第一章 分离过程

第一章 绪论分离过程的分类:机械分离、传质分离机械分离：处理两相以上的混合物如过滤、沉降、离心分离等传质分离：处理均相混合物传质分离可分为：平衡分离过程如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等，借助分离剂使均相混合物系统变成两相系统，再利用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配而实现分离。

速率分离过程如微滤、超滤、反渗透、电渗析等，在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。

分离媒介：能量媒介ESA 、质量媒介MSA第二章 单级平衡过程相平衡关系：混合物所形成的若干相保持物理平衡而共存的状态。

热力学：整个物系的自由能最小。

动力学：相间表观传递速率为零。

相平衡条件（准则）：各相的温度相等、压力相等，每个组分的化学位相等。

相平衡常数：ii i x y K /=分离因子：ji j i j i ij K K/x x /y y ==α，平衡分离过程，常采用分离因子表示平衡关系。

相对挥发度对温度和压力变化不敏感，常视为常数，简化计算。

分离因子与1的偏离程度表示组分间分离的难易程度。

相平衡方程：C 个C1,2,...,i ==i i i x K y摩尔分率加和方程：2个0.11=∑=Cii x.11=∑=Cii y汽液平衡常数关联式： C 个C1,2,...,i ),,,(==y x P T f K i泡点方程：()011=-=∑=Cii i x K T f泡点压力的计算：泡点方程：()011=-=∑=Cii i x K p f露点方程：()0.1/1=∑=cii i K y闪蒸过程:连续单级蒸馏过程。

它使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。

物料衡算—M 方程 C 个,...C ,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=相平衡—E 方程 C 个 Ci x K y i i i ,...2,1 ==摩尔分率加和式—S 方程 2个11=∑=Cii x11=∑=Cii y热量平衡式— H 方程 1个 LV F LH VH Q FH +=+设计前需预先给定数值的变量称为设计变量。

复习思考题第一章绪论1、分离过程是一个（）a.熵减少的过程；b.熵增加的过程；c.熵不变化的过程；d. 自发过程2、组分i、j之间不能分离的条件是（）a.分离因子大于1；b.分离因子小于1；c.分离因子等于13、平衡分离的分离基础是利用两相平衡时（）实现分离。

a. 组成不等；b. 速率不等；c. 温度不等4.下述操作中，不属于平衡传质分离过程的是（）a. 结晶；b. 吸收；c. 加热；d. 浸取。

5、下列分离过程中属机械分离过程的是（）：a.蒸馏；b. 吸收；c. 膜分离；d.离心分离。

6、当分离过程规模比较大，且可以利用热能时，通常在以下条件选择精馏法（）：a. 相对挥发度<1.05；b. 相对挥发度>1.05；c. 相对挥发度<1.5；d. 相对挥发度>1.5。

1、a；2、c；3、a；4、c；5、d；6、b1、何为分离过程？分离过程的特征？2、什么是分离剂、分离因子和固有分离因子？分离因子，它与固有分离因子有何不同？3、分离过程按有无物质传递现象发生分成几类？4、按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为那两类？5、说明分离过程的特征和与分离工程的区别？6、说明什么是逐级经验放大法。

名词解释分离过程分离因子分离剂固有分离因子机械分离过程传质分离过程平衡分离速率分离膜分离分离工程逐级经验放大法数学模型法第二章多组分分离基础1、约束变量关系数就是（）a. 过程所涉及的变量的数目；b. 固定设计变量的数目；c. 独立变量数与设计变量数的和；d. 变量之间可以建立的方程数和给定的条件。

2、每一单股进料均有（）个设计变量。

a. c；b. c +1；c. c +2；d. c +33、一般吸收过程，可调设计变量数为（）：a.5个；b.4个；c. 1个；d. 2个4、绝热操作的简单平衡级设计变量数为（）：a. 2c +3个；b. 2 c +4个；c. c +5个；d. 2 c +5个。

分离过程习题答案第⼀章绪论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。

5.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/cm3；M为离⼦状态的各种溶剂的平均分⼦量。

若从含盐0.035 g/cm3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。

9. 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NcV-2F ziT FP FV , yi ,Tv , PvL , x i , T L , P L习题5附图物料衡算式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 )内在(P，T) 2Nc = 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011. 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9c+11=7+11=18N a u 串级单元 1传热 1 进料，227K，2068kPa组分N2C1C2C3C4C5C6Kmol/h1.054.467.6141.154.756.033.3塔顶产物塔底产物92习题6附图合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。

