化工分离工程.
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。
化工分离工程01
化工分离工程 011. 引言化工分离工程是化工领域的重要分支之一，它涉及到物质的分离、净化和纯化等工艺过程。
本文将介绍化工分离工程的基本概念、分类、应用领域、工艺流程以及一些常用的分离技术。
2. 分离工程的基本概念分离工程是指根据物质的物理性质、化学性质或者两者的组合，将混合物中的组分进行分离的过程。
分离工程的基本任务是提高混合物中目标组分的纯度，并且尽可能地提高分离效率。
3. 分离工程的分类分离工程可以按照不同的分类标准来进行分类。
根据物质的性质，分离工程可以分为物理分离和化学分离两大类。
物理分离是根据物质的物理性质进行分离，包括蒸馏、吸附、萃取等技术；化学分离是根据物质的化学性质进行分离，如化学反应、化学析出等技术。
4. 分离工程的应用领域4.1 化工生产中的应用化工分离工程在化工生产中起着至关重要的作用。
通过分离工程，可以将原材料中的有用组分与杂质分离开来，从而提高产品的质量和产量。
例如，在石油炼制过程中，通过蒸馏工艺可以将原油中的轻质烃类和重质烃类分离出来，得到汽油、柴油等产品。
4.2 环境保护中的应用分离工程也广泛应用于环境保护领域。
例如，在废水处理过程中，可以通过吸附、离子交换等分离技术，将废水中的污染物与清水进行分离，从而净化废水，保护环境。
4.3 生物医药领域的应用化工分离工程在生物医药领域也有广泛的应用。
例如，在药物研发过程中，可以通过分离工程将混合物中的有效药物分离出来，提高药物的纯度和活性，从而提高药物的疗效。
5. 分离工程的工艺流程分离工程一般包括前处理、主分离和后处理等环节。
前处理是指对混合物进行预处理，如去除杂质、调整溶剂比例等；主分离是指将混合物中的目标组分与杂质分离开来；后处理是指对分离后的产物进行处理，如晶体过滤、溶剂回收等。
不同的分离工程可以采用不同的工艺流程，具体的流程可以根据混合物的特性和目标要求进行设计。
6. 常用的分离技术6.1 蒸馏蒸馏是一种基于组分的挥发性差异进行分离的技术。
化工分离工程
用于稀土萃取分离的混和澄清槽
浸取
用水与溶剂浸取矿 物质和天然植物中的有 效成分，已有悠久的历 史。现在湿法冶金、湿 法磷酸、蔗糖生产、植 物油生产都采用浸取操 作。
结晶
人们早已利用太阳能蒸发海 水，使食盐结晶。现在结晶 已成为从不纯溶液中制取纯 净固体产品的有效且经济的 操作方式。许多化学产品， 如染料、涂料、医药以及各 种盐类都用结晶制取，制得 的产品不仅有一定的纯度， 而且外观美观，便于包装、 运输、贮存和应用。
吸附
用活性炭、硅胶、硅藻 土脱色，脱臭，早已在工 业中使用。20世纪吸附技 术的应用。领域不断扩大， 空气分离、异构体分离、 废水废气处理都采用新型 的吸附技术，吸附剂也发 展到分子筛、活性氧化铝、 合成树脂等物质。
离子交换
虽然人们早就发现土壤吸 收铵盐的离子交换现象，但离 子交换作为一种单元操作是在 20世纪40年代人工合成离子交 换树脂以后。目前离子交换主 要用于水的软化和纯化，溶液 的精制与脱色，工业废水中回 收贵重金属等过程。
早期人类生产活动中的分离过程
早在数千年前，人们已利用各种分离方 法制作许多人们生活和社会发展中需要的物 质： 利用日光蒸发海水结晶制盐； 农产品的干燥； 从矿石中提炼铜、铁、金、银等金属； 火药原料硫磺和木炭的制造； 从植物中提取药物； 酿造葡萄酒时用布袋过滤葡萄汁； 制造蒸馏酒等等。 这些早期的人类生产活动都是以分散的 手工业方式进行的，主要依靠世代相传的经 验和技艺，尚未形成科学的体系。
分离操作是怎么实现的？
平衡分离过程：根据当体系 处于平衡时物质在不同相态 （气液、气固、液液、液固 等）中浓度不同而实现分离， 如蒸馏、吸收、萃取、吸附、 结晶等 速率分离过程：根据物质分 子在外力作用下迁移速率不 同而实现分离，如膜分离、 电泳等 重力和离心分离：根据物体 密度不同而实现分离，如重 力沉降、旋风分离等 机械分离过程：根据物体颗 粒大小不同而实现分离，如 筛分和过滤等 其他分离过程
化工分离工程
化工分离工程第一章绪论1.1概述1.1.1 分离过程的发展与分类随着世界工业的技术革命与发展,特别是化学工业的发展,人们发现尽管化工产品种类繁多,但生产过程的设备往往都可以认为是由反应器、分离设备和通用的机、泵、换热器等构成。
其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-于是研究化学工业中具有共同性的过程和设备的规律,并将之运用于生产的“化学工程”这一学科应运而生。
分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离过程的对象都是两相或两相以上的非均相混合物,只要用简单的机械方法就可将两相分离,而两相间并无物质传递现象发生传质分离过程的特点是相间传质,可以在均相中进行,也可以在非均相中进行。
