化工分离第三章-6概论

《化工基础》课程教学大纲（一）课程性质与任务《化工基础》分析化学是研究物质化学组成的方法及理论的一门学科，是化工类各专业的重要主干基础课，通过学习本课程，可培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以便在化工生产和管理工作中达到强化生产过程，提高产品质量，提高设备能力及效率，降低设备投资及产品成本，节约能耗，防止污染以及加速新技术开发等方面的目的。

该课程主要包括：化工单元操作基础、单元反应基础、化学工艺基础。

化工单元操作基础部分包括：流体输送；热量传递；混合物分离；蒸馏。

单元反应基础包括：单元反应。

化学工艺包括：化工工艺概论；无机物化工实例—硫酸的生产；有机化工实例—氯乙烯；精细化工概述。

本课程主要任务：使学生掌握化工生产自动化类相关专业必备的化工生产中单元操作的基本原理、典型设备及其计算（包括选型）方法，以培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。

本课程强调工程观点、定量计算和工程设计（研究）能力的训练，强调处理工程问题的方法论，强调理论与实践的结合，为学习后续专业技能课程打下基础；除此之外，对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。

（二）课程教学总体目标通过对单元操作基本原理、过程计算和典型设备的讲授，培养学生从过程的基本原理出发，观察、分析、综合、归纳众多影响因素，从中找出问题的主要方面的能力。

通过本课程学习，培养学生的自学能力和独立工作能力，初步具备根据所处理问题的需要，寻找、阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。

结合生产生活实际，培养对化工技术的学习兴趣和爱好，养成自主学习与探究学习的良好习惯；通过课堂讲授、习题课、讨论课、课外作业以及化工基础实验、认识实习（另见有关教学大纲）的系统训练，培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风。

强化安全生产、节能环保和产品质量等职业意识，养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。

@@@@大学《化工分离工程》教案~ 学年第学期课程学时65学院化学工程课程名称化工分离工程专业化工工艺主讲教师课时安排：5学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第一章绪论教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解分离工程在工业生产中的重要性，分离过程的分类以及常用的化工分离操作过程。

了解工业上常用的分离单元操作的基本原理，了解一些典型应用实例。

理解分离操作理论的形成和特性，分离过程的开发方法和发展趋势。

掌握分离因子的定义和应用，了解传质分离过程的分类和特征。

识记分离剂的类型及分离过程的选择方法。

教学目的要求：识记：分离剂的类型，分离因子概念，分离过程的选择方法。

领会：分离过程的特征与分类。

应用：分离过程的研究内容与研究方法。

本章重点：掌握分离过程的特征与分类，分离因子与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：用分离因子判断分离过程的难易程度，分离因子与级效率之间的关系。

教学内容（注明：* 重点# 难点？疑点）：分离操作在化工生产中的重要性；传质分离过程的分类和特征；本课程的任务和内容。

第一节分离操作在化工生产中的重要性第二节传质分离过程的分类和特征1．2．1平衡分离过程1．2．2速率分离过程第三节本课程的任务和内容教学方式、手段、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边幻灯，右边板书讨论、思考题、作业：课时安排：15学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第二章多组分分离基础教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：1. 掌握相平衡各种关系式及计算；2. 掌握多组分物系的泡点和露点温度和压力的计算；3. 掌握等温闪蒸和部分冷凝过程的计算。

本章主要讨论：设计变量；相平衡关系；泡点和露点的计算；闪蒸过程计算。

本章重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子；泡点方程和露点方程法；等温闪蒸过程和部分冷凝过程；闪蒸方程。

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。

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。

第三章 多组分精馏主要教学目标：通过本章的学习，使学生正确理解设计变量，掌握装置的设计变量计算，以及多组分简单精馏塔的计算等。

教学方法及教学手段：采用板书和教学课件及多媒体课件相结合，课堂上师生互动，采用启发式和提问式的教学方式，并且课堂上学习的表现记入学生的平时成绩。

教学重点及难点：多组分简单精馏塔的计算，设计变量，单元的设计变量，装置的设计变量。

在化工原理课程中，对双组分精馏和单组分吸收等简单传质过程进行过较详尽的讨论。

然而，在化工生产实际中，遇到更多的是含有较多组分或复杂物系的分离与提纯问题。

在设计多组分多级分离问题时，必须用联立或迭代法严格地解数目较多的方程，这就是说必须规定足够多的设计变量，使得未知变量的数目正好等于独立方程数，因此在各种设计的分离过程中，首先就涉及过程条件或独立变量的规定问题。

