化工分离工程01[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01
化工分离工程 011. 引言化工分离工程是化工领域的重要分支之一，它涉及到物质的分离、净化和纯化等工艺过程。
本文将介绍化工分离工程的基本概念、分类、应用领域、工艺流程以及一些常用的分离技术。
2. 分离工程的基本概念分离工程是指根据物质的物理性质、化学性质或者两者的组合，将混合物中的组分进行分离的过程。
分离工程的基本任务是提高混合物中目标组分的纯度，并且尽可能地提高分离效率。
3. 分离工程的分类分离工程可以按照不同的分类标准来进行分类。
根据物质的性质，分离工程可以分为物理分离和化学分离两大类。
物理分离是根据物质的物理性质进行分离，包括蒸馏、吸附、萃取等技术；化学分离是根据物质的化学性质进行分离，如化学反应、化学析出等技术。
4. 分离工程的应用领域4.1 化工生产中的应用化工分离工程在化工生产中起着至关重要的作用。
通过分离工程，可以将原材料中的有用组分与杂质分离开来，从而提高产品的质量和产量。
例如，在石油炼制过程中，通过蒸馏工艺可以将原油中的轻质烃类和重质烃类分离出来，得到汽油、柴油等产品。
4.2 环境保护中的应用分离工程也广泛应用于环境保护领域。
例如，在废水处理过程中，可以通过吸附、离子交换等分离技术，将废水中的污染物与清水进行分离，从而净化废水，保护环境。
4.3 生物医药领域的应用化工分离工程在生物医药领域也有广泛的应用。
例如，在药物研发过程中，可以通过分离工程将混合物中的有效药物分离出来，提高药物的纯度和活性，从而提高药物的疗效。
5. 分离工程的工艺流程分离工程一般包括前处理、主分离和后处理等环节。
前处理是指对混合物进行预处理，如去除杂质、调整溶剂比例等；主分离是指将混合物中的目标组分与杂质分离开来；后处理是指对分离后的产物进行处理，如晶体过滤、溶剂回收等。
不同的分离工程可以采用不同的工艺流程，具体的流程可以根据混合物的特性和目标要求进行设计。
6. 常用的分离技术6.1 蒸馏蒸馏是一种基于组分的挥发性差异进行分离的技术。
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。
化工分离工程
用于稀土萃取分离的混和澄清槽
浸取
用水与溶剂浸取矿 物质和天然植物中的有 效成分，已有悠久的历 史。现在湿法冶金、湿 法磷酸、蔗糖生产、植 物油生产都采用浸取操 作。
结晶
人们早已利用太阳能蒸发海 水，使食盐结晶。现在结晶 已成为从不纯溶液中制取纯 净固体产品的有效且经济的 操作方式。许多化学产品， 如染料、涂料、医药以及各 种盐类都用结晶制取，制得 的产品不仅有一定的纯度， 而且外观美观，便于包装、 运输、贮存和应用。
吸附
用活性炭、硅胶、硅藻 土脱色，脱臭，早已在工 业中使用。20世纪吸附技 术的应用。领域不断扩大， 空气分离、异构体分离、 废水废气处理都采用新型 的吸附技术，吸附剂也发 展到分子筛、活性氧化铝、 合成树脂等物质。
离子交换
虽然人们早就发现土壤吸 收铵盐的离子交换现象，但离 子交换作为一种单元操作是在 20世纪40年代人工合成离子交 换树脂以后。目前离子交换主 要用于水的软化和纯化，溶液 的精制与脱色，工业废水中回 收贵重金属等过程。
早期人类生产活动中的分离过程
早在数千年前，人们已利用各种分离方 法制作许多人们生活和社会发展中需要的物 质： 利用日光蒸发海水结晶制盐； 农产品的干燥； 从矿石中提炼铜、铁、金、银等金属； 火药原料硫磺和木炭的制造； 从植物中提取药物； 酿造葡萄酒时用布袋过滤葡萄汁； 制造蒸馏酒等等。 这些早期的人类生产活动都是以分散的 手工业方式进行的，主要依靠世代相传的经 验和技艺，尚未形成科学的体系。
分离操作是怎么实现的？
平衡分离过程：根据当体系 处于平衡时物质在不同相态 （气液、气固、液液、液固 等）中浓度不同而实现分离， 如蒸馏、吸收、萃取、吸附、 结晶等 速率分离过程：根据物质分 子在外力作用下迁移速率不 同而实现分离，如膜分离、 电泳等 重力和离心分离：根据物体 密度不同而实现分离，如重 力沉降、旋风分离等 机械分离过程：根据物体颗 粒大小不同而实现分离，如 筛分和过滤等 其他分离过程
化工分离工程01[1]
![化工分离工程01[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/081188de6137ee06eff91832.png)
