化工分离工程01[1]PPT培训课件
《化工分离工程》PPT课件大学课件
化工分离工程第一讲绪论主要内容化学工业与化工过程分离过程在化工生产中作用分离过程的分类及特征本课程的教学目的及要求化工分离技术发展简述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。
现代化学工业开始于18世纪。
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发展起来。
开始涉及分离问题，如苯、甲苯、酚等化学品提纯应用了吸收、蒸馏、过滤、干燥等分离操作。
19世纪末，20世纪初石油炼制的发展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。
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。
化学工业对原料〔如石油，煤等〕原料进行化学或物理加工加工，改变物质的结构或组成，或合成新物质获得各种有用产品的制造工业．化工过程Industry Chemical Processes Chemical process is is achemical engineering units inwhich raw materials are changedor separated into usefullproducts 化学反应过程化工生产核心化工过程原料的预处理物理处理过程（单元操作）产品的加工分离过程（Separation Processes The separationprocess is a chemicalengineering units toSeparate chemicalmixtures into theirconstituents 分离过程（Separation Processes 两种或多种物质的混合过程是一个自发过程，而将混合物分离须采用分离手段并消耗一定的能量或分离剂，分离技术系指利用物理，化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分离成两个或多个组成彼此不同的产物的一种单元过程．混合物产品1 分离过程产品2 （气、液、固）产品n 能量分离剂ESA 物质分离剂MSA 借助一定的分离剂，实现混合物中的组分分级（Fractionalization）、浓缩（Concentration）、富集（Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining）与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
化工分离工程课件 (一)
化工分离工程课件 (一)化工分离工程是化工工程的重要组成部分，也是重要的基础课程之一。
化工分离工程的主要内容是研究并掌握化学品的分离方法，即从混合物中分离出所需的成分。
化工分离工程涉及的知识十分广泛，包括物理、化学、数学等课程的知识，因此对学生的综合素质提出了很高的要求。
为了更好地掌握化工分离工程的理论和实践知识，教师制作化工分离工程课件已成为常规教学手段。
化工分离工程课件主要包括分离原理、分离设备、分离过程控制等内容。
其目的是使学生通过课件学习化工分离工程的基础理论和技术方法，了解常用的分离设备和其特点，掌握实际分离过程的操作方法和过程控制技术。
化工分离工程课件的制作需要考虑多个方面的要素。
其一，内容要准确、详尽且可靠，要及时更新，以求紧跟行业最新技术和应用前沿。
其二，结构要清晰明了，条理分明，达到便于理解和记忆的效果。
其三，其所包含的教学多媒体要鲜明生动，使学生能够在视觉、听觉等各方面受到充分的训练。
最后，还需要配合教学实践，对课件进行修正和完善，使之发挥出最佳效益。
通过翻阅相关的化工分离工程课件，我们可以看到课件所提供的内容非常丰富，从分离原理、分离设备到分离过程控制等内容均有详细介绍。
同时，课件也配有具体的实例和案例，通过生动形象的图像、动画等多媒体呈现方式，使学生能够更加直观地理解和掌握化工分离工程的基础理论和技术方法。
化工分离工程课件为学生提供了一个在线学习化工分离工程的平台，让学生便捷地获取化工分离知识，能够更加充分地了解化工分离工程的原理和实践技术。
通过轻松自主的学习方式，学生可以在校园内外任意时间选择学习，提高了学生的学习效率和兴趣。
同时，化工分离工程课件的制作也为授课教师节约了大量的教学时间，使教学效果得到了很大的提高。
综上所述，化工分离工程课件的制作和运用对教学具有十分重要的价值。
它使学生更加清晰地了解化工分离工程的核心理论和要领，提高学生的学习兴趣和课堂体验。
同时，也为教师的教学提供了有效的手段和课件素材，提高教学效果，优化教学内容。
化工分离工程培训课件
化工分离工程培训课件1. 引言化工分离工程是化工过程中的一个重要环节，它涉及到原料分离、产品纯化和废物处理等多个方面。
本课程旨在帮助学员全面了解化工分离工程的基本原理、常用设备和工艺流程，并通过案例分析和操作实践提升其实际应用能力。
本课程分为以下几个部分：•原理概述•分离设备•工艺流程•案例分析•操作实践2. 原理概述分离工程是将混合物中的组分分开的过程。
