分离工程
分离工程(邓修)1 绪论
原理：利用膜的 渗透性和选择性 实现物质分离
应用：广泛应用 于水处理、食品 加工、生物制药 等领域
特点：高效、节 能、环保、操作 简便
发展趋势：膜材 料的改进、膜过 程的优化、膜技 术的集成化
原理：利用不同分子间的沸点差异进行分离 特点：高效、节能、环保 应用领域：精细化工、医药、食品等行业 发展趋势：不断优化和改进提高分离效率和精度
离子液体：由离子组成的液体具有低熔点、高沸点、高热稳定性等特性 离子液体分离技术：利用离子液体的物理化学性质进行分离具有高效、环保、节能等优点 应用领域：石油化工、生物医药、食品加工等领域 发展趋势：离子液体分离技术正在逐渐取代传统分离技术成为分离工程中的重要技术之一
能量消耗：分离过程中需要消耗大量的能量包括电能、热能等
绿色分离技术：采用环保、节能、 高效的分离技术如膜分离、吸附 分离等
展望：未来绿色分离技术将更加 成熟应用范围更广成为主流分离 技术
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发展趋势：随着环保意识的提高 绿色分离技术将越来越受到重视
挑战：需要解决绿色分离技术的 成本、效率、稳定性等问题提高 其竞争力
石油化工：分离石油、苗等医药产品
物理分离：如过 滤、离心、沉降 等
化学分离：如萃 取、离子交换、 吸附等
生物分离：如发 酵、酶解、细胞 破碎等
核分离：如核磁 共振、质谱分析 等
热力学定律： 能量守恒、 熵增、热力
学平衡等
相平衡：固 液气三相平 衡、相图等
相变：蒸发、 冷凝、升华、
,
01 单 击 添 加 目 录 项 标 题 02 分 离 工 程 的 重 要 性 03 分 离 工 程 的 基 本 原 理 04 分 离 工 程 中 的 常 用 技 术 05 分 离 工 程 中 的 新 技 术 与 新 发 展 06 分 离 工 程 中 的 能 效 与 环 保 问 题
分离工程分离方法
分离工程分离方法
工程分离是将一个大型工程项目拆分为多个小块，每个小块由不同的团队或个人负责开发和维护。
工程分离的方法可以根据具体情况选择不同的策略，以下是一些常见的分离方法：
1. 模块化分离：将工程项目按照功能或模块进行拆分，每个模块独立开发和维护。
这种方法可以提高开发效率，使开发团队更加专注于各个模块的开发工作。
2. 微服务分离：将工程项目拆分为多个独立的服务，每个服务负责一个特定的业务功能。
这种方法可以实现业务逻辑的解耦，并且每个服务可以独立部署和扩展，提高系统的可维护性和可伸缩性。
3. 分层分离：将工程项目按照不同的层次进行分离，如数据层、业务逻辑层、展示层等。
每个层次可以独立开发和测试，减少不同层次之间的耦合。
这种方法可以提高代码的可重用性和可测试性。
4. 并行开发分离：将工程项目拆分为多个独立的子项目，在不同的团队或个人同时进行开发。
每个子项目可以独立测试和集成，加快开发和交付的速度。
这种方法可以实现并行开发，提高整体项目的交付效率。
在选择工程分离的方法时，需要根据项目的规模、复杂度和团队协作的情况进行综合考虑。
可以结合使用不同的分离方法，根据具体需求进行灵活调整和组合。
化工分离工程
混合建模
结合机理建模和数据驱动建模 的优势，提高模型的精度和泛 化能力。
优化算法
应用遗传算法、粒子群优化等 智能优化算法，对分离过程进
行参数优化和操作优化。
先进控制技术应用
预测控制
基于模型预测控制（MPC）技术， 实现对分离过程的实时优化和控制。
化工分离工程
汇报人：XX
目 录
• 分离工程概述 • 化工分离原理与方法 • 化工分离设备与技术 • 化工分离过程优化与控制 • 典型案例分析 • 未来展望与挑战
01
分离工程概述
分离工程定义与重要性
分离工程定义
利用物理、化学或物理化学方法 ，将混合物中的各组分进行分离 、提纯或富集的过程。
重要性
膜分离法
01
02
03
原理
利用特定膜材料的选择性 透过性，使混合物中的某 些组分能够透过膜而实现 分离。
分类
微滤、超滤、纳滤、反渗 透等。
应用
海水淡化、废水处理、气 体分离等。
03
化工分离设备与技术
塔设备
蒸馏塔
用于多组分溶液的分离， 通过加热使不同组分在不 同温度下挥发，从而实现 分离。
吸收塔
用于气体吸收操作，将气 体中的某一组分通过液体 吸收剂吸收到液体中。
通过化工分离技术，将废弃物中的有用成分提取 出来，实现废弃物的资源化利用，减少环境污染 。
环保型分离剂的开发
研发环保型的分离剂，如生物可降解的分离剂、 无毒无害的分离剂等，以降低化工分离过程对环 境的污染。
化工行业面临的挑战与机遇
挑战
随着环保法规的日益严格和资源的日益紧缺，化工行业面临着越来越大的环保压力和成本压力。同时，新兴技术 的不断涌现也给传统化工行业带来了竞争压力。
分离工程知识点总结
分离工程知识点总结一、分离工程概述1.1 分离工程的定义分离工程是指利用特定的设备和工艺将混合物中的不同组分分离出来，以实现材料的纯化、浓缩或者提取等目的的工程过程。
分离工程广泛应用于化工、制药、食品等行业中，是一项重要的工业过程。
1.2 分离工程的分类根据不同的分离原理和分离过程，分离工程可以分为物理分离和化学分离两大类。
物理分离包括过滤、离心、蒸馏、结晶等；化学分离包括萃取、吸附、电泳、凝聚等。
1.3 分离工程的应用分离工程在化工生产中扮演着重要的角色，比如原料的提取、产品的纯化、废水的处理等都离不开分离工程。
此外，分离工程也被广泛应用于制药、食品、环保等领域。
二、分离工程的原理与设备2.1 过滤过滤是利用过滤介质将混合物中的固体颗粒分离出来的物理分离方法。
常见的过滤设备包括板框压滤机、真空过滤机、滤筒式过滤器等。
2.2 离心离心是利用离心力将混合物中的不同密度的组分分离出来的物理分离方法。
离心设备有离心机、离心沉降机等。
2.3 蒸馏蒸馏是利用液体的沸点差异将混合物中的不同组分分离的方法。