多组分多级分离问题，由于组分数增多而增加了过程的复杂性。

解这类问题，严格的该用精确的计算机算法，但简捷计算常用于过程设计的初始阶段，是对操作进行粗略分析的常用算法。

第一节 分离系统的变量分析设计分离装置就是要求确定各个物理量的数值，但设计的第一步还不是选择变量的具体数值，而是要知道在设计时所需要指定的独立变量的数目，即设计变量。

一、设计变量1. 设计变量⎩⎨⎧-=：可调设计变量固定设计变量a x c v i N N N N N :v N ：描述系统所需的独立变量总数。

c N ：各独立变量之间可以列出的方程式数和给定的条件，为约束关系数。

要确定i N ，需正确确定v N 和c N ，一般采用郭慕孙发表在AIchE J （美国化学工程师学会），1956（2）：240-248的方法，该法的特点是简单、方便，不易出错，因而一直沿用至今。

郭氏法的基本原则是将一个装置分解为若干进行简单过程的单元，由每一单元的独立变量数e v N 和约束数e c N 求出每一单元的设计变量数e i N ，然后再由单元的设计变量数计算出装置的设计变量数E i N 。

目　录绪　论0.1　复习笔记0.2　名校考研真题详解第1章　传质过程基础1.1　复习笔记1.2　名校考研真题详解第2章　气体吸收2.1　复习笔记2.2　名校考研真题详解第3章　蒸　馏3.1　复习笔记3.2　名校考研真题详解第4章　气液传质设备4.1　复习笔记4.2　名校考研真题详解第5章　液-液萃取5.1　复习笔记5.2　名校考研真题详解第6章　固体物料的干燥6.1　复习笔记6.2　名校考研真题详解第7章　其他传质与分离过程7.1　复习笔记7.2　名校考研真题详解绪　论0.1　复习笔记一、传质分离方法的分类依据物理化学原理的不同，传质分离过程可分为平衡分离和速率分离两大类。

1平衡分离过程平衡分离过程是指借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等），使均相混合物系统变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离的过程。

根据两相状态的不同，平衡分离过程可分为：（1）气液传质过程，如吸收（或脱吸）、气体的增湿和减湿。

（2）汽液传质过程，如液体的蒸馏和精馏。

（3）液液传质过程，如萃取。

（4）液固传质过程，如结晶（或溶解）、浸取、吸附（脱附）、离子交换、色层分离、参数泵分离等。

（5）气固传质过程，如固体干燥、吸附（脱附）等。

在平衡分离过程中，i组分在两相中的组成关系常用分配系数（又称相平衡比）K i来表示，即K i值的大小取决于物系特性及操作条件（如温度和压力等）。

组分i和j的分配系数K i和K j之比称为分离因子αij，即通常将K值大的当作分子，αij一般大于1。

当αij偏离1时，可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，a ij越大越容易分离。

2速率分离过程速率分离过程是指借助某种推动力，如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用，某些情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物分离操作的过程。

速率分离过程可分为：（1）膜分离；（2）场分离。

二、传质设备1对传质设备性能要求（1）单位体积中，两相的接触面积应尽可能大，两相分布均匀，避免或抑制短路及返混；（2）流体的通量大，单位设备体积的处理量大；（3）流动阻力小，运转时动力消耗低；（4）操作弹性大，对物料的适应性强；（5）结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行可靠安全。

化工分离工程第一章 化工分离工程概述分离过程的分类：机械分离、传质分离传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生，按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率分离过程。

平衡分离过程是借助分离媒介（如热量、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。

分离媒介可以是能量媒介（ESA ）或物质媒介（MSA ），有时也可两种同时应用。

蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附速率分离过程是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。

气体扩散、热扩散、电渗析、电泳、反渗透、超过滤 分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度，其定义为2211//j i j i s ijx x x x =α分离方法的选择可行性、分离过程类别的选择、产品的价格、产品的热敏性、物质与分子的性质、经济性、安全与环保、经验分离过程类别的选择▪ 分子特性：分子重量、V an der Waals 体积、Van der Waals 面积、 偶极矩、极化度、双电常数、电荷、旋转半径▪ 热力学与传递性质：蒸气压、溶解度、吸附活性、扩散特性第二章 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方法。

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)：釜内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 （rectification)：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。