《化工分離工程》教案(共14頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上大學化工分離工程教 案 學年 第 學期 課 程 學 時 65 學 院 化學工程 課 程 名 稱 化工分離工程 專 業(yè) 化工工藝 主 講 教 師 課時安排： 5學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第一章 緒論教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：了解分離工程在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，分離過程的分類以及常用的化工分離操作過程。了解工業(yè)上常用的分離單元操作的基本原理，了解一些典型應用實例。理解分離操作理論的形成和特性，分離過程的開發(fā)方法和發(fā)展趨勢。掌握分離因子的定義和應用，了解傳質分離過程的分類和特征。識記分離劑的類型及分離過程的選

2、擇方法。教學目的要求： 識記：分離劑的類型，分離因子概念，分離過程的選擇方法。領會：分離過程的特征與分類。應用：分離過程的研究內(nèi)容與研究方法。本章重點：掌握分離過程的特征與分類，分離因子與固有分離因子的區(qū)別，平衡分離和速率分離的原理。本章難點：用分離因子判斷分離過程的難易程度，分離因子與級效率之間的關系。教學內(nèi)容（注明：* 重點 # 難點 ？疑點）：分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性；傳質分離過程的分類和特征；本課程的任務和內(nèi)容。第一節(jié)分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性第二節(jié)傳質分離過程的分類和特征121平衡分離過程122速率分離過程第三節(jié)本課程的任務和內(nèi)容教學方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設計：左邊

3、幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 課時安排： 15學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第二章 多組分分離基礎教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：教學目的要求：1. 掌握相平衡各種關系式及計算；2. 掌握多組分物系的泡點和露點溫度和壓力的計算；3. 掌握等溫閃蒸和部分冷凝過程的計算。本章主要討論：設計變量；相平衡關系；泡點和露點的計算；閃蒸過程計算。本章重點：多組分物系的相平衡條件；平衡常數(shù)；分離因子；泡點方程和露點方程法；等溫閃蒸過程和部分冷凝過程；閃蒸方程。本章難點：平衡常數(shù)計算；泡點壓力和露點溫度的計算；等溫閃蒸過程的計算。教學內(nèi)容（注明：

4、* 重點 # 難點 ？疑點）：相平衡；多組分物系的泡點和露點計算；閃蒸計算。教學內(nèi)容：在“化工熱力學”課程基礎上，全面了解化工過程中經(jīng)常遇到的多組分物系的汽液平衡。通過本章的學習要求深刻理解并掌握：設計變量的確定；相平衡關系的計算；多組分的泡點和露點的計算；單級平衡分離過程計算。本章主要討論：設計變量；相平衡關系；泡點和露點的計算；閃蒸過程計算。第一節(jié)相平衡13211相平衡關系212相平衡常數(shù)的計算第二節(jié)多組分物系的泡點和露點計算221泡點溫度和壓力的計算222露點溫度和壓力的計算第三節(jié)閃蒸過程的計算231等溫閃蒸和部分冷凝過程232絕熱閃蒸過程本章內(nèi)容應作為本課程的重點之一。教學方式、手段、

5、媒介：以多媒體為主黑板設計：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 課時安排： 15學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第三章 多組分精餾和特殊精餾教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：教學目的要求：1掌握單元的設計變量Nie、裝置的設計變量Niu；2了解多組分精餾過程分析，掌握最小回流比、最少理論板數(shù)和組分分配、實際回流比和理論板；3. 掌握萃取精餾的基本原理，過程分析與計算；掌握共沸物的特性和共沸組成的計算，二元非均相共沸物的精餾；了解多元共沸精餾過程；識記：關鍵組分，清晰分割和非清晰分割，分配組分和非分配組分得含義，全回流，最少平衡級數(shù)的含義

6、；恒沸精餾、萃取精餾的含義，均相恒沸物和非均相恒沸物的特征；恒沸精餾與萃取精餾的區(qū)別及各自使用情況，領會：多組分精餾塔內(nèi)流量、液相濃度和溫度分布特點，最小回流比下不同情況時恒濃區(qū)的部位，芬斯克公式求最少平衡級數(shù)的幾種形式，影響精餾操作壓力的因素的討論及操作壓力的選擇；恒沸過程的特點，恒沸劑的選擇原則及加入量分析；萃取精餾過程溶劑作用原理，溶劑選擇原則，萃取精餾流程特點。應用：多組分精餾的清晰分割的物料衡算，恩德伍德法最小回流比的計算，最少平衡級數(shù)及塔頂和塔釜組分分配的計算，實際回流比、平衡（理論）級數(shù)、適宜進料位置的確定，影響精餾操作的壓力的因素的討論及操作壓力的選擇；分離恒沸物的雙壓精餾過程

