分离工程
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• 传质方程
– 质量传递速率的计算
1.1 教材体系
• 分离工程
袁惠新 中国石化出版社
• 化工分离过程
陈洪钫 刘家祺 化学工业出版社
• 化工分离工程
宋华 陈颖 哈尔滨工业大学出版社
• 膜分离 • 超临界萃取 • 渗透蒸发与蒸汽渗透 • 分子印迹技术
• Separation Process
C. Judson King University of California
用 质
吸收
气体
不挥发 性液体
液体， 蒸气
溶解度
用乙醇胺 类吸收
量 分 离 剂 的 普 通 平 衡 过 程
萃取 沥取或 洗涤
沉淀
吸附
离子交 换
液体
固体
液体 气体 或液 体 液体
不互溶 液体
溶剂
化学反 应物
固体吸 附剂
固体树 脂
两种液 体
液体， 固体
液体， 固体
液体， 固体
液体， 固体树 脂
溶解度
溶解度
热量
冷量 热量和 冷量 热量
干固体 水蒸气
，
升华点
固体， 蒸气
凝华点
两种流 体
组成不 同的固 体
在两个不 同温度下 的反应平 衡常数
凝固点或 溶解度
食品脱 水[5]
苯二酸 酐的精 制[2]
氢和氘 的分离[6]
金属的 超提纯[7]
气提 应
液体
不凝性 气体
液体， 蒸气
挥发度
从原油馏 分中除去 轻烃[1，2]
1.3 分离过程概述
Feed Stream One or more
Separation Agent
（matter or energy） 分离装置
Separation Device
Product
Streams （different in composition）
分离过程的分类
• 传质分离与机械分离； • 平衡分离过程与速率控制分离过程； • 能量分离剂过程与质量分离剂过程； • 相平衡分离、速度差分离与反应分离过程； • 相变分离与非相变分离过程； • 按分离过程的功能要求分，有提取、净化（澄清、提纯或精制）、浓
反渗透
超滤
气体
缩、干燥、洗涤、分级等等； • 按分离过程的程度或精度分，有粗分离（如压榨、筛分、旋流分离
等）、细分离（如重力沉降、细过滤）、和精分离（如精过滤、离心 分离、蒸发、蒸馏、膜分离等）三个级别。
表1-1 常见的分离剂
能量 分离 剂
机械能（重力、离心力、压力等）、光能、 电能、磁能、热量、冷量等
质量 分离 剂
实例
使 萃取蒸
用 几
馏和恒 沸蒸馏
液体
种
分 包合
液体
离
剂 的 平
加合结 晶
液体
衡
过
程
液体和 热量
液体， 蒸气
挥发度
回收丁二 烯[2]
包合分 子和冷 量
加合物 和冷量
液体， 固体
液体， 固体
选择性的进 入晶体结构 中
选择性的进 入晶体结构 中
用于海水 淡化的水 合过程
二甲苯异 构体的分 离[19]
速 率 控
清除洗衣废 水中的洗涤 剂；矿石浮 选[14，15]
强
加
梯 度
等电位 聚焦
液体
电 场 ； 几 种 液 等电点（pH 蛋 白 质 的
pH值
体
值）
分离[16，17]
的 平 衡 过
等容超 速离心 分离
液体
离心力； 密度梯 度
几 体
种
液
压力扩散
生物物质 的分离[18]
程 名 称 进 料 分离剂
产品
分离原理
McGraw-Hill Book Company
• Separation and Purification
Edmond S Perry
1.2 课程安排
• 概述及机械分离 • 多组分精馏 • 萃取精馏 • 共沸精馏 • 反应精馏 • 盐效精馏 • 分离过程的节能(一) • 分离过程的节能(二)
• 结晶 • 吸附 • 超临界萃取 • 膜分离原理 • 膜分离应用 • 渗透汽化 • 分离过程设计 • 总复习
溶剂、吸收液、吸附剂、交换树脂、表面 活性剂、酸、碱、化学反应物、过滤介质、 助滤剂、膜、微生物，等等。
名称
表1-2 传质分离过程的种类
进 料
分离剂
产品
分离原理
实例
应 用
蒸发
液体 热量
液体, 蒸 挥发度（蒸 果 汁 浓 缩
汽
气压）
[2，3]
能
量 分
闪急 膨胀
液体
减 压 (能 液体, 蒸 挥发度（蒸 闪 蒸 法 淡
气体扩 散
分离扩 散
热扩散
气体
气体 气体 或液 体
压力梯 度
可凝蒸 气
温度梯 度
几种气 体
几种气 体
几种气 体或液 体