在化工分离工程中，我们常用的分离原理包括以下几种：蒸馏是将液体混合物中具有不同沸点的组分分离的方法。
通过加热混合物，使其中沸点较低的组分蒸发，然后冷凝回收。
蒸馏可以分为常压蒸馏、减压蒸馏、精馏等多种方式。
2.2. 结晶结晶是通过溶解度的差异将溶液中的溶质分离出来的方法。
通过控制温度和溶剂浓度，使溶质在溶液中逐渐减少，形成晶体沉淀。
萃取是利用两个不相溶的溶剂将混合物中的组分分离的方法。
通过选择适当的溶剂对混合物进行萃取，将目标组分从混合物中转移到溶剂中，然后再将目标组分从溶剂中分离出来。
2.4. 吸附吸附是通过吸附剂吸附混合物中的组分分离的方法。
吸附剂可以是固体或液体，固体吸附剂常用活性炭、沸石等，液体吸附剂常用有机溶剂。
通过调节吸附剂的性质和操作条件，实现对目标组分的选择性吸附。
2.5. 膜分离膜分离是利用半透膜将混合物中的组分分离的方法。
半透膜具有选择性通透某些组分而阻挡其他组分的特性。
根据分离机制的不同，膜分离可以分为微滤、超滤、纳滤、反渗透等多种方式。
3. 分离设备在化工分离工程中，我们常用的分离设备包括以下几种：蒸馏塔是进行蒸馏操作的主要设备。
它通常由塔身、进料塔盘、蒸汽塔盘等组成。
蒸馏塔根据塔盘的结构和排列方式可以分为板式塔、填料塔等多种类型。
3.2. 结晶器结晶器是进行结晶操作的主要设备。
它通常由搅拌器、冷却器、过滤器等组成。
结晶器根据搅拌方式和结晶器的形状可以分为悬浮结晶器、搅拌结晶器等多种类型。
萃取塔是进行萃取操作的主要设备。
它通常由塔身、进料塔盘、萃取塔盘等组成。
化工分离技术 PPT课件
膜是具有选择性分离功能的材料， 利用膜的选择性分离实现料液的 不同组分的分离、纯化、浓缩的 过程称作膜分离。它与传统过滤 的不同在于，膜可以在分子范围 内进行分离，并且这过程是一种 物理过程，不需发生相的变化和 添加助剂。
1.微滤 具体涉及领域主要有：医药工业、 食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、 牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废 水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 2.超滤 早期的工业超滤应用于废水 和污水处理。三十多年来，随着超滤技工业、生物制剂、 中药制剂、临床医学、印染废水、食品 工业废水处理、资源回收、环境工程等 众多领域。 （提醒）
• 与传统的制备色谱技术相比, SMB 采 用连续操作手段, 易于实现自动化操 作, 制备效率高, 制备量大, 大型模 拟移动床制备仪器每年制备量可达百 万吨级水平, 同时流动相的消耗量少, 因而在石油、精细化工、食品工业、 制药工业(特别是手性药物) 等诸多领 域发挥很大作用, 应用前景广阔。
模拟移动床技术的发展
国内模拟移动床分离技术的发展和应用
• 1.石化行业
• 国内引进的模拟移动床分离装置大部分采用美国 UOP公司的工艺技术及吸附剂。
• 2.糖醇食品行业
• 糖醇行业上, 模拟移动床分离装置可用于果糖与 葡萄糖分离; 木糖与阿拉伯糖分离; 麦芽糖醇与 多糖醇和山梨醇分离; 甘露醇与山梨醇分离; 甘 露糖与葡萄糖分离; 低聚果糖分离; 大豆低聚糖 与一糖二糖分离等。
膜分离技术
• 定义 • 工艺原理 • 技术特点 • 应用领域 • 发展与展望
膜分离技术是指在分子水平上不 同粒径分子的混合物在通过半透 膜时，实现选择性分离的技术
种类可分为：微滤膜（MF）超滤膜 （UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜 （RO）等
化工分离工程01[1]
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精选课件
11
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行； 总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即：
G总＝势能项＋熵项＝µi＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差 自发混合。 非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能 ） 各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
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12
1.1分离过程在工业生产中的地位和 作用
精选课件
10
Ti4+留在水相
Ti4+的亲水作用势能驱使Ti4+留在水相； Ti4+的浓度差产生的化学势驱使Ti4+均匀分布在整个空间； Ti4+的亲水作用势能远大于浓度差化学势，所以，Ti4+留在水相
Fe3+进入乙醚相
Fe3+的浓度差产生的化学势驱使Fe3+均匀分布在整个空间； [(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相 ； 亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