传统的单元操作中,蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、结晶等单元操作大多在两相中进行。
依据处于热力学平衡的两相组成不相等的原理,以每一级都处于平衡态为手段,把其他影响参数均归纳于效率之中,使其更符合实际。
它的另一种工程处理方法则是把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程的推动力,而把其他影响参数都归纳于阻力之中,传递速率就成为推动力与阻力的商了。
上述两种工程处理方法所描述的过程,都称作平衡级分离过程。
分离行为在单级中进行时,往往着眼于气相或液相中粒子、离子、分子以及分子微团等在场的作用下迁移速度不同所造成的分离。
热扩散、反渗透、超过滤、电渗析及电泳等分离过程都属此类,称速率控制分离过程,都是很有发展潜力的新分离方法。
综上所述,分离过程得以进行的基础是在“场”的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异,并采用工程手段使之达到分离。
显然,构思新颖、结构简单、运行可靠、高效节能的分离设备将是分离过程得以实施乃至完成的保证。
1.1.2 分离过程的地位广泛的应用、科技的发展、环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用,并展示了分离过程的广阔前景:现代社会离不开分离技术,分离技术发展于现社会。
化工原理分离工程知识点
化工原理分离工程知识点化工原理分离工程是化学工程中的一个重要分支，涉及到物质的分离、提纯和纯化等工艺。
分离工程的目的是通过物理或化学手段，将混合物中的不同成分分开，以满足产品质量要求，并实现资源的合理利用。
下面将介绍一些关于化工原理分离工程的知识点。
1.分离工程的分类：-相平衡分离工程：利用物理性质（如沸点、溶解度等）不同的物质在相平衡时的差异进行分离，包括蒸馏、萃取、结晶、吸附等。
-膜分离工程：利用半透膜对混合物进行分离，包括逆渗透、超滤、气体渗透等。
-色谱分离工程：利用分子在固定相上的吸附与解吸作用的不同，进行分离，包括气相色谱、液相色谱等。
-离子交换分离工程：利用离子交换剂对混合物中的离子进行选择性吸附和解吸，包括离子交换层析、电渗析等。
-超临界流体分离工程：利用超临界流体对混合物进行溶解和脱溶，包括超临界流体萃取、疏水液相色谱等。
2.蒸馏：-原理：利用混合物中组分的不同沸点差异，将其在不同温度下从液相转变为蒸汽相，再通过冷凝收集纯净的成分。
-分类：常压蒸馏、减压蒸馏、精馏、萃取蒸馏等。
-应用：石油分馏、酒精提纯、药物合成等。
-原理：利用两个不相溶液体相之间的互溶性差异，将所需组分从一个相转移到另一个相中，实现分离和纯化。
-分类：液液萃取、固液萃取、溶剂萃取等。
-应用：食用油提取、天然产物提纯、有机物合成等。
4.结晶：-原理：利用溶液中物质浓度的变化，在适当的条件下使溶质以晶体形式析出，实现分离和纯化。
-分类：汽提结晶、真空结晶、冷结晶等。
-应用：糖类、盐类、有机物的制备和纯化等。
5.吸附：-原理：利用固体表面对一些组分的选择性吸附作用，实现分离和纯化。
-分类：气相吸附、液相吸附、离子交换等。
-应用：含油气分离、环保废气处理、污水处理等。
6.膜分离：-原理：利用半透膜对混合物进行分离，使其中的一些组分通过膜而其他组分被截留。
-分类：逆渗透、超滤、气体渗透等。
-应用：海水淡化、废水处理、气体分离等。
化工分离工程知识点
化工分离工程知识点化工分离工程是化工工程中的一个重要领域，其主要任务是将混合物中的不同物质按照一定的条件和方法进行分离，以得到纯净的物质。
分离工程在化工生产中起着至关重要的作用，可以帮助提高产品的纯度、品质和收率，同时也可以实现资源的高效利用。
在化工分离工程中，有许多重要的知识点，下面将对其中的一些重要知识点进行详细介绍。
1.分离原理在化工分离工程中，常用的分离原理包括蒸馏、结晶、吸附、萃取、膜分离、离子交换等。
其中，蒸馏是最常用的一种分离方法，它利用不同物质的沸点差异将混合物中的成分进行分离。
结晶则是通过溶解度的差异将混合物中的成分分离出来。
吸附是利用吸附剂对混合物中的组分进行吸附而实现分离。
萃取是利用两种不相溶的溶剂将混合物中的成分进行分离。
膜分离是利用半透膜将混合物中的成分进行分离。
离子交换则是通过离子交换树脂将混合物中的离子进行分离。
2.蒸馏工程蒸馏是常用的分离方法之一，其主要原理是根据物质的沸点差异将混合物中的成分进行分离。
在蒸馏工程中，常见的设备包括塔式蒸馏塔、板式蒸馏塔、换热器、冷凝器等。
蒸馏工程的优点是操作简单、技术成熟、分离效果好，适用于对物质纯度要求较高的情况。
