天津大學化工分離工程教案第一章緒論課件

化工分離過程

ChemicalSeparationProcesses分離過程

SeparationProcesses課程簡介先修課程：物理化學、化工熱力學、傳遞過程、化工原理。同時進行的課程：化工工藝學、化工過程分析與模擬教材：劉家祺主編.傳質(zhì)分離過程.高等教育出版社,2005年.JDSeeder,EJHenley.SeparationProcessPrinciples.

化學工業(yè)出版社，2002年8月。分離過程第1章緒論第2章傳質(zhì)分離過程的熱力學基礎(chǔ)第3章氣液傳質(zhì)分離過程第4章液液傳質(zhì)分離過程第5章傳質(zhì)分離過程的嚴格模擬計算第6章氣固、液固傳質(zhì)分離過程第7章分離過程的節(jié)能優(yōu)化與集成分離過程第1章緒論主要內(nèi)容及要求：

了解分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性，分離過程的分類，單元及裝置設(shè)計變量的確定方法。WhySeparate?WHYWHY化工生產(chǎn)過程反應（Reactive）萃取物（ExtractiveNaturalrawmaterial）配制（Formulation）分離分離分離對分離的需求： ?工程應用需要純物質(zhì)（如半導體材料）；

?原料提純； ?材料加工需要純物質(zhì)；

?有毒有害物質(zhì)或非活性物質(zhì)的去除（如藥物）； ?測試或檢測用超純標準品； ?混合物組成檢測（如DNA檢測）；???混合物（氣、液、固）分離過程產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品n能量分離劑ESA質(zhì)量分離劑MSA極限程度＝熱力學分離速率＝動力學一、分離過程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用典型的化工生產(chǎn)裝置包括：反應器；原料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品分離設(shè)備；泵、換熱器等。分離貫穿化工過程，占有十分重要的地位。

分離裝置的費用占總投資的50～90％。二、傳質(zhì)分離過程的分類和特征（一）分離過程的分類級數(shù)：相態(tài)：有無傳質(zhì)發(fā)生：單級、多級固—固、固—液、固—氣、氣—液、液—液、氣—氣機械分離、傳質(zhì)分離處理兩相以上的混合物如過濾、沉降、離心分離等。處理均相混合物三、分離過程的集成化（一）反應過程與分離過程的耦合（二）分離過程與分離過程的耦合（三）過程的集成（一）反應過程與分離過程的耦合化學吸收：通過溶質(zhì)與溶劑中的活性組分發(fā)生反應，提高傳質(zhì)推動力和液相傳質(zhì)系數(shù)，從而提高吸收率，降低能耗和設(shè)備投資?；瘜W萃取：溶質(zhì)與萃取劑之間發(fā)生化學反應。反應（催化）精餾：反應與精餾結(jié)合，提高分離效率；同時，借助精餾手段，提高反應收率。膜反應器：在反應的同時，利用膜的優(yōu)良分離性能，選擇性的脫除產(chǎn)物，從而移動化學反應平衡，提高反應的收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性。控制釋放：將藥物或生物活性物質(zhì)與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使其以一定的速度通過擴散等方式釋放到環(huán)境中，從而達到控制藥物濃度，延長藥效時間，減少服用量和服用次數(shù)。膜生物傳感器：由酶或微生物與膜及電極轉(zhuǎn)換器組成，具有很高的識別專一性，可用于在線檢測。（三）過程的集成（1）傳統(tǒng)分離過程的集成例：共沸精餾與萃取集成以丙酮為共沸劑將（環(huán)己烷／苯）共沸物首先分離為苯和（丙酮／環(huán)己烷）共沸物，然后以水為萃取劑，將（丙酮／環(huán)乙烷）共沸物分離為環(huán)己烷和丙酮水溶液，最后將丙酮水溶液分離得到丙酮和水。（2）傳統(tǒng)分離過程與膜分離的集成例：精餾與滲透蒸發(fā)的集成發(fā)酵液脫水制備無水乙醇。在乙醇高濃區(qū)，精餾的分離效率極低，在共沸組成處無法分離，此時利用滲透蒸發(fā)技術(shù)可越過共沸組成點，達到很高的分離程度。（3）膜過程的集成例：超濾、反滲透與滲透蒸餾的集成發(fā)展趨勢1）傳統(tǒng)分離技術(shù)改造：如精餾篩板塔改造為效率更高的填料塔。2）新型分離過程開發(fā)：如膜分離、反