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1、化工分离新技术本课程的主要目的获得传质与分离操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本应用能力，掌握传质与分离过程的本质及其变化规律介绍新型分离方法，如膜分离、超临界萃取、吸附、特殊精馏等，使学生了解分离技术的发展及新知识、新工艺、新技术。突出工程实例介绍，简化数学模型推理和设计计算第一章绪论1.1化工分离技术发展简述化学工业是国民经济的重要基础产业，化工产品渗透到人们的衣、食、住、行等各个领域。化工产值是衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志之一。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
2、。化学工业具有悠久的历史，而现代化学工业是开始于18世纪产业革命以后的欧洲。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在欧洲也发展起来。当时的煤化学工业规模不是很大，主要着眼于苯、甲苯、酚等各种化学品的开发。在这些化工生产中应用了吸收、蒸馏、过滤、干燥等分离操作。19世纪末，20世纪初大规模的石油炼制业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。与时同时，化工分离技术与其它科学技术相互交叉渗透产生一些
3、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。展望21世纪，化工分离技术将面临着一系列新的挑战，其中最主要的是来自能源、原料和环境保护三大方面。此外，化工分离技术还将对农业、食品和食品加工、城市交通和建设以及保健、提高和改善人们的生活水平方面做出贡献。1.2分离过程在工业生产中的地位和作用分离过程是将混合物分成组成相互不相同的两种或几种产品的操作。一个典型的化工生产装置通常是由一个反应器（有时多于一个）和具有提纯原料、中间产物和产品的多个分
4、离设备以及机、泵、换热器等构成。分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率；另一方面对反应产物进行分离提纯以得到合格的产品，并使未反应的反应物得以循环利用。此外，分离操作在环境保护和充分利用资源方面起着特别重要的作用。因此，分离操作在化工生产中占有十分重要的地位，在提高生产过程的经济效益和产品质量中起举足轻重的作用。对大型的石油工业和以化学反应为中心的石油化工产生过程，分离装置的费用占总投资的50~90%。无论化学、石油、冶金、食品、轻工、医
5、药、生化和原子能等工业都广泛应用分离过程。古代煤用于直接燃烧,为饮食和取暖。炼焦工业的兴起,使得煤经干馏获得焦炭和煤气,煤得到了初步的合理使用。但其副产煤焦油却长期被看作无用而有毒的废物。直到近代,发现煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物(达几百种物质),用分馏的方法可以使苯、酚、萘和更复杂的芳香族化合物分开,才使煤的综合利用臻于完善。同样,从原油的直接燃烧到把它分馏为溶剂油、汽油、煤油、柴油和重油(沥青)等各种组分并加以利用和再加工,直到形成现代庞大的石油炼制和石油化工体系。都是分离过程成功
6、应用于化工生产的典型例子。干燥过程的应用遍及各行各业。谷物的含水量从收获时约30%~35%干燥到13%就可延长储存期一年。食品含水量低于5%,微生物难以生存,酶难以作用,可长期保持香昧和营养。聚氯乙烯颗粒含水量小于千分之二，可保证聚合加工成型时不出现气泡和增加塑料制品的强度。此外,建材、木材、布匹、纸张、皮革、药物、油漆等等无不涉及干燥。据统计,仅化工产品就有20万种以上需要干燥作业。随着工业的现代化,科学研究和生产技术向着高质量、高纯度、精密加工、微型化和高技术密集型发展,而这些都必须有分离过程
7、的密切配合。就以半导体与电子技术为例,高质量、高纯度的材料超纯水、半导体锗和硅,以及载气氮、氦等,其纯度都要在99.99%以上,有的甚至达到99.9999%。这类产品的微型化,使集成电路的线距仅1μm。彩色显像管装配封口后,管内不得含有微粒,否则在屏幕上会因折射而出现闪烁亮点而导致报废,于是,无论载气和装配车间的空气都必须经洁净处理到每升气体中所含大于0.5μm的尘粒少于3.5个。仅洁净空气和纯水为例,就已包括了沉降、湿法洗净、过滤、电除尘、絮凝、泡沫分离、电渗析、超滤、反渗透以及离子交换等如此多
8、的分离单元操作。事实上，在医药、材料、冶金、食品、生化、原子能和环保等领域也都广泛地应用到分离过程。例如，药物的精制和提纯；从矿产中提取和精选金属；食品的脱水、除去有毒或有害成分；抗菌素的净制和病毒的分离；同位素的分离和重水的制备等都离不开分离过程。随着现代工业趋向大型化生产，所产生的大量废气、废水、废渣更需集中排放。对各种形式的流出废物进行末端治理，使其达到有关的排放标准，不但涉及物料的综合利用，而且还关系到环境污染和生态平衡。如原子能废水中微量同位素物质，很多工业废气中的硫化氢
