化工分离工程0讲义5[1]
《化工分离工程》课程教学大纲(本科)
《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。
化工分离工程
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
化工分离工程第一章绪论1.1概述1.1.1 分离过程的发展与分类随着世界工业的技术革命与发展,特别是化学工业的发展,人们发现尽管化工产品种类繁多,但生产过程的设备往往都可以认为是由反应器、分离设备和通用的机、泵、换热器等构成。
其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-于是研究化学工业中具有共同性的过程和设备的规律,并将之运用于生产的“化学工程”这一学科应运而生。
分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离过程的对象都是两相或两相以上的非均相混合物,只要用简单的机械方法就可将两相分离,而两相间并无物质传递现象发生传质分离过程的特点是相间传质,可以在均相中进行,也可以在非均相中进行。
传统的单元操作中,蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、结晶等单元操作大多在两相中进行。
依据处于热力学平衡的两相组成不相等的原理,以每一级都处于平衡态为手段,把其他影响参数均归纳于效率之中,使其更符合实际。
它的另一种工程处理方法则是把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程的推动力,而把其他影响参数都归纳于阻力之中,传递速率就成为推动力与阻力的商了。
上述两种工程处理方法所描述的过程,都称作平衡级分离过程。
分离行为在单级中进行时,往往着眼于气相或液相中粒子、离子、分子以及分子微团等在场的作用下迁移速度不同所造成的分离。
热扩散、反渗透、超过滤、电渗析及电泳等分离过程都属此类,称速率控制分离过程,都是很有发展潜力的新分离方法。
综上所述,分离过程得以进行的基础是在“场”的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异,并采用工程手段使之达到分离。
显然,构思新颖、结构简单、运行可靠、高效节能的分离设备将是分离过程得以实施乃至完成的保证。
1.1.2 分离过程的地位广泛的应用、科技的发展、环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用,并展示了分离过程的广阔前景:现代社会离不开分离技术,分离技术发展于现社会。
华东理工大学《化工分离工程》教学大纲
华东理工大学《化工分离工程》教学大纲教学重点与难点1. 绪论讲解分离过程的特征，区分分离因子和固有分离因子，讲解用其判断一个分离过程分离的难易程度。
讲解平衡分离的的原理和处理的手段。
本章重点：掌握分离过程的特征，分离因子和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：用分离因子判断一个分离过程进行的难易程度，分离因子与板效率之间的关系。
2. 单级平衡过程熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；重点讲解汽液相平衡关系常用的两种形式；会用相平衡常数和相对挥发度表示相平衡关系；至少会一种求算活度系数和逸度系数；泡点和露点计算要教会学生会查阅P-T-K 列线图，求算烃类物质的K值，讲解例题2-3；2-4 说明泡、露点的计算方法；了解平衡常数与组成有关的泡、露点计算。
本章重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子。
多组分物系的泡点方程、露点方程；计算方法。
等温闪蒸过程和部分冷凝过程。
闪蒸方程；闪蒸过程的计算。
本章难点：多组分非理想体系平衡常数计算。
多组分物系的泡点温度和泡点压力、露点温度和露点压力的计算。
等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算。
3. 多组分多级分离过程分析与简捷计算掌握多组分或复杂物系设计变量的确定方法，多组分精馏、共沸和萃取精馏、吸收和蒸出等过程的基本原理、流程及其简捷计算方法，以及塔内的流率、浓度和温度分布特点，熟练掌握多组分多级分离工程的简捷计算方法。
通过例3-2 说明关键组分等概念和总结清晰分割的两种计算方法；会推导芬思克公式，了解不清晰分割物料衡算的计算思路。
熟悉简捷法求算精馏过程理论板数的步骤。
从萃取剂作用说明其如何改变关键组分间的相对挥发度，推导萃取剂的选择性的计算公式，总结其在萃取剂选择中所其的作用；了解图解法求算萃取精馏过程理论板数的过程。
从共沸剂作用说明其如何改变关键组分间的相对挥发度，会用三角相图计算共沸剂的用量。
与精馏过程比较说明精馏为双向传质过程而吸收为单向传质过程，推导平均吸收因子法的公式，通过例3-8 说明多组分吸收简捷计算的方法，蒸出因子的公式与吸收过程一起学习。
化工分离工程教学PPT--04
过程传质分离过程的严格模拟计算主要内容及要求：学习并掌握多组分多级分离过程的平衡级理论模型的建立及求解。
重点：泡点法（BP法）、流率加和法（SR 法）。
