天津大学 化工分离工程 完整教案
化工分离工程
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
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化工分离工程`
❖ 第一章 绪论 ❖ 第二章 单级平衡过程 ❖ 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 ❖ 第四章 多组分多级分离的严格计算 ❖ 第五章 分离设备的处理能力和效率 ❖ 第六章 分离过程的节能 ❖ 第七章 膜分离技术 ❖ 第八章 其他分离技术和分离过程的选择
化工分离工程 课件ห้องสมุดไป่ตู้
课件制作：文颖频
化工分离工程
本课程的任务和内容
■地位：专业课 ■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
学生应掌握：
◆分离过程的基本理论 ◆简捷和严格计算方法 ◆强化、改进操作途径 ◆对新分离技术有一定了解
《化工分离工程》PPT课件大学课件
化工分离工程第一讲绪论主要内容化学工业与化工过程分离过程在化工生产中作用分离过程的分类及特征本课程的教学目的及要求化工分离技术发展简述化工分离技术是随着化学工业的发展而逐渐形成和发展的。
现代化学工业开始于18世纪。
当时，纯碱、硫酸等无机化学工业成为现代化学工业的开端。
19世纪以煤为基础原料的有机化工发展起来。
开始涉及分离问题，如苯、甲苯、酚等化学品提纯应用了吸收、蒸馏、过滤、干燥等分离操作。
19世纪末，20世纪初石油炼制的发展促进了化工分离技术的成熟与完善。
进入20世纪70年代以后，化工分离技术更加高级化，应用也更加广泛。
同时，化工分离技术与其它科学技术相互交叉渗透产生一些更新的边缘分离技术，如生物分离技术、膜分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术、超临界流体萃取技术等等。
化学工业对原料〔如石油，煤等〕原料进行化学或物理加工加工，改变物质的结构或组成，或合成新物质获得各种有用产品的制造工业．化工过程Industry Chemical Processes Chemical process is is achemical engineering units inwhich raw materials are changedor separated into usefullproducts 化学反应过程化工生产核心化工过程原料的预处理物理处理过程（单元操作）产品的加工分离过程（Separation Processes The separationprocess is a chemicalengineering units toSeparate chemicalmixtures into theirconstituents 分离过程（Separation Processes 两种或多种物质的混合过程是一个自发过程，而将混合物分离须采用分离手段并消耗一定的能量或分离剂，分离技术系指利用物理，化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分离成两个或多个组成彼此不同的产物的一种单元过程．混合物产品1 分离过程产品2 （气、液、固）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（Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining）与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
天津大学化工设计(化工过程设计)全套教案-part1
工艺专业部与工艺系统专业部之间，在设计工作过程中有许多需要交流的条件、 文件（“条件表”），有发出条件的主导专业，有接收“条件表”的接收专业。
我
化学工程与工艺
国 化
化工机械
工 设
自动化及仪表
计 院
总图
的 专
概预算（工程经济）
业 种
建筑、结构、暖通、给排水、强弱电
类
热工、环境工程（环保）、工业炉
三、计算机辅助化工过程设计
化学工业绝不是所谓的“夕阳工业”、“夕阳产业”，它现在仍然 正在平稳高速的发展，将来必将持续快速发展。
1990年～1999年，美国、欧盟化学工业的发展速度是其全部工业平 均增长速度的2.69倍。
美国化学工业的规模一直雄居世界化学工业总量的30％左右，是美 国为数不多在国际贸易体系内具有贸易顺差的制造业之一。
英文中没有如此名词！
化工工艺设计（核心）
化工厂设计
化工过程设计（核心）
公用工程设计、外管设计，…等
非工艺部分设计
化工厂房建筑、结构设计 总图设计，….等
化工过程பைடு நூலகம்计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。
2、化工过程设计的目标及内容
美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工 过程设计的主要目标：
确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算 的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一 个综合的设计方案。
化工过程设计的内容：
其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计， 对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。
3、化工过程设计的深化改革 化工过程设计发展方向
