现代分离技术(复习提纲)优秀课件
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2021现代化合物分离技术PPT优秀资料
某组份2的调整保留值与组份1的调整保留值之比，称为
相对保留值：2.1t NhomakorabeaR2
t
R1
VR2 VR1
由于相对保留值只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、 柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它是色谱法中， 特别是气相色谱法中，广泛使用的定性数据．
2.保留指数是柯瓦（Kovats）于1958年所提出的， 所以又称柯瓦指数。它是目前使用最广泛并被国际 上公认的定性指针。它具有重现性好、标准统一及
色谱法共同的特点是具备两个相：不动的一相， 称为固定相（stationary phase）；另一相是携带 样品流过固定相的流动体，称为流动相（mobile phase）。当流动相中样品混合物经过固定相时， 就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结 构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也 有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分 在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的 次序从固定相中流出。
第一节：色谱法分类
一．按流动相与固定相的分子聚集状态分类
1.按流动相聚集状态 气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC） 液体为流动相的色谱称液相色谱（LC） 超临界流体为流动相的色谱称为超临界流体色谱法（SFC）
2.按固定相的聚集状态
根据固定相是固体吸附剂还是固定液（附着在惰性 载体上的一薄层有机化合物液体），又可分为气固色谱 （GSC）和气液色谱（GLC）．
〔一〕 色谱峰区域宽度 1．标准差(standard
deviation；σ) 是正态色谱流出曲
线上两拐点间距离之半 。
σ越大，组分越分 散；反之越集中。
2．半峰宽 (peak width at half height；W1/2)
是峰高一半处的峰宽。
[课件]现代分离技术 第一章 绪论PPT
![[课件]现代分离技术 第一章 绪论PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/50b0bfd27c1cfad6195fa779.png)
2018/12/10
20
1.3 分离、纯化技术的类型 按分离原理不同分为以下几种类型： （1）按蒸气压不同（沸点不同）实现分离 的技术有： 蒸发 普通蒸馏 减压蒸馏 水蒸气蒸馏
蒸馏
分馏
2018/12/10
21
（2）按在两相中溶解度不同或分配比不同 实现分离的技术有： 经典萃取 双水相萃取 逆流分配 超临界萃取 （3）依靠物质从过饱和溶液中结晶析出的 性质实现分离的技术有： 结晶 重结晶 多步结晶 沉淀法
2018/12/10
从熔点、沸点、折光、密度、酸碱性、 分子量、溶解度和吸附性能等方面考查，有 些物质在某些性质上接近，在其他性质上差 别大，而另一些物质也许正好相反。这就决 定了我们只有选择某些合适的方法，利用分 离对象组份间性质有差异的条件实现分离。 所以要求有多种多样的分离方法，以适应实 际需要。
17
（2）主要利用化合物物理性质的差异进行分离 如：蒸馏 — 利用沸点差异 重结晶 — 利用溶解度差异 色谱 — 利用吸附性能差异 膜分离 — 利用分子量的大小不同
2018/12/10
18
（3）每种分离方法均有适应性及局限性
每种分离方法、分离材料、分离工艺都
是依据不同的分离对象、分离目的而确定
的，当分离对象与目的改变时，分离技术 也要重新选择。
OH N H CH3 CH3
• 左旋体有疗效；
• 右旋体不仅无疗效，而 且还干扰左旋的作用
④ 5-乙基-5(1,3-二甲基丁基)巴比妥酸盐
O CH3 CHCH2CH C2H5 H N O NH O
• S-（-）抑制中枢神经 （催眠镇痛药）
CH3 CH3
• R-（+）惊厥剂
15
2018/12/10
几种现代分离方法及应用ppt课件
什么是超导磁分离
以超导体作为磁体材料的一种磁分离技术。
6
1 超导磁分离
按装置原理分类 磁凝聚分离 磁盘分离 高梯度磁分离法。 按产生磁场的方式分类 永磁分离 电磁分离
分类
按工作方式分类 连续式 间断式
按颗粒物去除方式 磁凝聚沉降分离 磁力吸着分离
7
1 超导磁分离
超导磁分离技术的应用
• 矿石选矿 • 高岭土提纯 • 燃煤脱硫 • 污水处理
1
2、烷 基多苷、玫瑰油、姜 油、辣椒红色素等。
4
5
化学产业
高碳醇、碳氢化合物、芥酸 酰胺、油酸酰胺、塔尔油、 硅油、润滑油、真空泵油、 制动液、沥青脱蜡、粗石蜡、 微晶蜡、焦油、废油回收等。
医药产业
酸性氯化物、氨基酸 酯、葡萄糖衍生物、 茄尼醇、萜烯烃、自 然及合成维生素等。
13
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
刮膜式（在釜中设置 一聚四氟乙烯制的转 动刮板，既保证液体 能够均匀覆盖蒸发表 面，又可使下流液层 得到充分的搅动，从 而清华传热、传质过 程。）
14
2 分子蒸馏
分子蒸馏 技术应用
食品产业
精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸 及其衍生物、二聚酸、生养 酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛 油及猪油脱胆固醇、小麦胚 芽油、乳酸、双甘油酯、辣 椒油树脂、植物蜡等。
33
7 电解分离法
电解分离法的应用
提炼金、银、 铜、铅、锌、 铝等，在分析 测试中也获得 广泛应用。
34
致谢
THANK YOU☺ 35
应用范围广
百分之七十以上的有 机化合物可用高效液 相色谱分析，特别是 高沸点、大分子、强 极性、热稳定性差化 合物的分离分析，显 示出优势。
5
以超导体作为磁体材料的一种磁分离技术。
6
1 超导磁分离
按装置原理分类 磁凝聚分离 磁盘分离 高梯度磁分离法。 按产生磁场的方式分类 永磁分离 电磁分离
分类
按工作方式分类 连续式 间断式
按颗粒物去除方式 磁凝聚沉降分离 磁力吸着分离
7
1 超导磁分离
超导磁分离技术的应用
• 矿石选矿 • 高岭土提纯 • 燃煤脱硫 • 污水处理
1
2、烷 基多苷、玫瑰油、姜 油、辣椒红色素等。
4
5
化学产业
高碳醇、碳氢化合物、芥酸 酰胺、油酸酰胺、塔尔油、 硅油、润滑油、真空泵油、 制动液、沥青脱蜡、粗石蜡、 微晶蜡、焦油、废油回收等。
