《化工分离工程》教案
《化工分离工程》课程教学大纲(本科)
《化工分离工程》课程教学大纲英文名称：Chemical Separation Engineering课程类型：学科基础课课程要求：任选学时/学分：32/2适用专业：高分子材料与工程一、课程性质与任务化工分离工程是研究过程工业中物质分离和纯化的工程技术学科。
本课程讲授传质与分离工程的原理和应用，利用前期课程中介绍的有关相平衡、热力学、传热、传质等理论来研究化工生产实际中一些主要的传质单元操作，从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的特征，强调将工程与工艺相结合的观点，理论联系实际，以提高解决实际问题的能力以及设计和分析计算能力。
通过本课程的学习，学生应掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格的计算方法和强化改进操作的途径，对一些新分离技术有一定的了解。
二、课程与其他课程的联系本课程是高等学校化学工程与工艺专业的一门主干课程，是学生在具备了物理化学、化工原理等技术基础知识后的一门学科基础课。
课程内容的基础概念和基本定律在化工原理课程中已经学过，是化工原理课程的延伸，主要讲授传质与分离工程的原理及在多组分物系中的应用，为后续的化工工艺设计课程、化工过程开发课程及毕业设计等环节奠定理论基础。
三、课程教学目标本课程着重基本概念的理解，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。
从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的特征。
强调将工程与工艺相结合的观点，以及设计与分析能力的训练；强调理论联系实际，以提高解决工程实际问题的能力。
1.了解分离操作在化工生产中的重要性，掌握传质分离过程的分类和特征；2.掌握相平衡及相平衡常数的计算方法，掌握多组分物系的泡点和露点计算；3.理解多组分精馏过程的原理、流程，掌握简捷法计算精馏过程；4.了解特殊精馏原理及流程，熟悉萃取精馏、共沸精馏的简单计算；5.了解多组分吸收和解吸过程原理及流程，掌握平均吸收因子法、有效吸收因子法计算多组分吸收过程；熟悉解吸方法；通过课程学习，要求学生能掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格计算方法及强化改进操作的途径，掌握较为前沿的新分离技术。
天津大学化工分离工程教案第一章绪论PPT课件
（2）传统分离过程与膜分离的集成 例：精馏与渗透蒸发的集成
发酵液脱水制备无水乙醇。在乙醇高浓区，精馏的 分离效率极低，在共沸组成处无法分离，此时利用 渗透蒸发技术可越过共沸组成点，达到很高的分离 程度。
（3）膜过程的集成 例：超滤、反渗透与渗透蒸馏的集成
22
发展趋势
1）传统分离技术改造： 如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。
3
教材
4
J D Seeder, E J Henley. Separation Process Principles. 化学工业出版社，2002年8月。
5
分离过程
第1章 绪论 第2章 传质分离过程的热力学基础 第3章 气液传质分离过程 第4章 液液传质分离过程 第5章 传质分离过程的严格模拟计算 第6章 气固、液固传质分离过程 第7章 分离过程的节能优化与集成
膜生物传感器：
由酶或微生物与膜及电极转换器组成，具有很 高的识别专一性，可用于在线检测。
19
（二）分离过程与分离过程的耦合
萃取结晶（加合结晶）： 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。特别适用于共沸物和沸 点相近物系的分离及需要高纯度产品的情况。
电泳萃取： 利用电场作用下，带电溶胶粒子（蛋白质）在 萃取剂中泳动速度不同的性质，实现分离。
20
（三）过程的集成
（1）传统分离过程的集成 例：共沸精馏与萃取集成 以丙酮为共沸剂将（环己烷／苯）共沸物 首先分离为苯和（丙酮／环己烷）共沸物， 然后以水为萃取剂，将（丙酮／环乙烷） 共沸物分离为环己烷和丙酮水溶液，最后 将丙酮水溶液分离得到丙酮和水。
2《化工分离工程》授课计划
1、掌握共沸物精馏流程；
2、了解共沸精馏计算。
2
第
4
周
教学楼
9
教学内容：
萃取精馏
教学要求：
1、理解萃取精馏基本原理；
2、掌握萃取精馏溶剂的选择。
2
第
5
周
教学楼
10
教学内容：
加盐精馏
教学要求：
1、理解气液平衡盐效应及溶盐选择；
2、了解溶盐精馏和加盐精馏。
2
第
5
周
教学楼
11
教学内容：
反应精馏
教学要求：
教学要求：
1、了解头孢菌素C的生产环节；
2、理解流程中分离过程的选择。
2
第
15
周
教学楼
30
教学内容：
Aspen Plus在化工分离计算中的应用
教学要求：
1、了解Aspen Plus的主要功能和特点；
2、了解Aspen Plus基本操作。
2
第
15
周
教学楼
31
复习
2
第
16
周
教学楼
32
复习
2
第
16
周
教学楼
