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。

§教材和参考书

教材：《化工分离过程》陈洪钫刘家祺主编。

参考书：

《化工分离过程》刘家祺主编化工出版社

《分离工程》邓修主编科学出版社

《石油化工分离工程》张一安徐心茹主编华东理工大学出版社。

《有机化工分离过程》，许其佑等编著，华东化工学院出版社。

抓住重点，理清思路，善于分析，旨在应用。认真听课，积极思索，必要预习，独立解题。

§1.2 分离操作在化工生产中的重要性（作用和地位）

§分离过程在化工生产中的重要性

无论化学、石油、冶金、食品、轻工、医药、生化和原子能等工业都广泛应用分离过程，

总而言之，广泛的应用，科技的发展，环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用，并展示了分离工程的广阔前景：现代社会离不开分离技术，分离技术发展于现代社会。

化工生产中采用分离的目的主要有以下几点：

1、原料预处理；

2、产品的分离提纯；（苯乙烯生产）

3、环保和安全生产的需要；

4、防止催化剂中毒。

§分离在清洁工艺中的地位和作用

降低原材料和能源的消耗，提清洁工艺也称少废无废技术，是面向21世纪社会和经济可持续发展的重大课题，也是当今世界科学技术的重要内容之一。

清洁工艺将生产工艺和防治污染有机结合起来，将污染物消灭在生产工艺过程中，从根本上解决工业污染问题。清洁工艺是一种节能、低耗、高效安全、无污染的工艺技术。就化学工业而言，清洁工业本质是合理利用资源，减少甚至消灭废料的产生。

化工清洁工艺应综合考虑合理地原料选择，反应路径的洁净化，物料分离技术的选择及确定合理的工艺流程和工业参数等。

与化工分离密切相关的有：

（1）高有效利用率和循环利用率；

（2）开发和采用新技术、新工艺，改善操作条件，以控制和消除污染；

（3）采用生产工艺装置系统的闭路循环技术；

（4）处理生产中的副产物和废物，使之减少或消除对环境的危害；

（5）研究和开发利用低物耗、低能耗、高效率的三废治理技术。

闭路循环系统是清洁工艺的重要方面，其核心是将过程产生的废物最大限度地回收和循环使用，减少过程排出废物的量。

实现分离与再循环系统使废物最少化的方法：

（1）废物直接再循环，如废水循环使用（丙烯腈、丁醇、丁醛生产）（2）进料提纯减少杂质生成副产物，减少排放量；

（3）除去分离过程加入的附加物质（如特殊精馏中的S）；

（4）附加分离与再循环系统

§1.3 传质分离过程的分类和特征

分离过程

（1）机械分离

对象为两相或两相以上的混合物，只要用简单的机械方法就可将其分离，两相间不发生物质的传递。如过滤、沉淀等。

（2）传质分离

用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递发生，有相间传质，可以在均相中进行，也可在非均相中进行。

传质分离依据物理化学原理的不同，可分为平衡分离和速率分离两大类。§平衡分离过程

——借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）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两相中的不等同的分配为依据而实现分离。

分离媒介

按两相状态的不同，平衡分离过程可分为以下几类：

（1）气液传质过程如吸收、气体增湿或减湿；

（2）汽液传质过程如液体精馏；

（3）液液传质过程如萃取；

（4）液固传质分离结晶、浸取吸附、离子交换；

（5）气固传质过程固体干燥、吸附。

对于平衡传质分离过程，工程上有两种处理方法：

一、把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程推动力，而

把其他因素都归纳于阻力中。传递速率就成为推动力和阻力之商（传

热、流体输送、吸收……）

二、依据处于热力学平衡的两相组成不相等的原理，以每一级都处于平

衡态为手段，得平衡级数，并把其他影响因素归纳于效率之中（如精

馏……）。

§速率分离过程

——借助某种推动力（浓度差、温度差、压力差、电位差等），有时在选择