工艺专业部：侧重出PID图、PFD图 工艺系统专业部：侧重出UID图、UFD图
《分离工程》课程教学大纲(本科)
分离工程（Separation Engineering）课程代码：13410101学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：32 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时：0 ）先修课程：数学、物理化学、化工原理、化工热力学、传质过程原理、计算机技术适用专业：化学工程与工艺教材：《化工分离过程》，陈洪钫、刘家祺，化学工业出版社，2014年第二版。
一、课程性质和课程目标（一）课程性质本课程是高等学校本科化学工程与工艺专业的一门必修课，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学等技术基础知识后的一门专业主干课。
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，以及化工分离过程中一些主要分离单元操作和分离工程领域的研究进展。
它利用前期课程中介绍的有关相平衡、热力学等知识，以及三种传递的理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。
（二）课程目标通过本课程的理论教学与训练，使学生具备下列能力：课程目标1：掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点并能够识别和判断复杂化学工程问题的关键环节；课程目标2：掌握各种常用分离过程的简捷和严格的计算方法和强化改进操作的途径，并能够将其应用于解决具体的化学工程问题；课程目标3：能运用单级和多级平衡分离过程中的基本理论去证实解决复杂化工工程问题方案的合理性。
（三）、课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点2-1、2-3、2-4。
1.毕业要求2-1：能运用所学的科学原理，识别和判断复杂化学工程问题的关键环节。
2.毕业要求2-3：能认识到解决工程问题有多种可选择方案，并能研究文献寻找可替代的解决方案。
3.毕业要求2-4：能运用基本原理，证实解决复杂工程问题方案的合理性并得到有效结论。
课程目标课程目标1 课程目标2 课程目标3 毕业要求指标点毕业要求2-1 ✓毕业要求2-3 ✓毕业要求2-4 ✓二、课程内容与教学要求第一章绪论（一）课程内容1. 分离操作在化工生产中的重要性；2. 传质分离过程的分类和特征A. 平衡分离过程包括精馏、吸收、萃取、干燥等；B. 速率分离过程包括超滤、反渗透、渗析等。
化工分离工程01[1]
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控制释放
将药物或其他生物活性物质以一定形式与膜 结构相结合，使这些活性物质只能以一定速度通 过扩散等方式释放到环境中。
膜生物传感器 由生物催化剂酶或微生物与合成膜及电极转
换装置组成，模仿生物膜对化学物质的识别能力 制成，为酶膜传感器和微生物传感器 。
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1.3.2分离过程与分离过程的耦合
复合分离过程
◆蒸汽渗透 例：发酵液脱水制无水乙醇
水与醇形成二元共沸物，共沸点:78.15℃，
三、膜过程的集成
x=0.894（mol）
优点：取长补短 例：分离悬浮液为高固体含量物料 将超滤、反渗透、渗透蒸馏组合在一起。
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1.4 设计变量
变量: 用于设计分离装置的参数/物理量. 如进料 流率, 浓度, 压力, 温度, 热负荷, 机械功的输入( 或输出)量, 传热面积大小, 以及理论塔板数等.
分离工程
教师：蒋春跃 制作：何寿林
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、基本原理、基本公式
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
学生应掌握：
◆分离过程的基本理论 ◆简捷和严格计算方法 ◆强化、改进操作途径 ◆对新分离技术有一定了解
优点：集原分离过程之所长，避其所短。 适用于: 特殊物系的分离。 ◆萃取结晶（加和结晶） 分离：①挥发度相近的组分。
②无机盐生产（优点：节能）
溶剂可萃取出部分水。
◆吸附蒸馏
气一液一固三相分离过程
吸附分离优点 ：
分离因子高，产品浓度高，能耗低。
缺点：吸附剂用量大 ，收率低。 ——形成互补
◆电泳分离
化工分离工程01[1]
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● 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
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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＝µi＋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）
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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。