《化工原理》教案主讲教师：蒋卉教学班级：环境工程04级章节点名称：第一章化工分离过程概论1－4节教学序次：第1次课教学内容：1.化工分离在化工生产中的地位2. 混合物类型与分离目的3.分散质和分散介质的概念4. 分离的目的5. 分离的依据6. 分离的基本方法7.混合物表示方法教学目标：1.了解与化工生产相关的基本概念2.掌握混合物组成表示方法；并能够熟练应用于计算本次课重点：混合物表示方法本次课难点：常见的混合物组成的表示方法教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第一章化工分离过程概论5－7节教学序次：第2次课教学内容：1.传质分离过程热力学基础2.平衡分离过程3. 平衡曲线4. 分离气体混合物的基本方法5.传质分离过程的基本操作方法6.常见接触方式1）单级接触操作2）并流式接触操作3）逆流式接触操作4）错流式接触操作教学目标：1.了解分离气体混合物的基本方法2.熟悉传质分离过程热力学基础3.了解几种常见接触方式本次课重点：传质分离过程热力学基础本次课难点：传质分离过程热力学基础教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第一章化工分离过程概论8－9节教学序次：第3次课教学内容：1.传质分离过程的两种方法和设备2.传质分离过程的动力学3.分子扩散和涡流扩散的概念4.单向中物质的扩散5.费克定律6.稳态（定态）分子扩散7. 单向扩散教学目标：1.掌握费克定律的基本意义和适用范围2.熟悉稳态（定态）分子扩散和单向扩散3.了解传质分离过程的方法和设备本次课重点：1.费克定律2.稳态（定态）分子扩散和单向扩散本次课难点：1.费克定律2.稳态（定态）分子扩散和单向扩散速率公式的推导教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第二章吸收1－3节教学序次：第4次课教学内容：1.对流传质2.界面浓度3.总吸收系数及总吸收速率方程4.吸收的基本概念5.吸收操作分类6.吸收过程的气液平衡关系7.吸收过程模型及传质速率方程教学目标：1. 熟悉亨利定律.双膜理论.传质速率方程在吸收中的应用2. 了解多组分吸收,化学吸收和非等温吸收等其他类型的吸收过程本次课重点：1.亨利定律2.双膜理论本次课难点：吸收速率方程的推导及其应用教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第二章吸收4节教学序次：第5次课教学内容：1.吸收（脱吸）塔计算2.物料衡算的关系式3.溶质回收率4.吸收操作线方程与操作线5. 最小液气比6.最小液气比的计算教学目标：1. 熟悉吸收塔的基本反应过程2. 掌握最小液气比的计算3.熟悉物料衡算的关系式和吸收操作线方程本次课重点：1. 最小液气比的计算2.物料衡算的关系式3. 吸收操作线方程本次课难点：吸收操作线方程的推导教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第二章吸收5节教学序次：第6次课教学内容：1.吸收系数和传质单元高度的概念2.吸收系数和传质单元高度的实验测定3.经验公式4.特征数关联式5. 高浓度气体吸收6.化学吸收教学目标：1. 熟悉吸收系数和传质单元高度的概念2. 了解相关经验公式3.了解特征数关联式的相关公式本次课重点：吸收系数和传质单元高度本次课难点：吸收系数和传质单元高度的理解和计算教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：习题课教学序次：第7次课教学内容：关于第二章的三道习题2－6、2－8、2－9的计算教学目标：掌握吸收塔的填料高度以及设计型和操作型计算本次课重点：习题2－6、2－8、2－9本次课难点：习题2－6、2－8、2－9教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：理解相关习题的解题步骤，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第三章蒸馏1－3节教学序次：第8次课教学内容：1.蒸馏操作在化工生产中的应用2.二元物系的的气液相平衡3.相关概念4.温度组成图5.蒸馏方式1）简单蒸馏2）平衡蒸馏6.精馏过程的原理教学目标：1. 了解蒸馏操作在化工生产中的应用和原理2. 熟悉相关基本概念3.掌握精馏过程的原理本次课重点：精馏过程的原理本次课难点：二元物系的的气液相平衡的表达教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第三章蒸馏4节教学序次：第9次课教学内容：1.精馏塔的操作过程2. 两组分体系连续精馏的相关计算3.加料状态的影响和加料位置教学目标：1. 了解精馏塔的操作过程2. 熟悉相关基本概念3.两组分体系连续精馏的相关计算4. 掌握加料状态的影响和相关计算本次课重点：1.两组分体系连续精馏的相关计算2.加料状态的影响和相关计算本次课难点：1.