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化 工 分 离 过 程SEPARATION PROCESS 授课教师基本信息 主讲：黄燕 办公室：主教东703 电话：613958 邮箱：4062028@ 第一章 绪论 分离过程 分离操作在化工中的重要性 传质分离过程的特征 传质分离过程的分类 分离过程的应用、热点及趋势 本课程的教学任务和内容 第一章 绪论 分离过程(separation processes),主要是对化学工业、煤化工生产及相关工业生产中的分离过程进行研究的一门科学。 分离工程是化学工程学科的一个重要分支。从1901年戴维斯(Davis)所著的《化学工程师手册》问世以来，化学工程有了巨大的发展而分离过程一直是化工过程中的关键角色。 1.1 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。 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。 现代化工生产中，主要包括两个过程： 一是反应过程，它可以生产出新的物质，是化工生产中的核心， 二是分离过程，它包括原料的净化、预处理、中间产物的分离及产物的分离和提纯，是得到合格产品的关键。 1.2分离操作在化工生产中的重要性 分离操作在化工生产中的重要性 分离过程是借助于物理、化学或电化学推动力将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作。 分离操作： I、提供质量好的原料，清除有害杂质，减少副反应和提高收率； II、对产物分离提纯，得到合格产品，使未反应的反应物循环利用。 分离操作在化工生产中的重要性 1.3 分离过程的特征 分离剂 分离剂是能量(或冷量或功)，称为能量分离剂, 分离剂是物质，成为质量分离剂。 分离剂还可以是某种强制力（如压力梯度、温度梯度、电场力、磁场力）及特殊膜等。 ESA Energy Separating Agent MSA Mass Separating Agent 依据分离过程中所加分离剂的不同分为： 能量分离剂的平衡过程 这类过程的共同点是所加的分离剂均为能量(热量、冷量、减压等)。 质量分离剂的平衡过程 吸收(以不挥发性液体作为分离剂)、吸附和离子交换(分别以固体吸附剂和树脂作分离剂)及萃取(以不互溶液体做分离)等属于这类过程。 使用一个以上分离剂的平衡过程 如萃取精馏和恒沸精馏(热量与适当液体)。 （一）机械分离过程 利用机械力简单的将两相混合物相互分离的过程称为机械分离过程。它们的分离对象多为两相混合物，分离时相间没有物质传递发生，它们在化学工程中也有很重要的作用，如过滤、沉降、离心分离、气固催化反应中固体催化剂的分离等。但本课程不讨论这方面的内容。 1）平衡分离过程 平衡分离过程 平衡分离过程的单元操作 2)速率分离过程 速率分离过程是指在某种推动力（浓度差、温度差、压力差、电位差等）的作用下（有时在选择性透过膜的配合下），利用组分扩散速率的差别实现组分分离的过程。 这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相，仅在组成上有差别。膜分离过程是工业应用最多的速率分离过程。热扩散分离也属于速率分离过程，它以温度梯度为动力，利用均匀的气体或液体混合物中分子量下的分子（或离子）向热端漂移的现象所建立起来的浓度梯度，达到组分分离的目的。 速率控制分离过程 速率分离过程 速率分离过程 1.5 分离过程在工业中的应用 石油化工及煤化工 气体净化与分离 医药及食品加工 农业 其他 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、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； 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。 近代分离过程的发展 与过程系统工程相结合。过程系统工程主要包括系统模拟、系统分析、系统综合及系统优化等。 反应分离一体化。化学反应、化工分离是化工生产的两个重要环节，反应速率和收率的高低以及分离的最终效果，对生产成本起着决定性的作用。 与节能技术相结合。 新