L
MSA
L或V
原料 相态 ： L
液体溶剂（ MSA）或塔 釜加热（
ESA）
液体共沸剂 （MSA）或 塔釜加热（
改变原溶 液的相对 挥发度
汽、液 或汽液 混合物
L
ESA）
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃 ；以醋酸丁 酯作共沸剂 从稀溶液中 分离醋酸。 19
1.2.2 速率分离过程
膜分离 热扩散
课程简介
化工分离工程是化学工程学科的重要组成部分，是化学工程与 工艺专业的一门专业必修课。本课程的任务是利用相平衡热力 学、动力学的微观机理，传热、传质和动量传递理论来研究化 工及其它相关过程中复杂物质的分离和纯化技术，分析和解决 在化工生产、设计和科研中常用的分离过程的理论和实际问题。 通过本课程的学习，要求我们 1）正确理解化工分离工程的有关基本概念和理论； 2）理解各概念之间的联系和应用； 3）掌握化工分离工程的基本计算方法； 4）能够理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产 和设计中的有关问题； 5) 对新分离技术有一定了解
1
■课程类别：专业选修课 ■前期课程： 物理化学、化工原理、化工热力学 ■重点： 1.基本概念的理解 2.讨论各种分离方法的特征 3.对设计、分析能力的训练 4.提高解决问题能力
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教材： 陈洪钫,刘家祺.化工分离过程.北京:化学工业出版社, 1995 参考书：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社，2000.
16
平衡分离过程
过程名称 蒸发 原 料 液体 分离剂 热 产 品 液体+蒸汽 分离原理 蒸汽压不同
蒸馏
吸收 萃取
液体
气体 液体
热
不挥发性液体 不互溶液体
化工分离工程课件 (一)
化工分离工程课件 (一)化工分离工程是化工工程的重要组成部分，也是重要的基础课程之一。
化工分离工程的主要内容是研究并掌握化学品的分离方法，即从混合物中分离出所需的成分。
化工分离工程涉及的知识十分广泛，包括物理、化学、数学等课程的知识，因此对学生的综合素质提出了很高的要求。
为了更好地掌握化工分离工程的理论和实践知识，教师制作化工分离工程课件已成为常规教学手段。
化工分离工程课件主要包括分离原理、分离设备、分离过程控制等内容。
其目的是使学生通过课件学习化工分离工程的基础理论和技术方法，了解常用的分离设备和其特点，掌握实际分离过程的操作方法和过程控制技术。
化工分离工程课件的制作需要考虑多个方面的要素。
其一，内容要准确、详尽且可靠，要及时更新，以求紧跟行业最新技术和应用前沿。
其二，结构要清晰明了，条理分明，达到便于理解和记忆的效果。
其三，其所包含的教学多媒体要鲜明生动，使学生能够在视觉、听觉等各方面受到充分的训练。
最后，还需要配合教学实践，对课件进行修正和完善，使之发挥出最佳效益。
通过翻阅相关的化工分离工程课件，我们可以看到课件所提供的内容非常丰富，从分离原理、分离设备到分离过程控制等内容均有详细介绍。
同时，课件也配有具体的实例和案例，通过生动形象的图像、动画等多媒体呈现方式，使学生能够更加直观地理解和掌握化工分离工程的基础理论和技术方法。
化工分离工程课件为学生提供了一个在线学习化工分离工程的平台，让学生便捷地获取化工分离知识，能够更加充分地了解化工分离工程的原理和实践技术。
通过轻松自主的学习方式，学生可以在校园内外任意时间选择学习，提高了学生的学习效率和兴趣。
同时，化工分离工程课件的制作也为授课教师节约了大量的教学时间，使教学效果得到了很大的提高。
综上所述，化工分离工程课件的制作和运用对教学具有十分重要的价值。
它使学生更加清晰地了解化工分离工程的核心理论和要领，提高学生的学习兴趣和课堂体验。
同时，也为教师的教学提供了有效的手段和课件素材，提高教学效果，优化教学内容。
化工原理分离工程知识点
化工原理分离工程知识点化工原理分离工程是化学工程中的一个重要分支，涉及到物质的分离、提纯和纯化等工艺。
分离工程的目的是通过物理或化学手段，将混合物中的不同成分分开，以满足产品质量要求，并实现资源的合理利用。
下面将介绍一些关于化工原理分离工程的知识点。
1.分离工程的分类：-相平衡分离工程：利用物理性质（如沸点、溶解度等）不同的物质在相平衡时的差异进行分离，包括蒸馏、萃取、结晶、吸附等。