医药产业
酸性氯化物、氨基酸 酯、葡萄糖衍生物、 茄尼醇、萜烯烃、自 然及合成维生素等。
13
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
刮膜式（在釜中设置 一聚四氟乙烯制的转 动刮板，既保证液体 能够均匀覆盖蒸发表 面，又可使下流液层 得到充分的搅动，从 而清华传热、传质过 程。）
14
2 分子蒸馏
分子蒸馏 技术应用
食品产业
精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸 及其衍生物、二聚酸、生养 酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛 油及猪油脱胆固醇、小麦胚 芽油、乳酸、双甘油酯、辣 椒油树脂、植物蜡等。
33
7 电解分离法
电解分离法的应用
提炼金、银、 铜、铅、锌、 铝等，在分析 测试中也获得 广泛应用。
34
致谢
THANK YOU☺ 35
应用范围广
百分之七十以上的有 机化合物可用高效液 相色谱分析，特别是 高沸点、大分子、强 极性、热稳定性差化 合物的分离分析，显 示出优势。
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现代分离技术-绪论 PPT课件
组（族）分离—将性质相近的一类组分一起分离。
1. 石油炼制中的轻重油分离;
2. 中药有效成分的分离.
单一分离—将某一组分以纯物质形式分离出来。
1. 工业上纯物质的制备；
2. 化学标准品的制备； 3. 药物对映异构体的分离。
单一分离结果的主要形式
相互完全分离 (a,b,c,……) (a) + (b) + (c) + …… 从混合物中分离出某种物质 (a,b,c,……) (a) + (b,c,……) 部分分离 (a,b,c,……) (a,b) + (b,c) + ……
G总＝势能项＋熵项＝µ i＋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）
1.4 分离方法的类型
一般分离过程
能量或分离剂 原料（混合物） 目标产物
分离装置
残余物
1.4 分离方法的类型
可用于分离的物质性质
过程不能自发进行熵减少
实例：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
实例：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）
分离技术的特点 分离对象种类繁多（所有天然和合成物质） 分离目的各不相同（检测、制备、定性定量） 分离规模差别很大（g级吨级）
1. 2. 3.
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现代分离技术
复习提纲
1
2
河南师范大学 姜聚慧制作
课程简介
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。 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，灵活分析和解决问题；
3
河南师范大学 姜聚慧制作
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
参考书：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社2. 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.
4
第一章 绪论
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
18
混合物的相态
判断混合物在指定温度和压力下是否处
于两相区 = 1 T TB 进料处于泡点
ki Zi Zi ki
> 1 T TB 可能为汽液两相区 < 1 T TB 进料为过冷液体
= 1 T TD 进料处于露点 > 1 T TD 可能为汽液两相区 < 1 T TD 进料为过热蒸汽
19
混合物的 相态判断
7
河南师范大学 姜聚慧制作
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
12
②约束数
⑴物料平衡式：C个组分有C个 ⑵能量平衡式：一个系统一个
⑶相平衡关系式：C( 1) : 相数
⑷内在关系：约定的关系 如已知的等量、比例关系
13
二、单元的设计变量
Nae NDe NxeN Nax： :固可定调设设计计变变量量
N a e 为1的三类单元为分配器单元、换热单
元、侧线采出单元
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
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
9
河南师范大学 姜聚慧制作
第二章 料液的预处理与固液分离
1、加热（巴氏杀菌法） 2、凝聚与絮凝（凝聚值、絮凝机理） 3、沉降－离心－过滤
（Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining）
与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
5
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。
河南师范大学 姜聚慧制作
处理均相混合物
6
（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。
14
三、设备的设计变量确定方法
15
四、多组分物系泡点和露点的计算
泡点计算
设 T ( P ) P ( T ) 已 求 k 知 i k i x i k i x i 1 Y T B T
调整T（P）
N
16
多组分泡点温度的计算中，目标函数和迭代变量是
：
(a). kixi 10和Tb
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
8
河南师范大学 姜聚慧制作
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
10
河南师范大学 姜聚慧制作
第三章 多组分精馏
一、设计变量 1、定义
NDNvNc
N v 描述系统所需的独立变量总数 N c 各独立变量之间可以列出的方程式数
和给定的条件，为约束关系数
11
2、独立变量与约束数
①独立变量数
单相物流：相律 fC2C1
相律所指的独立变量指强度性质 必须加上物流的数量 独立变量数 C2 相平衡物流： 加上各相的流率 独立变量数 f 2 C 2 2 2 C 2 在 N v 中加入说明热量和功的变量数
i
(b).