Knudsen 速 率或通过多 孔隔离层的 扩散速率 对于错流蒸 气吹扫运动 的扩散系数
热扩散速率
从天然 UF6 中 浓 缩同U位23素5F6的 分离；从 甲烷中分 离氦气等
同位素分 离[20]
量)
汽
气压）
化海水[4]
离
剂 精馏 的
液体 和或 气体
热量
液体, 蒸 挥发度（蒸
汽
气压）
普 通 结晶 平
液体
冷却或 加热蒸 发
液体， 固体
凝固点或溶 解度
衡
过 程
固体 干燥
湿固 体
热量
干固体， 湿气体
挥发度
食品脱水
[5]
冷冻 干燥
凝华
双温 度交 换反 应
区域 熔融
冷冻 的含 水固 体 整气
流体
固体
阻止与树脂 电荷相同的 物质吸附
核酸的分离
[10]
毛细作用； 纸或凝胶 相
湿纸的若 干区域
选择性溶解 度和两相中 的吸附势
蛋白质的分 离[11]
固定的配 位基体
液体，配 位支承固 体
与配位基体 的可逆化学 反应
酶的分离[12，
13]
空气泡 （有时还 加表面活 性剂）
两种液体
在气液界面 上积聚的趋 势
生成不溶性 沉淀
吸附势 质量作用定 律用于适当 的阴离子或 阳离子
CO2H2S
从烧结矿 石中沥取 CuSO4[2] 石灰-苏打 水的处理[9] 用固体干 燥剂干燥 气体[2]
水的软化[2]
离子排 斥
液体
纸上色 层分离
液体
配位比 率色层 分离
液体
气泡分 馏，泡 沫分馏
液体
吸附性固 体离子交 换树脂
液体，固 体树脂
制 过
质谱分 离
气体
程
Biblioteka Baidu
渗析
液体
电渗析 液体
磁场
选择性 膜；溶 剂 阴离子 和阳离 子膜； 电场
几种气 体
几种液 体
几种液 体
单位质量的 电荷量
通过膜时的 扩散传递速 率
阴离子膜只 通过阴离子 的趋势
同位素分 离[21，22] 制造人造 丝时回收 NaOH； 人工肾
微咸水淡 化[2]
气体渗 透
电泳
电解加 反应 沉降式 超速离 心机
• 《化工原理》《分离过程》《传递》之间 的关系；
• 举例：质量传递在精馏、吸收过程中的体 现；
• 质量守恒定律
– 连续性方程
• 能量守恒定律
– 热传导等传热模型
• 动量守恒定律
– 牛顿粘性定律 – 运动方程 惯性力=重力-净压力+粘性力 – 速度分布方程 – 柏努利方程 – 粘度导热系数扩散系数的估算
– 质量传递速率的计算
1.1 教材体系
• 分离工程
袁惠新 中国石化出版社
• 化工分离过程
陈洪钫 刘家祺 化学工业出版社
• 化工分离工程
宋华 陈颖 哈尔滨工业大学出版社
• 膜分离 • 超临界萃取 • 渗透蒸发与蒸汽渗透 • 分子印迹技术
• Separation Process
C. Judson King University of California
用 质
吸收
气体
不挥发 性液体
液体， 蒸气
溶解度
用乙醇胺 类吸收
量 分 离 剂 的 普 通 平 衡 过 程
萃取 沥取或 洗涤
沉淀
吸附
离子交 换
液体
固体
液体 气体 或液 体 液体
不互溶 液体
溶剂
化学反 应物
固体吸 附剂
固体树 脂
两种液 体
液体， 固体
液体， 固体
液体， 固体
液体， 固体树 脂
溶解度
溶解度
热量
冷量 热量和 冷量 热量
干固体 水蒸气
，
升华点
固体， 蒸气
凝华点
两种流 体
组成不 同的固 体
在两个不 同温度下 的反应平 衡常数
凝固点或 溶解度
食品脱 水[5]
苯二酸 酐的精 制[2]
氢和氘 的分离[6]
金属的 超提纯[7]
气提 应
液体
不凝性 气体
液体， 蒸气
挥发度
从原油馏 分中除去 轻烃[1，2]
1.3 分离过程概述
Feed Stream One or more
Separation Agent
（matter or energy） 分离装置
Separation Device
Product
Streams （different in composition）
分离过程的分类
• 传质分离与机械分离； • 平衡分离过程与速率控制分离过程； • 能量分离剂过程与质量分离剂过程； • 相平衡分离、速度差分离与反应分离过程； • 相变分离与非相变分离过程； • 按分离过程的功能要求分，有提取、净化（澄清、提纯或精制）、浓
反渗透
超滤
气体
缩、干燥、洗涤、分级等等； • 按分离过程的程度或精度分，有粗分离（如压榨、筛分、旋流分离
等）、细分离（如重力沉降、细过滤）、和精分离（如精过滤、离心 分离、蒸发、蒸馏、膜分离等）三个级别。