-膜分离工程：利用半透膜对混合物进行分离，包括逆渗透、超滤、气体渗透等。
-色谱分离工程：利用分子在固定相上的吸附与解吸作用的不同，进行分离，包括气相色谱、液相色谱等。
-离子交换分离工程：利用离子交换剂对混合物中的离子进行选择性吸附和解吸，包括离子交换层析、电渗析等。
-超临界流体分离工程：利用超临界流体对混合物进行溶解和脱溶，包括超临界流体萃取、疏水液相色谱等。
2.蒸馏：-原理：利用混合物中组分的不同沸点差异，将其在不同温度下从液相转变为蒸汽相，再通过冷凝收集纯净的成分。
-分类：常压蒸馏、减压蒸馏、精馏、萃取蒸馏等。
-应用：石油分馏、酒精提纯、药物合成等。
-原理：利用两个不相溶液体相之间的互溶性差异，将所需组分从一个相转移到另一个相中，实现分离和纯化。
-分类：液液萃取、固液萃取、溶剂萃取等。
-应用：食用油提取、天然产物提纯、有机物合成等。
4.结晶：-原理：利用溶液中物质浓度的变化，在适当的条件下使溶质以晶体形式析出，实现分离和纯化。
-分类：汽提结晶、真空结晶、冷结晶等。
-应用：糖类、盐类、有机物的制备和纯化等。
5.吸附：-原理：利用固体表面对一些组分的选择性吸附作用，实现分离和纯化。
-分类：气相吸附、液相吸附、离子交换等。
-应用：含油气分离、环保废气处理、污水处理等。
6.膜分离：-原理：利用半透膜对混合物进行分离，使其中的一些组分通过膜而其他组分被截留。
-分类：逆渗透、超滤、气体渗透等。
-应用：海水淡化、废水处理、气体分离等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
语言精品资源PPT
3
教材：面向21世纪课程教材：
刘家祺.分离过程.北京:化学工业出版社, 2002
主要参考书:
陈洪钫,刘家祺.化工分离过程.北京:化学
工业出版社, 1995。
吴俊生，邓修 等编著，分离工程，华
萃取：5、6
结晶：10
语言精品资源PPT
目的产 物
18
总 结：
● 原料的净化与粗分
● 反应产物的提纯
● 药物的精制和提纯
● 精选金属的提取
● 食品除水、除毒、病毒分离、同 位数分离
● 三废处理 语言精品资源PPT
返回 19
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的
地位与作用
清洁工艺：生产工艺和防治污染有机的结 合，将污染物减少或消灭在工艺过程中。
12
1.1分离过程在工业生产中的地位和 作用
1.2 传质分离过程的分类和特征
1.3.分离过程的集成化
学习方法与要求
语言精品资源PPT
13
1.1 分离过程在工业生产中的地位 和作用
1.1.1分离过程在化工生产中的重要 性
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的地
位与作用
返回
语言精品资源PPT
14
一般化工生产过程：
语言精品资源PPT
9
实例3：Fe3+和Ti4+的分离实验（二）
Fe3+ 、Ti4+ 6mol/L HCl 乙醚
抽掉隔板
乙醚，Fe3+ 6mol/L HCl，Ti4+
结果：乙醚和水为互不相溶的两相。 Fe3+与乙醚生成离子缔合物：
C2H5O C2H5 ＋ H+ (C2H5)2OH+ Fe3+ + 4 Cl FeCl4 (C2H5)2OH+ + FeCl4 [(C2H5)2OH]+[FeCl4]
涉及分离过程：吸收：3、5、9； 精馏：6、8、10；闪蒸：4
语言精品资源PPT
16
例2：二甲苯生产
放
混合二甲苯 循环混合二甲苯
3
H2
空
轻烃类 非芳烃
苯和甲苯 芳烃
H2
乙二醇
12
45
9
3 H2
67 8
10 11 13
石脑油 进料
12
重芳烃 对二甲苯
间二甲苯 和邻二甲 苯
1-重整反应器；2、13-汽液分离器；3-压缩机；4-脱丁烷塔；5-萃取塔 6-再生塔；7-甲苯塔；8-二甲苯回收塔；9-冷却器；10-结晶器； 11-异构化反应器；12-熔融塔
煤
石油
化
天然气
工 原
反应
分离
产 品
生物质
料
语言精品资源PPT
15
例1：乙烯水合生产乙醇
乙
烯循环乙烯水 Nhomakorabea放 空
水
放 空水
氢
12
C2H4 H20 C2H5OH
345 6 7
乙
醚
水
93% 产品
8 9 10
废水
废水
1-固定床催化反应器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-闪蒸塔；6-粗馏塔； 7-催化加氢反应器；8-脱轻组分塔；10-产品塔
