《分离工程》1.绪论-01.pptVIP

分离过程 ■地位：专业基础课 ■前期课程： 物理化学、化工原理、化工热力学 ■重点： 1.基本概念的理解 2.讨论各种分离方法的特征 3.对设计、分析能力的训练 4.提高解决问题能力 第一章 绪 论 1.1 分离过程在工业生产中的地位和 作用 1.2 传质分离过程的分类和特征 1.3 分离过程的集成化 1.4 设计变量 1.1 分离过程在工业生产中的地位和作用 分离作用 为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率； 对反应产物进行分离提纯以得到合格的产品，并使未反应物得以循环利用。 例1：乙烯水合生产乙醇 1.1.2 分离过程在清洁工艺中的地位与作用 清洁工艺：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。 化学工业污染来源： 未回收的原料 未回收的产品 有用和无用的副产品 原料中的杂质 工艺的物料损耗 平衡分离过程的分离单元操作 速率分离过程分类： 速率分离过程特点： 节能 环保优势 新的方法 目的：实现清洁工艺 使物料能量消耗最小； 经济效益、社会效益最大。 1.3.1反应过程与分离过程的耦合 1.3.2分离过程与分离过程的耦合 1.3.3 过程的集成 1.3.1反应过程与分离过程的耦合 目的： 改善不利的热力学和动力学因数，减少设备、操作费用、节约资源和能源。 化学吸收——化学反应与吸收相结合 被溶解的组分与吸收剂中的活性组分发生反应，增加传质推动力。 化学萃取——化学反应与萃取相结合 溶质与萃取剂反应。如：络合反应；水解；聚合 反应（催化）精馏——化学反应与精馏相结合 例：酯化、皂化、酯交换、胺化、水解… 膜反应器——优良分离性能与催化反应相结合 例：利用多孔陶瓷膜催化反应器，进行丁烯脱氢制丁二烯。丙烷脱氢制丙烯。 1.3.2分离过程与分离过程的耦合 复合分离过程 优点：集原分离过程之所长，避其所短。 适用于: 特殊物系的分离。 ◆萃取结晶（加和结晶） 分离：①沸点﹑挥发度相近的组分。 ②无机盐生产（优点：节能） 1.3.3 过程的集成 一、传统分离过程的集成 合理组合传统分离过程，扬长避短，达到高效、低耗和减少污染的目的。 共沸精馏与萃取集成 1.4 设计变量 1.4.1 单元的设计变量 1.4.2 装置的设计变量 设计变量：确定设计中已知变量 例如二元精馏： 可解出：N；… 变量数 ： 1.4.1 单元的设计变量 将复杂化工装置分解成简单单元，求 ： 1.4.2 装置的设计变量 由单元设计变量确定： 热扩散： 原理： 先建立稳定的温度梯度，气体中较轻的组分向热线方向飘逸，再建立稳定的浓度梯度，热线附近的气体由于密度较小流向上顶瓶；冷管壁附近的气体由于密度较大向下底瓶流动。 顶瓶 底瓶 温度梯度 冷壁 热线 1.3.分离过程的集成化 控制释放 将药物或其他生物活性物质以一定形式与膜结构相结合，使这些活性物质只能以一定速度通过扩散等方式释放到环境中。 膜生物传感器 由生物催化剂酶或微生物与合成膜及电极转换装置组成，模仿生物膜对化学物质的识别能力制成，为酶膜传感器和微生物传感器 。 溶剂可萃取 出部分水 ◆吸附蒸馏 气一液一固三相分离过程 吸附分离优点 ： 分离因子高，产品浓度高，能耗低。 缺点：吸附剂用量大 ，收率低。 ——形成互补 ◆电泳分离 不同蛋白质在一定pH值的缓冲溶液中，其溶解度不同，在电场作用下，这些带电的溶胶离子在介质中的泳动速度不同，实现不同蛋白质的分离。 环己烷 +苯 丙酮 环己烷+丙酮共沸物 纯苯 环己烷 丙酮+水 丙酮 水 水 优点：无污染 二、传统分离过程与膜分离的集成 将膜技术应用到传统分离过程中 ◆渗透蒸发 用来分离挥发性液体混合物，恒沸、近沸点物系。 ◆蒸汽渗透 例：发酵液脱水制无水乙醇 水与醇形成二元共沸物，共沸点:78.15℃， x=0.894（mol）