膜面。
整理ppt
20
反渗透过程通量与下列 △P —△ )↑
但能耗大。应选择适当的 △P (2)操作温度:T
T ↑,使纯水的透过系数A ↑,J ↑ 但受膜耐温所限。
(3)料液流速 流速大,传质系数大。 但溶质的渗透通量JA大。
整理ppt
21
（4）料液的浓缩程度
浓缩程度高，水回收率高。 但：① 有效压差小； ② 污染膜。
（5）膜材料与结构
（主要研究方向）
整理ppt
22
四、反渗透过程工艺流程与计算 1. 一级一段连续式
盐水
淡化水流
膜
整理ppt
10
（3）管式膜具
透过液
中心分布管
料液
浓缩液
纤维束管
整理ppt
11
7.1.2 反渗透
透过：溶剂 截留：水中无机离子、胶体物质、大分子溶液 应用： 海水、苦咸水淡化； 废水处理； 锅炉用水软化； 乳品、果汁浓缩； 生产产品、生物制剂的分离、浓缩。
整理ppt
12
一、基本原理 盐水溶液：
M1 — 料液侧表面膜中 M2 — 渗透液侧表面膜中 DMA — 膜中A的有效扩散系数
x — 摩尔分率 A — 溶质
—膜厚度
整理ppt
18
三、浓差极化
xMAi xAi
xMA2
xA1
xA2 xAixA1
传质方向
溶质在膜表 面附近积累
这种现象为浓差极化
整理ppt
19
浓差极化对过程的不利影响：

华东理工大学分离工程课件精简版

华东理工大学分离工程课件精简版

分离工程
Distillation
精馏简捷计算
2. B，C是轻重关键组分－重组分D在塔顶不出现， 而在精馏段的某一区域己经基本脱除，所以在精馏 段会产生上恒浓区。轻组分A在塔底不出现，而在 提馏段的某一区域己经基本脱除，所以在提馏段会 产生下恒浓区。
分离工程
Distillation
精馏简捷计算
3. C，D是轻重关键组分－ 轻组分A，B在塔底不出现， 而在提馏段的某一区域己经基本脱除，所以在提馏段会 产生下恒浓区。 而系统中不会比重关键组分D更重的组分，有进料板 恒浓区，而没有上恒浓区。
分离工程
Distillation
板效率
实验方法
试验在全回流条件下进行。 根据表观操作线方程：
L D Yj +1 = x j + xD V V
全回流时： Yj+1 = xj, Yj = xj-1
Ea =
Y j − Y j +1 y − Y j +1
* j
=
x j −1 − x j + 1 y *j − x j
整理得到表观的汽相浓度
Yj +1 = y j +1 − eM ( x j − x j +1 )
V, yj+1 eMV, xj+1 L+eMV, xj
eM-单位汽流夹带量
L D Yj +1 = x j + xD V V
分离工程
Distillation
板效率
湿板效率与默夫效率的关系：
定义:
Ea = Y j − Y j +1 y *j − Y j +1
影响板效率的因素有：
^ ^ ^ 塔板上液体混合情况的影响； 板上液体非均匀流动的影响； 板间气体不完全混合和不均匀分布的影响。
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1.
现拟以i-C 4H 10馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%乙烯，原料气处理量为100kmol/h ，塔操作压力为4.052Mpa ，塔的平均温度按-14℃计，求：
①为完成此吸收任务所需最小液气比。

②操作液气比取为最小液气比1.5倍，试求为完成吸收任务所需理论板数。

③各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。

④塔顶应加入的吸收剂量。

解：选乙烯为关键组分，查得在4.052Mpa 和-14℃下各组分的相平衡常数。

a.最小液气比的计算
在最小液气比下∞=N ，99.0关关==ηA ，
()
7128..072.099.0关关min
=⨯=⋅=∴K G L
η
b.理论板数的计算 操作液气比()
0692.17128.05.15.1min
=⨯==G L
G
L
关键组分的吸收因子为485.172
.00692
.1关关===
GK L A 理论板数868.81485
.1lg 199.0485.199.0lg
1lg 1lg
=---=---=
A A N ηη c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成
由i i GK L A =和111
--=++N i i
N i i A A A η
以及()i N i i g g ,1,11+-=η；∑=i g G ,11；1
,1,1G g y i
i =
进行计算结果见表。

塔内气体的平均流率为：h kmol G /056.692
1115
.38100=+=
塔内液体的平均流率为：944
.302)
8885.61(000+=++=
L L L L
由0692.1=G
L ，得h kmol L /89.420=
当在1.013Mpa 压力下，以相对分子质量为220的物质为吸收剂，吸收剂温度为30℃，而塔中液相平均温度为35℃。

