化工分离工程技术培训教材.pptx

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;
• 湿法提取过程也用于磷和硼等无机矿产的生产 过程。
• 其他：
• 食品、乳品和饮料工业 • 材料工业 • 生化工业 • 环境保护
• 分离过程的重要性
• 原料净化 • 产品提纯 • 有效组分回收 • 污染物处理
典型的化工生产装置包括： 反应器；原料、中间产物和产品的分离设备； 泵、换热器；
原料 预处理 反应 分离 粗产品 精制 产品
通过本课程的学习，要求我们
1）正确理解化工分离工程的有关基本概念和理论；
2）理解各概念之间的联系和应用；
3）掌握化工分离工程的基本计算方法；
4）能够理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产
和设计中的有关问题；
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：
• 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
• ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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；
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
液体 液体 液体+液体 液体+液体
膜对不同离子的选择 性渗透
胶质在电场下的迁 移速率差异
溶质溶解度与溶剂 在膜中的扩散速率 分子大小差异
1.2 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，
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。
分离工程
三废处理
分离贯穿化工过程，占有十分重要的地位。 分离过程的费用占总投资的50～90％。
二、分离过程的分类
（一）分离过程的分类
级数： 单级、多级
相态： 固—固、固—液、固—气、气—液、 液—液、气—气
有无传质发生： 机械分离、传质分离
处理两相以上的混合物 如过滤、沉降、离心分离等。
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）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
• 石油化学工业以上述原料生产种类极多、范围 极广的各种化学品，例如塑料、合成纤维、合 成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染 料等；
• 炼油和石油化工过程紧密结合，各种分离操作 是其生产过程必不可少的组成部分。
• 蒸馏是炼油和石油工业中最主要的分离操作过程之一。常压蒸馏和减压蒸 馏按照沸程不同进行石油产品分离；
WHY
WHY SEPARATE?
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；
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.
• 除此以外，萃取用于溶剂脱蜡，润滑油精制，溶剂脱沥青和芳烃抽提等； 吸附用于分子筛脱蜡、C8芳烃分离、烯烃和烷烃的分离等。
： • 医药工业
• 分离技术在保证药物生产及其质量中起着关键 作用；
• 抗生素等发酵类医药产品的生产中，大量应用 着过滤、萃取、吸附、膜分离、离子交换、结 晶、干燥等分离技术；
化工分离工程
Chemical Separation Engneering
课程简介
化工分离工程是化学工程学科的重要组成部分，是化 学工程与工艺专业的一门专业必修课。本课程的任务 是利用相平衡热力学、动力学的微观机理，传热、传 质和动量传递理论来研究化工及其它相关过程中复杂 物质的分离和纯化技术，分析和解决在化工生产、设 计和科研中常用的分离过程的理论和实际问题。
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