7、分析；萃取精餾過程特點，萃取精餾的原理。本章重點：多組分精餾過程分析和簡捷計算方法，特殊精餾過程、流程。本章難點：普通多組分精餾過程的物料衡算；非關鍵組分的分配；復雜精餾過程的簡捷計算。教學內(nèi)容（注明：* 重點 # 難點 ？疑點）：教學內(nèi)容：相平衡；多組分物系的泡點和露點計算；閃蒸計算。本章主要討論：多組分精餾、恒沸精餾、萃取精餾、加鹽萃取精餾的分離原理，分析了各自分離過程的特點。通過本章的學習要求學生應用化工分離過程的基本理論、概念和知識，掌握各種常用分離過程，如精餾、恒沸精餾、萃取精餾過程的基本理論，操作特點，流程及其簡捷計算方法，以及塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點。第一節(jié)設計變量311單

8、元的設計變量312裝置的設計變量第二節(jié)多組分精餾過程321多組分精餾過程分析322最小回流比323最少理論塔板數(shù)和組分分配實際回流比和理論板數(shù)第三節(jié)萃取精餾和共沸精餾331萃取精餾332共沸精餾第四節(jié)吸收和蒸出過程341吸收和蒸出過程流程342多組分吸收和蒸出過程分析343多組分吸收和蒸出的簡捷計算法344化學吸收第五節(jié)萃取過程351萃取流程352逆流萃取計算的集團法教學方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設計：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 課時安排：10學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第四章 氣體吸收和解吸教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三

9、個層次）：通過本章的學習，使學生掌握吸收和解吸過程的基本原理，概念和知識，操作特點，流程及其簡捷計算方法，以及塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點。了解吸收過程的特點及分類，掌握多組分吸收簡捷計算法、吸收因子法。識記：化學吸收的相平衡；吸收和解吸過程的熱效應和溫度分布的分析；平均有效因子法和平均有效解吸因子法計算平衡級；化學吸收的有關計算。領會：吸收和精餾的異同，亨利定律的使用條件；吸收和解吸過程設計變量和關鍵組分的確定；吸收因子和解吸因子定義，多組分吸收和解吸的簡捷計算方法和應用；化學吸收的類型和增強因子的定義。應用：吸收的工業(yè)應用，物理吸收過程的平衡；吸收和解吸過程的流程特點及其分類，塔內(nèi)單向傳

10、質和濃度分布的討論；吸收過程的平衡級，平均吸收因子和平均解吸因子、吸收率和解吸率；一級不可逆反應和擬一級不可逆反應的化學吸收的類型和增強因子和吸收速率的計算。本章重點：多組分吸收和解吸過程分析，簡捷計算方法。本章難點：多組分吸收和解吸過程計算的平均吸收因子和有效因子法。教學內(nèi)容（注明：* 重點 # 難點 ？疑點）：第4章 氣體吸收和解吸4.1多組分吸收和解吸過程分析 一、吸收和解吸 二、工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程三、吸收過程的分類四、吸收過程的特點一、吸收和解吸吸收是利用液體處理氣體混合物，根據(jù)氣體混合物中各組分在液體中溶解度的不同，而達到分離目的傳質過程吸收是一個分離過程，且分離的是氣體混合物，分

11、離的介質是某一種液體溶劑稱為吸收劑 被吸收的氣體混合物稱為溶質 當吸收過程用于中間產(chǎn)物分離時，離開吸收塔的吸收液需進行解吸操作，其作用是將溶質從吸收液中驅趕出來，并使吸收劑獲得再生，所以解吸是吸收的逆過程。二、工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程凈化或精制氣體分離氣體混合物將最終氣態(tài)產(chǎn)品制成溶液或中間產(chǎn)品廢氣治理三、吸收過程的分類按組分的相對溶解度的大小單組分吸收 只有一個組分在吸收劑中具有顯著的溶解度，其它組分的溶解度均小到可以忽略不計。 如制氫工業(yè)中，將空氣進行深冷分離前，用堿液脫出其中的二氧化碳以凈化空氣，這時CO2僅在堿液中具有顯著的溶解度，而空氣中的氮、氧、氬等氣體的溶解度均可忽略。 多組分吸收 氣

12、體混合物中具有顯著溶解度的組分不止一個, 吸收目的產(chǎn)物的同時也吸收了其他組分。 如用油吸收法分離石油裂解氣，除氬以外，其它組分都程度不同的從氣相溶到吸收劑中。 吸收過程有無化學反應 物理吸收 所溶組分與吸收劑不起化學反應 化學吸收 溶質與溶劑有顯著的化學反應發(fā)生。 如用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等過程。 化學反應能大大提高單位體積液體所能吸收的氣體量并加快吸收速率。吸收過程溫度變化是否顯著 按吸收量的多少 按汽液兩相接觸方式和采用的設備形式§4-2 吸收和解吸過程流程一、單純吸收工藝流程 二、吸收-解吸法三、吸收蒸出塔欲分離氨氣空氣的混合物，可選擇水做溶劑，因為

