考研 化学 化工分离

2019/8/15SeparationProcessesinChemicalEngineering化工分离过程教学内容chap1绪论chap2单级平衡过程chap3多组分多级分离过程分析与简捷计算chap4多组分多级分离的严格计算chap6分离过程的节能chap7膜分离和反应精馏2019/8/152019/8/152019/8/15SeparationProcessesinChemicalEngineering化工分离过程教学内容chap1绪论chap2单级平衡过程chap3多组分多级分离过程分析与简捷计算chap4多组分多级分离的严格计算chap6分离过程的节能chap7膜分离和反应精馏2019/8/15第一章绪论§1.1分离工程的研究内容和重要性§1.2分离过程的特征与分类§1.3分离因子2019/8/15§1.1分离工程的研究内容和重要性20世纪初(化工单元操作的概念)20世纪中叶(分离工程理论的形成和完善)20世纪后期(分离应用领域的拓宽与推广)一、化工过程原料预处理反应粗产品产品精制三废2019/8/15化工过程的特点：以物料的物理和化学变化及加工处理为特征的过程。（化工厂的心脏）（化工厂的嘴和消化系统）二、分离过程的重要性1、预处理：分离可以保证原料的纯度，避免催化剂中毒；2、反应产物的分离：粗产品一般为混合物反应器分离设备两类关键设备产物未反应物副产物2019/8/15•例1：乙烯水合生产乙醇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-产品塔涉及分离过程：吸收：3、5、9；精馏：6、8、10；闪蒸：4；分凝器：224225CHHOCHOH乙烯93%产品废水乙醛12345678910水循环乙烯水放空放空水氢水废水2019/8/15化工厂中分离设备投资约占总投资的50～90％！！！2019/8/15三、分离工程的研究内容分离过程：将一混合物转变组成互不相同的两种或几种产品的那些操作分离工程：研究过程工业中物质分离与提纯的工程学科。研究目的：①选择好的分离方法、流程和操作条件；②分离装置的选型与设计。邻二甲苯间二甲苯对二甲苯沸点℃144.411139.104138.351熔点℃﹣25.173﹣47.87213.263Ex：2019/8/15§1.2分离过程的特征与分类一、分离过程的特征分离过程为熵减小的过程，不能自发进行，要使其进行，必须外界对其做功（施加分离剂）分离剂能量(ESA)物质(MSA)热、离心力、如：过滤介质、吸附剂、如：吸收剂、离子交换树脂电压力、2019/8/15混合物（气、液、固）分离装置产品1产品2产品n能量分离剂ESA质量分离剂MSA极限程度＝热力学分离速率＝动力学2019/8/15二、分离过程的分类1根据分离剂不同(1)能量分离剂过程：精馏、(2)质量分离剂过程：蒸发、干燥、电泳如吸收、吸附、过滤如2根据原料物流的状态(1)机械分离：过滤、旋风分离、如沉降、离心分离处理对象：非均相混合物特点：相间无物质传递(2)传质分离：（本课程重点讨论的内容）特点：相间有质量传递，可以在均相中进行，也可以在非均相中进行。2019/8/15A、平衡分离（蒸馏、吸收、吸附、萃取、离子交换等）包括：气液传质过程（蒸馏、吸收）；液液传质过程（萃取）；气固传质过程（吸附）；液固传质过程（离子交换、浸取）对象：非均相混合物分离依据：利用两相平衡组成不等的原理均相混合物SA两相2019/8/15B、速率控制分离包括：膜分离（如反渗透RO、超滤UF、微滤MF）；场分离（如电泳）；对象：均相混合物分离依据：利用各组分传质速度的差异我们要重点掌握的是传质分离中的平衡分离2019/8/15总趋势：多样化、精细化、洁净化（环境友好）。三、发展趋势1）传统分离技术改造：如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。2）新型分离过程开发：如膜分离、反胶团萃取、超临界萃取等。3）分离与反应耦合以及分离过程之间的耦合：如反应精馏、吸附精馏、膜精馏等。2019/8/15§1.3分离因子分离因子理论分离因子（固有分离因子）：表示分离难易实际分离因子：表示分离程度受平衡组成、传质速率、设备结构、分离流程等的影响1ideal2ijijijxxxx（）（）＝（）产品1产品2指处于相平衡状态的分离程度固有分离因子是根据相平衡计算的，实际分离因子与固有分离因子的差异用板效率表示。2019/8/152.吸收（其中A为吸收质，B为惰性组分）ABABABxxyy若B不溶于S中，＝0，BxBxAB最理想情况3.萃取()()AABEABBABRkxxkxx选择性系数1.精馏ABABAByyxx相对挥发度2019/8/15•分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（熵减过程）。•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。•衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子）.•工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因子）。•分离因子表示任一分离过程所达到的（分离程度），其定义为（）。1ideal2ijijijxxxx（）（）＝（）2019/8/15•分离因子（等于1），则表示组分i及j之间不能被分离。•分离剂可以是（能量ESA）或（物质MSA），有时也可两种同时应用。•平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其它影响归纳于（效率）中。•速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离。•分离过程是将一混合物转变为组成（互不相同）的两种或几种产品的哪些操作。•