某大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論教學(xué)課件

天津大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論幻燈片本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！天津大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論幻燈片本課件PPT1某大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論教學(xué)課件2分離過(guò)程

SeparationProcesses課程簡(jiǎn)介先修課程：物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程、化工原理。同時(shí)進(jìn)展的課程：化工工藝學(xué)、化工過(guò)程分析與模擬教材：劉家祺主編.傳質(zhì)別離過(guò)程.高等教育出版社,2005年.分離過(guò)程

SeparationProcesse教材教材4JDSeeder,EJHenley.SeparationProcessPrinciples.化學(xué)工業(yè)出版社，2002年8月。JDSeeder,EJHenley.Sep5分離過(guò)程第1章緒論第2章傳質(zhì)別離過(guò)程的熱力學(xué)根底第3章氣液傳質(zhì)別離過(guò)程第4章液液傳質(zhì)別離過(guò)程第5章傳質(zhì)別離過(guò)程的嚴(yán)格模擬計(jì)算第6章氣固、液固傳質(zhì)別離過(guò)程第7章別離過(guò)程的節(jié)能優(yōu)化與集成分離過(guò)程第1章緒論分離過(guò)程第1章緒論主要內(nèi)容及要求：了解別離操作在化工生產(chǎn)中的重要性，別離過(guò)程的分類(lèi)，單元及裝置設(shè)計(jì)變量確實(shí)定方法。分離過(guò)程第1章緒論純組分變成混合物，是熵增自發(fā)過(guò)程，反之，混合物變成純潔物那么需作功。借助一定的別離劑，實(shí)現(xiàn)混合物中的組分分級(jí)〔Fractionalization〕、濃縮〔Concentration〕、富集〔Enrichment〕、純化〔Purification〕、精制〔Refining〕與隔離〔Isolation〕等的過(guò)程稱(chēng)為別離過(guò)程。什么是分離過(guò)程？純組分變成混合物，是熵增自發(fā)過(guò)程，反之，混合物變成純潔物那么WhySeparate?WHYWHYWhySeparate?WHYWHY9化工生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)（Reactive）萃取物（ExtractiveNaturalrawmaterial）配制（Formulation）分離分離分離化工生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)（Reactive）萃取物（Extracti10對(duì)分離的需求： ?工程應(yīng)用需要純物質(zhì)（如半導(dǎo)體材料）；

?原料提純； ?材料加工需要純物質(zhì)；

?有毒有害物質(zhì)或非活性物質(zhì)的去除（如藥物）； ?測(cè)試或檢測(cè)用超純標(biāo)準(zhǔn)品； ?混合物組成檢測(cè)（如DNA檢測(cè)）；???對(duì)分離的需求：11分析分離?規(guī)模小

?定量分析制備分離?規(guī)模小

?研究用材料工業(yè)分離?規(guī)模大

?經(jīng)濟(jì)例:色譜分離例:

離心分離例:精餾分離化工廠中分離設(shè)備投資約占總投資的50～90％！??！按分離的規(guī)模分類(lèi)分析分離制備分離工業(yè)分離例:色譜分離例:離心分離例:12混合物（氣、液、固）分離過(guò)程產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品n能量分離劑ESA質(zhì)量分離劑MSA極限程度＝熱力學(xué)分離速率＝動(dòng)力學(xué)混合物（氣、液、固）產(chǎn)品1能量分離劑ESA極限程度＝熱力13一、別離過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用典型的化工生產(chǎn)裝置包括：反應(yīng)器；原料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品分離設(shè)備；泵、換熱器等。分離貫穿化工過(guò)程，占有十分重要的地位。