蒸馏设备包括塔式蒸馏装置、蒸馏锅、蒸馏塔等。
2.4 结晶结晶是利用物质溶解度的差异将混合物中的组分分离的物理分离方法。
结晶设备包括结晶器、结晶槽等。
2.5 萃取萃取是利用溶解度的差异将混合物中的组分分离的化学分离方法。
萃取设备包括萃取塔、萃取槽等。
2.6 吸附吸附是利用吸附剂将混合物中的组分吸附的化学分离方法。
常用的吸附剂有活性炭、沸石等。
2.7 电泳电泳是利用电场作用将混合物中的带电粒子分离的化学分离方法。
2.8 凝聚凝聚是利用沉淀剂将混合物中的悬浮物分离出来的方法。
三、分离工程的工艺流程3.1 分离工程的基本流程分离工程的基本流程包括进料、分离、收集和处理废物四个步骤。
进料是将混合物送入分离设备，分离是利用特定的原理将混合物中的组分分离，收集是将分离出来的组分进行收集，处理废物是处理分离工程产生的废弃物。
分离工程试题及答案
分离工程试题及答案一、选择题1.以下哪个不是分离工程的主要目标？A.分离固体和液体B.分离固体和气体C.分离液体和气体D.分离化学物质答案：D2.分离工程中常用的一种方法是？A.蒸馏B.结晶C.萃取D.过滤答案：A3.以下哪个过程不属于固体分离工程？A.沉淀B.离心C.过滤D.萃取答案：D4.分离工程的主要原理是根据物质的什么性质进行分离？A.化学性质B.物理性质C.生物性质D.机械性质答案：B5.下列哪个设备不属于分离工程中常用的设备？A.蒸馏塔B.过滤器C.离心机D.反应釜答案：D二、填空题1.分离工程的目的是将不同物质进行_______。
答案：分离2.常用的固体分离方法有________、过滤等。
答案：沉淀3.蒸馏是根据物质的_______性质进行分离的。
答案：沸点4.离心技术是利用物质的_______差异进行分离的。
答案：密度5.过滤器是用来分离_______和液体的设备。
答案：固体三、简答题1.请简述固体分离工程的常用方法。
答：固体分离工程的常用方法包括沉淀、过滤等。
沉淀是利用物质在溶液中形成固体颗粒的性质进行分离，通过让固体颗粒在溶液中聚集形成沉淀，然后通过过滤将沉淀分离出来。
过滤是通过筛选或者滤纸等材料将固体颗粒从液体中分离出来。
这些方法都是根据固体颗粒与液体的物理性质差异进行分离的。
2.蒸馏是一种常用的分离方法，请简要介绍其原理及应用领域。
答：蒸馏是根据物质的沸点差异进行分离的方法。
在蒸馏过程中，将混合物加热至沸腾，液体中的成分会根据其沸点的高低逐渐蒸发出来，然后通过冷凝器将蒸汽冷却成液体，从而分离出不同组分。
蒸馏广泛应用于石油化工、药品工业、食品加工等领域，例如在石油炼制中用于分离原油中的不同馏分，制药过程中用于提取药物中的纯净成分等。
四、解答题请根据你对分离工程的理解，对以下问题进行解答。
1.为什么需要进行分离工程？答：分离工程是为了将混合物中的不同组分进行分离，以便获取纯净的物质或者提取其中有用的成分。
分离工程(邓修)1 绪论34页PPT
WHY
一、分离过程的地位
化工生产
反应（Reactive）
分离
萃取物 （Extractive Natural raw material）
配制（Formulation）
分离 分离
炼油、石油化工：
石油炼制工业通过炼油过程把原油加工为汽油、 喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、润滑油、石 蜡油、石油沥青、石焦油和各种石油化工原料 等；
分离工程(邓修)1 绪论
化工分离工程
Chemical Separation Engneering
主要内容
第1章 绪论 第2章 精馏 第3章 吸收 第4章 液液萃取 第5章 分离过程的节能 第6章 其他分离技术和分离方
法的选择
第1章 绪论
1.1 概述 1.2 分离因子 1.3 过程开发及方法 1.4 分离方法的选择
冷或热 固体吸附剂
热 溶剂 固体树脂
产品 液体+蒸汽 液体+蒸汽 液体+气体 液体+液体 液体+固体 固体+液体或气体 固体+蒸汽 固体+液体 液体+固体
分离原理 蒸汽压不同 蒸汽压不同 溶解度不同 溶解度不同
过饱和 吸附力不同 湿组分蒸发 溶解度不同
离子的可交换性
2）速率控制分离过程
过程名称 气体扩散
原料 气体
分离剂 压力梯度和膜
产品 气体
热扩散 气体或液体 湿度梯度
气体或液体
分离原理
多孔膜中扩散的速 率差异
热扩散速率差异
电渗析 电泳
反渗透 超过滤
液体 液体 液体 液体
电场和膜 电场
压力梯度和膜 压力梯度和膜
分离工程ppt课件共52页PPT
将过程所产生的废物最大限度地回收和
循环使用。
产品
原
料
1
1
1
废
物 2
废
物 2
排除
2
1—单元过程；2—处理
实现分离与再循环系统使废物最小化的方法： ●废物直接再循环
例：废水
●进料提纯
例：氧化反应采用纯氧
●除去分离过程中加入的附加物质
例：共沸剂、萃取剂
●附加分离与再循环系统
例：分离废物中的有效物，循环使用
●加氢重整后得到：轻油 非芳烃 苯 甲苯 二甲苯 高级芳烃
目的产物为 对二甲苯
● 特点：
邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯
沸点℃ 熔点72
138.351 13.263
● 涉及到分离过程：精馏：4、7、8 萃取：5、6 结晶：10
目的产 物
总 结：
●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、 回收利用率、循环利用率；
●开发和采用新技术、新工艺、改善生产操作条 件，以控制和消除污染；
●采用生产装置的闭路循环技术；
●处理生产中的副产物和废物，使之减少和消除 对环境的危害；
●研究、开发和采用低物耗、低能耗、高效率的 “三废”治理技术。
闭路循环系统：
ESA）
改变原溶 液的相对 挥发度