两组分体系连续精馏的相关计算2.加料状态的影响和相关计算教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第三章蒸馏4节教学序次：第10次课教学内容：1.回流比的影响及其选择2.间捷法求理论板数3.两组分精馏的操作的操作型计算和操作4.两组分精馏过程的几种特殊情况5.精馏塔、冷凝器和再沸器的工艺设计6.间歇精馏教学目标：1. 掌握二元连续精馏的操作线方程和加料线方程2. 熟悉相关基本概念3.了解回流比的影响4. 了解精馏塔、冷凝器和再沸器的工艺设计本次课重点：两组分精馏的操作的操作型计算和操作本次课难点：两组分精馏的操作的操作型计算和操作教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第四章气液传质设备1节教学序次：第11次课教学内容：1.板式塔的概述2.塔板上的流体力学现象分析3.气体通过塔板的流体力学计算4.塔板结构及对塔板的要求教学目标：1. 熟悉板式塔的作用过程2. 了解塔板上的流体力学现象3.熟悉气体通过塔板的流体力学计算本次课重点：气体通过塔板的流体力学计算本次课难点：气体通过塔板的流体力学计算教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第四章气液传质设备1－2节教学序次：第12次课教学内容：1.筛板塔的设计2.板式塔的传质与塔板效率3.各种塔板简介与比较4.填料塔与填料教学目标：1. 熟悉筛板塔的设计2. 了解各种塔板简介与比较3.熟悉板式塔的传质与塔板效率4. 了解填料塔的作用过程本次课重点：板式塔的传质与塔板效率本次课难点：板式塔的传质与塔板效率教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第四章气液传质设备2节教学序次：第13次课教学内容：1.填料塔的流体力学特征2.填料塔的传质与塔高的计算3.填料塔的主要部件4.塔设备的比较和选型教学目标：1. 熟悉填料塔的流体力学特征2. 掌握填料塔的传质与塔高的计算3. 了解塔设备的比较和选型本次课重点：填料塔的传质与塔高的计算本次课难点：填料塔的传质与塔高的计算教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第八章非均相混合物的分离1节教学序次：第14次课教学内容：1.沉降分离的一般原理2.重力沉降分离3.离心沉降分离4.电沉降－电除尘器教学目标：1. 熟悉沉降分离的一般原理2. 掌握重力沉降分离的相关计算公式3. 了解离心沉降和电沉降的基本知识本次课重点：重力沉降分离的相关计算公式本次课难点：重力沉降分离的相关计算公式的推导教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第八章非均相混合物的分离2节教学序次：第15次课教学内容：1.过滤的基本知识2.常见过滤设备3.过滤过程计算的理论基础4.过滤机生产能力的计算教学目标：1. 熟悉过滤的基本知识2. 掌握过滤过程计算方法3. 了解常见过滤设备本次课重点：过滤过程计算方法本次课难点：过滤过程计算方法及其应用教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第八章非均相混合物的分离2－3节教学序次：第16次课教学内容：1. 过滤过程计算的相关例题2.惯性分离器3.湿法除尘器4.非均相混合物分离方法的新进展5.分离方法的选择教学目标：1. 熟悉过滤过程计算的相关例题2..了解其他分离方法与分离方法的新进展本次课重点：过滤过程计算方法本次课难点：过滤过程计算的相关例题的理解教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：第9.10章膜分离过程及其他分离方法教学序次：第17次课教学内容：1. 膜分离的概述2.膜分离的分类及过程3.吸附分离4.离子交换5.色谱分离6.分离方法的选择原则教学目标：1. 熟悉膜分离的分类及过程2..了解其他分离方法本次课重点：膜分离本次课难点：无教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：流体力学基础教学序次：第18次课教学内容：1. 基本知识概述2. 静止流体所受的力3. 流体静力学基本方程4. 静力学原理在压力和压力差测量上的应用教学目标：1. 掌握流体静力学基本方程及其应用2.了解静力学原理在压力和压力差测量上的应用3. 熟悉静止流体所受力的表示方法本次课重点：流体静力学基本方程本次课难点：流体静力学基本方程教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：流体力学基础教学序次：第19次课教学内容：1. 流体流动的基本概念2. 质量守恒方程3. 运动方程4. 总能量守恒和机械能守恒方程教学目标：1. 掌握质量守恒方程2. 掌握总能量守恒和机械能守恒方程3.了解运动方程本次课重点：1.质量守恒方程2.总能量守恒和机械能守恒方程本次课难点：1.