表1-1 常见的分离剂
能量 分离 剂
机械能（重力、离心力、压力等）、光能、 电能、磁能、热量、冷量等
质量 分离 剂
实例
使 萃取蒸
用 几
馏和恒 沸蒸馏
液体
种
分 包合
液体
离
剂 的 平
加合结 晶
液体
衡
过
程
液体和 热量
液体， 蒸气
挥发度
回收丁二 烯[2]
包合分 子和冷 量
加合物 和冷量
液体， 固体
液体， 固体
选择性的进 入晶体结构 中
选择性的进 入晶体结构 中
用于海水 淡化的水 合过程
二甲苯异 构体的分 离[19]
速 率 控
清除洗衣废 水中的洗涤 剂；矿石浮 选[14，15]
强
加
梯 度
等电位 聚焦
液体
电 场 ； 几 种 液 等电点（pH 蛋 白 质 的
pH值
体
值）
分离[16，17]
的 平 衡 过
等容超 速离心 分离
液体
离心力； 密度梯 度
几 体
种
液
压力扩散
生物物质 的分离[18]
程 名 称 进 料 分离剂
产品
分离原理
McGraw-Hill Book Company
• Separation and Purification
Edmond S Perry
1.2 课程安排
• 概述及机械分离 • 多组分精馏 • 萃取精馏 • 共沸精馏 • 反应精馏 • 盐效精馏 • 分离过程的节能(一) • 分离过程的节能(二)
• 结晶 • 吸附 • 超临界萃取 • 膜分离原理 • 膜分离应用 • 渗透汽化 • 分离过程设计 • 总复习
溶剂、吸收液、吸附剂、交换树脂、表面 活性剂、酸、碱、化学反应物、过滤介质、 助滤剂、膜、微生物，等等。
名称
表1-2 传质分离过程的种类
进 料
分离剂
产品
分离原理
实例
应 用
蒸发
液体 热量
液体, 蒸 挥发度（蒸 果 汁 浓 缩
汽
气压）
[2，3]
能
量 分
闪急 膨胀
液体
减 压 (能 液体, 蒸 挥发度（蒸 闪 蒸 法 淡
气体扩 散
分离扩 散
热扩散
气体
气体 气体 或液 体
压力梯 度
可凝蒸 气
温度梯 度
几种气 体
几种气 体
几种气 体或液 体
Knudsen 速 率或通过多 孔隔离层的 扩散速率 对于错流蒸 气吹扫运动 的扩散系数
热扩散速率
从天然 UF6 中 浓 缩同U位23素5F6的 分离；从 甲烷中分 离氦气等
同位素分 离[20]
量)
汽
气压）
化海水[4]
离
剂 精馏 的
液体 和或 气体
热量
液体, 蒸 挥发度（蒸
汽
气压）
普 通 结晶 平
液体
冷却或 加热蒸 发
液体， 固体
凝固点或溶 解度
衡
过 程
固体 干燥
湿固 体
热量
干固体， 湿气体
挥发度
食品脱水
[5]
冷冻 干燥
凝华
双温 度交 换反 应
区域 熔融
冷冻 的含 水固 体 整气
流体
固体
阻止与树脂 电荷相同的 物质吸附
核酸的分离
[10]
毛细作用； 纸或凝胶 相
湿纸的若 干区域
选择性溶解 度和两相中 的吸附势
蛋白质的分 离[11]
固定的配 位基体
液体，配 位支承固 体
与配位基体 的可逆化学 反应
酶的分离[12，
13]
空气泡 （有时还 加表面活 性剂）
两种液体
在气液界面 上积聚的趋 势
生成不溶性 沉淀
吸附势 质量作用定 律用于适当 的阴离子或 阳离子
CO2H2S
从烧结矿 石中沥取 CuSO4[2] 石灰-苏打 水的处理[9] 用固体干 燥剂干燥 气体[2]
水的软化[2]
离子排 斥
液体
纸上色 层分离
液体
配位比 率色层 分离
液体
气泡分 馏，泡 沫分馏
液体
吸附性固 体离子交 换树脂
液体，固 体树脂
制 过
质谱分 离
气体
程
Biblioteka Baidu
渗析
液体
电渗析 液体
磁场
选择性 膜；溶 剂 阴离子 和阳离 子膜； 电场
几种气 体
几种液 体
几种液 体
单位质量的 电荷量
通过膜时的 扩散传递速 率
阴离子膜只 通过阴离子 的趋势
同位素分 离[21，22] 制造人造 丝时回收 NaOH； 人工肾
微咸水淡 化[2]
气体渗 透
电泳
电解加 反应 沉降式 超速离 心机
• 《化工原理》《分离过程》《传递》之间 的关系；
• 举例：质量传递在精馏、吸收过程中的体 现；
• 质量守恒定律
– 连续性方程
• 能量守恒定律
– 热传导等传热模型
• 动量守恒定律
– 牛顿粘性定律 – 运动方程 惯性力=重力-净压力+粘性力 – 速度分布方程 – 柏努利方程 – 粘度导热系数扩散系数的估算