精选课件
8
实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
混合均匀
Fe3+ 6mol/L HCl
Ti4+ 6mol/L HCl
抽掉隔板
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
抽调隔板后Fe3+和Ti4+将自发混合均匀，这是因为： 体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。 浓度差对化学势的贡献属熵的贡献， 熵增势能驱使Fe3+和Ti4+在整个体系范围内从有序向无序变化。
萃取：5、6
化工分离工程01[1]
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17
● 原料：石脑油 沸程120～230K
●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℃
144.411 ﹣25.173
139.104 ﹣47.872
138.351 13.263
● 涉及到分离过程：精馏：4、7、8
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11
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行； 总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即：
G总＝势能项＋熵项＝µi＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差 自发混合。 非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能 ） 各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
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指出一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的。 它阐明了在这些过程中能量转换或传递的方向、条件和限度。 相应的态函数是熵，熵的变化指明了热力学过程进行的方向， 熵的大小反映了系统所处状态的稳定性。
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7
实例2：己烷与水混合的实验
不能自发混合 剧烈搅拌或振荡混合 放置（停止搅拌或振荡）自发分离
体系中除浓度差（熵效应）外，还有： 水分子间的亲水相互作用势能对抗混合 水分子和己烷分子间的疏水相互作用势能对抗混合 水和己烷的密度差（重力势能）对抗混合
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8
实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
混合均匀
Fe3+ 6mol/L HCl
Ti4+ 6mol/L HCl
抽掉隔板
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
化工分离工程简介20页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
化工分离工程简介
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
化工分离工程培训课件PPT(共 32张)
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j1 j2
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
第1章 绪论
基本要求： 1)了解分离操作在化工生产中的重要性; 2)熟悉分离过程的分类; 3)掌握分离因子的概念及意义; 4)了解分离方法的选择;
在天然药物（如中药等）生产现代化过程中， 超临界萃取、膜分离、先进的过滤、结晶、干 燥等分离技术有用武之地。
冶金工业
湿法冶炼中矿物浸取和萃取分离过程——溶剂 萃取法：
铀是在工业中第一个使用溶剂萃取法提取和纯 化的金属元素；
用溶剂萃取法从铜矿浸取液中提取铜，是二十 世纪七十年代，在湿法冶炼中取得的一项重要 成就；
处理均相混合物
（二）传质分离过程的分类
按物理化学原理的不同，传质分离可分为：
平衡分离过程： 如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。 借助分离剂使均相混合物变成两相系统，再利 用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不 等同分配而实现分离。
