分 离 过 程

分离过程分类：
分析分离 • 规模小 • 定量分析
例：色谱分离
制备分离 • 规模小 • 研究用材料
例：离心分离
工业分离 • 规模大 • 经济
例：精馏分离
化工厂中分离设备投资 约占总投资的50～90
％ ！！！
WHY
Why Separate ?
WHY
1.1 分离过程在工业生产中的地位和作用
● 化学工业领域的分离 ● 石油炼制领域的分离 ● 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
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。
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
闭路循环系统：
将过程所产生的废物最大限度地回收 和循环使用。
•••
例1：乙烯水合生产乙醇
乙
烯
循环乙烯
水
放 空 水
放 空水
氢
C2H4 + H2 0 → C2H5OH
1 2 345 6 7
化工生产 中的重要性
乙
醛
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
物
功
甲苯的分
离。
吸收 蒸出
原料 分离媒介：分离原
V
相态： 液体吸收 理：挥发
气体或 剂(MSA)； 度（蒸汽
MSA 液体 加入热量 压）有较
L或V
（ESA） 大差别
L
工业应用：
由催化裂 化装置主 蒸塔顶产 物中回收 乙烷及较 轻的烃。
萃取
或共
沸精 MSA 馏 L或V
原料 液体溶剂 相态： (MSA)或塔 汽、液 釜加热 L 或汽液 (ESA)\液 混合物 体共沸剂
清洁工艺：
环境保护 中的应用
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。
环境保护 中的应用
废物最小 化？
清洁工艺终合考虑：
环境保护 中的应用
● 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。
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
化工生产 中的重要性
3
H2
放 空
轻烃类 非芳烃
混合二甲苯 苯和甲苯 芳烃
循环混合二甲苯
H2
乙二醇
12
45
9
3 H2
67 8
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
高等教育出版社,2005年.
教材
J D Seeder, E J Henley. Separation Process Principles. 化学工业出版社，2002年8月。
教学要求与安排：
学时： 讲课40h 学分： 2.5学分 成绩评定：平时：20% 课程考试：80% 学习方法：预习、听讲、复习、做作业；课堂
产品
原
料
1
1
1
废
物 2
废
物 2
排除
2
1—单元过程；2—处理
1.2 传质分离过程的分类和特征
• 机械分离： 过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电除尘等； 用于分离由两相以上所组成的混合物；
• 传质分离； 平衡分离过程： 速率分离过程： 用于各种均相混合物的分离。
混合物
分离设备
产 品
分离媒介
平衡分离过程——借助分离媒介，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平 衡的两相中不等同的分配为依据而实现分配。
化学化工学院 Chemical Separation Processes 传质分离过程
化工分离过程
Chemical Separation Processes
主讲：夏新年
先修课程：
物理化学、化工热力学、传递过程、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：
刘家祺 主编.传质分离过程.
分离媒介：能量、溶剂或吸附剂、压力等；
一、 平衡分离过程 平衡分离过程的分离单元操作：
分离原理：工业应用：
闪
原料相态：分离媒介：挥发度 海水淡化
蒸
液体
减压
（蒸汽压）生产纯 有较大差 水；吸收
别
液的解吸。
石油裂解
精 馏
原料相态：分离媒介：
汽、液或 热量，有 汽液混合 时用机械
同上
气的深冷 分离；苯、 甲苯、二
• 气固、液固传质分离过程流（程4；h）多组分分离过程的分析、
简捷、严格计算；以及塔内流率、
• 分离过程的节能优化与集浓成度(和2h温)度分布特点 ；
课 程 要 求:
◆ 掌握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 ◆ 对于给定的混合物体系和产物分离要求， 能够选择和设计适宜的分离过程；画出分离流程
一般化工生产过程：
化工生产 中的重要性
煤 石油 天然气 生物质
废气
化
工
反应
分离
产
原
品
料
废水 污染物
副产品
杂质 洁净水
对分离的需求：
• 工程应用需要纯物质（如半导体材料）； • 原料提纯； • 材料加工需要纯物质； • 有毒有害物质或非活性物质的去除（如药物）； • 测试或检测用超纯标准品； • 混合物组成检测（如DNA检测）；
第1章 绪 论
• 分离过程在工业生产中的地位和作用 • 传质分离过程的分类和特征
什么是分离过程？
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。
讨论；答疑（时间？）
授课内容
• 绪论 （2h）
传质分Fra Baidu bibliotek在化工中的 重和介算露要内绍；点性容相多计、安平组算分排衡分、类等常的等、。数泡温的点闪任计、蒸务
和部分冷凝。
• 传质分离过程的热力学基础 （6h）
• 气液传质分离过程（18h）
• 液液传质分离过程
多组分精馏、共沸、萃取精馏、 吸收和蒸出等过程的基本原理、
(MSA)或塔
L
釜加热
(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。