3.结晶工程结晶是将溶液中的溶质通过结晶过程沉淀出来的分离方法，其主要原理是通过温度变化或添加结晶剂来控制溶质的溶解度，从而实现溶质的分离。
在结晶工程中，通常使用的设备包括结晶槽、结晶釜、过滤机等。
结晶工程的优点是生产操作简单、设备投资较小、适用于对纯度和晶体形态要求较高的情况。
4.吸附工程吸附是利用吸附剂对混合物中的组分进行吸附而实现分离的方法，其主要原理是通过吸附剂表面的吸附作用将目标成分从混合物中吸附出来。
在吸附工程中，常用的设备包括吸附塔、吸附柱、吸附剂等。
吸附工程的优点是操作简单、分离效果好、适用于对成分含量要求较高的情况。
5.膜分离工程膜分离是利用半透膜将混合物中的成分进行分离的方法，其主要原理是根据分子大小、形状、电荷等特性使得不同的成分通过膜的选择性渗透从而实现分离。
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。
化工分离工程
化工分离工程一、单选题1.对吸收有利的操作条件为A、低温低压B、高温高压C、高压低温D、低压高温答案：C2.气液相平衡K 值越大说明该组份A、易挥发B、难挥发C、沸点高D、蒸汽压小答案：A3.速率控制分离过程中热扩散的原料A、气体B、气体或液体C、液体D、固体答案：B4.下列表述不正确的是A、二元理想溶液的压力组成图中，总压和各组分的分压与液相组成都成直线关系B、完全互溶的二元物系，不形成恒沸物的非理想溶液的蒸汽总压都介于两纯组分蒸汽压之间C、完全互溶的二元物系，由相律可知恒沸物在两相平衡时其自由度为“ 0D、完全不互溶的二元物系，当处于平衡状态时总压等于两饱和蒸汽压之和答案：C5.约束变量数是A、过程所涉及的变量的数目B、固定设计变量的数目C、独立变量数与设计变量数之和D、变量之间可以建立的方程数和给定的条件答案：D6.浸取分为哪几类A、物理浸取B、化学浸取C、细菌浸取D、全部答案：D7.多级逆流浸取的计算方法包括()① Baker 式② Kremser 式③ McCabe-Smith 式④陈氏式A、①②③B、①②④C、②③④D、①②③④答案：D8.萃取精馏中溶剂的作用是A、使组分1 和2 间的相对挥发度变小B、使组分1 和2 间的相对挥发度变大C、使组分1 和2 间的相对溶解度变大D、使组分1 和2 间的相对溶解度变小答案：B9.下列哪一个是速率分离过程A、蒸馏B、吸收C、膜分离D、离心分离答案：C10.下列哪一个不是等温吸附时的物系特点A、被吸收的组分很少B、溶解热小C、吸收剂用量较大D、被吸收组分的浓度高答案：D11.关键组分中按分离要求选取的两组分中挥发度大的组分被称为A、轻关键组分B、重关键组分C、非分布组分D、中间组分答案：A12.分离过程得以进行的基础是在（) 的存在下，利用分离组分间物理或化学性质的差异A、分离B、场C、介质D、传质答案：B13.下列哪一个不是影响吸收因子的物理量A、温度B、吸收剂用量C、压力D、气体浓度答案：D14.液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂A、精馏段B、提馏段C、精馏段和进料处D、提馏段和进料板答案：C15.平衡常数较小的组分是（）A、难吸收的组分B、较轻组份C、挥发能力大的组分D、吸收剂中的溶解度大答案：D16.对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力给定之后，则闪蒸罐的A、其它参数都确定B、不确定C、温度不固定、气化率固定D、温度固定、气化率固定答案：A17.（）是解决多阶段决策过程最优化问题的算法A、静态规划B、动态规划C、决策规划D、目标函数答案：B18.分离过程可分为（）和（），两大类。
化工分离工程概述
化工分离工程概述1. 引言化工分离工程是化学工程中一项重要的技术领域，旨在通过各种分离技术将混合物中的组分分离出来，以获得纯度较高的化学品或纯净的溶剂。
分离工程在各个化工过程中起到关键作用，广泛应用于石油、化工、食品、医药等行业。
本文将对化工分离工程的概念、分类和常见的分离技术进行概述。
2. 化工分离工程的概念化工分离工程是指通过物理或化学方法，将化学反应或物理混合造成的组分相互分离的过程。
其目的是将混合物中的有用组分或纯度较高的物质分离出来，以满足工业生产中对纯净产品的需求。
化工分离技术不仅可以分离混合物中的两种或多种组分，还可以进行多级分离，使得产品的纯度更高。
3. 化工分离工程的分类化工分离工程根据不同的分离原理和应用领域可以分为多个分类，常见的分类包括以下几种：3.1 蒸馏分离蒸馏分离是化工中常用的分离技术之一，基于组分的汽液平衡和挥发性的差异，利用液体的汽化和冷凝过程实现组分的分离。
根据不同的蒸馏方式，可以将蒸馏分离分为常压蒸馏、减压蒸馏和精馏。
蒸馏分离广泛应用于石油精制、石油化工、化学制药等领域。