质量守恒方程2.总能量守恒和机械能守恒方程教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：流体力学基础教学序次：第20次课教学内容：1. 简单管路2. 复杂管路3. 管网简介4. 可压缩流体的管路计算教学目标：1. 熟悉简单管路的计算2.了解管网的基本知识本次课重点：简单管路本次课难点：简单管路教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：流体输送机械教学序次：第21次课教学内容：1. 离心式流体输送机械的基本方程2. 离心泵与风机的结构、工作原理与分类3. 离心泵与风机的性能4. 离心泵与风机的特性曲线5. 离心泵与风机的工作点选择教学目标：1. 熟悉离心泵与风机的结构、工作原理与分类2.了解离心式流体输送机械的基本原理3.掌握离心泵与风机的工作点选择方法本次课重点：1.离心泵与风机的结构、工作原理与分类2.离心泵与风机的工作点选择方法本次课难点：离心式流体输送机械的基本方程教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：热量传递基础教学序次：第22次课教学内容：1. 热量传递的基本概念2. 热量传递的三种基本方式3. 傅里叶定律4. 导热系数5. 热传导微分方程的定解条件教学目标：1. 掌握热量传递的三种基本方式2. 熟悉热传导微分方程的定解条件3. 掌握傅里叶定律本次课重点：1. 傅里叶定律2.热传导微分方程的定解条件本次课难点：热传导微分方程的定解条件教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：热量传递基础教学序次：第23次课教学内容：1. 对流传热的概述2. 管内强制对流传热3. 管外强制对流传热4. 自然对流传热教学目标：1. 熟悉对流传热的基本方法2. 熟悉管内强制对流传热的相关计算3. 熟悉管外强制对流传热的相关计算4. 了解自然对流传热本次课重点：管内外强制对流传热的相关计算本次课难点：管内外强制对流传热的相关计算教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：热量传递基础教学序次：第24次课教学内容：1. 冷凝传热的概念2. 影响冷凝传热的因素和强化3. 热辐射的基本概念4. 辐射基本定律教学目标：1. 熟悉冷凝传热的概念2. 熟悉热辐射的基本概念3. 了解影响冷凝传热的因素和强化的基本方法4. 了解辐射基本定律本次课重点：1.冷凝传热的概念2.热辐射的基本概念本次课难点：影响冷凝传热的因素和强化的基本方法教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：传热过程计算与换热器教学序次：第25次课教学内容：1. 传热过程分析2. 热量衡算方程3. 传热速率方程4. 总传热系数与壁温计算教学目标：1. 熟悉传热过程的基本分析过程2. 掌握传热过程的热量衡算3. 掌握传热速率方程4. 了解总传热系数与壁温计算本次课重点：传热过程的热量衡算和传热速率方程本次课难点：传热过程的热量衡算和传热速率方程教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：传热过程计算与换热器教学序次：第26次课教学内容：1. 传热过程的平均温差计算2. 传热效率和传热单元数3. 换热器计算的设计型和操作型问题教学目标：1. 熟悉传热过程的平均温差计算2. 熟悉传热效率和传热单元数的表达3. 掌握换热器计算的设计型和操作型问题的基本计算方法本次课重点：换热器计算的设计型和操作型问题本次课难点：换热器计算的设计型和操作型问题教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：传热过程计算与换热器教学序次：第27次课教学内容：1. 换热器计算的设计型和操作型问题的例题讲解2. 换热其的分类3. 间壁式换热器4. 列管式换热器的选用原则和设计原则5. 换热器的传热强化途径教学目标：1. 掌握换热器计算的设计型和操作型问题的基本计算方法2.了解常见换热器的基本种类和特点本次课重点：换热器计算的设计型和操作型问题本次课难点：换热器计算的设计型和操作型问题教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社章节点名称：复习课教学序次：第28次课教学内容：全篇总结所学课程内容，复习迎接期末考试教学目标：使学生全面了解所学内容，对课程体系有一个清晰的认识本次课重点：全部PP都是全书重点内容本次课难点：无教学方法和手段：多媒体教学和板书相结合课后要求：复习理解PP的内容，掌握全书重点参考资料：1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社3.《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社。