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃 ；以醋酸丁 酯作共沸剂 从稀溶液中 分离醋酸。
返回
1.2.2 速率分离过程
膜分离 场分离
速率分离:
利用溶液中不同组分在某 种推动力（浓度差、压力差、 温度差、电位差等）作用下， 经过某种介质（半透膜）时 的传质速率（透过率、迁移 率、扩速率）差异而实现分 离。
吸
相态 介： 理： 用：
分离工程方案设计
分离工程方案设计一、前言分离工程是指根据工艺要求从多相混合物中分离出一种或多种组分的过程，它在化工、石油、食品、制药等工业中具有广泛的应用。
分离工程的发展已经成为化工过程工程学的一个重要分支，对于提高产品质量、降低生产成本、保护环境等具有重要意义。
本文将以某化工厂的苯乙烯生产过程为例，对分离工程方案进行设计。
该化工厂年产量为30万吨苯乙烯，生产过程中需要分离出苯、乙烯等组分。
二、分离过程的研究1. 原料混合物的分析首先需要对原料混合物进行全面的分析，了解各组分的性质、物理化学特性、沸点、密度等数据，以及混合物的压力、温度、组分比例等参数。
根据这些数据，确定分离的目标组分和工艺要求。
2. 分离工艺的确定根据原料混合物的性质和工艺要求，确定采用蒸馏、结晶、萃取、吸附、分配、膜分离等分离方法，并确定分离设备的类型和参数，包括塔径、板数、膜面积、操作压力、温度等。
3. 设备选型根据分离工艺和工艺要求，选择适合的分离设备，如精馏塔、萃取塔、结晶器、吸附塔、膜分离设备等，并对设备进行设计和参数计算。
4. 设备布局根据工艺要求和厂区实际情况，确定分离设备的布局，包括分离塔、冷凝器、加热器、泵、阀门等设备的位置和连接方式。
5. 控制系统设计根据分离过程的要求，设计相应的控制系统，包括操作参数的设定、自动化控制系统的设计、安全控制系统的设计等。
三、具体方案设计根据以上研究，设计具体的分离工程方案如下：1. 设计草图首先，我们需要设计详细的草图，包括原料进料管道、分离设备、产物出料管道、冷却系统、加热系统、控制系统等。
2. 设备数量和参数计算根据生产工艺的要求，计算分离设备的数量和参数，包括塔径、板数、膜面积等。
例如，对于苯乙烯生产过程中的精馏分离，需要计算精馏塔的板数、塔径、冷凝器和加热器的功率等。
3. 控制系统设计根据工艺要求，设计自动化控制系统和安全控制系统，确保分离过程的安全和稳定运行。
例如，对于精馏塔的控制，需要设置恒温控制、液位控制、进料流量控制等参数。
化学工程中的分离工程
分离工程在化学工业中扮演着至关重要的角色，它涉及到各 种化学物质的制备、提纯和精制，是实现物质分离与纯化的 关键环节。分离工程技术的进步对于提高产品质量、降低能 耗和减少环境污染等方面具有重要意义。
分离工程的基本原理
相平衡理论
相平衡理论是分离工程的基本原理之一，主要研究物质在不同相之间的平衡分配 关系。通过相平衡理论，可以了解物质在两相之间的溶解度、分配比等参数，为 实现物质的分离提供理论依据。
离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有优异的物理化学性质，在分离工程中具有广泛的应用前景。
详细描述
离子液体在分离工程中主要应用于萃取、吸附、精馏等领域。离子液体作为萃取剂可以有效地分离不同种类的物 质，同时具有较高的选择性和分离效果。此外，离子液体还可以作为吸附剂用于气体和液体的分离和纯化。
人工智能在分离工程中的应用
然气分离、油品精制等方面。分离工程技术用于将石油和天然气中的不
同组分进行有效的分离和提纯。
02
制药工业
制药工业中，分离工程技术用于药物的制备、提纯和质量控制。通过分
离工程技术，可以获得高纯度的药物成分，提高药物的治疗效果和安全
性。
03
环境工程
环境工程中，分离工程技术用于处理各种工业废水、废气和固体废弃物
环保性原则
在设计和实施分离过程时，应 尽量减少对环境的负面影响。
经济性原则
在满足工艺要求的前提下，应 尽量降低投资和运行成本。
可靠性原则
分离过程应具有较高的可靠性 和稳定性，以确保生产过程的
连续性和产品质量。
分离过程的优化方法
数学模拟与优化
实验设计与优化
利用数学模型和计算机模拟技术，对分离 过程进行模拟和优化。
分离工程
分离工程复习题第一部分 填空题1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（熵减过程）。
2、衡量分离过程的难易程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度的是（固有分离因子）3、分离因子表示任意分离过程所达到的（分离程度），其定义为（1122//i j s ij i j x x x x α= ）。
4、分离剂可以是（能量分离剂ESA ）或（物质分离剂MSA ），有时也可两种同时应用。
5、固有分离因子是根据（汽液相平衡）来计算的，它与实际分离因子的差别用（级效率）来表示。
6、分离技术的特性表现为其（重要性）、（复杂性）和（多样性）。
7、分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
8、分离剂可以是（能量）或（物质），有时也可两种同时应用。
9、若分离过程使组分i 及j 之间并没有被分离，则（,1s i j α=）10、可利用分离因子与1的偏离程度，确定不同分离过程的分离的（难易程度）。
11、工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因子）12、对单相物流的独立变量数为（C+2）,对相平衡物流的独立变量数为（C+2）.13、汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。
相平衡的条件是汽液两相中温度压力相等，每一组分的（化学位相等）。