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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
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实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
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
天津大学 化工设计(化工过程设计)全套教案 - part 1
一、化学工业的发展历史、化学工业覆盖的范围及其在现代经济体系中的地 位 1、化学工业的发展历史 化学工业历经了古代、近代、现代三个主要发展阶段。 ①、古代化学工业：从数千年前人类阳光晒盐、地下卤水 煮盐开始，萌发了古老的化学工业。 化 学 工 业 发 展 阶 段
②、近代化学工业：从18世纪中叶，欧洲造纸、玻璃、 肥皂的大规模生产开始，表明近代化学工业的形成。
2、化工过程设计的目标及内容
美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工 过程设计的主要目标： 确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算 的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一 个综合的设计方案。 化工过程设计的内容： 其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计， 对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。
③、现代化学工业：上世纪40年代开始，随着合成橡胶、 石油炼制、合成纤维工业的迅速发展，随着化工单元操作 理论的日益成熟，在科学技术和生产规模二个层面上，揭 示现代化学工业开始形成。
2、化学工业属于过程工业型制造业（流程型制造业） 离散型制造业 现代制造业 （例如汽车工业等） 过程工业型制造业（又称“流程型制造业”） （例如化学工业、冶金行业等） 流程型制造业一般是能耗大户，也是排放的大户。其节能、降耗、 减排的任务十分艰巨。 例如：一个年产值不过仅10亿元人民币的合成原料药制造企 业，它每天的耗水量可高达5000立方米。
2.1.3 计划任务书（设计计划任务书） 来源： 项目可行性报告经过论证会（评审会）通过后，上级主管部 门将下达“关于××项目可行性研究报告的批复”和“关于×× 项目的设计计划任务书”。 定义： 由上级主管部门对拟建项目的地点、规模、投资、建设期、 劳动定员等问题，下达的“规定性”文件。它和可行性研究报 告一起，共同作为项目的设计依据。
《化工分离工程》PPT课件-第3讲分离过程
NV = C + 2
如果系统与环境有能量交换， 如果系统与环境有能量交换，则独立变量应该加上描述 能量交换的变量数， 一股热交换，又有一股功交换， 能量交换的变量数，如有 一股热交换，又有一股功交换， 则应该再加上两个设计变量， 则应该再加上两个设计变量，即：
1
确定装置变量郭氏原则
按每一股单相物流有（ 按每一股单相物流有（C+2）个变量， ）个变量， 计算进料物流所确定的固定设计变量。 计算进料物流所确定的固定设计变量。 确定装置中具有的不同压力的数目。 确定装置中具有的不同压力的数目。 上述之和既为为装置的固定设计变量。 上述之和既为为装置的固定设计变量。 将串级单元数，分配器数， 将串级单元数，分配器数，侧线采出单 元数以及传热单元的数目相加为装置的 可调设计变量数。 可调设计变量数。
简单吸收塔的设计变量
N
设计变量 可以规定为: 可以规定为 固定设计变 量: 两股进 2C+4 料 每级压力 N 可调设计变 量 理论级数 1
该装置由N个绝热操作的简单平衡级构 该装置由 个绝热操作的简单平衡级构 因此有: 成,因此有 e 因此有
i
VN=D
LN+1=S
= 2c + 5
Nr = 1
N N-1 N-2 N-3
N V = C + 2 + 能量交换增加的变量数
独立变量之间约束关系
独立变量之间的约束关系包括： 独立变量之间的约束关系包括： 1 物料平衡关系（对C组分体系有 个） 组分体系有C个 组分体系有 2 能量平衡关系（对一个体系只有一个） 对一个体系只有一个） 3 相平衡关系（对C组分 相体系有 （ π+1）个） 组分π相体系有C（ 组分 ） 4 化学平衡关系（分离过程只考虑无化学反应的体系，不考虑该约束条件） 分离过程只考虑无化学反应的体系，不考虑该约束条件） 5 内在关系 （指约定的关系，如物流之间温度，压力降之间的关系等） 指约定的关系，如物流之间温度，压力降之间的关系等）
《化工分离工程》PPT课件
一、电渗析的根本原理
1.采用的膜
由高分子材料制成，具有粒子交换基团的薄膜。
分： 阳离子交换膜——阳膜
阴离子交换膜——阴膜
阳膜：
例：磺酸型，R-SO3H
——-SO3H为活性基因
在水中离解，产生H H， 阴膜：
进入水溶液。
-
HO
H
H +结果：
酸根
H HO
酸根 H
H2O 酸
4.废水处理 含有酸、碱、盐废水处理
〔1〕从金属酸洗液中回收酸与金属； 〔2〕电镀废水中回收铜、镍、铬等金属； 〔3〕从合成纤维废水中回收ZnSO4，
Na2SO4； 〔4〕造纸废水中回收碱等； 〔5〕放射性废水处理。 5.离子膜电解
电解食盐制造NaOH
孔, 能截留分子量500以上大分子或胶体微
粒. 压差: 0.1-0.5MPa 原理: 原料液在压差作用下,小分子物质与小
分子量 物质透过膜上微孔,流到低压侧. 机理: 筛分机理.