第五章传质分离过程的严格模拟计算5.1 平衡级的理论模型5.2 三对角矩阵法5.3 同时校正法5.4 多组分分离非平衡模型3☐多组分精馏过程简捷计算☐多组分吸收过程简捷计算1lg )1lg(---=A A N ϕϕ⏹⏹特殊精馏，多组分吸收，多组分萃取等过程也stream flow rates, stream compositions, and heatprocedures maywhen multicomponent physical properties stage efficiencies are not reasonably严格计算的原则：在给定的条件下，对每块塔板同时进行物料衡算，热量衡算及相平衡和归一化计算。
Aspen Plus，HYSIM，ProII等。
5.1 平衡级的理论模型U j W jF j L j V j L j-1V j+1Q j z i,j ,H F,j ,T F,j ,p F,jy i,j+1,H j+1,T j+1,p j+1x i,j ,h j ,T j ,p jx i,j-1,h j-1,T j-1,p j-1y i,j ,H j ,T j ,p j 第j级平衡级General equilibrium stageASSUME THAT:(1) PHASE EQUILIBRIUM IS ACHIEVED AT EACH STAGE各级上达到相平衡(2) NO CHEMICAL REACTIONS OCCUR无化学反应(3) ENTRAINMENT OF LIQUID DROPS IN VAPOR AND OCCLUSION OF VAPOR BUBBLES IN LIQUID ARE NEGLIGIBLE忽略雾沫夹带假定各级上达到相平衡且无化学反应。
化工分离工程
主要内容
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 绪论 精馏 吸收 液液萃取 分离过程的节能 其他分离技术和分离方 法的选择
第1章 绪论
1.1 概述 1.2 分离因子 1.3 过程开发及方法 1.4 分离方法的选择
第1章 绪论
基本要求： 1)了解分离操作在化工生产中的重要性; 2)熟悉分离过程的分类; 3)掌握分离因子的概念及意义; 4)了解分离方法的选择;
结晶
吸附 干燥 浸取 离子交换
液体
气体或液体 湿物料 固体 液体
冷或热
固体吸附剂 热 溶剂 固体树脂
液体+固体
固体+液体或气体 固体+蒸汽 固体+液体 液体+固体
过饱和
吸附力不同 湿组分蒸发 溶解度不同
离子的可交换性
2）速率控制分离过程
过程名称 气体扩散 原 料 气体 分离剂 压力梯度和膜 产 品 气体 分离原理 多孔膜中扩散的速 率差异 热扩散速率差异 膜对不同离子的选择 性渗透 胶质在电场下的迁 移速率差异 溶质溶解度与溶剂 在膜中的扩散速率 分子大小差异
精馏中，分离因子又称为相对挥发度，它相对于汽液平 衡常数而言，对温度和压力的变化不敏感，可近似看作 常数，使计算简化。
（2）分离因子的意义
1）双组分中的相对挥发度 已知A、B两组分挥发度为：
A pA / xA B pB / xB
由Dalton分压定律可知：pA+pB=p，而pA=yAp，pB=yBp， 所以：
WHY
Why Separate?
WHY
一、分离过程的地位
化工生产
反应（Reactive） 分离 萃取物 （Extractive Natural raw material） 配制（Formulation） 分离
化工分离工程培训课件
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。
化工分离技术 PPT课件
膜是具有选择性分离功能的材料， 利用膜的选择性分离实现料液的 不同组分的分离、纯化、浓缩的 过程称作膜分离。它与传统过滤 的不同在于，膜可以在分子范围 内进行分离，并且这过程是一种 物理过程，不需发生相的变化和 添加助剂。
1.微滤 具体涉及领域主要有：医药工业、 食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、 牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废 水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 2.超滤 早期的工业超滤应用于废水 和污水处理。三十多年来，随着超滤技工业、生物制剂、 中药制剂、临床医学、印染废水、食品 工业废水处理、资源回收、环境工程等 众多领域。 （提醒）
• 与传统的制备色谱技术相比, SMB 采 用连续操作手段, 易于实现自动化操 作, 制备效率高, 制备量大, 大型模 拟移动床制备仪器每年制备量可达百 万吨级水平, 同时流动相的消耗量少, 因而在石油、精细化工、食品工业、 制药工业(特别是手性药物) 等诸多领 域发挥很大作用, 应用前景广阔。
模拟移动床技术的发展
国内模拟移动床分离技术的发展和应用
• 1.石化行业
• 国内引进的模拟移动床分离装置大部分采用美国 UOP公司的工艺技术及吸附剂。
• 2.糖醇食品行业
• 糖醇行业上, 模拟移动床分离装置可用于果糖与 葡萄糖分离; 木糖与阿拉伯糖分离; 麦芽糖醇与 多糖醇和山梨醇分离; 甘露醇与山梨醇分离; 甘 露糖与葡萄糖分离; 低聚果糖分离; 大豆低聚糖 与一糖二糖分离等。
膜分离技术
• 定义 • 工艺原理 • 技术特点 • 应用领域 • 发展与展望
膜分离技术是指在分子水平上不 同粒径分子的混合物在通过半透 膜时，实现选择性分离的技术
种类可分为：微滤膜（MF）超滤膜 （UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜 （RO）等