化工分离工程01课件.pptVIP

分离过程SeparationProcesses教师：李保华

本课程的任务和内容■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

学生应掌握：◆分离过程的基本理论◆简捷和严格计算方法◆强化、改进操作途径◆对新分离技术有一定了解

教材：面向21世纪课程教材：刘家祺.分离过程.北京:化学工业出版社,2002主要参考书:陈洪钫,刘家祺.化工分离过程.北京:化学工业出版社,1995。吴俊生，邓修等编著，分离工程，华东化工学院出版社，1992。郁浩然主编，化工分离工程，中国石油出版社，1992。

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第一章绪论u实例1：糖的溶解与结晶u糖溶于水u形成均匀溶液?混合过程u过程是自发的?熵增加u从水中取出糖u对体系做功（如蒸馏法）?分离过程u过程不能自发进行?熵减少

有关分离过程本质的一些描述（是否准确或全面？）u分离不能自发进行（熵减少过程）u分离在热力学上受阻（对抗热力学第二定律）u分离是逆着大自然的u热力学是逆着物质纯化的指出一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的。它阐明了在这些过程中能量转换或传递的方向、条件和限度。相应的态函数是熵，熵的变化指明了热力学过程进行的方向，熵的大小反映了系统所处状态的稳定性。

实例2：己烷与水混合的实验u不能自发混合u剧烈搅拌或振荡?混合u放置（停止搅拌或振荡）?自发分离体系中除浓度差（熵效应）外，还有：u水分子间的亲水相互作用势能?对抗混合u水分子和己烷分子间的疏水相互作用势能?对抗混合u水和己烷的密度差（重力势能）?对抗混合

实例3：Fe3+和Ti4+的混合实验（一）u混合均匀Fe3+Ti4+Fe3+Ti4+Fe3+Ti4+抽掉隔板6mol/LHCl6mol/LHCl6mol/LHCl6mol/LHCl抽调隔板后Fe3+和Ti4+将自发混合均匀，这是因为：u体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。u浓度差对化学势的贡献属熵的贡献，熵增势能驱使Fe3+和Ti4+在整个体系范围内从有序向无序变化。u

实例3：Fe3+和Ti4+的分离实验（二）uFe3+、Ti4+乙醚，Fe3+抽掉隔板6mol/LHCl乙醚6mol/LHCl，Ti4+结果：乙醚和水为互不相溶的两相。Fe3+与乙醚生成离子缔合物：CHOCH＋H+?(CH)OH+2525252Fe3++4Cl??FeCl4?(CH)OH++FeCl4??[(CH)OH]+?252252[FeCl4]

Ti4+留在水相Ti4+的亲水作用势能驱使Ti4+留在水相；uTi4+的浓度差产生的化学势驱使Ti4+均匀分布在整个空间；uTi4+的亲水作用势能远大于浓度差化学势，所以，Ti4+留在水相uFe3+进入乙醚相Fe3+的浓度差产生的化学势驱使Fe3+均匀分布在整个空间；uu[(CH)OH]+?的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe进入乙醚相；3+252[FeCl]3+进入乙醚相4u亲溶剂势能远大于浓度差化学势，所以，Fe

结论：u分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进行；u总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合，即：G＝势能项＋熵项＝μ＋RTlna总iiu均相体系中只存在浓度差?自发混合。u非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能）?各组分趋向于分配在低势能相。（自由能降低）

u1.1分离过程在工业生产中的地位和作用u1.2传质分离过程的分类和特征u1.3.分离过程的集成化学习方法与要求

1.1分离过程在工业生产中的地位和作用1.1.1分离过程在化工生产中的重要性1.1.2分离过程在清洁工艺中的地位与作用返回

一般化工生产过程：煤石油化工原料产品反应分离天然气生物质

u例1：乙烯水合生产乙醇乙烯乙醚放空放空循环乙烯93%产品水水水水氢91084723156废水废水1-固定床催化反应器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-闪蒸塔；6-粗馏塔；7-催化加氢反应器；8-脱轻组分塔；10-产品塔涉及分离过程：吸收：3、5、9；精馏：6、8、10；闪蒸：4

u例2：二甲苯生产放空3H混合二甲苯循环混合二甲苯苯和甲苯芳烃乙二醇2轻烃类非芳烃H239H2125678410111312间二甲苯和邻二甲苯石脑油进料对二甲苯重芳烃1-重整反应器；2、13-汽液分离器；3-压缩机；4-脱丁烷塔；5-萃取塔6-再生塔；7-甲苯塔；8-二甲苯回收塔；9-冷却器；10-结晶器；11-异构化反应器；12-熔融塔

●原料：石脑油沸程120～230K●加氢重整后得到：轻油非芳烃苯甲苯二甲苯高级芳烃目的产物为对二甲