试计算异丁烷（i-C 4H 10）回收率为0.90时所需理论塔板数以及各组分的回收率。

操作液气比为最小液气比的1.07倍，求塔顶尾气的数量和组成。

解：选异丁烷为关键组分，查得在1.013Mpa 和35℃下各组分的相平衡常数。

a.最小液气比的计算
在最小液气比下∞=N ，9.0关关==ηA ，
()
531.09.059.0关关min
=⨯=⋅=∴K G L
η
b.理论板数的计算 操作液气比()
568.0531.007.15.1min
=⨯==G L
G
L
关键组分的吸收因子为963.059
.0568.0关关===
GK L A
理论板数255.111963
.0lg 19.0963.09.0lg 1lg 1lg
关关关
关=---=---=
A A N ηη
c.各个组分的回收率和塔顶尾气的数量和组成
由i i GK L A =和111
--=++N i i
N i i A A A η
以及()i N i i g g ,1,11+-=η；∑=
i g G ,11；1
,1,1G g y i
i =
进行计算结果见表。

塔内气体的平均流率为：h kmol G /09.912
188
.82100=+=
塔内液体的平均流率为：906
.82)
81.17(000+=++=
L L L L
由568.0=G
L
，得h kmol L /833.420=
3. 某原料气组成如下： 组分
CH 4
C 2H 6 C 3H 8 i-C 4H 10 n-C 4H 10 i-C 5H 12 n-C 5H 12 n-C 6H 14 y 0(摩分)0.765
0.045
0.035
0.025
0.045
0.015
0.025
0.045
先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收，平均吸收温度为38℃，压力为1.013Mpa ，如果要求将i-C 4H 10回收90%。

m=0.56试求： ①为完成此吸收任务所需的最小液气比。

②操作液气比为最小液气比的1.1倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。

③各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。

④求塔底的吸收液量
解：由题意知，i-C 4H 10为关键组分
由P=1.013Mpa ，t 平=38℃ 查得K 关=0.56 （P-T-K 图）
①在最小液气比下 N=∞，A 关=中关=0.9
关
关）（A K V L ⋅=min =0.56 ⨯0.9=0.504
②.min 1.1）
（V L V
L
==1.1⨯0.504=0.5544 99
.056
.05544
.0===
关关关V K L A
所以 理论板数为
48.9199.0log 9.019.099.0log 1log 1log =---=---=
）
（）（A A N ϕϕ
③它组分吸收率公式 i i VK L
A =，1
11--=++N i N i i A A A ϕ
以CH4为例： i A =
032.04
.175544
.0==i VK L
i φ
=32.01032.099
.0032.0148.9148.9=--++
V1（CH4）=（1-i
φ）VN+1=（1-0.032）⨯76.5=74.05
923.05
.7605
.741
1144==
=
V V y CH CH ）（）（
④塔内气体平均流率：
10
.902190
.80100=+=
v Kmol/h
塔内液体平均流率：L=
905
.9281.19000+=++L L L ）
（
由v l
=0.5544；∴0L
=40.05Kmol/h
4. 用烃油吸收含85%乙烷，10%丙烷和5%正丁烷（摩尔百分率）的气体，采用的油气比为1，该塔处理的气体量为100kmol/h 操作压力为3大气压，实际板数为20块，板效率为25%
计算：a.平均温度为多少，才能回收90%的丁烷； b.各组份的平衡数； c.吸收因子、吸收率； d.尾气的组成。

操作务件下各组分的平衡常数如下： 乙烷： K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667+1.3333
正丁烷:K=0.02857t+0.08571(t 的单位为℃) (1)求平均温度
解得t=26.09℃ (2)各组份的平衡常数
K1=0.13333×26.09=5.46667=8.945 K2=0.06667×26.09+1.13333=2.873 K3=0.02857×26.09+0.08571=0.831 (3)吸收因子、吸收率 以乙烷为例
其他组分的计算结果见表
(4)尾气的组成见表
组分νN+1 吸收因子A 吸收率φ尾气量尾气组成
乙烷85 0.112 0.112 75.48 0.915
丙烷10 0.348 0.347 6.53 0.079
正丁烷5 1.203 0.900 0.50 0.006
Σ82.51 1.000
5.某厂裂解气组成（摩尔%）如下：13.2%氢、37.18%甲烷、30.2乙烯、9.7%
乙烷、8.4% 丙烯、1.32异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。

要求乙烯的回收率达到99%。

该吸收塔处理的气体量为100kmo1/h，操作条件下各组分的相平衡常数如下：
氢甲烷乙烯乙烷丙烷异丁烷
∞ 3.10.720.520.150.058
操作液气化为最小液气比的1.5倍
试求:(1)最小液气化;
(2)所需理论板数;
(3)各组份的吸收因子、吸收率
(4)塔顶尾气的组成及数量；
(5)塔顶应加入的吸收剂量
解：(1)最小液气化
(2)所需理论板数N
(3)各组份的吸收因子、吸收率
吸收因子，以甲烷为例：
吸收率，以甲烷为例：
(4)塔顶尾气的组成及数量（见表）
νN+1 A φνN+1φν1y
1
H 13.2 0 0 0 13.2 34.68
C1037.2 3.449 0.34 12.64 24.56 64.48 C2=30.2 1.485 0.99 29.90 0.030 0.79
C209.7 2.058 0.9982 9.68 0.020 0.05
C3=8.4 7.128 1.000 8.40 0.00 0.00
iC40 1.32 18.48 1.000 1.32 0.00 0.00 ∑61.94 38.06 100.00 (5)塔顶加入的吸附剂的量。