速率分离过程： 如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。 在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电 位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差 异实现分离。
1.1 概 述
什么是分离过程？ 纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之， 混合物变成纯净物则需作功。
混合物 （气、液、固） 分 离 过 程
产品1 产品2 产品n
能量分离剂 ESA 物质分离剂 MSA
借助一定的分离剂，实现混合物中的组分分级 （Fractionalization）、浓缩（Concentration）、富集 （Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining） 与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
《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
《化工分离技术》课件
其他工业领域的应用
除了上述领域外，分离技术还 广泛应用于食品工业、化学工
业、电子工业等领域。
在食品工业中，分离技术用于 食品的加工、提取和纯化等环 节，如提取咖啡因、茶多酚等
。
在化学工业中，分离技术用于 化学品的生产、分离和纯化等 环节，如合成高分子材料、精 细化学品等。
根据膜的性质和结构的不同，膜分离可以分为微滤、超滤、纳滤、 反渗透等。
膜分离技术的应用
膜分离技术在饮用水处理、工业废水处理、物料浓缩等领域广泛应用 。
其他分离技术
• 其他常见的分离技术包括色谱分离、电泳分离、泡沫分离 等。这些技术各有特点和应用范围，可根据具体需求选择 使用。
03
分离过程与设备
蒸馏过程与设备
制药行业
分离技术用于药物的提取 、纯化和分离，如结晶、 过滤等。
食品工业
分离技术用于食品的加工 和分离，如果汁的过滤和 脱色等。
02
分离原理与技术
蒸馏技术
蒸馏技术原理
蒸馏是一种基于物质沸点差异的分离 技术，通过加热使液体混合物沸腾， 然后将蒸汽冷凝成液体，从而实现组 分的分离。
蒸馏技术分类
蒸馏技术的应用
根据操作方式的不同，萃取可以 分为单级萃取、多级萃取、逆流
萃取等。
萃取技术的应用
萃取技术在化工、制药、环保等 领域广泛应用，可用于分离液体
混合物和固体混合物。
吸附分离技术
吸附分离技术原理
吸附是，使目标组分被吸附 在吸附剂表面，从而实现组分的分离。
蒸馏定义
蒸馏是一种利用混合物中各组分挥发度不同而实现分离的单元操 作。
化工分离工程01[1].ppt
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●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；
●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℃
144.411 ﹣25.173
139.104 ﹣47.872
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：
教材：面向21世纪课程教材：
刘家祺.分离过程.北京:化学工业出版社, 2002
主要参考书: 陈洪钫,刘家祺.化工分离过程.北京:化学
工业出版社, 1995。 吴俊生，邓修 等编著，分离工程，华
东化工学院出版社，1992。 郁浩然 主编，化工分离工程，中国石
油出版社，1992。
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第一章 绪 论
345 6 7
乙
醚
水
93% 产品
8 9 10
废水
废水
1-固定床催化反应器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-闪蒸塔；6-粗馏塔； 7-催化加氢反应器；8-脱轻组分塔；10-产品塔
涉及分离过程：吸收：3、5、9； 精馏：6、8、10；闪蒸：4
例2：二甲苯生产
放
混合二甲苯 循环混合二甲苯
3
H2
空
轻烃类 非芳烃
● 原料的净化与粗分
● 反应产物的提纯
● 药物的精制和提纯
● 精选金属的提取
● 食品除水、除毒、病毒分离、同 位数分离
● 三废处理
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1.1.2 分离过程在清洁工艺中的 地位与作用
《化工分离工程》PPT课件
减轻浓差极化的有效途径： 提高传质系数
方法：增加料液流速；增加湍流速度；提高 温度；清洗膜面。
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20
反渗透过程通量与下列 △P —△ )↑
但能耗大。应选择适当的 △P (2)操作温度:T
T ↑,使纯水的透过系数A ↑,J ↑ 但受膜耐温所限。
(3)料液流速 流速大,传质系数大。 但溶质的渗透通量JA大。
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21