生物分离过程第一章：绪论1.生物分离工程的一般流程：1)发酵液的预处理：（也称不溶物的去除）作用：将固相分离。

特点：采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。

方法：最基本的单元操作：过滤，离心。

2）产物的提取;作用：将目标物和与其性质差别较大的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高。

特点：多单元协同操作。

方法：沉淀，吸附，萃取，超滤等单元操作。

3）产物的精制：作用：高度纯化，除去与目标物性质相近的杂质。

特点：采用对目标物具有高选择性的分离方法。

方法：首选色谱分离技术：层析（柱层析，薄层层析），离子交换，亲和色谱，吸附色谱，电色谱。

4）成品的加工处理：作用：将上述分离纯化过程得到的产物进行最后加工使其成为商用成品。

特点：将产品根据用途，质量要求进行加工。

方法：浓缩，结晶和干燥。

2.生化分离过程特点：①生物材料成分复杂，产物浓度低，分离难度大；②产物稳定性差，分离纯化过程的操作条件要求严格；③产物易变质，难保存，分离过程必须快速高效；④质量要求高（药品或食品）。

第二章：发酵液的预处理3.1）预处理的目的：①改善发酵液的物理性质：流变性质、颗粒粒度②去除部分杂质：杂蛋白、多糖、高价无机离子等。

2）预处理的方法：①物理性质的改善：加热（降低黏度、去除杂蛋白），凝聚与絮凝（增大粒度），加助滤剂（改善过滤）；②杂质的去除：去杂蛋白（等电点、变性剂、吸附），去多糖（酶解），去离子（沉淀）。

4.凝聚，絮凝，盐析的异同点：凝聚：高价盐，不可逆中和，盐浓度低，去除杂蛋白。

絮凝：增大胶粒尺度，形成絮凝凝团粗大。

盐析：低价中性盐，可逆中和，破坏水化膜。

盐的用量大，浓度比较高，回收蛋白质。

（凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。

絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。

）第三章：细胞分离技术5.常见的细胞破碎的方法与特点：机械法四种方法较重要，适应性也是其特点6.破碎率的测定1）直接测定法: 细胞计数2）测定释放的蛋白质量或酶的活力或相对电导率第四章：沉淀技术7.常见的沉淀方法：（前三种重要）（1）盐析法：成本低，不需要特别昂贵的设备；操作简单、安全；不会引起蛋白质变性，经透析去盐后，能得到保持生物活性的纯化蛋白质；分离效果不理想，通常只是作为初步的分离纯化，还需要结合其它的纯化方法。

第一章烃类热裂解第三节裂解气的净化与分离一、概述（一）裂解气的组成和分离要求问题1:什么叫裂解气?1. 烃类经过裂解制得了裂解气，裂解气的组成是很复杂的，其中含有很有用的组份，也含有一些有害的杂质（见表1-23）。

裂解气净化与分离的任务就是除去裂解气中有害的杂质，分离出单一稀烃产品或烃的馏分，为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。

表1-23 轻柴油裂解气组成2. 需要净化与分离的裂解气，是由裂解装置送过来的。

3.裂解气的定义：它已经脱除了大部份C5以上的液态烃类，它是一个含有氢气,C1-C5的烃类和少量杂质气体的复杂气态混合物。

4.裂解气的分离要求:见表1-24,1-25.表1-24 乙烯聚合级规格表1-25 丙烯聚合极规格（二）裂解气分离方法简介问题2:深冷分离法的分离原理是什么?1.工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。