14、根据泡点，露点的概念，精馏塔塔顶温度即为对应的汽相组成的（露点），塔釜温度即为对应塔釜液相组成的（泡点）。
15、当混合物在一定的温度、压力下，满足（D B T T T >>或(/)1i i z K >∑和1i i K z >∑同时成立）条件即处于两相区，可通过（物料平衡、相平衡和摩尔分率加合式）计算求出其平衡气液组成。
16、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。
17、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
18、非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（全回流）时分布一致。
分离工程期末知识总结
思考题
1. 什么叫泡点，什么叫露点？ 2. 精馏塔塔顶的温度和塔釜的温度分别是什么？ 3. 简述求解泡露点的思路？ 4. 对于泡点温度，∑Kixi <1，应如何调整温度？ 5. 怎样判断闪蒸问题在给定的T、P下是否成立？ 6. 等温闪蒸的通用闪蒸方程（Rachford-Rice方程
）的形式。
第三章 多组分精馏
特点：★F=D=W=0
★ L=V；L/V=1
★操作线方程： yn1 ,i xn,i
★板效率 最高
由于全回流，用 N m表示N，省去“均”：
Nm
lg（[
x x
A B
）D
（
x x
A B
）W
lg AB
]
（3 8）
— — Fenske方程
最少理论板数只与分离要求有关，与进料组成无关。
多组分精馏
分离工程
第一章 绪论
分离过程基本概念 定义：将一混合物转变为组成不相同的两种或 两种以上产物的操作。
分离工程示意图
分离剂 (物质或能量)
原料物流 (一股或几股)
分离装置
产品1 (组成不同的物流) 产品2
第一章 绪论
分离过程的分类
分离过程分为机械分离过程和传质分离过程两大 类。
机械分离过程是指分离装置所接受的是多于一个 相的非均相进料，只要简单地分相就可以。如过 滤、沉降、固-液分离和气-液分离器等。
no yes
T，yi
第二章 单级平衡过程
露点计算
平衡常数与组成无关的露点计算 ki f (T , P) 露点方程： f (T ) iC1Kyii 1.0 0 (2 60)
f (P) iC1Kyii 1.0 0 (2 61)
分离工程整理
思考题第一章1、说明分离过程与单元操作的区别2、什么是绿色分离工程，实现的途径及的研究进展绿色分离工程是指分离过程绿色化的工程实现。
分离过程绿色化的途径有两种，一是对传统分离过程进行改进、优化，使过程对环境的影响最小甚至于没有；即对传统分离过程的绿色化主要是对过程(如蒸馏、干燥、蒸发等)利用系统工程的方法，充分考虑过程对环境的影响，以环境影响最小(或无影响)为目标，进行过程集成。
二是开发及使用新型的分离技术，如膜分离技术、分步结晶技术、超临界萃取技术等。
及的研究进展针对其他各种环境影响量化评价方法的缺陷，近年来提出一种新的环境影响评价量化评价方法——绿色指数法。
该方法从两方面考虑过程对环境的影响：一是在流程级别上，环境影响评价指数表达法的开发/选取；另一是在化学物种层次上，环境影响性能指标的选取。
3、说明化工分离技术的特性1）化工分离技术的重要性：化工分离技术是化学工程的一个重要分支，任何化工生产过程都离不开这种技术2）化工分离技术的多样性：由于化工分离技术的应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性3）化工分离技术的复杂性：化工分离技术的重要性和多样性决定了它的复杂性，4、化工分离技术发展的特点1）竞争促进了分离过程的强化。
随着科技的发展，新设备和新分离剂的应用大大提高了分离效率。
膜分离、超临界萃取等新分离技术也在迅速推广。
剧烈的竞争加速了分离技术发展，促进了分离过程的强化。
2）耦合分离技术引起重视。
由于耦合分离技术往往比较复杂，设计放大比较困难，因此也推动了化工数学模型和设计方法的研究。
3）信息技术推动了分离技术的发展。
分离科学和技术具有多学科交叉的特点，信息技术和传统化工方法的结合显得十分重要。
信息技术和先进测试技术的高速发展为化工多层次、多尺度的研究提供了条件。
4）根据国情，加速分离科学和技术的发展总趋势：多样化、精细化、洁净化（环境友好）5 、简述分离过程的集成化反应过程与分离过程的耦合，通过溶质与溶剂中的活性组分发生反应，，提高传质推动力和液相传质系数，从而提高吸收率，降低能耗和设备投资化学萃取：溶质与萃取剂之间发生化学反应，反应（催化）精馏：反应与精馏结合，提高分离效率；同时，借助精馏手段，提高反应收率，膜反应器：在反应的同时，利用膜的优良分离性能，选择性的脱除产物，从而移动化学反应平衡，提高反应的收率、转化率和选择性萃取结晶：加入有机溶剂使待结晶的无机盐水溶液中的一部分水被萃取出来，促进无机盐的结晶过程，吸附蒸馏：气-液-固三相分离过程，同时利用吸附选择性高、能耗低的优点和蒸馏处理量大、设备较简单、工艺成熟的优点。
分离工程-第6章-分离过程及设备的效率与节能
大
• 操作弹性：
大
小
37
• 3）塔的操作方式 • 间歇精馏：填料塔（减少中间馏分的采出） • 多股加料和侧线采出：板式塔（简便） • （2）填料的选择 • 1）材质选择 • 陶瓷、金属、塑料 • 考虑：价格、硬度、腐蚀性 • 2）种类 • 考虑：效率、压力、表面积、操作弹性
38
• §6-2 分离过程的最小分离功
板式塔
筛板塔 泡罩塔
筛板 泡罩 方形
浮阀
条形
填料类型
圆形
填料塔
填料支撑
液体分 布装置
液体再 分布装置
浮舌
9
一、级效率的定义和影响因素
⑴实际板和理论板的差异
理论板（级）
汽液两相完全混合，板上 浓度均一，等于离开该板 溢流液的浓度
实际板（级）
板上液相浓度径向分布，液 体入口处浓度高，进入的汽 相各点浓度不相同
41