3.2 溶剂萃取分离溶剂萃取分离是利用两种不相溶的液体之间的亲疏性差异，将目标成分从一种溶液中分离出来的分离技术。
溶剂萃取分离通常涉及两个相，即萃取相和被萃取相。
常见的溶剂萃取方法有液液萃取、气液萃取和固液萃取。
溶剂萃取广泛应用于化工中的萃取、提纯和纯化过程。
3.3 结晶分离结晶分离是利用溶质在溶剂中的溶解度随温度变化的特点，通过控制温度和压力的变化，使溶质从溶液中结晶出来的分离技术。
结晶分离通常包括普通结晶、循环结晶和反溶剂结晶等方法。
结晶分离广泛应用于食品加工、医药制造等行业。
3.4 吸附分离吸附分离是一种将混合溶液中的目标物质吸附到固体吸附剂表面从而分离的技术。
吸附分离常见的方法有吸附柱、吸附塔和吸附床等。
吸附分离广泛应用于环保领域的废气处理、废水处理以及精细化工过程中。
4. 常见的化工分离技术除了以上提到的蒸馏、溶剂萃取、结晶和吸附分离技术外，化工分离工程还涉及其他常见的分离技术，例如萃取、析出、过滤、离心、膜分离等。
化工分离工程知识点
化工分离工程知识点化工分离工程是指利用物质在不同条件下的物理或化学特性差异，将混合物中所需组分转移到其他相或纯化的工艺过程。
在化工生产中，分离工程广泛应用于原料提纯、混合物分离、产物纯化等过程中。
以下是化工分离工程的一些重要知识点：1.操作变量和过程控制：分离过程中的操作变量包括温度、压力、流速、液位等，这些变量的调节对分离效果有重要影响。
合理地控制这些变量可以提高分离效率和产品质量。
2.物理分离过程：物理分离过程是利用物质的物理性质差异进行的分离，常见的物理分离方法包括蒸馏、萃取、吸附、膜分离等。
蒸馏是将混合物中易汽化的组分在恒定温度下蒸发和冷凝的过程，常用于液体混合物的分离。
萃取是将混合物中的其中一种组分用溶剂提取分离出来的过程，常用于有机物的提取纯化。
吸附是利用吸附剂对混合物中的其中一种组分吸附分离的过程，常用于气体混合物的分离。
膜分离是通过半透膜对混合物进行分离的过程，常用于液体和气体的分离。
3.化学分离过程：化学分离过程是利用物质的化学性质差异进行的分离，常见的化学分离方法包括晶体化、结晶、萃取等。
晶体化是将溶液中其中一种组分结晶出来的过程，常用于溶液中固体颗粒的分离。
结晶是将溶液中其中一种溶质通过结晶再溶解的过程，常用于固体的纯化。
萃取是利用溶剂间的亲溶性差异将混合物中的其中一种组分从液相转移到溶剂相的过程，常用于有机物的提取分离。
4.质量传递与传质机理：分离过程中的质量传递包括传质、传热和传质传热等。
在气液分离过程中，气体的质量传递主要由气体的扩散控制；在液液分离过程中，液滴的分离与质量传递过程密切相关。
在传质的过程中，传质机理包括对流传质、扩散传质、吸附分离等。
5.设备与操作方式：常用的分离设备包括蒸馏塔、萃取塔、吸附塔、结晶器等。
不同的操作方式也会影响分离效率和产品质量，例如间歇操作、连续操作和半连续操作等。
6.分离流程优化与节能减排：分离工程的目标是实现高效、低能耗的分离过程。
化工分离工程
1.分离过程的分类a机械分离:分离装置中,利用机械力简单的将两相混合物相互分离的过程,相间无物质传质发生.b传质分离:1平衡分离:依据被分离混合物各组分在不互溶的两相平衡分配组成不等的原理进行分离的过程.2 速率控制分离:依据被分离组分在均相中的传质速率差异而进行分离.c 反应分离:利用化学反应将混合物分离.2.膜分离技术:以压力差为推动力,当膜两侧施加一定的压差时,可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒.大分子.盐等被膜截留下来,从而达到被分离的目的. 超滤:通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留,使这些溶质与溶剂及小分子的组分分离的膜过程.微滤:利用微孔膜孔径的大小,在压差为推动力下,将溶液中大于膜孔径的微粒,细菌及悬浮物质等截留下来,达到除去滤液中的微粒与澄清溶液的目的.3渗透汽化：指利用复合膜对带分离混合物中某组分有优先选择性透过的特点，在膜下游侧负压为推动力下，使料液侧优先渗透组分溶解→渗透扩散→气化通过膜，从而达到混合物分离的一种新型分离技术。
4蒸汽渗透：为气相进料，想变过程发生在进装置前或在膜上游蒸发汽化，在过程中以蒸汽相渗透通过膜；渗透汽化过程的进料为液相，优先吸附组分在膜内溶解扩散，并在膜内的下垂直与组分扩散渗透方向的某一截面或膜下游侧面表面汽化。
5电渗析和膜电解是以电位差为推动力的膜过程，促使带电离子或分子传递通过相应荷电膜而达到溶液中盐分脱除或产物纯化的一种膜分离技术。
6电渗析过程中的传递现象：a反离子传递b同名离子迁移 c 电解质渗析 d 水的渗透e水的分解控制浓差极化 f 水的电渗析 g 压差渗漏7电渗析的浓差极化现象电渗析器在运行过程中，水中的阴离子、阳离子在直流电场的作用下，分别在膜间做定向迁移，各自传递着一定数量的电荷，当采用过大的工作电流时，在膜-液界面上会形成离子耗竭层。