（4）料液的浓缩程度
浓缩程度高，水回收率高。 但：① 有效压差小； ② 污染膜。
（5）膜材料与结构
（主要研究方向）
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22
四、反渗透过程工艺流程与计算 1. 一级一段连续式
盐水
淡化水流
膜
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10
（3）管式膜具
透过液
中心分布管
料液
浓缩液
纤维束管
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11
7.1.2 反渗透
透过：溶剂 截留：水中无机离子、胶体物质、大分子溶液 应用： 海水、苦咸水淡化； 废水处理； 锅炉用水软化； 乳品、果汁浓缩； 生产产品、生物制剂的分离、浓缩。
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12
一、基本原理 盐水溶液：
M1 — 料液侧表面膜中 M2 — 渗透液侧表面膜中 DMA — 膜中A的有效扩散系数
x — 摩尔分率 A — 溶质
—膜厚度
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18
三、浓差极化
xMAi xAi
xMA2
xA1
xA2 xAixA1
传质方向
溶质在膜表 面附近积累
这种现象为浓差极化
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19
浓差极化对过程的不利影响：
化工分离工程选论 课程PPT
1 3 2 3 4 3
分离过程在化工生产中的地位和作用 分离机理及分离过程的分类 五种常用的分离技术 分离的表征和分离操作的选择
38
4.分离的表征和分离操作的选择
分离的表征
分离操作服从质量守恒定律，若分离过程为连续定态操作， 且不发生化学反应，对于含有C个组分的混合物中任一组 分i，其进料的摩尔流率ni( F )等于产品摩尔流率的ni(P) 加和:
可以作为薄层吸收剂的惰性支撑
或者可对原料中某些组分具有选择吸附性
或者与它们发生化学反应。
35
利用固体介质的分离操作
分离操作 符号 原料相 分离介质 工业实例
吸附
气相或液相
固体吸附剂
对二甲苯的提纯
层析
气相或液相
固体吸附剂或 固体载体上的 液体吸收剂
二甲苯异构体和乙 苯的分离
离子交换
液相
具有离子活性 点的树脂
闪蒸
原料相态：
分离媒介： 热量，有时用 机械功
精馏
汽、液或汽 液混合物
同上
3.五种常用的分离技术
V 原料相态：
MSA
分离媒介： 分离原理： 工业应用：
吸 收 蒸 出
萃取 或共 沸精 馏
气体或 液体
L或V
液体吸收 剂（MSA ）；加入 热量（ ESA）
挥发度（ 蒸汽压） 有较大差 别
由催化裂 化装置主蒸 塔顶产物中 回收乙烷及 较轻的烃。
•天然原料； •植物或动物的有机物； •化学中间体； •化学商品； •废弃物
一个化学过程或是间歇、或是连续或是半连续进行
9
操作可分为关键操作和辅助操作
化学反应
关键操作
化学混合物的分离 相分离 热量的加入和移除 机械功的加入和移除 物流的混合和分开 固体的团聚
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与化工分离过程密切相关的有：
涉及分离过程：吸收：3、5、9； 精馏：6、8、10；闪蒸：4
例2：二甲苯生产
放
混合二甲苯 循环混合二甲苯
3
H2
空
轻烃类 非芳烃
苯和甲苯 芳烃
H2
乙二醇
12
45
9
3 H2
678
10 11 13
石脑油 进料
12
重芳烃 对二甲苯
间二甲苯 和邻二甲 苯
1-重整反应器；2、13-汽液分离器；3-压缩机；4-脱丁烷塔；5-萃取塔 6-再生塔；7-甲苯塔；8-二甲苯回收塔；9-冷却器；10-结晶器； 11-异构化反应器；12-熔融塔
实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
混合均匀
Fe3+ 6mol/L HCl
Ti4+ 抽掉隔板
6mol/L HCl
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
Fe3+ Ti4+ 6mol/L HCl
抽调隔板后Fe3+和Ti4+将自发混合均匀，这是因为： 体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。 浓度差对化学势的贡献属熵的贡献， 熵增势能驱使Fe3+和Ti4+在整个体系范围内从有序向无序变化。
化工分离工程01[1]
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
学生应掌握：
◆分离过程的基本理论 ◆简捷和严格计算方法 ◆强化、改进操作途径 ◆对新分离技术有一定了解
化学工业污染来源：
未回收的原料 未回收的产品 有用和无用的副产 原料中的杂质 工艺的物料损耗
废物最小化？
清洁工艺终合考虑：