本章重点介绍深冷分离方法。

2.在基本有机化学工业中，冷冻温度小于等于-100度的称为深度冷冻，简称“深冷”。

♀3.分离原理就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢气和甲烷以外，把其余的烃类都冷凝下来，然后在精馏塔内精馏塔进行多组份精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离下来。

其实质是冷凝精馏过程。

4.图1-24可知,深冷分离流程可以概括成三大部份：（1）气体净化系统;（2）压缩和冷冻系统;（3）精馏分离系统.二、酸性气体的脱除问题3:酸性气体有哪些?它们有什么危害?除去方法是什么?1.由表1-23的数据可以看出，裂解气中含有的少量硫化物、二氧化碳、一氧化碳、乙炔、丁炔以及水等杂质。

2.裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S),另外还有有机硫化物。

3.这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：(1)硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；(2)二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。

第四节研究有机化合物的一般步骤和方法第1课时有机化合物的分离、提纯学习目标 1.了解研究有机化合物的基本步骤。

2.学会分离、提纯有机化合物的常规方法。

一、有机物的研究步骤及分离提纯方法1．研究有机物的一般步骤2．物质分离的原则和方法适用于有机物的分离，那么有机物分离的原则是什么？可能的分离方法有哪些？提示分离原则：把有机混合物的各组分物质逐一分离，得到各纯净有机物。

分离过程中要尽量减少各组分的损失，各组分要尽量纯净。

分离方法：①物理方法：过滤、重结晶、升华、蒸发、蒸馏、分馏、液化、渗析、盐析等。

②化学方法：加热分解、氧化还原转化、生成沉淀等。

3．什么是有机物的提纯？有机物的分离和提纯的主要区别是什么？提示提纯是采用物理或化学方法将有机混合物中的杂质除去以得到目标有机物质的过程。

分离和提纯的主要区别为分离是有机混合物分成几种纯净有机物，提纯是除去有机混合物中的杂质。

4．根据有机物的性质选择分离提纯的方法。

(1)若有机混合物中各组分物质的溶解性差异较大，应选择什么方法分离该混合物？提示过滤或结晶。

(2)若有机混合物中各组分物质互溶且沸点差异较大，应选择什么方法分离该混合物？提示蒸馏。

(3)若有机物在不同溶剂中的溶解性差异较大，应选择什么方法分离提纯该有机物？提示萃取、分液。

进行有机混合物的分离与提纯时，需了解有机物的性质，并根据性质考虑适合采取的方法。

一般应先考虑是否能用物理方法分离与提纯，再考虑用化学方法分离与提纯。

练中感悟1．下列方法可用于提纯液态有机物的是()A．过滤B．蒸馏C．重结晶D．萃取答案 B2．如果你家里的食用花生油不小心混入了大量的水，利用你所学的知识，最简便的分离方法是()答案 B3．下列有关实验的说法错误的是()A．在蒸馏实验中，温度计的水银球位于支管口处是为了测出馏分的沸点B．用结晶法分离硝酸钾和氯化钠的混合物，用分液法分离水和硝基苯的混合物C．在重结晶的实验中，使用短颈漏斗趁热过滤是为了减少被提纯物质的损失D．作为重结晶实验的溶剂，杂质在此溶液中的溶解度受温度影响应该很大答案 D解析在蒸馏实验中，温度计的水银球位于支管口处是为了测出馏分的沸点，故A正确；硝酸钾的溶解度随温度升高而急剧增大，氯化钠的溶解度随温度变化很小，所以用结晶法分离硝酸钾和氯化钠的混合物，水和硝基苯不互溶，所以用分液法分离水和硝基苯的混合物，故B正确；在重结晶实验中，要求被提纯物和杂质的溶解度随温度的变化差别很大，杂质在此溶液中的溶解度受温度影响较小，故D错误。

化工分离过程重点1、相平衡：指混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态，从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小的状态；从动力学看，相间表观传递速率为零。