13、氨水在水中的溶解度最大，而空氣幾乎不溶于水。§4-3 多組分吸收和解吸過程簡捷計算一、吸收過程工藝計算的基本概念 二、吸收因子（吸收因素）三、吸收因子法的基本方程四、平均吸收因子法五、平均有效吸收因子法§4.4 化學吸收4.4.1 化學吸收的類型和增強因子4.4.2 化學吸收速率4.4.3 化學吸收的計算化學吸收通常指溶質氣體A溶于溶液后，即與溶液中不揮發(fā)的反應劑B組分進行化學反應的過程；是一種傳質與反應同時進行的過程。由于在吸收的同時液相伴有化學變化，使其中的溶質轉化為反應產(chǎn)物。優(yōu)點：化學反應提高了吸收的選擇性；吸收速率快，設備投資費和能耗低；反應增加了溶質在液相中的溶解

14、度，吸收劑用量少；反應降低了溶質在氣相中的平衡分壓，可較徹底地除去氣相中很少量的有害氣體。缺點：解吸困難，解吸能耗。若反應為不可逆，反應劑不能循環(huán)使用，用途大受限制。化學吸收 (Chemical absorption)溶質與吸收劑之間的化學反應對吸收過程具有顯著影響。主要特點：吸收過程中溶質進入液相后在擴散路徑上不斷被化學反應所消耗。雙膜理論 由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世紀二十年代提出，是最早出現(xiàn)的傳質理論。雙膜理論基本論點 (1) 相互接觸的兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側各存在著一個很?。ǖ刃Ш穸确謩e為 d1 和 d2 ）的流體膜層。溶質以分子擴散方式通過此

15、兩膜層。(2) 相界面沒有傳質阻力，即溶質在相界面處的濃度處于相平衡狀態(tài)。(3) 在膜層以外的兩相主流區(qū)由于流體湍動劇烈，傳質速率高，傳質阻力可以忽略不計，相際的傳質阻力集中在兩個膜層內(nèi)。教學方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設計：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 課時安排：10學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第六章 分離過程及設備的效率與節(jié)能 教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：教學目的要求：了解分離過程及設備的選擇與放大的主要方法與影響因素 通過本章學習要求學生掌握影響氣液接觸設備能力的因素；氣液接觸設備的級效率及其影響因素；掌握強

16、化分離操作的途徑和精餾過程的節(jié)能技術。識記：氣液傳質設備效率的各種定義；有關分離操作的節(jié)能經(jīng)驗規(guī)則。領會：氣液傳質設備效率的定義；分離工程的最小分離功的定義；分離過程的節(jié)能。應用：影響級效率的因素和塔級上流動液相的三種混合類型；級效率計算方法中的機理模型方法；多組分混合物的最小分離功、凈功消耗、熱力學效率計算；節(jié)能的重要途徑。本章重點：氣液傳質設備效率的估算方法。實際分離工程的有效能損失，分離工程的最小功。精餾過程的節(jié)能，熱力學效率。本章難點：確定氣液傳質設備效率的經(jīng)驗方法和機理模型。分離工程的有效能分析和節(jié)能。教學內(nèi)容（注明：* 重點 # 難點 ？疑點）：101 氣液傳質設備的處理能力與效率

17、1011 氣液傳質設備處理能力的影響因素1012 氣液傳質設備的效率及其影響因素1013 氣液傳質設備的效率102萃取設備的處理能力、傳質效率與放大1021 萃取設備的處理能力和塔徑1022 影響萃取塔效率的因素1023 萃取塔效率1024 萃取設備的放大103傳質設備的選擇1031 氣液傳質設備的選擇1032 萃取設備的選擇104 分離過程的選擇1041 可行性1042 分離過程的類型1043 生產(chǎn)規(guī)模教學方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設計：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 課時安排：10學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第七章 其他分離方

18、法教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：1. 了解分離用膜和膜分離技術、反滲透、超濾、電滲透、氣體膜分離技術、液膜分離；2. 了解吸附原理和吸附劑、建立吸附平衡、吸附速率方程，掌握吸附生產(chǎn)工藝；3. 了解膜分離過程分析；了解工藝生產(chǎn)情況；教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）： 通過本章的學習要求學生對一些新分離技術有一定的了解；吸附分離過程的基本概念、原理，工業(yè)上吸附及變壓吸附分離的方法。超臨界流體與氣體性質的區(qū)別，掌握超臨萃取的原理及其流程。了解膜的種類和特點；反滲透、超濾、電滲析的原理。掌握滲透壓的定義和濃差極化現(xiàn)象。本章主要討論：吸附；反應精餾；膜分離。離子交換和液液萃取不做考核要求。識記：佛羅德利希等溫式、朗格繆爾等溫式、BET等溫式的適用條件。反應精餾流程。膜的種類和特點領會：固定吸附器操作特性、吸附流程、變溫吸附、變壓吸附。反應精餾流程的