（1）定义
Wmin H T0S nk H k n j H j T ( nk Sk n j S j )
• §6.4 分离过程系统合成
• 1）理解离顺序数定义及计算公式 • 2）掌握分离过程系统合成三种方法 • 3）掌握有序试探法中的四大规则
4
• 能源是发展工业的必要物质条件，据报导化学工业是耗能较 多的一个部门，我国化工能耗约占全国能源消耗总量的 12.7%，折合标准煤为7848吨。若以每万元产值能耗平均值 计，为全国万元产值能耗平均值的2.3倍。
• 特点：预测放大塔径后的板效率
•
计算繁复
36
三、气液传质设备的选择
• （1）板式塔和填料塔的选择
• 考虑的问题：
• 1）系统物性
• 填料塔：腐蚀性、易发泡、热敏性、真空操作
分离工程实验 教学大纲
分离工程实验教学大纲一、课程简介分离工程实验是一门综合性强的高阶实验课程，旨在通过实践操作让学生深入理解分离工程技术的原理和方法。
本课程面向具有化工、环境、能源等领域相关专业的学生，适合高年级本科生和研究生选修。
二、实验目的1. 掌握分离工程实验的基本原理和方法；2. 学会运用相关仪器设备进行实验操作；3. 培养独立设计实验、分析数据和撰写实验报告的能力；4. 培养团队协作和沟通能力。
三、实验内容1. 实验一：填料塔分离实验a. 实验原理：介绍填料塔分离的基本原理和方法；b. 实验步骤：包括填料的选择、实验设备安装、样品处理、数据记录和分析等；c. 实验设备：填料塔分离实验装置、气体流量计、液体收集器等；d. 实验材料：填料、气体、液体等。
2. 实验二：膜分离实验a. 实验原理：介绍膜分离的基本原理和方法；b. 实验步骤：包括膜的清洗、膜组件的安装、样品处理、数据记录和分析等；c. 实验设备：膜分离实验装置、压力表、真空泵等；d. 实验材料：膜组件、样品等。
四、实验要求1. 学生需提前预习实验相关资料，熟悉实验原理和方法；2. 实验过程中要严格遵守操作规程，确保人身安全和设备安全；3. 认真记录实验数据，分析实验结果，撰写实验报告；4. 团队协作，互相配合，共同完成实验任务。
五、总结分离工程实验是一门重要的实践课程，通过本次实验，学生能够深入理解分离工程技术的原理和方法，掌握相关仪器设备的使用方法，培养独立设计实验、分析数据和撰写实验报告的能力，以及团队协作和沟通能力。
同时，本课程还涉及到化工、环境、能源等领域的相关知识，有助于学生拓宽知识面，提高综合素质。
总的来说，本课程对于学生未来的科研和职业发展具有重要的意义和价值。
分离工程课程
分离工程课程分离工程课程是工程类专业中的一门重要课程，它主要通过理论与实践相结合的方式，培养学生对分离工程技术的理解和应用能力。
本文将从课程的目标、内容、教学方法和实践应用等方面进行介绍和分析。
一、课程目标分离工程课程旨在培养学生掌握分离工程的基本理论和技术，具备分离工程设计、操作、优化和控制的能力。
通过该课程的学习，学生应能熟悉分离工程的基本原理和常用设备，了解不同分离工程技术的特点和适用范围，能够分析和解决工程实际问题。
二、课程内容分离工程课程的内容主要包括分离工程的基本原理、分离设备的分类和工作原理、分离过程的控制与优化、分离工程的设计方法等。
具体而言，课程将涉及蒸馏、吸收、萃取、析出、结晶、脱水等分离工程技术的原理和应用。
学生将学习如何选择合适的分离设备、进行设备的设计和操作参数的调整，以达到预期的分离效果。
三、教学方法在教学方法上，分离工程课程将采用理论与实践相结合的教学方式。
通过理论讲解、案例分析、实验操作等多种形式，使学生能够理解和掌握分离工程的基本原理和技术。
同时，学生还将参与实验操作和实际工程项目的模拟练习，提高他们的实际操作能力和问题解决能力。
四、实践应用分离工程课程的实践应用主要体现在以下几个方面：1. 工程实习：学生将有机会在实际工程项目中参与分离工程的设计、操作和优化，锻炼他们的实践能力和团队合作精神。
2. 案例分析：通过分析真实的工程案例，学生可以了解分离工程在实际中的应用和问题，培养他们解决实际问题的能力。
3. 科研项目：学生还可以参与相关的科研项目，深入了解分离工程的前沿技术和发展动态，为工程的创新和进步做出贡献。
分离工程课程是工程类专业中的重要课程，它通过理论与实践相结合的方式，培养学生对分离工程技术的理解和应用能力。
通过该课程的学习，学生将掌握分离工程的基本理论和技术，具备分离工程设计、操作、优化和控制的能力。
此外，课程还注重实践应用，通过工程实习、案例分析和科研项目等形式，培养学生的实践能力和问题解决能力。
分离工程题库
第一章绪论填空题：1. 分离技术的特性表现为其（重要性）、（复杂性）和（多样性）2、分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达成分离目的3.分离过程分为（机械分离）和（传质分离）两大类4.分离剂可以是（能量）或（物质）有时也可两种同时应用5.若分离过程使组分i及j之间并没有被分离，则(asij= 1 )6、可运用分离因子与1的偏离限度，拟定不同分离过程分离的（难易限度）兀平衡分离的分离基础是运用两相平衡（组成不相等）的原理，常采用（平衡级）作为解决手段并把其它影响归纳千（级效率）中8、传质分离过程分为（平衡分离）和（速率分离）两类。
9、速率分离的机理是运用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下通过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离10、分离过程是将一混合物转变为组成（互不相等）的两种或几种产品的哪些操作。