● 合理的原料选择； ● 反应路径的清洁化； ● 物料分离技术的选择； ● 确定合理的流程和工艺参数。 核心： 化学反应
——废物最小化首先考虑催化剂、反应工艺 和设备。
Ti4+留在水相
Ti4+的亲水作用势能驱使Ti4+留在水相； Ti4+的浓度差产生的化学势驱使Ti4+均匀分布在整个空间； Ti4+的亲水作用势能远大于浓度差化学势，所以，Ti4+留在水相
Fe3+进入乙醚相
Fe3+的浓度差产生的化学势驱使Fe3+均匀分布在整个空间； [(C2H5)2OH]+[FeCl4]的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相
目的产 物
总 结：
● 原料的净化与粗分
● 反应产物的提纯
● 药物的精制和提纯
● 精选金属的提取
● 食品除水、除毒、病毒分离、同 位数分离
● 三废处理
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1.1.2 分离过程在清洁工艺中的 地位与作用
清洁工艺：生产工艺和防治污染有机的结 合，将污染物减少或消灭在工艺过程中。
——面向21世纪社会和经济可持续发展的 重大课题。
● 原料：石脑油 沸程120～230K
●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℃
144.411 ﹣25.173
139.104 ﹣47.872
138.351 13.263
● 涉及到分离过程：精馏：4、7、8 萃取：5、6 结晶：10
） 各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）
1.1分离过程在工业生产中的地位和 作用
1.2 传质分离过程的分类和特征 1.3.分离过程的集成化
学习方法与要求
1.1 分离过程在工业生产中的地位 和作用
1.1.1分离过程在化工生产中的重要 性
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的地 位与作用
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； 亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe3+进入乙醚相
结论：
分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行； 总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即：
G总＝势能项＋熵项＝µi＋RT lnai 均相体系中只存在浓度差 自发混合。 非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能
教材：面向21世纪课程教材：
刘家祺.分离过程.北京:化学工业出版社, 2002
主要参考书: 陈洪钫,刘家祺.化工分离过程.北京:化学
工业出版社, 1995。 吴俊生，邓修 等编著，分离工程，华
东化工学院出版社，1992。 郁浩然 主编，化工分离工程，中国石
油出版社，1992。
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第一章 绪 论
实例3：Fe3+和Ti4+的分离实验（二）
Fe3+ 、Ti4+ 6mol/L HCl 乙醚
抽掉隔板
乙醚，Fe3+ 6mol/L HCl，Ti4+
结果：乙醚和水为互不相溶的两相。 Fe3+与乙醚生成离子缔合物：
C2H5O C2H5 ＋ H+ (C2H5)2OH+ Fe3+ + 4 Cl FeCl4 (C2H5)2OH+ + FeCl4 [(C2H5)2OH]+[FeCl4]
一般化工生产过程：
煤
石油
化
天然气
工 原
反应
分离
产 品
生物质
料
例1：乙烯水合生产乙醇
乙
烯
循环乙烯
水
放 空
水
放 空水
氢
12
C 2H 4H 20 C 2H 5OH
345 6
8 9 10
废水
废水
1-固定床催化反应器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-闪蒸塔；6-粗馏塔； 7-催化加氢反应器；8-脱轻组分塔；10-产品塔
实例1：糖的溶解与结晶 糖溶于水 形成均匀溶液混合过程 过程是自发的熵增加 从水中取出糖 对体系做功（如蒸馏法） 分离过程 过程不能自发进行熵减少
有关分离过程本质的一些描述
（是否准确或全面？）
分离不能自发进行（熵减少过程） 分离在热力学上受阻（对抗热力学第二定律） 分离是逆着大自然的 热力学是逆着物质纯化的
指出一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的。 它阐明了在这些过程中能量转换或传递的方向、条件和限度。 相应的态函数是熵，熵的变化指明了热力学过程进行的方向， 熵的大小反映了系统所处状态的稳定性。
实例2：己烷与水混合的实验
不能自发混合 剧烈搅拌或振荡混合 放置（停止搅拌或振荡）自发分离
体系中除浓度差（熵效应）外，还有： 水分子间的亲水相互作用势能对抗混合 水分子和己烷分子间的疏水相互作用势能对抗混合 水和己烷的密度差（重力势能）对抗混合