在离子耗竭层中，溶液的电阻会变得相当大，当恒定的工作电流通过离子耗竭溶液层时会引起非常大的电位降，并迫使其溶液中的水分子解离，产生H+和OH-来弥补及传递电流，这种现象称为电渗析极化现象。
化工分离工程
原 料 产品
1 废 物
2
1 废 物
2
1
排除 2
1—单元过程；2—处理 电镀污水综合处理闭路循环技术与装置 石煤提钒酸性废水闭路循环处理技术
清洁工艺与化工分离过程密切相关的有：
●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。
清洁工艺综合考虑：
● 合理的原料选择； ● 反应路径的清洁化； ● 物料分离技术的选择；超临界、膜分离 ● 确定合理的流程和工艺参数。 ——废物最小化首先考虑催化剂、反应工 艺和设备。
作业：查询资料，下 次课讨论
清洁工艺与化工分离过程密切相关的有：
●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、 提高回收利用率、提高循环利用率； ●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；
铜铅分离无毒无污染分离技术： 浮选铜铅锌多金属硫化矿石时，因铜与铅矿物的可浮 性相近，所以无论采用全混合或部分混合浮选流程，通常总 是把铜与铅矿物选为铜铅混合精矿。因此，在多金属硫化矿 浮选中，除了优先浮选外，都有一个铜铅分离问题。这也是 选别这类矿石的关键性问题。 一种零污染金矿石分离技术及装置研制成功
实现分离与再循环系统，使废物最小化方法：
●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
1.3 传质分离过程的分类和特征
分离过程
一类：机械分离
化工分离工程.
第1章绪论引言“分离”对于不同工业领域涉及到不同的过程和功能。
在化学工业、石油炼制和材料加工工业等化工类型工业领域，分离过程可以定义为藉助于物理、化学或电学推动力实现从混合物中选择性地分离某些成分的过程。
分离过程在化工类型工业领域中可谓无所不在。
图1-1 生产过程中的分离操作分离过程可分为机械分离和传质分离两大类:机械分离过程的分离对象是由两相以上所组成的混合物，其目的只是简单地将各相加以分离，例如，过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电除尘等。
传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。
本课程要讨论的是传质分离过程。
1.1 传质分离过程的分类按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程可分为平衡分离过程和速率分离过程。
一、平衡分离过程定义：借助分离媒介(如热能、溶剂或吸附剂)，使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。
分离媒介：能量媒介(ESA)或物质媒介(MSA)，有时两种同时应用。
ESA 是指传入或传出系统的热，还有输入或输出的功。
MSA 可以只与混合物中的一个或几个组分部分互溶，常是某一相中浓度最高的组分。
举例：闪蒸和部分冷凝、普通精馏、萃取精馏、共沸精馏、吸收、解吸(含带回流的解吸和再沸解吸)、结晶、凝聚、浸取、吸附、离子交换、泡沫分离、区域熔炼等。
二、速率分离过程定义：在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。
举例：微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗析、电渗析、渗透汽化、蒸汽渗透、渗透蒸馏等。
1.2 分离过程的研究和技术开发一、开发低成本氧、氮和稀有气体的分离方法(1) 工业气体的生产使用更有效和更低成本的空气分离方法，开发能提供廉价高纯氧的分离技术。
新方法：∙①采用反应金属络合吸附剂生产氧气；∙②利用高选择性和高通量的膜进行空分；∙③使用专用吸附剂回收稀有气体(如氪或氙)。
《化工分离工程》练习题及参考答案
