化工分离工程03

《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。

利用历史数据和机器学习技术 ，构建黑箱模型，实现对分离 过程的预测和优化。
混合建模
结合机理建模和数据驱动建模 的优势，提高模型的精度和泛 化能力。
优化算法
应用遗传算法、粒子群优化等 智能优化算法，对分离过程进
行参数优化和操作优化。
先进控制技术应用
预测控制
基于模型预测控制（MPC）技术， 实现对分离过程的实时优化和控制。
化工分离工程
汇报人：XX
目 录
• 分离工程概述 • 化工分离原理与方法 • 化工分离设备与技术 • 化工分离过程优化与控制 • 典型案例分析 • 未来展望与挑战
01
分离工程概述
分离工程定义与重要性
分离工程定义
利用物理、化学或物理化学方法 ，将混合物中的各组分进行分离 、提纯或富集的过程。
重要性
膜分离法
01
02
03
原理
利用特定膜材料的选择性 透过性，使混合物中的某 些组分能够透过膜而实现 分离。
分类
微滤、超滤、纳滤、反渗 透等。
应用
海水淡化、废水处理、气 体分离等。
03
化工分离设备与技术
塔设备
蒸馏塔
用于多组分溶液的分离， 通过加热使不同组分在不 同温度下挥发，从而实现 分离。
吸收塔
用于气体吸收操作，将气 体中的某一组分通过液体 吸收剂吸收到液体中。
通过化工分离技术，将废弃物中的有用成分提取 出来，实现废弃物的资源化利用，减少环境污染 。
环保型分离剂的开发
研发环保型的分离剂，如生物可降解的分离剂、 无毒无害的分离剂等，以降低化工分离过程对环 境的污染。
化工行业面临的挑战与机遇
挑战
随着环保法规的日益严格和资源的日益紧缺，化工行业面临着越来越大的环保压力和成本压力。同时，新兴技术 的不断涌现也给传统化工行业带来了竞争压力。

化工分离工程第一讲绪论主要内容化学工业与化工过程分离过程在化工生产中作用分离过程的分类及特征本课程的教学目的及要求化工分离技术发展简述化工分离技术是随着化学工业的发展而逐渐形成和发展的。

现代化学工业开始于18世纪。

当时，纯碱、硫酸等无机化学工业成为现代化学工业的开端。

19世纪以煤为基础原料的有机化工发展起来。

开始涉及分离问题，如苯、甲苯、酚等化学品提纯应用了吸收、蒸馏、过滤、干燥等分离操作。

19世纪末，20世纪初石油炼制的发展促进了化工分离技术的成熟与完善。

进入20世纪70年代以后，化工分离技术更加高级化，应用也更加广泛。

同时，化工分离技术与其它科学技术相互交叉渗透产生一些更新的边缘分离技术，如生物分离技术、膜分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术、超临界流体萃取技术等等。

化学工业对原料〔如石油，煤等〕原料进行化学或物理加工加工，改变物质的结构或组成，或合成新物质获得各种有用产品的制造工业．化工过程Industry Chemical Processes Chemical process is is achemical engineering units inwhich raw materials are changedor separated into usefullproducts 化学反应过程化工生产核心化工过程原料的预处理物理处理过程（单元操作）产品的加工分离过程（Separation Processes The separationprocess is a chemicalengineering units toSeparate chemicalmixtures into theirconstituents 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．混合物产品1 分离过程产品2 （气、液、固）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。

第三章 多组分精馏和特殊精馏3-7.(P163) 在一精馏塔中分离苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和异丙苯(C)四元混合物。

进料量200mol/h ，进料组成z B =0.2,z T =0.3,z X =0.1，z C =0.4 (mol)。

塔顶采用全凝器，饱和液体回流。

相对挥发度数据为：BT α=2.25，TT α=1.0，XT α=0.33，CT α=0.21。

规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。

求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。

解：根据题意顶甲苯(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关键组分， 则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。

以重关键组分计算相对挥发度。

71.1021.025.2==BC α762.421.00.1==TC α 5714.121.033.0==XC α 1=CC α由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。

h kmol W C /84.79998.04.0200=⨯⨯=hkmol D C /16.084.795.0200=-⨯=h kmol D T /7.59995.03.0200=⨯⨯= h kmol W T /3.07.593.0200=-⨯=所以37.7762.4lg 3.084.7916.07.59lg[lg ]lg[=⨯=⋅=TCTCCTm W W D D N α 由HH NmiH i i W D W D ⋅=α与ii i W D F +=求出非关键组分的分布苯： 437.7108.784.7916.071.10⨯=⨯=B B W D ∴B W =0，B D =200⨯0.2=40Kmol/h二甲苯：056.084.7916.05714.137.7=⨯=X X W D ，X D +X W =200⨯0.1=20求得X D =1.06，X W =18.94，。