2、了解多组分精馏塔的简捷计算方法。
2
第
3
周
教学楼
6
教学内容：
多组分精馏的严格计算、气液传质设备效率
教学要求：
1、了解多组分精馏的简捷计算；
2、掌握气液传质设备效率。
2
第
3
周
教学楼
7
教学内容：
共沸物特性、共沸剂的选择
教学要求：
1、了解共沸物特性；
2、掌握共沸剂的选择。
华东理工大学《化工分离工程》教学大纲
华东理工大学《化工分离工程》教学大纲教学重点与难点1. 绪论讲解分离过程的特征，区分分离因子和固有分离因子，讲解用其判断一个分离过程分离的难易程度。
讲解平衡分离的的原理和处理的手段。
本章重点：掌握分离过程的特征，分离因子和固有分离因子的区别，平衡分离和速率分离的原理。
本章难点：用分离因子判断一个分离过程进行的难易程度，分离因子与板效率之间的关系。
2. 单级平衡过程熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；重点讲解汽液相平衡关系常用的两种形式；会用相平衡常数和相对挥发度表示相平衡关系；至少会一种求算活度系数和逸度系数；泡点和露点计算要教会学生会查阅P-T-K 列线图，求算烃类物质的K值，讲解例题2-3；2-4 说明泡、露点的计算方法；了解平衡常数与组成有关的泡、露点计算。
本章重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子。
多组分物系的泡点方程、露点方程；计算方法。
等温闪蒸过程和部分冷凝过程。
闪蒸方程；闪蒸过程的计算。
本章难点：多组分非理想体系平衡常数计算。
多组分物系的泡点温度和泡点压力、露点温度和露点压力的计算。
等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算。
3. 多组分多级分离过程分析与简捷计算掌握多组分或复杂物系设计变量的确定方法，多组分精馏、共沸和萃取精馏、吸收和蒸出等过程的基本原理、流程及其简捷计算方法，以及塔内的流率、浓度和温度分布特点，熟练掌握多组分多级分离工程的简捷计算方法。
通过例3-2 说明关键组分等概念和总结清晰分割的两种计算方法；会推导芬思克公式，了解不清晰分割物料衡算的计算思路。
熟悉简捷法求算精馏过程理论板数的步骤。
从萃取剂作用说明其如何改变关键组分间的相对挥发度，推导萃取剂的选择性的计算公式，总结其在萃取剂选择中所其的作用；了解图解法求算萃取精馏过程理论板数的过程。
从共沸剂作用说明其如何改变关键组分间的相对挥发度，会用三角相图计算共沸剂的用量。
与精馏过程比较说明精馏为双向传质过程而吸收为单向传质过程，推导平均吸收因子法的公式，通过例3-8 说明多组分吸收简捷计算的方法，蒸出因子的公式与吸收过程一起学习。
分离工程课程设计
银川能源学院化工分离工程实验说明书题目：乙醇-水均相恒沸精馏实验学生姓名韩益民学号1210140051指导教师朱鋆珊院系石油化工学院专业班级化工（本）1201设计时间2015.6.15-6.19化学工程教研室制一、实验目的(1)加深对恒沸精馏过程的理解;(2)熟悉和掌握恒沸精馏操作方法;(3)了解精馏实验装置的构造和控制方法.二、实验原理恒沸精馏是一种特殊的分离方法,它是通过加入适当的分离媒质来改变被分离组分之间的汽液平衡关系,从而使分离由难变易主要适用于恒沸物组成且用普通精馏无法得到纯品的物系。
通常加入的分离媒介能与被分离系统中的一种或几种物质形成最低恒沸物,使夹带剂以恒沸物的形式从塔顶蒸出,而塔釜得到纯物质，这种方法就称作恒沸精馏。
在常压下,用常规精馏方法分离乙醇-水溶液,最高只能得到浓度为95.57% 的乙醇。
这是乙醇与水形成恒沸物的缘故，其恒沸点78.15℃，与乙醇沸点78.30℃十分接近，形成的是均相最低恒沸物。
而浓度95%左右的乙醇常称工业乙醇。
实验室中恒沸精馏过程的研究包括以下几个内容：1.恒沸剂的选择（1）必须至少能与原溶液中一个组分形成最低恒沸物，比原组分恒沸点低10℃以上；（2）在形成的恒沸物中，恒沸剂含量应尽可能少，具有较小的汽化潜热，节省能耗；（3）回收容易，一是非均相恒沸物，二是挥发度差异大；（4）价廉，来源广，无毒，热稳定性好，腐蚀性小。
就工业乙醇制备无水乙醇，适用的恒沸剂有苯、正己烷、环己烷、乙酸乙酯等.它们都能与水-乙醇形成多种恒沸物，而且其中的三元恒沸物在室温下又可以分为两相，一相富含恒沸剂，另一相中富含水，前者可以循环使用，后者又很容易分离出来，这样使得整个分离过程大为简化。
2.三相图三组分纯物质及共沸物沸点图，并在三角形相图中给出三组分恒沸物溶解度曲线图1 恒沸精馏三相图3.恒沸剂的加入方式恒沸剂一般可随原料一起加入精馏塔中，若恒沸剂的挥发度比较低，则应在加料板的上部加入，若恒沸剂的挥发度比较高，则应在加料板的下部加入。
《化工分离工程》教案
@@@@大学《化工分离工程》教案~ 学年第学期课程学时65学院化学工程课程名称化工分离工程专业化工工艺主讲教师课时安排：5学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第一章绪论教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解分离工程在工业生产中的重要性，分离过程的分类以及常用的化工分离操作过程。
了解工业上常用的分离单元操作的基本原理，了解一些典型应用实例。
理解分离操作理论的形成和特性，分离过程的开发方法和发展趋势。
掌握分离因子的定义和应用，了解传质分离过程的分类和特征。
识记分离剂的类型及分离过程的选择方法。
教学目的要求：识记：分离剂的类型，分离因子概念，分离过程的选择方法。
领会：分离过程的特征与分类。
应用：分离过程的研究内容与研究方法。
本章重点：掌握分离过程的特征与分类，分离因子与固有分离因子的区别，平衡分离和速率分离的原理。
本章难点：用分离因子判断分离过程的难易程度，分离因子与级效率之间的关系。
教学内容（注明：* 重点# 难点？疑点）：分离操作在化工生产中的重要性；传质分离过程的分类和特征；本课程的任务和内容。
第一节分离操作在化工生产中的重要性第二节传质分离过程的分类和特征1．2．1平衡分离过程1．2．2速率分离过程第三节本课程的任务和内容教学方式、手段、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边幻灯，右边板书讨论、思考题、作业：课时安排：15学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第二章多组分分离基础教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：1. 掌握相平衡各种关系式及计算；2. 掌握多组分物系的泡点和露点温度和压力的计算；3. 掌握等温闪蒸和部分冷凝过程的计算。
本章主要讨论：设计变量；相平衡关系；泡点和露点的计算；闪蒸过程计算。
本章重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子；泡点方程和露点方程法；等温闪蒸过程和部分冷凝过程；闪蒸方程。
化工分离工程的案例教学
化工分离工程的案例教学一、案例背景介绍化工分离工程是化学工程中的一个重要领域，主要研究各种物质的分离和纯化技术。
在实际生产中，化工分离工程广泛应用于炼油、化肥、医药等行业。
本文将以某石油公司的精制装置为例，介绍化工分离工程在实际生产中的应用。
二、案例分析1. 精制装置概述该石油公司的精制装置主要包括蒸馏塔、萃取塔和吸收塔三个部分。
其中，蒸馏塔主要用于汽油和柴油等燃料的分离和纯化；萃取塔主要用于苯乙烯和苯乙烷等芳香族化合物的提取；吸收塔主要用于二氧化碳和硫化氢等有害气体的去除。
2. 蒸馏塔设计与操作蒸馏塔是精制装置中最为重要的部件之一，其设计与操作直接影响到产品质量和生产效率。
该公司采用了板式蒸馏塔，并根据不同原料进行了分段设计。
在操作中，需要根据原料特性和工艺要求，调整塔板间距、进料量等参数，以保证产品质量和生产效率。
3. 萃取塔设计与操作萃取塔主要用于芳香族化合物的提取，其设计与操作同样十分重要。
该公司采用了浸入式萃取塔，并根据不同原料进行了分段设计。
在操作中，需要控制进料流量、溶剂流量等参数，以保证提取效果和产品质量。
4. 吸收塔设计与操作吸收塔主要用于有害气体的去除，如二氧化碳和硫化氢等。
该公司采用了填料式吸收塔，并根据不同气体进行了分段设计。
在操作中，需要控制进气流量、吸收液流量等参数，以保证去除效果和设备稳定运行。
5. 操作过程中的问题与解决方法在实际生产中，由于原料特性、设备老化等因素的影响，精制装置经常出现一些问题。
例如，在蒸馏塔操作过程中可能出现板间液位失衡、冷凝器堵塞等问题；在萃取塔操作过程中可能出现溶剂回收不完全、提取效果不理想等问题；在吸收塔操作过程中可能出现填料磨损严重、吸收液泡沫过多等问题。
针对这些问题，该公司采取了相应的解决方法，如调整操作参数、更换设备部件等。
三、案例教学通过以上案例分析，我们可以看到化工分离工程在实际生产中的应用和重要性。
在教学中，可以结合实际案例进行讲解，以提高学生的实践能力和解决问题的能力。
大学化工分离工程教案
课程名称：化工分离工程授课班级：化学工程与工艺专业授课教师：[教师姓名]授课时间：[具体日期]课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解化工分离工程的基本概念、分类和重要性。
2. 掌握常见分离方法的原理、操作特点和设备。
3. 理解分离过程的热力学平衡、传质与扩散的基本理论。
4. 培养学生分析和解决实际化工分离工程问题的能力。
教学内容：一、绪论1. 化工分离工程的基本概念、分类和重要性2. 常见分离方法简介二、传质与分离过程的热力学基础1. 热力学平衡2. 传质与扩散的基本理论三、常见分离方法1. 吸收法- 原理、操作特点、设备- 气液吸收、气固吸收2. 蒸馏法- 原理、操作特点、设备- 简单蒸馏、精馏3. 萃取法- 原理、操作特点、设备- 液-液萃取、液-固萃取4. 膜分离法- 原理、操作特点、设备- 微滤、超滤、纳滤、反渗透教学过程：一、导入1. 提问：什么是化工分离工程？它在化学工业中的重要性是什么？2. 回答并总结化工分离工程的基本概念、分类和重要性。
二、讲授新课1. 传质与分离过程的热力学基础- 讲解热力学平衡、传质与扩散的基本理论，结合实例进行分析。
