分离工程 吸收
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分离工程与其他课程的关系
分离工程是化学工程的一个重要分支,它与其他课程有着密切的联系。以下是分离工程与其他课程的关系:
1.
物理化学:分离工程的基础是物理化学,特别是热力学和传质学。分离工程中的许多分离方法都是基于物理化学原理的,例如蒸馏、萃取、吸收、结晶等。
2.
化学反应工程:分离工程与化学反应工程密切相关,因为许多分离过程都是在化学反应过程中进行的。例如,在反应产物的分离和提纯中,分离工程技术可以用于分离和提纯反应产物。
3.
化工原理:化工原理是分离工程的基础课程之一,它包括流体力学、传热学和传质学等方面的知识。这些知识在分离工程中得到了广泛的应用,例如在蒸馏、萃取、吸收等分离过程中。
4.
化工热力学:化工热力学是分离工程的重要基础课程之一,它包括热力学基本原理、热力学性质计算、相平衡和化学平衡等方面的知识。这些知识在分离工程中得到了广泛的应用,例如在蒸馏、萃取、吸收等分离过程中。
5.
化学工艺学:化学工艺学是分离工程的应用课程之一,它包括化学工艺流程设计、设备选择、操作条件优化等方面的知识。这些知识在分离工程中得到了广泛的应用,例如在蒸馏、萃取、吸收等分离过程中。
分离工程与其他课程有着密切的联系,它是化学工程的一个重要分支,需要综合运用物理化学、化学反应工程、化工原理、化工热力学和化学工艺学等方面的知识。
三、名词解释 1、分离过程 : 将一混合物转变为组成互不相同的两种或几种产品的那些操作。 2、分离工程: 研究分离过程中分离设备的共性规律,分离与提纯的科学。 3、传统分离过程的绿色化:对过程(如蒸馏、干燥、蒸发等)利用系统工程的方法,充分考虑过程对环境的影响,以环境影响最小(或无影响)为目标,进行过程集成。 4、传质分离过程:一类以质量传递为主要理论基础、用于各种均相混合物分离的单元操作。可分为平衡分离过程和速率分离过程两大类,遵循物质传递原理。 5、平衡分离过程:大多数扩散分离过程是不相溶的两相趋于平衡的过程,而两相在平衡时具有不同的组成,这些过程称为平衡分离过程。 6、速率控制分离过程:是通过某种介质,在压力,温度,组成,电势或其它梯度所造成的强制力的推动下,依靠传递速率的的差别来操作,这类过程称为速率控制分离过程。 7、泡点温度:是指液体在恒定的外压下,加热至开始出现第一个气泡时的温度。 8、露点温度:在恒压下冷却气体混合物,开始凝聚出第一个液滴时的温度。 9、汽化率:液体汽化所减少的质量占原液体质量的比率。 10、液化率:e=液化量/总加入量=L/F 11、分离因子: 表示任一分离过程所达到的分离程度 表示组分i及j之间没有被分离 表示组分i富集于1相,而组分j富集于2相 表示组分i富集于2相,而组分j富集于1相
12、分离剂 : 在两种相同的或不同的材料之间、材料与模具之间隔离膜,使二者间不发生粘连,完成操作后易于分离的液剂。种类为:(1)石膏分离剂(2)树脂分离剂(3)蜡分离剂 (4)其他分离剂如硅油、凡士林等。 13、固有分离因子: αij 称为固有分离因子,也称相对挥发度,它不受分离设备的影响。 14、机械分离过程:分离对象为两相以上的混合物,通过简单的分相就可以分离,而相间并无物质传递发生。 15、膜分离:是利用液体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作,是用天然或人工合成膜,以外界能量或化学位差或电位差作推动力,对混合物进行分离、提纯和富集的方法。 16、关键组分:在设计或操作控制中,有一定分离要求,且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分。 17、轻关键组分(LK):指在塔釜液中该组分的浓度有严格限制,并在进料液中比该组分轻的组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出。 18、重关键组分(HK): 指在塔顶液中该组分的浓度有严格限制,并在进料液中比该组分重的组分及该组分的绝大部分应从塔釜采出。 19、非分配组分:在最小回流比下,对那些只在塔的一端产品中出现的非关键组分常称为非分配组分。 2211jijisijxxxx1sij1sij
第一章
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。
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 ) V-2FziTFPFV , yi ,Tv , PvL , xi , TL , PL习题5附图(2) Nc 物 c
能 1
相 c
内在(P,T) 2
Nc = 2c+3
化工分离工程的案例教学
一、案例背景介绍
化工分离工程是化学工程中的一个重要领域,主要研究各种物质的分离和纯化技术。在实际生产中,化工分离工程广泛应用于炼油、化肥、医药等行业。本文将以某石油公司的精制装置为例,介绍化工分离工程在实际生产中的应用。
二、案例分析
1. 精制装置概述
该石油公司的精制装置主要包括蒸馏塔、萃取塔和吸收塔三个部分。其中,蒸馏塔主要用于汽油和柴油等燃料的分离和纯化;萃取塔主要用于苯乙烯和苯乙烷等芳香族化合物的提取;吸收塔主要用于二氧化碳和硫化氢等有害气体的去除。
2. 蒸馏塔设计与操作
蒸馏塔是精制装置中最为重要的部件之一,其设计与操作直接影响到产品质量和生产效率。该公司采用了板式蒸馏塔,并根据不同原料进行了分段设计。在操作中,需要根据原料特性和工艺要求,调整塔板间距、进料量等参数,以保证产品质量和生产效率。
3. 萃取塔设计与操作
萃取塔主要用于芳香族化合物的提取,其设计与操作同样十分重要。该公司采用了浸入式萃取塔,并根据不同原料进行了分段设计。在操作中,需要控制进料流量、溶剂流量等参数,以保证提取效果和产品质量。
4. 吸收塔设计与操作
吸收塔主要用于有害气体的去除,如二氧化碳和硫化氢等。该公司采用了填料式吸收塔,并根据不同气体进行了分段设计。在操作中,需要控制进气流量、吸收液流量等参数,以保证去除效果和设备稳定运行。
5. 操作过程中的问题与解决方法
在实际生产中,由于原料特性、设备老化等因素的影响,精制装置经常出现一些问题。例如,在蒸馏塔操作过程中可能出现板间液位失衡、冷凝器堵塞等问题;在萃取塔操作过程中可能出现溶剂回收不完全、提取效果不理想等问题;在吸收塔操作过程中可能出现填料磨损严重、吸收液泡沫过多等问题。针对这些问题,该公司采取了相应的解决方法,如调整操作参数、更换设备部件等。
三、案例教学
通过以上案例分析,我们可以看到化工分离工程在实际生产中的应用和重要性。在教学中,可以结合实际案例进行讲解,以提高学生的实践能力和解决问题的能力。具体而言,可以采用以下教学方法: