分离工程——绪论.pptVIP

分离工程Separation Engneering 化学工艺教研室 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。 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、化工原理、化工热力学 同时进行的课程： 化工工艺学、化工过程分析与模拟 教材： 陈洪钫 刘家祺.化工分离过程.化学工业出版社, 1995. 参考书： 刘家祺 主编.分离过程.化学工业出版社,2002. 第一章 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)了解分离方法的选择。 第一节 分离操作在化工生产中的重要性 什么是分离过程？ 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。 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。 分离的任务：提供合格的原料（清除杂质） 得到合格的产品 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； 机、泵、换热器。 对大型的石油工业和以化学反应为中心的石油化工生产过程来说，分离装置的费用占总投资的50——90％。 在某些化工生产装置中，分离操作就是整个过程的主体部分。 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、柴油、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； 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； 石油化工产业链 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。 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。 中国石油化工股份有限公司 中国石化扬子石化有限公司 冶金工业： 湿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； 用溶剂萃取法还可以从铜矿浸取液中提取铜，这是二十世纪七十年代在湿法冶炼中取得的一项重要成就； 湿法提取过程现在也用于磷和硼等无机矿产的生产过程。 医药工业： 分离技术在保证药物生产及质量中起关键作用； 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； 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。 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 发展趋势 1）传统分离技术改造： 如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。 2）新型分离过程开发： 如膜分离、反胶团萃取、超临界萃取等。 3）分离与反应耦合以及分离过程之间的耦合： 如反应精馏、吸附精馏、膜精馏等。 总趋势：多样化、精细化、洁净化（环境友好）。 第二节 传质分离过程的分类和特征 分离过程的分类 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： 1.2.1 平衡分离过程 1.2.2 速率分离过程 微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)都是在膜两侧静压差推动力作用下进行液体混合物分离的膜过程，四者组成了一个可分离固态微粒到离子的四级膜分离过程。 此外，属于新的膜分离技术的尚有渗透蒸发、膜蒸馏等。 热扩散属场分离的一种，以温度梯度为推动力，在均匀的气体或液体混合物中出现分子量较小的分子或离子向热端漂移的现象，建立起浓度梯度，以达到组分分离的目的； 该技术用于分离同位素、高粘度润滑油，并预计在精细化工和药物生产中可以得到应用。 注意：不同分离过程的技术成熟程度和应用成熟程度是有差异的。 F．J．Zuiderweg用右图概括