2. 常见分离方法- 吸收法、蒸馏法、萃取法、膜分离法- 分别介绍每种方法的原理、操作特点、设备，并举例说明。
三、课堂讨论1. 学生分组讨论：针对一个实际化工分离工程问题，分析并选择合适的分离方法。
2. 各组汇报讨论结果，教师点评并总结。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，强调重点知识。
2. 布置课后作业，巩固所学知识。
教学评价：1. 学生对化工分离工程的基本概念、分类和重要性的掌握程度。
2. 学生对常见分离方法的原理、操作特点和设备的理解程度。
3. 学生分析和解决实际化工分离工程问题的能力。
教学资源：1. 教材：《化工分离工程》2. 课件：化工分离工程相关课件3. 网络资源：化工分离工程相关网站、文献资料教学反思：本节课通过理论讲解、实例分析和课堂讨论，使学生掌握了化工分离工程的基本概念、分类和重要性，了解了常见分离方法的原理、操作特点和设备。
天津大学化工分离工程教案第3章多组分精馏和特殊精馏精品文档
—方程的根。 取LK>>HK的根
19
3.1.3 最少理论板数（Nm）和组分分配
全回流对应最少理论板数，但全回流下无产品采出， 因此正常生产中不会采用全回流。 什么时候采用全回流呢？
Fenske
Underwood Gilliland
Nm
Rm
R、N
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开始
指定进料条件
指定两个关键组分的分离程度
估计非关键组分的分离情况
决定精馏塔操作压力和冷凝器类型 （泡、露点计算）
在塔压下作闪蒸计算
（绝热闪蒸计算）
计算最少理论板数和非关键组分的分离程度
（Fenske eq.）
no 计算值与估计值是否接近
图3-6 四组分精馏液相组成分布
11
多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别：
（1）关键组分含量存在极大值； （2）非关键组分通常是非分配的，
即重组分通常仅出现在釜液中， 轻组分仅出现在馏出液中； （3）重、轻非关键组分分别在进料板下、上 形成几乎恒浓的区域； （4）全部组分均存在于进料板上，但进料板 含量不等于进料含量。
2
xA xB
2
由物料衡算：
yA yB
3
xA xB
2
可得： x xB AD12x xB A212y yB A3
依此类推到塔釜：
xxB AD12N1NxxB AW （3-5）
（1）萃取精馏（Extractive Distillation）： 加入的质量分离剂不与被分离系统中的任何组分 形成共沸物，而其沸点又较原有的任一组分高， 从塔釜离开。加入的质量分离剂称为溶剂。
化工分离工程的案例教学
化工分离工程的案例教学1. 概述分离工程是化工工程中的一个重要领域，它主要涉及将混合物中的组分分离出来，以获得纯净的产品或者回收有价值的物质。
本文将通过一些实际案例来介绍化工分离工程的应用和教学。
2. 蒸馏塔的设计与优化2.1 设计原理蒸馏塔是分离工程中最常用的设备之一，它利用液体混合物在不同温度下的沸点差异来完成分离。
在设计蒸馏塔时，需要考虑到混合物的性质、塔板设计和塔顶与塔底的操作条件等因素。
2.2 案例分析：乙醇-水混合物的精馏在乙醇工业中，乙醇-水混合物的精馏是一个常见的工艺过程。
通过对混合物进行多级蒸馏，可以得到高纯度的乙醇产品。
2.2.1 塔板设计塔板是蒸馏塔中的关键组成部分，它用于增加混合物与分馏剂之间的接触，从而实现分离。
在乙醇-水精馏的案例中，塔板的设计要考虑到乙醇与水的沸点差异和塔板上液相和气相的流动状态。
2.2.2 塔顶与塔底操作条件在乙醇-水精馏过程中，塔顶的操作条件通常是冷凝器冷却乙醇蒸汽，并将其液化回流到塔柱中。
而塔底则通常采用回流泵将水回流到塔柱中。
优化塔顶与塔底的操作条件可以提高精馏的效率和产品的纯度。
2.3 优化策略蒸馏塔的设计与优化是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
在乙醇-水混合物精馏的案例中，常用的优化策略包括增加塔板数目、改善传热效果、调整进料位置等。
3. 萃取工艺的应用与优化3.1 工艺原理萃取是一种利用溶剂将混合物中的组分从原料相中分离出来的过程。
它广泛应用于化工工程中，可以用于分离有机物、金属离子等。
在萃取工艺中，选择合适的溶剂和工艺条件是关键。
3.2 案例分析：植物提取物的萃取植物提取物的萃取是化妆品、食品等工业中常见的工艺过程。
通过选择合适的溶剂和优化操作条件，可以提高产率和产品的纯度。
3.2.1 溶剂选择在植物提取物的萃取中，常用的溶剂包括乙醇、乙酸乙酯等。
需要考虑到溶剂的毒性、成本和环境影响等因素。
3.2.2 工艺优化优化植物提取物的萃取工艺可以提高产率和产品的质量。
分离工程教案-第1章绪论
一、教学目的：通过本课程教学，使学生典型分离技术的基本内容，掌握多组分精馏和吸收、吸附、膜分离等单元操作的原理和有关计算；能进行典型化工单元操作的工艺计算。