11.工业上常用（分离因子）表达特定物系的分离限度，汽液相物系的最大分离限度又称为（固有分离因子）12、速率分离的机理是运用传质速率差异，其传质速率的形式为（透过率）、（迁移率）和（迁移速率）13.绿色分离工程是指分离过程（绿色化的工程）实现14.常用千分离过程的开发方法有（逐级经验放大法）、（数学模型法）选择题：1.分离过程是一个(A)a. 墒减少的过程；b. 墒增长的过.; C. 墒不变化的过程；d. 自发过程2.组分i、j之间不能分离的条件是(C)a. 分离因子大千1b. 分离因子小千l C. 分离因子等千l3.平衡分离的分离基础是运用两相平衡时(A)实现分离a. 组成不等；b. 速率不等；c. 温度不等4.当分离因子(C)表达组分i及j之间能实现一定限度的分离. ... a. ai. .. b. asi. .. c. ai. <15.下述操作中，不属千平衡传质分离过程的是(C)a. 结晶；b. 吸取；c. 加热；d. 浸取6.下列分离过程中属机械分离过程的是(D)a. 蒸馆；b. 吸取；c. 膜分离；d. 离心分离7、当分离过程规模比较大，且可以运用热能时，通常在以下条件选择精馆法(B)a. 相对挥发度<L05;b. 相对挥发度)1.05.c. 相对挥发度<L5;d. 相对挥发度)1.58、以下分离方法中技术成熟度和应用成熟度最高的是C C)a. 超临界萃取；b. 吸取；c. 精馆；d. 结晶9、工业上为提高分离或反映效果，常把不同的过程进行组合，以下不属于反映过程与分离过程的耦合的是(C)a. 化学吸取；b. 在精馆塔里进行的由甲醇和醋酸制备醋酸甲酷的过程；c. 分离沸点相近的混合物的萃取结晶过程；d. 催化精馆过程第二章多组分分离基础填空题：1.分离过程涉及的变量数减去描述该过程的方程数即为该过程的（设计变量数）2.设计变量是指在计算前，必须由设计者（制定）的变量3. 一个具有4个组分的相平衡物流独立变量数有6)个4、一个装置的设计变量的拟定是将装置分解为若干进行（简朴过程的单元）由（单元的设计变量数）计算出装置的设计变量数。
分离工程各章知识点总结
分离工程各章知识点总结分离工程是指对混合物中不同组分进行分离和提纯的工艺过程。
在化工生产中，分离工程是非常重要的一部分，它涉及到原料的提取、产品的纯化、废物的处理等诸多方面。
分离工程的核心是通过不同的分离方法，将混合物中的各种组分分离出来，以获得纯度较高的单一物质。
分离工程主要包括以下几个方面：1、分离原理：分离工程的基础是分离原理，它包括各种分离方法的基本原理，如溶剂抽提、蒸馏、结晶、萃取、吸附、色谱等。
2、分离设备：分离工程中常用的设备包括离心机、蒸馏塔、萃取塔、结晶器、过滤器、冷凝器等。
3、分离过程：分离过程包括前处理、分离操作、后处理等环节，其中前处理包括混合物的预处理和预分离，分离操作包括各种分离方法的应用，后处理包括得到的产品的进一步提纯和废物的处理。
在分离工程中，要充分考虑原料的性质、产品的要求、成本的限制等因素，综合考虑各种因素，选择合适的分离方法和设备，设计出合理的分离工艺流程。
第二章：溶剂抽提溶剂抽提是一种常用的分离方法，它适用于多种情况下，如萃取有机物质、提取植物精华、分离金属离子等。
溶剂抽提的基本原理是通过合适的溶剂，溶解目标组分，并将其与底物分离。
在实际操作中，通常是将混合物和溶剂加热混合，再通过过滤或离心等操作将底物和溶液分离开来，接着通过蒸馏等方法将溶剂去除，得到目标组分。
溶剂抽提的优点包括操作简单、效率高、选择的溶剂可以回收利用等。
但也有其缺点，如溶剂的选择和回收比较麻烦，产生的有机废物处理也相对复杂。
第三章：蒸馏蒸馏是一种基本的分离方法，适用于分离挥发性组分的情况。
它的基本原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热混合物，使其中某些组分蒸发，再通过冷凝，将蒸气凝结收集下来，从而实现不同组分的分离。
蒸馏可以分为简单蒸馏、分馏、连续蒸馏等多种类型，根据实际需要选择合适的蒸馏方法。
蒸馏的优点包括分离效果好、操作相对简单、适用范围广等。
但它也有缺点，如耗能大、设备成本高、不适用于非挥发性组分的分离等。
《分离工程》复习摘要解析
一、关键组分（Key Components） 二、多组分精馏特性
19
一、关键组分（Key Components）
Na=串级数(2)＋分配器(1) ＋侧线采出(0)＋传热单元 (2)
（不论有多少个组分）
F
已被指定的可调变量： （1）进料位置 feed stage location ； （2）回流比 reflux ratio ； （3）全凝器饱和液体回流或冷凝器的传热面积或馏 出液温度。heat transfer area of the condenser or condensate temperature( i.e., saturated liquid) (4)余下的2个可调设 计变量一般用来指定 某个组分在馏出液和 另一个组分在釜液中 的浓度。
c
（4）判断 f T （一般为0.01 ）否； （4）若 f T ，输出T，yi 结束； （5）若 f T 不成立，令K
k 1 i
y k 1 k 1 K ~ （5） i K ，由K i 得T 重复（2） i i 1
k i
注意：同一组分，规定 了一端的回收率，另一 端的量已确定。不能重 复！
3. 关键组分的指定原则 由工艺要求决定 例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物 分离 ◆工艺要求按AB与CD分开： 则：B为LK；C为HK ◆工艺要求先分出A： 则：A为LK；B为HK
二、多组分精馏特性
二元精馏 vs 多元精馏 计算方法上：
分离媒介分为能量媒介（ ESA ）和物质媒 介（MSA）。 速率分离过程 —— 借助某种推动力 ( 如浓度 差、压力差、温度差、电位差等 ) 的作用，某些 情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩 散速度的差异而实现混合物的分离操作。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物化学和生物技术原理，通过物理、化学和生物学方法对生物体进行分离、提纯和纯化的过程。