2、区域熔炼：是根据液体混合物在冷凝结晶过程中组分重新分布的原理，通过多次熔融和凝固，制备高纯度的金属、半导体材料和有机化合物的一种提纯方法。

3、独立变量数：一个量改变不会引起除因变量以外的其他量改变的量。

4、反渗透：是利用反渗透膜选择性地只透过溶剂（通常是水）的性质，对溶液施加压力克服溶液的渗透压，使溶剂从溶液中透过反渗透膜而分离出来的过程。

5、相对挥发度：溶液中的易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。

6、理论板：是一个气、液两相皆充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。

7、清晰分割：若馏出液中除了重关键组分外没有其他的重组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其他轻组分，这种情况为清晰分割。

8、全塔效率：完成给定任务所需要的的理论塔板数与实际塔板数之比。

默弗里板效率：实际板上的浓度变化与平衡时应达到的浓度变化之比。

9、泡点：在一定压力下，混合液体开始沸腾，即开始有气泡产生时的温度。

露点：在一定压力下，混合气体开始冷凝，即开始出现第一个液滴时的温度。

10、设计变量：设计分离装置中需要确定的各个物理量的数值，如进料流率，浓度、压力、温度、热负荷、机械工的输入（或输出）量、传热面大小以及理论塔板数等。

这些物理量都是互相关联、互相制约的，因此，设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量称设计变量。

简答题：1、分离操作的重要意义答：分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或者催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率；另一方面对反应产物起着分离提纯的作用，已得到合格的产品，并使未反应的反应物得以循环利用。

此外，分离操作在环境保护和充分利用资源方面起着特别重要的作用。

2、精馏塔的分离顺序答：确定分离顺序的经验法：1）按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；2）最困难的分离应放在塔序的最后；3）应使各个塔的溜出液的摩尔数与釜液的摩尔数尽量接近；4）分离很高回收率的组分的塔应放在塔序的最后；5）进料中含量高的组分尽量提前分出。

第一章绪论一、生物分离工程在生物技术中的地位？生物技术的主要目标是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节。

因此，生物分离是生物技术的重要组成部分。

生物分离工程是生物技术的下游技术，用于目标产物的提取、浓缩、纯化以及成品化。

二、生物分离工程的特点是什么？1．产品丰富，产品的多样性导致分离方法的多样性2．绝大多数生物分离方法来源于化学分离3．生物分离一般比化工分离难度大三、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？生物分离过程一般分四步：1.固-液分离（不溶物的去除）离心、过滤、细胞破碎，目的是提高产物浓度和质量2.浓缩（杂质粗分）离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，可提高产物浓度和质量。

3．纯化色谱电泳沉淀以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。

4．精制结晶干燥四、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？（1）产品价值（2）产品质量（3）产物在生产过程中出现的位置（4）杂质在生产过程中出现的位置（5）主要杂质独特的物化性质是什么（6）不同分离方法的技术经济比较上述问题的考虑将有助于优质、高效产物分离过程的优化。

五、生物分离效率有哪些评价指标？1.目标产品的浓缩程度——浓缩率m2．系数α回收率REC第二章细胞分离与破碎一、细胞破碎的目的意义由于有许多生化物质存在于细胞内部，必须在纯化以前将细胞破碎，使细胞壁和细胞膜受到不同程度的破坏（增大通透性）或破碎，释放其中的目标产物，然后方可进行提取。

二、细胞破碎方法的大致分类破碎方法可归纳为机械破碎法和非机械破碎法两大类，非机械破碎法又可分为化学（和生物化学）破碎法和物理破碎法。

1．机械破碎处理量大、破碎效率高速度快，是工业规模细胞破碎的主要手段。

细胞的机械破碎主要有高压匀浆、研磨、珠磨、喷雾撞击破碎和超声波破碎等。

2．化学（和生物化学）渗透破碎法（1）渗透压冲击法（休克法）（2）酶溶（酶消化）法3．物理破碎法1）冻结－融化法（亦称冻融法）（2）干燥法空气干燥法真空干燥法冷冻干燥法喷雾干燥法三、化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点？化学渗透破碎法与机械破碎法相比优点：化学渗透破碎法比机械破碎法的选择性高，胞内产物的总释放率低，特别是可有效地抑制核酸的释放，料液的粘度小，有利于后处理过程。