二、时间安排：60学时1、绪论2学时2、精馏12学时3、特殊精馏8学时3、吸收12学时4、吸附14学时5、膜分离技术10学时6、复习2学时7、合计60学时三、重点与难点1、重点：精馏、吸收2、难点：吸附、膜分离四、授课1．2节（一）引入：《化工原理》课中，我们学习了双组分物料分离的单元操作。
但是自然界存在的绝大多数物质，多数是以多种成分的混合物形式存在，当我们需要其中的某一组分物质时，往往需要对多组分混合物重新进行混合和分离，如选矿、冶炼、食盐的制取、石油的分馏等，所以，在工程上，多组分分离更具有实际意义，为此，特开设分离工程课程以满足工程需要。
（二）授课：第一章绪论第一节概况一、分离工程的作用、意义和分类：1、概括化工生产过程：1）原料的预处理（粉碎、加热、分离）；2）经预处理的原料通过化学反应而生成产物（包括中间品、产品）；3）产物的分离和提纯。
4）物料的输送5）化工过程可概括为：化学反应、分离、加热（冷）等预处理、输送------产生学科：反应工程、分离工程、传热、流体（粉体）的输送。
2、关于分离过程1）物质(组分)的混合为自发的自然过程，并拌有熵增大，也是所谓的无序程度的增加。
相反，将混合物分离则不是自发过程，需要消耗一定能量。
2）如果被分离的混合物存在两个或多个互不溶的相，一般先利用机械方法分离各相，如利用重力场、离心力常或电场等予以分离。
随后对每相采用适当的分离技术分离之。
3）对于均相混合物（气相、液相或固相），通常是产生或加入一个与其不互溶的另一相物质，而实现混合物的分离的。
此不互溶的物质可以利用能量分离剂)(MSA加入。
(ESA产生，或作为质量分离剂) 4）能量分离剂包括热、压力、电、磁、离心运动、辐射等；质量分离剂指过滤介质、吸收剂、表面活性剂、吸附剂、离子交换树脂、膜材料等。
天津大学 化工分离工程 完整教案
天津大学化工分离工程完整教案第一章绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，能对传质分离过程有一个总体了解。
二、考核知识点与考核目标（一）、化工分离操作在化工生产中的重要性（一般）识记：化工分离操作在化工生产中的重要性分析。
（二）、分离过程的分类和特征（次重点）识记：分离过程的分类和特征，传质分离过程的分类和特征。
§1.1 本课程的内容和任务§1.1.1课程内容、性质与特点该课程是化学工程专业所开设的一门专业基础课之一。
分离过程是将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作，它是一门与实际生产联系极其紧密的课程，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等技术知识后的一门必修课，它利用这些课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。
由理想理想气体实际气体理想溶液实际溶液由简单复杂二元精馏多元精馏单组分吸收多组分吸收§课程设置的目标开设本课程，为了使学生掌握各种常用的分离过程的基本理论、操作特点、简捷和严格计算方法和强化改进操作的途径。
对一些新分离技术有一定的了解。
1、注重基本概念的理解，为分离工程的选择、特性分析和计算奠定基础；2、分离过程的共性出发，讨论各种分离过程的特征；3、强调工程和工艺相结合的观点，注意设计和分析能力的训练，强调理论联系实际，提高解决问题的能力。
§1.1.3与本专业其他课程的关系与该专业课相关的基础课《物理化学》、《传递过程原理》、《化工原理》、《化工热力学》等与本课程有着相当密切的关系，是本课程的技术基础课，同时本课程又是《化工工艺设计与化工过程开发》的基础，它与《化工反应工程》紧密相连，只有这些课学好了才能学好这门课,做好毕业设计。
§学习方法及要求1. 理解重要公式的推导过程及推导假设，掌握公式及公式的使用范围；2. 掌握各种分离过程的基本原理、理论、操作特点，简捷法（FUG）和严格计算法及强化改进操作的途径，对设备的特殊要求；3. 该课程应用性、技能性较强，须认真地做习题，加深对所学内容的理解；4. 会用计算中常用到的手册和图表提高使用图表的能力。
化工专业《分离工程》教学大纲-2013年编
《分离工程》教学大纲一、课程目标分离工程是化学工程与工艺专业本科生的一门专业基础课，是物理化学、化工热力学及化工原理等理论课的后续课程。
本课程主要讨论化学工业和化学工程领域常见的分离过程，主要任务是使学生掌握分离过程的共性问题，学习传质分离过程的基本原理、基础知识及设计计算方法，并学习新型分离技术。
在教学过程中，强调理论联系实际，加强设计和分析能力的训练，以提高解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，为后续的石油炼制工程、有机化工工艺学、化工设计等专业课程的学习打下理论基础。
二、基本要求学习本课程时，学生必须具备物理化学、化工热力学、化工原理等学科的基础知识，利用这些课程中有关相平衡基础、热力学、动力学，包括传热、传质和动量传递的理论来研究化工生产中复杂物系的分离和提纯技术，掌握常见分离技术的简捷法计算方法，能运用计算机对部分计算步骤进行编程和对部分分离过程进行模拟，同时要求学生了解前沿分离技术。
三、教学内容及学时分配建议1.课堂教学课程内容（32学时）第一章绪论 5学时本章重点难点：分离过程的分类，设计变量。
化工分离过程的发展历史与应用；分离过程的分类和特征；分离过程的集成。
设计变量，单元和装置的设计变量的计算及变量组的规定。
第二章单级汽液平衡过程 4学时本章重点难点：相平衡常数简化计算、泡露点温度压力的计算、闪蒸问题的判断。
1. 相平衡常数的计算（1学时）相平衡关系及其表达方式，状态方程法和活度系数法计算相平衡常数，活度系数法计算相平衡常数的简化方式。
2. 泡点/露点温度、压力的计算（2学时）多组分物系泡点温度和压力的计算及露点温度和压力的计算。
3. 闪蒸计算（1学时）等温闪蒸和部分冷凝过程；绝热闪蒸过程，包括对闪蒸问题的判断。
第三章多组分多级分离过程的分析与计算 8学时本章重点难点：多组分精馏简捷计算方法、萃取精馏、共沸精馏、反应精馏。
1. 精馏的简捷法计算（4学时）关键组分、最小回流比、最少理论板数和组分分配；实际回流比和理论板数；用Underwood-Fenske -Gilliland方法简捷计算各参数。
分离化工课程设计
分离化工课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握分离化工的基本原理、方法和应用，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–掌握分离化工的基本概念、原理和分类。
–了解常见的分离技术及其应用领域。
–理解分离过程中的影响因素和优化方法。
2.技能目标：–能够运用所学知识分析和解决分离化工问题。
–能够运用实验方法和仪器进行分离实验。
–能够运用计算机软件进行分离过程的设计和优化。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的创新意识和团队合作精神。
–培养学生对化工行业的兴趣和责任感。
–培养学生的安全意识和环境保护意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括分离化工的基本原理、常见分离技术及其应用。
具体安排如下：1.分离化工的基本原理：–分离化工的概念和分类。
–分离过程中的质量守恒和能量守恒。
–分离过程中的影响因素和优化方法。
2.常见分离技术：–过滤、离心、膜分离、吸附等物理分离技术。
–蒸馏、萃取、吸收等化学分离技术。
–气体净化、液体净化、固体净化等应用案例。
3.实践操作：–实验操作：进行分离实验，熟悉实验方法和仪器使用。
–设计练习：运用计算机软件进行分离过程的设计和优化。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
具体运用如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握分离化工的基本原理和知识。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解分离技术的应用和解决实际问题的方法。
4.实验法：通过实验操作，培养学生的实践能力和实验技能。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体选择如下：1.教材：选用权威、实用的分离化工教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关的分离化工参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作教学PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备：配置适当的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
天津大学 化工分离工程 教案 习题和解答
7.1.1 最小分离功分离的最小功表示了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，实际分离过程能耗应尽量接近最小功。
图 7-1 连续稳定分离系统由热力学第一定律：(7-1)和热力学第二定律（对于等温可逆过程）：(7-2)得到等温下稳定流动的分离过程所需最小功的表达式：（ 7-3 ）即或表示为自由能的形式：（ 7-4 ）或表示为逸度的形式：（ 7-7 ）一、分离理想气体混合物对于理想气体混合物：(7-8) 对于由混合物分离成纯组分的情况：（ 7-9 ）在等摩尔进料下，无因次最小功的最大值是 0.6931 。
对于分离产品不是纯组分的情况：过程的最小分离功等于原料分离成纯组分的最小分离功减去产品分离成纯组分所需的分离功。
[例7-1]二、分离低压下的液体混合物（ 7-10 ）对于二元液体混合物分离成纯组分液体产品的情况：（ 7-11 ）可见，除温度以外，最小功仅决定于进料组成和性质，活度系数大于 1 的混合物比活度系数小于 1 的混合物需较小的分离功。
当进料中两组分不互溶时，—W min,T =0 。
[例7-2][例7-3]7.1.2 非等温分离和有效能当分离过程的产品温度和进料温度不同时，不能用自由能增量计算最小功，而应根据有效能来计算。