它是一门综合性学科，涵盖了许多领域的知识和技术，如生物物理学、生物化学、分子生物学、生物工程等。
其核心原理是基于不同生物体的差异性，通过合适的实验设计和操作步骤，将目标物质从混合物中有效地分离出来。
生物分离工程的主要原理包括：1. 物理分离原理：物理分离是通过物料的物理性质进行分离，常用的方法包括离心、超滤、膜分离等。
离心是利用物料的不同密度和体积进行离心分离，如离心机可以分离细胞沉淀和液体上清。
超滤是利用滤膜的分子筛效应，根据分子尺寸的不同分离物质，常用于分离大分子如蛋白质和脱盐。
膜分离是利用逆渗透、微滤膜等，通过膜孔的大小和物料的压力差分离目标物质。
2. 化学分离原理：化学分离是利用物料的化学性质进行分离，常用的方法包括酸碱沉淀、吸附分离、电泳等。
酸碱沉淀是通过改变溶液pH值，使某些物质在酸或碱条件下形成不溶性沉淀，从而实现分离的目的。
吸附分离是利用物料在吸附介质上的亲和性差异进行分离，如利用离子交换树脂进行蛋白质与离子的吸附分离。
电泳是利用电场对带电物质进行迁移，根据它们的电荷、尺寸和形状的差异进行分离，如凝胶电泳可用于分离核酸。
3. 生物分离原理：生物分离是利用生物体本身的特性进行分离，如利用免疫反应进行分离，常用的方法有免疫吸附分离、免疫磁珠分离等。
免疫吸附分离是利用抗体与特定抗原间的特异性相互作用，将目标物质从混合物中吸附分离出来。
免疫磁珠分离是将磁性微珠与特异性抗体结合，形成抗原-抗体-磁珠复合物，通过外加磁场使复合物在液相中快速沉降，实现目标物质的分离。
此外，生物分离工程还可以应用到各种类型的生物体中，如微生物、植物和动物细胞等。
不同的生物体要素和目标物质的特性决定了最适合使用的分离方法。
生物分离工程在生物工业、医药制造和农业领域具有广泛应用，如制药过程中的药物提取和纯化、农田灌溉水的净化等。
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1、生物产品的分离过程包括目标产物的，，
和。
2、是分离过程的核心。
3、发酵液常用的固液分离方法有、和等。
4、细胞破碎技术中常用的机械破碎方法有、、
和。
5、从操作的角度可将分离技术分为两大类，一是，二是。
6、和不仅有利于重力沉降，而且还可以在过滤分离中大大提高过滤速度。
7、在工业规模的差速离心操作中，为提高分离速度，所以用离心力较大。
8、差速离心是生化研究中常用的离心分离方法，而区带离心是生化工业中常用的离心分离方法。
9、过滤是一种膜分离法。
10、革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌容易破碎。
11、团状和线状菌不适合采用珠磨法破碎。
12、化学破碎比机械破碎的选择性高，胞内产物的总释放率低。
13、以分离纯化为目的时，最关心的是下列哪个因素（）
A、目标产物的浓度
B、目标产物的浓缩率
C、目标产物的分离因子
D、目标产物的回收率
14、不需要冷却的细胞机械破碎方法为（）
能够用于分离细胞器的细胞破碎方法为（），
A、高压匀浆法
B、珠磨法
C、喷雾撞击法
D、超声波破碎法
15、何谓差速分离与平衡分离，两者操作应注意什么？
答：差速分离：利用外力使目标产物与杂质移动速度不同进行分离的方法。
离心、膜分离、电泳等。
平衡分离：根据目标产物与杂质在两相间分配平衡的差异实现分离的方法。
萃取、结晶、吸附等。
注意：差速分离外力大小适中，在一定时间内产生足够大的差异，操作时间不能太长否则目标产物又混合。
平衡分离需要达到平衡的足够时间。
16、何谓凝聚和絮凝，简述其在细胞分离中的应用。
答：凝聚是指在无机盐类作用下，使发酵液中的成分形成1mm大小的块状凝聚体的过程。
凝聚剂主要是铝、铁等的无机盐。
其作用是中和表面电荷，破坏双电层或形成氢键和配位键等。
絮凝则是采用天然或合成高分子聚电解质将发酵液成分交联成网，形成10mm大小的絮凝团的过程。
絮凝剂主要是聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺等高分子化合物。
其作用主要是通过与发酵液中带电荷的成分形成离子键起到架桥作用。
在细胞分离过程中主要应用于重力沉降和过滤。
可以使菌体或蛋白分子形成较大的颗粒，提高重力沉降速度和过滤速度与质量。
17、如何计算重力沉降和离心过程目标产物完全沉降所需的时间？
重力沉降：t=l/vg 离心沉降：t =18μln(r1/r0) /d2(ρs-ρl)ω2
计算题 1、 许多动物细胞都能在葡聚糖颗粒的载体上培养，这些细胞沉降颗粒或微团密
度为1.02g/cm3，直径150μm ，用一个50L 的反应器来培养细胞，使其产生一种疫苗，当
搅拌停止，游离的微团下沉与抗体疫苗分离，容器高度与直径之比为 1.5：1，液体密度为
1.0 g/cm3，粘度系数为 1.1cP(10-3Pa s)，假设颗粒速度达到平衡速度，计算沉降时间。
2、在酵母细胞的离心回收实验中，离心机由一组垂直于旋转轴的圆筒组成。
离心过程中液
体表面到旋转轴的距离为3cm ，圆筒地步到旋转轴的距离为10cm 。
假设酵母的细胞为球形，
直径为8.0μm ,密度为1.05 g/cm3，液体的性质接近于水（密度为1.0 g/cm3，粘度为10-3Pa
s ），转速为1000rpm ，计算完全分离酵母细胞所需的时间。
实验室离心实验，溶液高度10cm ,离心试管末端距离轴心15cm ，在2000rpm 下，需30min
才能完全沉降。
若将规模放大到10m3/h 的处理量需下表哪中管式离心机理论上最为适合。
习题二
1、形成 __________和__________ 是蛋白质溶液处于稳定状态的主要因素.