超滤：
进料
胶体大分子
溶剂、水
应用：1. 纯水制造 电子工业：超纯水；医药工业：注射剂、眼药水。
2. 废水处理 回收有用的物质 3. 产品加工
（T,P2) （0T,P2（ ) （0T,P1)）
渗透方向： 膜 水 盐水(图a）
2. 由于水的渗透， P2开始升高，若 P2 P1 p 时 （T ,P2 ) （0T ,P1 )；水达到动态平衡（图 b）。 p 为水的渗透压。
3.在溶液端P 加 2增压 高 P2 ， ， P1使 p （ T,P2)（ 0T,P1)
可用小数或百分数表示。
R原料浓 原度 料透浓过度物浓1度00%
《化工分离工程》PPT课件
减轻浓差极化的有效途径： 提高传质系数
方法：增加料液流速；增加湍流速度；提高 温度；清洗膜面。
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反渗透过程通量与下列 △P —△ )↑
但能耗大。应选择适当的 △P (2)操作温度:T
T ↑,使纯水的透过系数A ↑,J ↑ 但受膜耐温所限。
(3)料液流速 流速大,传质系数大。 但溶质的渗透通量JA大。
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（4）料液的浓缩程度
浓缩程度高，水回收率高。 但：① 有效压差小； ② 污染膜。
（5）膜材料与结构
（主要研究方向）
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四、反渗透过程工艺流程与计算 1. 一级一段连续式
盐水
淡化水流
膜
整理ppt
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（3）管式膜具
透过液
中心分布管
料液
浓缩液
纤维束管
整理ppt
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7.1.2 反渗透
透过：溶剂 截留：水中无机离子、胶体物质、大分子溶液 应用： 海水、苦咸水淡化； 废水处理； 锅炉用水软化； 乳品、果汁浓缩； 生产产品、生物制剂的分离、浓缩。
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一、基本原理 盐水溶液：
M1 — 料液侧表面膜中 M2 — 渗透液侧表面膜中 DMA — 膜中A的有效扩散系数
x — 摩尔分率 A — 溶质
—膜厚度
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三、浓差极化
xMAi xAi
xMA2
xA1
xA2 xAixA1
传质方向
溶质在膜表 面附近积累
这种现象为浓差极化
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浓差极化对过程的不利影响：
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天津大学化工分离工程完整教案第一章绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，能对传质分离过程有一个总体了解。
二、考核知识点与考核目标（一）、化工分离操作在化工生产中的重要性（一般）识记：化工分离操作在化工生产中的重要性分析。
（二）、分离过程的分类和特征（次重点）识记：分离过程的分类和特征，传质分离过程的分类和特征。
§1.1 本课程的内容和任务§1.1.1课程内容、性质与特点该课程是化学工程专业所开设的一门专业基础课之一。
分离过程是将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作，它是一门与实际生产联系极其紧密的课程，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等技术知识后的一门必修课，它利用这些课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。
由理想理想气体实际气体理想溶液实际溶液由简单复杂二元精馏多元精馏单组分吸收多组分吸收§课程设置的目标开设本课程，为了使学生掌握各种常用的分离过程的基本理论、操作特点、简捷和严格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。
1、注重基本概念的理解，为分离工程的选择、特性分析和计算奠定基础；2、分离过程的共性出发，讨论各种分离过程的特征；3、强调工程和工艺相结合的观点，注意设计和分析能力的训练，强调理论联系实际，提高解决问题的能力。
§1.1.3与本专业其他课程的关系与该专业课相关的基础课《物理化学》、《传递过程原理》、《化工原理》、《化工热力学》等与本课程有着相当密切的关系，是本课程的技术基础课，同时本课程又是《化工工艺设计与化工过程开发》的基础，它与《化工反应工程》紧密相连，只有这些课学好了才能学好这门课,做好毕业设计。
§学习方法及要求1. 理解重要公式的推导过程及推导假设，掌握公式及公式的使用范围；2. 掌握各种分离过程的基本原理、理论、操作特点，简捷法（FUG）和严格计算法及强化改进操作的途径，对设备的特殊要求；3. 该课程应用性、技能性较强，须认真地做习题，加深对所学内容的理解；4. 会用计算中常用到的手册和图表提高使用图表的能力。
§教材和参考书教材：《化工分离过程》陈洪钫刘家祺主编。
参考书：《化工分离过程》刘家祺主编化工出版社《分离工程》邓修主编科学出版社《石油化工分离工程》张一安徐心茹主编华东理工大学出版社。
《有机化工分离过程》，许其佑等编著，华东化工学院出版社。
抓住重点，理清思路，善于分析，旨在应用。
认真听课，积极思索，必要预习，独立解题。
§1.2 分离操作在化工生产中的重要性（作用和地位）§分离过程在化工生产中的重要性无论化学、石油、冶金、食品、轻工、医药、生化和原子能等工业都广泛应用分离过程，总而言之，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，并展示了分离工程的广阔前景：现代社会离不开分离技术，分离技术发展于现代社会。
化工生产中采用分离的目的主要有以下几点：1、原料预处理；2、产品的分离提纯；（苯乙烯生产）3、环保和安全生产的需要；4、防止催化剂中毒。
§分离在清洁工艺中的地位和作用降低原材料和能源的消耗，提清洁工艺也称少废无废技术，是面向21世纪社会和经济可持续发展的重大课题，也是当今世界科学技术的重要内容之一。
清洁工艺将生产工艺和防治污染有机结合起来，将污染物消灭在生产工艺过程中，从根本上解决工业污染问题。
清洁工艺是一种节能、低耗、高效安全、无污染的工艺技术。
就化学工业而言，清洁工业本质是合理利用资源，减少甚至消灭废料的产生。
化工清洁工艺应综合考虑合理地原料选择，反应路径的洁净化，物料分离技术的选择及确定合理的工艺流程和工业参数等。
与化工分离密切相关的有：（1）高有效利用率和循环利用率；（2）开发和采用新技术、新工艺，改善操作条件，以控制和消除污染；（3）采用生产工艺装置系统的闭路循环技术；（4）处理生产中的副产物和废物，使之减少或消除对环境的危害；（5）研究和开发利用低物耗、低能耗、高效率的三废治理技术。
闭路循环系统是清洁工艺的重要方面，其核心是将过程产生的废物最大限度地回收和循环使用，减少过程排出废物的量。
实现分离与再循环系统使废物最少化的方法：（1）废物直接再循环，如废水循环使用（丙烯腈、丁醇、丁醛生产）（2）进料提纯减少杂质生成副产物，减少排放量；（3）除去分离过程加入的附加物质（如特殊精馏中的S）；（4）附加分离与再循环系统§1.3 传质分离过程的分类和特征分离过程（1）机械分离对象为两相或两相以上的混合物，只要用简单的机械方法就可将其分离，两相间不发生物质的传递。
如过滤、沉淀等。
（2）传质分离用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递发生，有相间传质，可以在均相中进行，也可在非均相中进行。
传质分离依据物理化学原理的不同，可分为平衡分离和速率分离两大类。
§平衡分离过程——借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）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平衡两相中的不等同的分配为依据而实现分离。
分离媒介按两相状态的不同，平衡分离过程可分为以下几类：（1）气液传质过程如吸收、气体增湿或减湿；（2）汽液传质过程如液体精馏；（3）液液传质过程如萃取；（4）液固传质分离结晶、浸取吸附、离子交换；（5）气固传质过程固体干燥、吸附。
对于平衡传质分离过程，工程上有两种处理方法：一、把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程推动力，而把其他因素都归纳于阻力中。
传递速率就成为推动力和阻力之商（传热、流体输送、吸收……）二、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，得平衡级数，并把其他影响因素归纳于效率之中（如精馏……）。