《化工分离工程》练习题及参考答案一、选择题1. 当操作温度降低时，多组分吸收的吸收因子（）A. 增大B. 不变C. 减小D. 不能确定2. 能透过反渗透膜的是（）A. 溶剂B. 无机离子C. 大分子D. 胶体物质3. 汽相为理想气体，液相为理想溶液的体系，相平衡常数的计算式可简化为（）A. B. C. D.4. 下列哪一个膜分离过程不能用筛分机理来解释（）A. 微滤B. 反渗透C. 纳滤D. 超滤5. 多组分吸收中，难溶组分一般在（）被吸收A. 靠近塔釜几级B. 塔中部几级C. 靠近塔顶几级D. 全塔范围内被吸收6. 进行等温闪蒸时，温度满足（）时，系统处于两相区（T b：泡点温度，T d：露点温度）A. T<T dB. T d>T>T bC. T>T bD. T>T d7 简单绝热操作理论板的设计变量数是（）A. 4C+8B. 2C+3C. 2C+5D. 08. 下列哪一个是机械分离过程（）A. 精馏B. 吸收C. 电渗析D. 过滤9. 萃取精馏塔若饱和蒸汽进料，则萃取剂加入位置在（）A. 精馏段上部B. 进料级C. 提馏段上部D. 塔顶10. 多组分物系达到相平衡，下列说法错误的是（）A. 体系的熵达到最大值B. 自由焓达到最小值C. 相间没有传质D. 相间表观传递速率为零二、填空题1. 分离的最小功表示，最小分离功的大小标志着。
2. 相平衡的条件是汽液两相中、和相等。
3. 化工生产中将反应和分离相结合的一种操作称作。
4. 通常所说多组分精馏的FUG简捷计算法中，F代表Fenske方程，用于计算，U代表Underwood 公式，用于计算，G代表Gilliland关联，用于确定。
5. 对多组分物系的精馏分离，应将或的组分最后分离。
三、简答题1. 何为分离过程？分离过程的基本特征是什么？2. 简述精馏和吸收过程的主要不同点。
参考答案一、选择题AAABCBCDAC二、填空题1. 分离的最小功表示分离过程耗能的最低限，最小分离功的大小标志着物质分离的难易程度。
化工分离工程知识汇总
化工分离工程知识汇总化工分离工程是化学工程领域中的一个重要分支，其主要目的是通过物理或化学方法将混合物中的组成分离出来，从而获得纯净的产品或者将有害物质去除。
本文将从分离方法、设备、操作技术等方面对化工分离工程的知识进行汇总。
一、分离方法常见的化工分离方法包括蒸馏、萃取、吸附、结晶、离子交换等。
蒸馏是利用不同物质的沸点差异将混合物中的不同组分分离出来的方法。
它分为常压蒸馏、减压蒸馏和气体液体平衡蒸馏等。
萃取是利用溶剂选择亲和性不同的物质将其从混合物中提取出来的方法。
吸附是利用固体吸附材料选择性吸附混合物中的一些成份的方法。
结晶是通过溶解、结晶和分离过程将溶液中的物质从混合物中分离出来的方法。
离子交换是利用固体材料上的活性基团与混合液中的离子发生交换反应，实现离子的分离的方法。
二、分离设备常见的化工分离设备包括蒸馏塔、吸附塔、萃取塔、结晶器等。
蒸馏塔是进行蒸馏过程的关键设备，其结构和工作原理根据分离目标的不同而异。
吸附塔是用于吸附分离的设备，通常包括填料塔和板塔两种类型。
萃取塔主要用于液液萃取过程，其中常用的设备有萃取塔、倾斜板塔和浮球塔等。
结晶器是用于结晶分离的设备，常见的有搅拌式结晶器和冷却结晶器。
三、操作技术化工分离工程中的操作技术包括物料平衡、热平衡、动力学分析和能耗分析等。
物料平衡是指在分离过程中对物料流量、物料浓度等的平衡计算和控制。
热平衡是指在蒸馏、萃取等过程中对热量的平衡计算和控制。
动力学分析是指对分离过程中反应速率和平衡的研究和分析。
能耗分析是对分离过程中能量转化和损失情况进行评估和分析，以寻找能耗较低的操作条件和改进措施。
四、应用领域化工分离工程在许多化学工业中都有广泛的应用。
例如，在石油化工行业中，蒸馏塔和吸附塔常被用于石油精制和气体分离过程中；在化学制药行业中，结晶器常被用于药物的提纯和分离；在环保领域中，离子交换器常被用于水处理和污水处理过程中的离子去除和分离等。
总结起来，化工分离工程是化学工程中的重要分支，通过不同的分离方法和设备，实现将混合物中的组成分离出来的目的。
《化工分离工程》课件
分离过程优化
参数优化
新技术应用
通过调整工艺参数，如温度、压力、 流量等，优化分离过程，提高分离效 率和产品质量。
关注并引入先进的分离技术，如膜分 离、超临界流体萃取等，提高分离过 程的效率和降低能耗。
设备改进
针对现有设备的不足，提出改进措施 ，如改进塔内件、优化换热器等，提 高设备的分离性能和生产能力。
分离设备选型
根据分离流程的需要，选 择适合的分离设备，如蒸 馏塔、萃取塔、过滤器等 。
工艺流程设计
根据原料和产品的性质， 设计合理的工艺流程，确 保分离过程的效率和稳定 性。
能耗和效率分析
能耗分析
分析分离过程中的能耗来源，如热能 、电能等，并提出节能措施。
效率分析
评估分离过程的效率，包括分离效率 和生产效率，并提出提高效率的措施 。
02
蒸馏可以分为简单蒸馏、平衡蒸 馏和连续蒸馏等多种方式，适用 于从石油、天然气、煤等原料中 提取轻质烃、芳烃等。
萃取
萃取是利用不同物质在两种不混溶液体中的溶解度差异，将目标物质从一种溶剂 转移到另一种溶剂中。
萃取广泛应用于化工、制药、食品等领域，如从植物中提取天然色素、从海水中 提取铀等。
吸附
天然气工业
天然气的净化与分离，如天然 气脱硫、脱水等。
食品工业