yi 1 0 和Tb
i ki
(c). kixi 10和Td
i
(d).
i
yi ki
10 和Td
17
露点的计算
T ( P ) P ( T ) 已 求 k i 知 y ik i y ik i 1 Y T D T
调整T（P）
xi 10
xi 10
T TD
T TD
过冷液体 两相区
过热蒸汽
∑kiZi<1 ∑kiZi>1,∑Zi/ki>1
TD>T>TB ∑Zi/ki<1
20
五、多组分精馏的简捷计算
1. 名词解释 ①关键组分 在设计或操作控制中，有一定分离要求，
且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为 关键组分。 轻关键组分，指在塔釜液中该组分的浓度 有严格限制，并在进料液中比该组分轻的 组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出 重关键组分 塔顶 重 塔釜
复习提纲
1
2
河南师范大学 姜聚慧制作
课程简介
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。 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，灵活分析和解决问题；
3
河南师范大学 姜聚慧制作
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
参考书：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社2. 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.
4
第一章 绪论
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
18
混合物的相态
判断混合物在指定温度和压力下是否处
于两相区 = 1 T TB 进料处于泡点
ki Zi Zi ki
> 1 T TB 可能为汽液两相区 < 1 T TB 进料为过冷液体
= 1 T TD 进料处于露点 > 1 T TD 可能为汽液两相区 < 1 T TD 进料为过热蒸汽
19
混合物的 相态判断
7
河南师范大学 姜聚慧制作
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
12
②约束数
⑴物料平衡式：C个组分有C个 ⑵能量平衡式：一个系统一个
⑶相平衡关系式：C( 1) : 相数
⑷内在关系：约定的关系 如已知的等量、比例关系
13
二、单元的设计变量
Nae NDe NxeN Nax： :固可定调设设计计变变量量
N a e 为1的三类单元为分配器单元、换热单
元、侧线采出单元
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
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
9
河南师范大学 姜聚慧制作
第二章 料液的预处理与固液分离
1、加热（巴氏杀菌法） 2、凝聚与絮凝（凝聚值、絮凝机理） 3、沉降－离心－过滤
（Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining）
与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
5
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。
河南师范大学 姜聚慧制作
处理均相混合物
6
（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。
14
三、设备的设计变量确定方法
15
四、多组分物系泡点和露点的计算
泡点计算
设 T ( P ) P ( T ) 已 求 k 知 i k i x i k i x i 1 Y T B T
调整T（P）
N
16
多组分泡点温度的计算中，目标函数和迭代变量是
：
(a). kixi 10和Tb
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
8
河南师范大学 姜聚慧制作
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
10
河南师范大学 姜聚慧制作
第三章 多组分精馏
一、设计变量 1、定义
NDNvNc
N v 描述系统所需的独立变量总数 N c 各独立变量之间可以列出的方程式数
和给定的条件，为约束关系数
11
2、独立变量与约束数
①独立变量数
单相物流：相律 fC2C1
相律所指的独立变量指强度性质 必须加上物流的数量 独立变量数 C2 相平衡物流： 加上各相的流率 独立变量数 f 2 C 2 2 2 C 2 在 N v 中加入说明热量和功的变量数
i
(b).
yi 1 0 和Tb
i ki
(c). kixi 10和Td
i
(d).
i
yi ki
10 和Td
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露点的计算
T ( P ) P ( T ) 已 求 k i 知 y ik i y ik i 1 Y T D T
调整T（P）
xi 10
xi 10
T TD
T TD
过冷液体 两相区
过热蒸汽
∑kiZi<1 ∑kiZi>1,∑Zi/ki>1
TD>T>TB ∑Zi/ki<1
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五、多组分精馏的简捷计算
1. 名词解释 ①关键组分 在设计或操作控制中，有一定分离要求，
且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为 关键组分。 轻关键组分，指在塔釜液中该组分的浓度 有严格限制，并在进料液中比该组分轻的 组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出 重关键组分 塔顶 重 塔釜