§速率分离过程——借助某种推动力（浓度差、温度差、压力差、电位差等），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而实现组分的分离。
速率分离过程可分为膜分离和场分离。
该类分离传递发生于相内，无须产生新的相，所以往往是低能耗的。
世界万物都是由有序自动走向无序，所有纯物质都逐渐变为混合物，而将混合物变为纯物质不能自发进行，只有外加能量方可使之进行。
一般分离过程能耗：无相变分离<有相变分离；无外加物质的分离<有外加物质的分离。
膜分离：利用流体中各组分对膜渗透速率的差异而实现组分的分离。
分离过程发展现状见P10图1-3，图表明分离技术成熟程度和应用成熟程度。
上方虽很成熟，改进余地小，但应用广，微小改进可带来巨大效益。
§1.4 分离过程的集成化§反应过程与分离过程的耦合为改善不利的热力学和动力学因素，减少设备和操作费用，节约资源和能源，分离过程和反应过程多种形式的耦合已开发和应用。
如：（1）化学吸收是反应和分离过程耦合的单元操作，可提高推动力和液相传质系数；（2）化学萃取是伴有化学反应的萃取过程，溶质与萃取剂反应可提高过程推动力和速率；（3）反应精馏反应和精馏结合成为一个过程，形成了精馏技术中的一个特殊领域。
其一方面成为提高分离效率而将反应和精馏相结合的一种分离操作（利用反应热使液体汽化，改变组分间的α），另一方面成为提高反应收率而借助于分离手段的一种反应过程（将产物及时移出提高平衡转化率，并靠物料汽化移走反应热）。
若反应A+B→C+D ，C的α>AB的α，D的α<AB的α，则反应精馏可从精馏塔的两端分别得到C和D（A与B的配比等于化学计量比）。
目前，反应精馏已从单纯的工艺开发向过程普遍性规律研究的方向发展。
工业广泛应用于酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化、硝化……反应。
（4）膜反应器将合成膜的优良分离性能与催化反应相结合，在反应的同时选择性地脱除产物，使平衡转化率提高，或控制反应物的加入速度提高Y、X和S。
（5）药物的控制释放控制释放的时间和部位（一天多次改为一天一次或多天一次，减少副作用）。
（6）膜生物传感器§分离过程与分离过程的耦合不同分离过程耦合在一起构成复合分离过程，以集中原分离过程之所长，避其所短。
适用于特殊物系的分离。
如：（1）萃取结晶是分离沸点相近的混合物的有效方法；（2）吸附蒸馏在同一设备中进行g-l-s三相的分离过程。
§过程的集成1. 传统分离过程的集成共沸精馏往往与萃取集成，共沸精馏与萃取精馏集成。
2. 传统分离与膜分离集成3. 膜分离集成采用多种不同膜组合第二章单级平衡过程通过本章的学习，使学生正确理解相平衡热力学中的基本概念;掌握平衡常数、泡点、露点和闪蒸过程的计算方法.二、知识考核点与考核目标(一) 相平衡条件（重点）识记：相平衡条件；汽液、液液平衡表示方法.（二）相平衡常数和分离因子（重点）识记：相平衡常数和分离因子的含义；状态方程法、活度系数法表示的汽液平衡常数。
应用：用状态方程法、活度系数法计算汽液平衡常数。
（三）活度系数法计算汽液平衡常数的通式及计算（重点）理解：活度系数法计算汽液平衡常数的四种简化形式。
应用：用活度系数法计算汽液平衡常数的前三种简化形式计算汽液平衡常数。
（四）、泡点和露点计算类型（重点）识记：泡点和露点的含义及四种计算类型。
（五）、泡点温度和压力的计算（重点）应用：用汽液平衡常数前三中简化形式计算泡点温度和泡点压力。
（六）露点温度和压力的计算（重点）应用：用汽液平衡常数前三中简化形式计算露点温度和露点压力。
（七）闪蒸过程类型 （重点）识记：闪蒸的含义；闪蒸过程的类型及应用。
（八）等温闪蒸和部分冷凝过程（重点）识记：核实闪蒸问题是否成立的两种方法。
应用：汽液平衡常数与组成无关的闪蒸过程的计算。
单级平衡过程是化工传质分离过程中最简单的分离过程，其是使其两相相互接触达到物理平衡，然后将两相分开，若两组分在两相中的分离因子很大，则单级平衡就足以满足预期的分离要求，否则需要多级分离。
如对g-l 平衡，分离因子为α，若物系中 1α ，则单级平衡分离几乎达到完全分离，1α ，则需要几个、几十甚至上百个分离级；若 1α≈，几乎不能用普通精馏法分离。
本章仅讨论单级平衡，包括g-l 、l-l 和g-l-l 等分离过程，计算基础是物料平衡和相平衡。
当有相变化或混合热很大时，还需考虑能量平衡。
相平衡是研究精馏、吸收、萃取等化工中最常见的传质分离过程的基础，可用于阐述混合分离的原理、传质推动力和进行设计计算，是设计和开发单级平衡分离的关键。
§2.1 相平衡§.2.1.1相平衡的关系2.1.1.1 相平衡的条件相平衡是指物系中各相保持物理平衡而共存的状态，从热力学上看，逸度是一种虚拟的压力，具有压力的单位。