有效能定义：有效能是温度、压力和组成的函数。
稳态下的有效能平衡方程：（ 7-18 ）等当功：（ 7-19 ）系统的净功（总功）：（ 7-20 ）过程可逆时，可得最小分离功：（ 7-21a ）该式表明，稳态过程最小分离功等于物流的有效能增量。
7.1.3 热力学效率和净功消耗分离过程的热力学效率：系统有效能的改变与过程所消耗的净功之比。
(7-22)普通精馏操作（图 7-2）过程所消耗的净功：图 7-2 普通精馏塔(7-23)实际分离过程，热力学效率必定小于 1 。
试求20 ℃ 、 101.3kPa 条件下，将 lkmol 含苯 44% （摩尔）的苯－甲苯溶液分离成纯组分产品所需的最小分离功。
天津大学化工分离工程教案第5章多组分多级分离的严格计算
第6章 多组分多级分离的严格计算
主要内容及要求： 学习并掌握多组分多级分离过程理论
模型的建立及求解。 重点：
泡点法（BP法）、流率加和法（SR法）。
复习 精馏简捷计算 ——FUG法
Fenske
Underwood
Gilliland
NT
Rm
N、R
吸收简捷计算 ——平均吸收因子法
N
=
lg(
A-j 1-j
GiM, j = L j-1 xi, j-1 + V j+1 yi, j+1 + F j zi, j - ( L j + U j ) xi, j - (V j + W j ) yi, j = 0
i=1,2,…C
（2）相平衡关系式（E－eq.）：C个
G
E i, j
=
yi, j
- Ki,j xi,j
=0
B1
C1
A2 B2 C2
Aj B j C j
x
i
,1
xi,2
D1
D2
x
i
,
j
=
D
j
AN-1
B N-1
C
N-1
i =1
- 1.0 = 0
四、Vj的计算
通过物料衡算和热量衡算得到二对角线矩阵方程：
2 3 3
N-2
V3 2 - 2V2
《化工分离工程》教案
课时安排：10 学时
教学课型：理论课 实验课√ 习题课□ 实践课□ 其它□
题目（教学章、节或主题）：
实验教学内容
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 通过实验达到对化工分离过程加深理解的目的
教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：
实验一：共沸精馏 设计型实验（6 学时）
1、实验目的 1）．了解工业无水乙醇的制备方法； 2）．了解共沸精馏的基本原理和实验装置的使用方法； 3）．训练设计实验方案的能力。
《化工分离工程》 教案
2009~ 2010 学年 第 二 学期
学 院、 系 室 课程名称 专业、年级、班级 主讲教师
化学工程系 化工分离工程 化工 2007 级
陈彦
福建农林大学
课程的目的和任务：
本课程面向化学工程与工艺专业，为专业核心课，学分 2.5 分，学时为 50，讲授 40 学时，实验 10 学时。 二、本课程的性质、地位和任务
6．4．2‘内外法算法 6．5 非平衡级模型简介 教学方式、手段、媒介：以多媒体为主
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2009~ 2010 学年 第 二 学期
学 院、 系 室 课程名称 专业、年级、班级 主讲教师
化学工程系 化工分离工程 化工 2007 级
陈彦
福建农林大学
课程的目的和任务：
本课程面向化学工程与工艺专业，为专业核心课，学分 2.5 分，学时为 50，讲授 40 学时，实验 10 学时。 二、本课程的性质、地位和任务
题目（教学章、节或主题）：
第一章 绪 论
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的要求：
1. 了解分离操作在化工生产中的重要性； 2. 掌握传质分离过程的分类和特征； 3. 了解本课程的任务和内容。 教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）： 分离操作在化工生产中的重要性；传质分离过程的分类和特征；本课程的任务和内容。 第一 节 分离操作在化工生产中的重要性 第二节传质分离过程的分类和特征 1．2．1平衡分离过程 1．2．2速率分离过程 第三节本课程的任务和内容 教学方式、手段、媒介：以多媒体为主 黑板设计：左边幻灯，右边板书 讨论、思考题、作业：
教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）： 相平衡；多组分物系的泡点和露点计算；闪蒸计算。
教学内容：
第 一 节 相 平 衡 13 2．1．1相平衡关系 2．1．2相平衡常数的计算
第二节多组分物系的泡点和露点计算 2．2．1泡点温度和压力的计算 2．2．2露点温度和压力的计算
第 三 节 闪蒸过程的计算 2．3．1等温闪蒸和部分冷凝过程 2．3．2 绝热闪蒸过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教 材：
授课教材 陈洪钫，刘家祺．化工分离过程．北京：化学工业出版社，2005 年