食品的加工与分离，如果汁的 浓缩与提纯、乳制品的加工与 分离等。
石油工业
石油的分离与提纯，如石油裂 化、液化气分离等。
制药工业
药物的提取与分离，如中药的 提取、化学药物的合成与分离 等。
环保领域
废气、废水的处理与资源化利 用，如烟气脱硫脱硝、污水处 理等。
05
化工分离工程的实际应用案例
石油工业中的分离技术
化工分离工程
先修课程：
物理化学、化工热力学、化工原理
同时进行的课程：
化工工艺学、化工过程分析与模拟
教材：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社，2000.
参考书：
刘家祺 主编.分离过程.化学工业出版社,2002.
陈洪纺 刘家祺.化工分离过程.化学工业出版社, 1995.
J D Seeder, E J Henley. Separation Process Principles. 化学 工业出版社，2002.
1）平衡分离过程
过程名称 原 料
蒸发
液体
蒸馏
液体
吸收
气体
萃取
液体
结晶
液体
吸附 气体或液体
干燥
湿物料
浸取
固体
离子交换 液体
分离剂 热 热
不挥发性液体 不互溶液体
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
(完整版)化工分离工程完整版
6、对流传质与对流传热有何异同？ 同：传质机理类似；传递的数学模型类似；数学模型的求解方法和求解结果类似。 异：系数差异：传质：分子运动；传热：能量过去 7、提出对流传质模型的意义是：对流传质模型的建立，不仅使对流传质系数的确定得以简 化，还可以据此对传质过程及设备进行分析，确定适宜的操作条件，并对设备的强化、新型 高效设备的开发等作出指导。 8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么？各模型求得的传质系数与扩 散系数有何关系，其模型参数是什么？
溶质渗透模型 要点：①液面是由无数微笑的流体单元所构成，当气液两相出于湍流状 态相互接触时，液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前，液体 单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等，接触开始后，相界面处立即达到与气相平衡状态。 ②随着接触时间的延长，溶质 A 通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。液体单元 在界面处暴露的时间是有限的，经过时间θc 后，旧的液体单元即被新的液体单元所置换而 回到液相主体中去。在液体单元深处，仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交 换，每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系：kcm=2[D/(πθc)]1/2 对流传质 系数可通过分子扩散系数 D 和暴露时间 θc 计算。模型参数：暴露时间。
答：无论是逆流操作还是并流操作的吸收塔，其操作线方程及操作线都是由物料衡算求
得的，与吸收系统的平衡关系、操作条件以及设备的结构型式等均无任何牵连。 12.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？ 答：传质单元高度反映了传质阻力的大小、填料性能的优劣以及润湿情况的好坏。吸收过程 的传质阻力越大，填料层有效比面积越小，则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
g i xi g i xi (2 11)
二、相平衡常数和分离因子 yi 定义：K i xi
精馏、吸收：称汽液相平衡常数
液液萃取：液液相平衡常数（或分配系数）
Ki xi ij — i对j的相对挥发度 K j yj xj （或分离因子）
yi
三、用 Ki ,ij 表示平衡关系
第二章 单级平衡过程
内容：
内容： 各组分物系汽液平衡 单级平衡过程的计算
第二章 单级平衡过程
第一节 相平衡 第二节 多组分物系的泡点和露点计算 第三节 闪蒸过程的计算
2.1.1 相平衡条件
一、相平衡条件 相平衡：由混合物或溶液形成若干相，这 些相保持物理 平衡而共存状态。 热力学上看—物系的自由焓最小
用K 表示： i y K x i i i
用 表示： ij (K K )x x K x i j i ij i i i y (K K )x x i K x i i i j i ij i y (K K ) y y K i i j i ij i i x [ y ( K K )] y i y K i i i i j i ij
动力学上看—相间表观传递速率为零
相平衡条件：
