化学工艺学--分离工程

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1、分离工程授人以鱼，不如授人以渔。教师:潘晓梅学生:191081-2(东南大学化学化工学院)《化工原理》《分离过程》《传递》之间的关系；举例：质量传递在精馏、吸收过程中的体现；质量守恒定律连续性方程能量守恒定律热传导等传热模型动量守恒定律牛顿粘性定律运动方程惯性力=重力-净压力+粘性力速度分布方程柏努利方程粘度导热系数扩散系数的估算传质方程质量传递速率的计算1.1教材体系（侧重点不同）分离工程袁惠新中国石化出版社化工分离过程陈洪钫刘家祺化学工业出版社化工分离工程宋华陈颖哈尔滨工业大学出版社膜分离超临界萃取渗透蒸发与蒸汽渗透分子印迹技术SeparationProcessC

2、.JudsonKingUniversityofCaliforniaMcGraw-HillBookCompanySeparationandPurificationEdmondSPerry1.2课程安排概述及机械分离多组分精馏萃取精馏共沸精馏反应精馏盐效精馏分离过程的节能(一)分离过程的节能(二)结晶吸附超临界萃取膜分离原理膜分离应用渗透汽化分离过程设计总复习1.3分离过程概述1）自然界的许多物质,不论无机物还是有机物,大多以混合物状态存在，需要分离或提纯，才能合理利用。*古代的酿造酒、卤水制盐等；*近代煤的综合利用、石油的利用和加工；*湿法冶金、生物化工、天然资源综合利用

3、；*环境保护、三废处理等图1.1混合物分离原料（混合物）残余物分离设备分离剂产品进一步综合利用（1）一般分离过程2）分离的重要性任何一个石油化工、医药化工、生物化工等都离不开分离过程，例如：①有机合成产物、中间产物的分离（甲醇、酒精生产等）；②汽油、柴油、煤油、润滑油等的分离；③抗菌素的纯化和病毒的分离；④冶金中的浮选和机械分离；⑤半导体工业中鍺、镓、硅的提纯分离；⑥超纯水、惰性气体、N2、O2等分离；⑦植物有效成分的分离提取，特别中草药；⑧环境保护、天然资源的有效利用等。FeedStreamOneormore分离装置SeparationDeviceSeparation

4、Agent（matterorenergy）ProductStreams（differentincomposition）*按当前年消耗量，煤可维持二三百年；包括核能铀在内的其它能源，只有60年左右的用量，迫使人们开发新能源与提高利用率，如贫矿铀的富集新技术、氢能源、燃料电池的应用、风能和水能的利用等都需要高效而经济的分离技术。3）分离过程的分类多种分类方法：传质分离与机械分离；平衡分离过程与速率控制分离过程；能量分离剂过程与质量分离剂过程；相平衡分离、速度差分离与反应分离过程；相变分离与非相变分离过程；按分离过程的功能要求分，有提取、净化（澄清、提纯或精制）、浓缩、干燥、

5、洗涤、分级等等；按分离过程的程度或精度分，有粗分离（如压榨、筛分、旋流分离等）、细分离（如重力沉降、细过滤）、和精分离（如精过滤、离心分离、蒸发、蒸馏、膜分离等）三个级别。总结：机械分离特点：相间无物质传递（1）过滤分离：过滤介质固体颗粒大小（2）沉降分离：重力作用密度差（3）离心分离：离心力密度差（4）旋风分离：惯性力密度差（5）静电除尘：静电场使细颗粒带电分离剂分离原理机械分离传质分离分类反应分离平衡分离过程：蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附等传质分离速率控制分离过程：气体扩散：浓度差、压差；如富氧、富氮热扩散：温差引起浓差；如气态

6、同位素分离电渗析：电位差；如氨基酸脱盐电泳：电场；溶质在电场作用下迁移速率不同反渗透：克服渗透压；如海水淡化微滤、超滤和纳滤：压力差；如分子大小的分离反应分离：可逆反应（如离子交换、反应萃取）：不可逆反应（反应吸收、反应结晶）；分解反应（生物分解、电化学反应、光化学反应）等。特点：相间有物质传递表1-1常见的分离剂能量分离剂机械能（重力、离心力、压力等）、光能、电能、磁能、热量、冷量等。精馏干燥质量分离剂溶剂、吸收液、吸附剂、交换树脂、表面活性剂、酸、碱、化学反应物、过滤介质、助滤剂、膜、微生物，等等。吸收萃取能量分离剂过程与质量分离剂过程名称进料分离剂产品分离原理实例

7、应用能量分离剂的普通平衡过程蒸发液体热量液体,蒸汽挥发度（蒸气压）果汁浓缩[2，3]闪急膨胀液体减压(能量)液体,蒸汽挥发度（蒸气压）闪蒸法淡化海水[4]精馏液体和或气体热量液体,蒸汽挥发度（蒸气压）结晶液体冷却或加热蒸发液体，固体凝固点或溶解度固体干燥湿固体热量干固体，湿气体挥发度食品脱水[5]表1-2传质分离过程的种类冷冻干燥冷冻的含水固体热量干固体，水蒸气升华点食品脱水[5]凝华整气冷量固体，蒸气凝华点苯二酸酐的精制[2]双温度交换反应流体热量和冷量两种流体在两个不同温度下的反应平衡常数氢和氘的分离[6]区域熔融固体热量组成不同的固