化工分离工程正文

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1、绪论一：分离工程在工业生产中的地位和作用：1．分离工程定义：将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作2．化工生产装置：反应器+分离设备+辅助设备（换热器、泵）3．分离工程重要性：（1）纯化原料：清除对反应或催化剂有害的杂质，减少副反应、提高收率。（2）纯化产品：使未反应物质循环。（3）环境治理工程：去除污染物。4．分离工程发展现状：5．分离过程在清洁生产中的地位和作用：废物减少（分离系统有效分离和再循环）废物直接再循环+进料提纯+除去分离过程中加入的附加物质+附加分离与再循环系统二：传质与分离过程的分类和特征：1．过程：（1）机械分离：两相以上的混合物分离（过滤、沉降、离心分离、旋风分离

2、、静电分离）（2）传质分离：均相混合物分离（精镏、吸收、结晶、膜分离、场分离、萃取、干燥、浸取、升华）△平衡分离过程：分离媒介（热、溶剂、吸附剂）使均相混合物变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相分配关系的差异实现分离。（精镏、吸收、结晶、萃取、干燥、浸取、升华）△速率分离过程：推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差），组分选择性透过膜，各组分扩散速度的差异实现分离（膜分离、场分离）三：分离过程的集成化：新型1．反应过程与分离过程的耦合：化学吸收、化学萃取、催化精镏、膜反应器502．分离过程与分离过程的耦合：萃取结晶、吸附蒸馏、电泳萃取3．过程的集成：传统分离过程的集成（共沸精镏—萃

3、取、共沸精镏—萃取精镏）传统分离过程与膜分离的集成（渗透蒸发—吸附、渗透蒸发—吸收、渗透蒸发—催化精镏）膜过程集成（微滤—超滤—纳滤—反渗透）50第一章蒸馏与精馏§1—1概述一：蒸馏定义和特点：1．定义：混合物中各组分挥发度差异进行分离提纯。2．特点：工艺流程短、使用范围广、工艺成熟；但能耗大（汽相再冷凝）二：分类：1．蒸馏方式：闪蒸、简单蒸馏、精馏、特殊精馏、反应精馏2．操作压力：加压蒸馏、常压蒸馏、真空蒸馏3．混合物组分：两组分精馏、多祖分精馏4．操作流程：间歇蒸馏、连续蒸馏三：精馏操作流程：精馏段提馏段精馏段段图：连续精馏操作流程图：间歇精馏操作流程1—精镏塔2—再沸器3—冷凝器1—精镏

4、塔2—再沸器3—全凝器4—观察罩5—贮槽§1—2简单蒸馏和闪蒸组分挥发度相差较大、分离要求低——预分离一：工艺流程：50图：简单蒸馏图：平衡蒸馏（闪蒸）1—蒸馏釜2—冷凝器3—接受器1—加热器2—节流阀3—分离器1．简单蒸馏：一次进料，馏出液连续出料（出料浓度逐渐降低），釜残液一次排放——压力恒定、温度变化2．平衡蒸馏：连续进料，连续出料（出料浓度恒定）——压力、温度恒定混合液→加热器→温度＞料液泡点（分离器压力下）→节流阀（降压）→分离器→料液部分汽化、并在分离器中汽液分离（相平衡）二：原理：1．前提条件：理想物系——液相为理想溶液（拉乌尔定律）；汽相为理想气体（道尔顿分压定律）2．原理：汽

5、液共存区过热蒸汽区液相区饱和液体线(泡点线)饱和蒸汽线(露点线)图：苯—甲苯混合液的t—x—y图图：苯—甲苯混合液的x—y图图：简单蒸馏t—x—y图图：平衡蒸馏t—x—y图50（1）简单蒸馏：任何瞬间，蒸汽与液相处于平衡。yF＞xF——馏出液中易挥发组分含量高于原始料液。反应过程：xF1＞xF2＞xF3＞···yF1＞yF2＞yF3···tF1＜tF2＜tF3＜···（2）平衡蒸馏：整个过程闪蒸器（分离器）压力和温度不变，蒸汽与液相处于平衡。一次部分汽化。反应过程：xW＜xF＜yD（3）综述：简单蒸馏和平衡蒸馏均得不到纯度较高的产品。§1—3双组分精馏分离要求高——高纯度分离一：精馏原理：1．

6、多次部分汽化和多次部分冷凝：图：多次部分汽化和多次部分冷凝t—x—y图汽相：y1＜y2＜y3···＜yn，但V1＞V2＞V3···＞Vn——最终汽相中易挥发组分几乎为纯态液相：x1＞x2＞x3···＞xn，但L1＞L2＞L3···＞Ln——最终液相中易挥发组分几乎为零，难挥发组分几乎为纯态2．有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝：——精馏（1）操作：将中间产物（部分冷凝的液体及部分汽化的蒸汽）分别返回它们前一分离器中。（2）设置冷凝器：上半部最上一级（得到回流液体）（3）设置汽化器（加热器）：下半部最下一级（得到上升蒸汽）3．精镏塔：50图：精镏塔中物料流动示意图图：精镏塔物料衡算塔板（或填料层

7、表面）：汽液两相传热、传质。塔顶：外设冷凝器，产品易挥发组分。塔底：外设再沸器，产品难挥发组成。温度：全塔内温度由下向上逐渐降低。二：全塔物料衡算：前提条件：塔内恒摩尔流动精馏段：V1=V2=V3=···=V=常数L1=L2=L3=···=L=常数提馏段：V1ˊ=V2ˊ=V3ˊ=···=Vˊ=常数L1ˊ=L2ˊ=L3ˊ=···=Lˊ=常数1．物料衡算：（1）总物料衡算：F=D+W（2）易挥发组分：