T T T P P P ˆ ˆ ˆ f f f
1.汽液平衡
V L ˆ ˆ fi fi
引入逸度系数 f ： i ˆV f i ˆV ( 2 5) f i yi p ˆL f i ˆ L ( 2 6) f i xi p
分离工程
本课程的任务和内容
■地位：专业基础课 ■前期课程： 物理化学、化工原理、化工热力学 ■重点： 1.基本概念的理解 2.讨论各种分离方法的特征 3.对设计、分析能力的训练 4.提高解决问题能力
课程要求：
◆分离过程的基本理论
◆简捷和严格计算方法 ◆对新分离技术有一定了解
第一章 绪 论
1.1分离过程在工业生产中的地位和
K x 1 i i
2.1.2 相平衡常数的计算
一、状态方程法 二、活度系数法
一、状态方程法
由（2—8）：
i K i x i
y
L ˆ f i V ˆ f i
( 2 14)
L f , i
②速率分离
1.2 分 离 过 程 的 特 征 与 分 类
利用溶液中不同组分在某种推动力（如压 差、浓度差、电位差）作用下经过某种介 质（如半透膜）时的传质速率（透过率、 迁移率、扩散速率）差异而实现分离 特点：所处理的物料和产品属于同一相态， 仅有组成的差别
膜分离 速率分离 场分离
如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。
精馏中，分离因子又称为相对挥发度，它相对于汽 液平衡常数而言，对温度和压力的变化不敏感，可 近似看作常数，使计算简化。
三、分离过程的分类
1.2 分 离 过 程 的 特 征 与 分 类
按分离过程中有无物质传递现象发生 1、机械分离过程 对象：非均相混合物 特点：用机械法将非均相物系分离，而相 间并无物质传递发生 2、传质分离过程 特点：相间有质量传递现象
一、分离过程的特征 几种物质混合在一起的过程是自发的，混 乱度或熵增加的过程
分离剂（物质或能量） 原料 （混合物） 分离设备 产品1 产品2
分离某种混合物成为不同产品的过程，是熵减小 的过程，不能自发进行 需要外界对系统作功（或输入能量）方能进行
二、分离因子
（1）分离因子的定义
假设要将i、j两组分构成的混合物分离成1、2 两种产品，两种产品中两组分的含量分别用xi1、 xj1、xi2、xj2表示。比较这两个组分在两种产品 中的含量关系，就可以判定这两个组分在两种 产品中的分离程度：
ij
xi1 / x j1 xi 2 / x j 2
分离因子与1的偏离程度表示组分之间分离的难易程 度。 当αij＝1时，两组分在两产品中的含量相同，无法实 现分离； 当αij接近1时，两组分在两产品中的含量相近，难以 实现分离；
当αij远离1时，两组分在两产品中的含量差别大，容 易实现分离。
例题详解
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、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。 3、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）。
例题详解
4、分离因子（等于1），则表示组分i及j之间 不能被分离。 5、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在 某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传 质速率）差异而实现分离。 6、分离过程是将一混合物转变为组成（互不 相同）的两种或几种产品的操作。 7、分离过程中按有无物质传递现象发生 来划分，分离过程可分为机械分离和 传 质分离 。
引入活度系数 g i ： L ˆ fi g i (2 7) oL xi f i
汽液平衡关系式：
V L ˆ ˆ fi yi p fi xi P (2 8) V 0L ˆ fi yi p g i xi f i (2 9)
2.液液平衡
ˆ ˆ fi fi
由（2-7）：
作用
1.2 传质分离过程的分类和特征
1.3.分离过程的研究内容与研究方法
§1—1 分离操作在化工生产中的地位
1.1 分 离 操 作 原料 在 化 工 生 产 中 的 地 位
核心
反应工程
预处理 反应
分离
粗产品 精制
产品
化工工艺 学
分离工程
三废处理
§1—2 分离过程的特征与分类
1.2 分 离 过 程 的 特 征 与 分 类
①平衡分离
1.2 分 离 过 程 的 特 征 与 分 类
利用两相平衡组成不等的原理 常采用平衡级（理论板）作为处理手段，并把其 它影响归纳于效率中 气液传质过程 : 如吸收、气体的增湿和减湿 汽液传质过程 : 如液体的蒸馏和精馏 液液传质过程 : 如萃取 液固传质过程 : 如结晶、浸取、吸附、离子交换、 色层分离、参数泵分离等 气固传质过程 : 如固体干燥、吸附等