化工分离工程_分离过程的分类和特征
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分离剂:某种形式的能量或不同于原料的某种物质。
分离过程的重要作用:a.分离装置的经费占总投资的50%—90%;b.提高生产过程的经济效益和产品质量;c.对环保起重要作用。
分离过程可分为:机械分离和传质分离。对象上:前者为两相以上的混合物;后者为均相混合物。过程上:前者是机械分离,后者是加入分离剂后产生了不同相。传质分离又可分为:平衡分离过程和速率分离过程。
平衡分离过程特征:该过程是借助分离媒介(如热能、溶剂、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同等的分配为依据而实现分离。
速率分离过程特征:该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。
固定设计变量数:描述进料物流的那些变量(如进料的组成和流量)以及系统的压力;
可调设计变量:由设计者来决定的.
郭氏法的可调设计变量:串级单元数目、分配器数目、侧线采出单元数目、转热单元数目。
清晰分割:若馏出液中除了重关键组分外没有其他重组分,而釜液中除了轻关键组分外没有其他轻组分。
宽沸程物系:是指构成混合物的各组分的挥发度相差悬殊,其中一些很易挥发,而另一些则很难挥发。热衡算主要的取决于温度。
窄沸程物系:各组分的沸点相近。热量衡算主要取决于气相分率,而不是温度。
多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别:(1)在多组分精馏中,关键组分的含量分布有极大值;(2)非关键组分通常是非分配的,即重组分通常仅出现在釜液中,轻组分仅出现在馏出液中;(3)重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成几乎恒浓的区域;(4)全部组分均存在于进料板上,但进料板含量不等于进料含量。
非分配组分:在多组分精馏中,只在塔顶或塔釜出现的组分。
分配组分:在多组分精馏中,在塔顶和塔釜都出现的组分为分配组分。
共沸精馏:如果所加入的新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出,这种特殊精馏成为共沸精馏。加入的新组分叫共沸剂。
分离过程是混合过程的逆过程,因此需加入分离剂来达到分离目的.
分离过程分为机械分离和传质分离两大类.
分离剂可以使能量或物质,有时也可以两种都应用.
衡量分离过程的难易程度用分离因子表示,处于相平衡状态的分离程度为固有分离因子(理想分离因子).
分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度,其定义式为…
固有分离因子是根据相对挥发度来计算的,它与实际分离因子的差别用级效率来表示.
传质分离过程分为平衡分离和速率分离.速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种推动力(压差,浓度差,电位差)作用下经过某种介质时的传质速率(透过率,迁移率,扩散速率)差异而实现分离的.
分离过程是一个熵减少的过程,速率分离可分为膜分离和场分离两大类.
机械分离过程的分离对象是两相以上的混合物,通过简单的分相就可以分离,而相间并无物质传递发生.这类过程有过滤,沉降,离心分离,旋风分离,和静电除尘.
当分离因子αi,j=1时,表示组分i和j之间并没有分离.当αi,j>1,组分i富集于1相,而组分j富集于2相.当αi,j<1,组分i富集于2相,组分j富集于1相.
分离因子与固有分离因子的关系是αsi,j>αi,j
分离过程:分离工程是将以混合物转变为组分互不相同的两种或几种产品的操作.分离过程的特点:分离某种混合物成为不同产品的过程,是个熵减少的过程,不能自法进行,因此需要外界对系统做功(或输入能量和加入物质)方能进行.分离过程可以分为几类:1气液传质过程,如吸收.2汽液传质过程,如液体的精馏和蒸馏;3液液传质过程,如萃取;4,液固分离过程,如结晶,浸取;5气固传质过程,如固体干燥,吸附.
分离因子:表示任一分离过程所达到的分离程度,因为分离装置的目的是为了生产不同的产品,故以产品组分之间的关系来定义.αi,j为固有分离因子,也称相对挥发度,它不受分离设备的影响.将实际分离设备所能达到的分离因子与理想分离因子的差别用级效率来表示.
《化工分离工程》教案
一、课程概述
《化工分离工程》是化工工程专业的一门专业课程,旨在培养学生具备化工分离工程设计与操作的基本理论、技术和方法。通过本课程的学习,学生将掌握分离工程的基本概念、原理和设计方法,了解分离工程在化工生产中的重要性和应用领域,培养学生分析和解决分离工程问题的能力。
二、教学目标
1.培养学生对分离工程的基本概念和原理的理解;
2.培养学生运用分离工程原理和方法进行设计和操作的能力;
3.培养学生对不同分离工程方法和设备的选择和应用的能力;
4.培养学生分析和解决分离工程问题的能力。
三、教学内容
1.分离过程的基本概念和原理
1.1分离工程的定义和分类
1.2相平衡和相平衡原理
1.3蒸馏、萃取、吸附和结晶等分离过程的基本原理
1.4区域平衡和传输过程的分离效率
2.蒸馏工艺和设备
2.1简单蒸馏和精馏的原理和应用 2.2多组份混合物的蒸馏
2.3塔式蒸馏和装置选型
3.萃取工艺和设备
3.1萃取的基本概念和分类
3.2搅拌萃取和萃取塔的原理和应用
3.3萃取剂的选择和回收
4.吸附工艺和设备
4.1吸附的基本概念和原理
4.2固定床吸附和流动床吸附的原理和应用
4.3吸附剂的选择和再生
5.结晶工艺和设备
5.1结晶的基本概念和原理
5.2溶解度曲线和结晶过程的控制
5.3结晶设备的选型和操作
四、教学方法
1.理论授课:通过课堂讲解,系统介绍分离工程的基本概念和原理,引导学生深入理解课程内容。
2.实践教学:组织实验操作,让学生亲自进行分离工程的实验操作,理解设备的操作原理和优化方法。 3.讨论研究:结合工程实例和案例分析,组织学生进行小组讨论,引导学生分析和解决分离工程问题。
4.课程设计:引导学生进行小型分离工程设计,培养学生的设计和操作能力。
五、教学评价
1.课堂测试:每个章节结束后进行课堂测试,检查学生对知识掌握的程度。
2.实验报告:要求学生在实验后提交实验报告,针对实验过程和结果进行分析和总结。
1 模拟试1题—1
一、 填空
1. 分离过程所加的分离媒介是 和 。
2. 相平衡常数Ki的定义是 。
3. 在变量分析中,固定设计变量通常指 。
4. 精镏中要指定 个关键组分,而吸收指定 个。
5。 用Underwood法求Rm时,θ的取值范围是 。
6. 在多组分吸收中,理论板一定时,吸收因子大的组分,吸收程度 ;分离要求一定时,若关键组分吸收因子大,理论板数 .
7。 当某组分在 中不存在时,该组分的相对吸收率与吸收率相等.
8. 化学吸收中瞬时反应将在 完成,反应速率 传递速率。
9。 逐板计算法中,计算起点的确定以 为计算起点。
10。 塔板效率有多种表示方法,常用的三种方法有 。
11. 精镏和吸收操作在传质过程上的主要差别是 。
12。 影响气液传质设备处理能力的主要因素有 、 、
和 等。
13. 分离成非纯产品比分离成纯产品消耗的最小功 。
14. 超滤是以 为推动力,按 选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。
二、分析与推导
1. 一单极分离如图所示
(1) 通过分析得出设计变量数,并回答如何指定;
(2) 用物料衡算与平衡关系推导1)1(iiijjjvfvf
(式中:jjiijjiiVyvVyvFZfFZf)