现代分离技术(复习提纲)优秀课件

i
(b).
yi 1 0 和Tb
i ki
(c). kixi 10和Td
i
(d).
i
yi ki
10 和Td
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露点的计算
T ( P ) P ( T ) 已 求 k i 知 y ik i y ik i 1 Y T D T
调整T（P）
xi 10
xi 10
T TD
T TD
现代分离技术
复习提纲
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课程简介
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，灵活分析和解决问题；
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1）平衡分离过程
过程名称 原 料
蒸发
液体
蒸馏
液体
吸收
气体
萃取
液体
结晶
液体
吸附 气体或液体
干燥
湿物料
浸取
固体
离子交换 液体
分离剂 热 热
不挥发性液体 不互溶液体
冷或热 固体吸附剂
热 溶剂 固体树脂
产品 液体+蒸汽 液体+蒸汽 液体+气体 液体+液体 液体+固体 固体+液体或气体 固体+蒸汽 固体+液体 液体+固体
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第一章 绪论
什么是分离过程？ 纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之， 混合物变成纯净物则需作功。
混合物 （气、液、固） 分 离 过 程
产品1 产品2 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
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三、设备的设计变量确定方法
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四、多组分物系泡点和露点的计算
泡点计算
设 T ( P ) P ( T ) 已 求 k 知 i k i x i k i x i 1 Y T B T
调整T（P）
N
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多组分泡点温度的计算中，目标函数和迭代变量是
：
(a). kixi 10和Tb
分离原理 蒸汽压不同 蒸汽压不同 溶解度不同 溶解度不同
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
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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
热扩散 气体或液体 湿度梯度
气体或液体
分离原理
多孔膜中扩散的速 率差异
热扩散速率差异
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处理均相混合物
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（二）传质分离过程的分类
按物理化学原理的不同，传质分离可分为：
平衡分离过程： 如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。 借助分离剂使均相混合物变成两相系统，再利 用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不 等同分配而实现分离。
速率分离过程： 如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。 在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电 位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差 异实现分离。
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第三章 多组分精馏
一、设计变量 1、定义
NDNvNc
N v 描述系统所需的独立变量总数 N c 各独立变量之间可以列出的方程式数
和给定的条件，为约束关系数
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2、独立变量与约束数
①独立变量数
单相物流：相律 fC2C1
相律所指的独立变量指强度性质 必须加上物流的数量 独立变量数 C2 相平衡物流： 加上各相的流率 独立变量数 f 2 C 2 2 2 C 2 在 N v 中加入说明热量和功的变量数
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②约束数
⑴物料平衡式：C个组分有C个 ⑵能量平衡式：一个系统一个
⑶相平衡关系式：C( 1) : 相数
⑷内在关系：约定的关系 如已知的等量、比例关系
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二、单元的设计变量
Nae NDe NxeN Nax： :固可定调设设计计变变量量
N a e 为1的三类单元为分配器单元、换热单
元、侧线采出单元
过冷液体 两相区
过热蒸汽
∑kiZi<1 ∑kiZi>1,∑Zi/ki>1
TD>T>TB ∑Zi/ki<1
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五、多组分精馏的简捷计算
1. 名词解释 ①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。 轻关键组分，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 重关键组分 塔顶 重 塔釜
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混合物的相态
判断混合物在指定温度和压力下是否处
于两相区 = 1 T TB 进料处于泡点
ki Zi Zi ki
> 1 T TB 可能为汽液两相区 < 1 T TB 进料为过冷液体
= 1 T TD 进料处于露点 > 1 T TD 可能为汽液两相区 < 1 T TD 进料为过热蒸汽
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混合物的 相态判断
电渗析 电泳
反渗透 超过滤
液体 液体 液体 液体
电场和膜 电场
压力梯度和膜 压力梯度和膜
液体 液体 液体+液体 液体+液体
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
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第二章 料液的预处理与固液分离
1、加热（巴氏杀菌法） 2、凝聚与絮凝（凝聚值、絮凝机理） 3、沉降－离心－过滤
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Байду номын сангаас
先修课程：
物理化学、化工热力学、化工原理
同时进行的课程：
化工工艺学、化工过程分析与模拟
参考书：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社，2000. 刘家祺 主编.分离过程.化学工业出版社,2002. 陈洪纺 刘家祺.化工分离过程.化学工业出版社, 1995.
J D Seeder, E J Henley. Separation Process Principles. 化学工业出版社，2002.
（Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining）
与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
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分离过程的分类
（一）分离过程的分类 级数： 单级、多级
相态： 固—固、固—液、固—气、气—液、 液—液、气—气
有无传质发生： 机械分离、传质分离
处理两相以上的混合物 如过滤、沉降、离心分离等。