主要参考书目 刘家祺．分离过程．北京：化学工业出版社，2002 年
叶庆国 分离工程学习指导与习题集 北京：化学工业出版社，2009 年
蒋维钧．新型传质分离技术．北京：化学工业出版社，2006 年
课时安排： 2 学时
教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 其它□
本章内容应作为本课程的重点之一。
教学方式、手段、媒介：以多媒体为主
黑板设计：左边幻灯，右边板书
讨论、思考题、作业：
教师姓名： 陈彦 职称：副教授 10 年 3 月 1 日
课时安排： 14 学时
教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 其它□
题目（教学章、节或主题）：
第三章 多组分精馏和特殊精馏
通过理论教学
1．了解化工工艺学研究的主要内容和方法，化工工艺学在化工生产中的地位和作用； 2．了解化学工业的发展简史和当代化学工业的发展趋势； 3．掌握化学工艺的基本概念和理论基础，每个典型工艺过程的特点和基本内容，并能提出各工艺的最 新技术进展； 4．在化工过程的理论与实际方面建立较为系统而扎实的基础，能较好地应用物理、化学、化工基础知 识来分析和解决问题； 5．初步掌握化工工艺过程开发的基本思路和技巧，并对化工工艺的设计与控制、化工工艺过程，经济 评价以及计算机辅助设计也有一定了解。
利用已学的《物理化学》、《化工原理》、《化工热力学》等课程中有关系相平衡热力学、动力学的微观机 理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。同时，本课程又是《化 工工艺设计与化工过程开发》的基础，它与《化工反应工程》紧密相连，只有这些课学好了才能学好这门课， 做好毕业设计。
本课程是高等学校化学工程及工艺专业（本科）的一门专业课。是学生在具备了物理化学、化工原 理、化工热力学等技术基础知识后的一门专业主干课。化工分离工程是研究过程工业中物质分离和纯化的工 程技术学科。本课程讲授传质与分离工程的原理和应用，以及化工分离过程中一些主要分离单元操作和分离 工程领域的研究进展。它利用前期课程中介绍的有关相平衡、热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机 理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。通过本课程的学习，学 生应掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格的计算方法和强化改进操作的途径，对一些 新分离技术有一定的了解。
教师姓名： 陈彦 职称：副教授 10 年 3 月 1 日
课时安排： 6 学时
教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 其它□
题目（教学章、节或主题）：
第二章 单级平衡过程
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学目的要求：1. 掌握相平衡各种关系式及计算； 2. 掌握多组分物系的泡点和露点温度和压力的计算； 3. 掌握等温闪蒸和部分冷凝过程的计算。
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
教学目的要求：1．掌握单元的设计变量 Nie、装置的设计变量 Niu；
2．了解多组分精馏过程分析，掌握最小回流比、最少理论板数和组分分配、实际回流
比和理论板； 3. 掌握萃取精馏的基本原理，过程分析与计算；掌握共沸物的特性和共沸组成的计算，
二元非均相共沸物的精馏；了解多元共沸精馏过程； 教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：
课程的基本要求：
本课程应在物理化学、化工原理、化工热力学完成的基础上学习。 要求通过本课程的教学，使学生了解、熟悉和掌握如下知识： 1、掌握各种常用的分离过程的基本理论、操作特点、简捷和严格计算方法和强化改进操作的途径。 2、对一些新分离技术有一定的了解。 本课的教学环节包括课堂讲授，学生自学，习题，答疑和期末考试。为后续课程的学习和工作奠定良好 的基础。本课程着重基本概念的理解，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。从分离过程的共性出 发，讨论各种分离方法的特征。强调将工程与工艺相结合的观点，以及设计与分析能力的训练；强调理论联 系实际，以提高解决问题的能力。学生期末成绩评定由三方面组成，平时作业成绩占 20%，测验成绩占 10%， 考查（试）成绩占 70%。
着重基本概论的理解，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。从分离过程的共性出发，讨论各 种分离方法的特征。强调将工程和工艺相结合的观点，以及设计和分析能力的训练；强调理论联系实际，以 提高解决问题的能力。为毕业后从事本学科的工程技术工作和研究工作打下比较牢固的理论与实践基础。
本课程通过课堂讲授、要求学生