语言精品资源PPT
17
● 原料：石脑油 沸程120～230K
●加氢重整后得到：轻油 非芳烃 苯 甲苯 二甲苯 高级芳烃
目的产物为 对二甲苯
● 特点：
邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯
沸点℃ 熔点℃
144.411 ﹣25.173
139.104 ﹣47.872
138.351 13.263
● 涉及到分离过程：精馏：4、7、8
东化工学院出版社，1992。
郁浩然 主编，化工分离工程，中国石
油出版社，1992。
语言精品资源PPT
4
语言精品资源PPT
返回
5
第一章 绪 论
实例1：糖的溶解与结晶 糖溶于水
形成均匀溶液混合过程
过程是自发的熵增加
从水中取出糖
对体系做功（如蒸馏法） 分离过程
过程不能自发进行熵减少
语言精品资源PPT
6
语言精品资源PPT
11
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行； 总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即：
G总＝势能项＋熵项＝µ i＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差 自发混合。 非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能 ） 各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
语言精品资源PPT
有关分离过程本质的一些描述
（是否准确或全面？）
分离不能自发进行（熵减少过程） 分离在热力学上受阻（对抗热力学第二定律） 分离是逆着大自然的 热力学是逆着物质纯化的
指出一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的。 它阐明了在这些过程中能量转换或传递的方向、条件和限度。 相应的态函数是熵，熵的变化指明了热力学过程进行的方向， 熵的大小反映了系统所处状态的稳定性。
语言精品资源PPT
7
实例2：己烷与水混合的实验
不能自发混合 剧烈搅拌或振荡混合 放置（停止搅拌或振荡）自发分离
体系中除浓度差（熵效应）外，还有： 水分子间的亲水相互作用势能对抗混合 水分子和己烷分子间的疏水相互作用势能对抗混合 水和己烷的密度差（重力势能）对抗混合
语言精品资源PPT
8
实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
分离过程
Separation Processes
教师：李保华
语言精品资源PPT
1
本课程的任务和内容
■地位：专业基础课 ■前期课程：
物理化学、化工原理、化工热力学 ■重点： 1.基本概念的理解
2.讨论各种分离方法的特征 3.对设计、分析能力的训练 4.提高解决问题能力
语言精品资源PPT
2
学生应掌握：
——面向21世纪社会和经济可持续发展的
重大课题。
语言精品资源PPT
20
化学工业污染来源：
未回收的原料 未回收的产品 有用和无用的副产 原料中的杂质 工艺的物料损耗
语言精品资源PPT
10
Ti4+留在水相
Ti4+的亲水作用势能驱使Ti4+留在水相； Ti4+的浓度差产生的化学势驱使Ti4+均匀分布在整个空间； Ti4+的亲水作用势能远大于浓度差化学势，所以，Ti4+留在水相
Fe3+进入乙醚相
Fe3+的浓度差产生的化学势驱使Fe3+均匀分布在整个空间； [(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相 ； 亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
混合均匀
Fe3+ 6mol/L HCl
Ti4+ 6mol/L HCl
抽掉隔板
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
抽调隔板后Fe3+和Ti4+将自发混合均匀，这是因为： 体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。 浓度差对化学势的贡献属熵的贡献， 熵增势能驱使Fe3+和Ti4+在整个体系范围内从有序向无序变化。