2、影响盐析的因素有__________ ，__________ ，__________ 和__________ ；
3、盐析实验中用于关联溶质溶解度与盐浓度的Cohn 方程为__________ ；当
_____________________________________ 称为Ks 盐析法；主要用
于 。
当____________________________________ 称为β盐析法；主要用
于 。
4、常用的蛋白质沉析方法有__________ ，__________ 和 __________；
5、盐析用盐的选择需考虑 __________、__________ 、__________ 、________ 等几个方
面的因素；
6、在离子强度较高的溶液中，温度升高，蛋白质溶解度 。
7、当离子强度低于生理水平时，提高离子强度蛋白质溶解度 ，这种现象称
为 。
8、有机溶剂沉淀法首选的有机溶剂是 。
Σ(m 2
) 1.8*104
1.5*104 1.5*104 1.2*104 N(rpm) 0.125 0.125 0.1 0.1 R(m) 1 1 1 1 L(m) 4 3 2 1 离心机
9、等电点沉淀法的操作条件是和。
10、蛋白质沉淀过程一般经历两个过程：和；其中是沉淀过程的控速步骤。
11、泡沫分离是依据表面活性物质的性质进行分离的。
12、下列关于初级分离描述正确的是：
A、初级分离具有较高分离因子；
B、初级分离具有较低的浓缩率；
C、初级分离具有较低的回收率；
D、初级分离处理能力一般均较高。
13、适合处理较低蛋白质溶液的沉淀法是：
A、热沉淀法；
B、聚电解质沉淀法；
C、非离子型聚合物沉淀法；
D、金属离子沉淀法。
问答题
W =534 (S2 - S1)/1-0.3S2
计算题
20°下，在1L水中加入761g硫酸铵可达到100%饱和。
请问使溶液达到50%饱和应加入的硫酸铵是(761/2)g吗？
加饱和硫酸铵溶液可以用于盐析操作，加入的饱和溶液体积与饱和度之间的关系式如下：Va = V0{(S2 – S1)/( 1 - S2)}
某蛋白质溶液采用加固体盐和饱和盐溶液均使溶液达到一定饱和度后析出沉淀,请问两种做法收率是否相同?
习题三
15、萃取法根据参与溶质分配的两相不同而分为，和。
16、按照机理不同可将萃取分为和。
17、影响双水相萃取分配平衡的主要作用有、和。
18、影响反胶团萃取率的主要因素有、和。
19、右图为两水相系统相图中，连接双节线上两点间的线段称为系线，系线越长则（）。
A、形成的双水相系统组成差别越大。
B、形成的双水相系统组成差别越小。
C、形成的双水相系统体积差别越大。
D、形成的双水相系统体积差别越小。
20、6、反胶团萃取中，根据右图所示，下列
pH值中最适合将核糖核酸酶与其它两种
蛋白分离的条件是（）。
A、6.0
B、9.0
C、11.5
D、12.0
7、氨基酸的萃取分离可采用下列那种方法最为有效（）。
A、有机溶剂萃取
B、双水相萃取
C、化学萃取
D、反胶团萃取
8、PEG/Dx双水相萃取，描述正确的是（）。
A、降低PEG分子量，有利于目标产物进入Dx相；
B、降低PEG分子量，有利于目标产物进入上相；
C、降低Dx分子量，有利于目标产物进入PEG相；
D、降低Dx分子量，有利于目标产物进入上相；
9、反胶团萃取中蛋白质的主要溶解模型为下图中的（）。
10、疏水性强的蛋
白质会以哪种模型
溶解（）。
11、计算题
溶剂萃取分离A和B两种抗生素,初始水相中A和B的质量浓度(g/Ｌ)相等，A 和B在两相中的分配呈线性，分配系数分别为10和0.1．利用混合、澄清式萃取操作，设每级萃取均达到分配平衡，并且萃取前后各相体积保持不变。
（１）若采用一级萃取，萃取水相中90%的Ａ，所需相比（有机相与水相的体积比）应是多少？此时有机相中Ａ的纯度是多少？
（２）若采用多级错流萃取，每级萃取用新鲜的有机相，相比均为0.5，计算使Ａ在有机相中的收率达到９９%以上所需的最小萃取级数，并计算有机相中Ａ的实际最大收率和平均纯度．
（３）若采用三级逆流萃取，计算使Ａ在有机相中的收率达到与第（２）问相同所需的相比．A的纯度与（２）比较如何?
习题四
1、萃取法根据参与溶质分配的两相不同而分为，和
2、按照机理不同可将萃取分为和。
3、影响双水相萃取分配平衡的主要作用有、和。
4、影响反胶团萃取率的主要因素有、和。
7、氨基酸的萃取分离可采用下列那种方法最为有效（）。
A、有机溶剂萃取
B、双水相萃取
C、化学萃取
D、反胶团萃取
8、PEG/Dx双水相萃取，描述正确的是（）。
A、降低PEG分子量，有利于目标产物进入Dx相；
B、降低PEG分子量，有利于目标产物进入上相；
C、降低Dx分子量，有利于目标产物进入PEG相；
D、降低Dx分子量，有利于目标产物进入上相；。