分離裝置的費(fèi)用占總投資的50～90％。一、別離過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用典型的化工生產(chǎn)裝置包括：14二、傳質(zhì)別離過(guò)程的分類(lèi)和特征（一）分離過(guò)程的分類(lèi)級(jí)數(shù)：相態(tài)：有無(wú)傳質(zhì)發(fā)生：?jiǎn)渭?jí)、多級(jí)固—固、固—液、固—?dú)?、氣—液、液—液、氣—?dú)鈾C(jī)械分離、傳質(zhì)分離處理兩相以上的混合物如過(guò)濾、沉降、離心分離等。處理均相混合物二、傳質(zhì)別離過(guò)程的分類(lèi)和特征（一）分離過(guò)程的分類(lèi)級(jí)數(shù)：相態(tài)：15按物理化學(xué)原理的不同，傳質(zhì)分離可分為：（二）傳質(zhì)分離過(guò)程的分類(lèi)平衡分離過(guò)程：速率分離過(guò)程：借助分離劑使均相或非均相混合物變成兩相系統(tǒng)，再利用混合物中各組分在處于相平衡的兩相中的不等同分配而實(shí)現(xiàn)分離。在某種推動(dòng)力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，利用各組分?jǐn)U散速率的差異實(shí)現(xiàn)分離。如精餾、吸收、萃取、結(jié)晶、吸附等。如微濾、超濾、反滲透、電滲析等。按物理化學(xué)原理的不同，傳質(zhì)分離可分為：（二）傳質(zhì)分離過(guò)程的分16三、別離過(guò)程的集成化（一）反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程的耦合（二）分離過(guò)程與分離過(guò)程的耦合（三）過(guò)程的集成三、別離過(guò)程的集成化（一）反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程的耦合17〔一〕反響過(guò)程與別離過(guò)程的耦合化學(xué)吸收：通過(guò)溶質(zhì)與溶劑中的活性組分發(fā)生反應(yīng)，提高傳質(zhì)推動(dòng)力和液相傳質(zhì)系數(shù)，從而提高吸收率，降低能耗和設(shè)備投資。化學(xué)萃?。喝苜|(zhì)與萃取劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)（催化）精餾：反應(yīng)與精餾結(jié)合，提高分離效率；同時(shí)，借助精餾手段，提高反應(yīng)收率?！惨弧撤错戇^(guò)程與別離過(guò)程的耦合化學(xué)吸收：通過(guò)溶質(zhì)與溶劑中的活18膜反應(yīng)器：在反應(yīng)的同時(shí)，利用膜的優(yōu)良分離性能，選擇性的脫除產(chǎn)物，從而移動(dòng)化學(xué)反應(yīng)平衡，提高反應(yīng)的收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性。控制釋放：將藥物或生物活性物質(zhì)與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使其以一定的速度通過(guò)擴(kuò)散等方式釋放到環(huán)境中，從而達(dá)到控制藥物濃度，延長(zhǎng)藥效時(shí)間，減少服用量和服用次數(shù)。膜生物傳感器：由酶或微生物與膜及電極轉(zhuǎn)換器組成，具有很高的識(shí)別專(zhuān)一性，可用于在線(xiàn)檢測(cè)。膜反應(yīng)器：在反應(yīng)的同時(shí)，利用膜的優(yōu)良分離性能，選擇性的脫除產(chǎn)19〔二〕別離過(guò)程與別離過(guò)程的耦合萃取結(jié)晶（加合結(jié)晶）：加入有機(jī)溶劑使待結(jié)晶的無(wú)機(jī)鹽水溶液中的一部分水被萃取出來(lái)，促進(jìn)無(wú)機(jī)鹽的結(jié)晶過(guò)程。吸附蒸餾：氣-液-固三相分離過(guò)程，同時(shí)利用吸附選擇性高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)和蒸餾處理量大、設(shè)備較簡(jiǎn)單、工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)。特別適用于共沸物和沸點(diǎn)相近物系的分離及需要高純度產(chǎn)品的情況。電泳萃?。豪秒妶?chǎng)作用下，帶電溶膠粒子（蛋白質(zhì)）在萃取劑中泳動(dòng)速度不同的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)分離。〔二〕別離過(guò)程與別離過(guò)程的耦合萃取結(jié)晶（加合結(jié)晶）：加入有機(jī)20〔三〕過(guò)程的集成（1）傳統(tǒng)分離過(guò)程的集成例：共沸精餾與萃取集成以丙酮為共沸劑將（環(huán)己烷／苯）共沸物首先分離為苯和（丙酮／環(huán)己烷）共沸物，然后以水為萃取劑，將（丙酮／環(huán)乙烷）共沸物分離為環(huán)己烷和丙酮水溶液，最后將丙酮水溶液分離得到丙酮和水?！踩尺^(guò)程的集成（1）傳統(tǒng)分離過(guò)程的集成例：共沸精餾與萃取集21（2）傳統(tǒng)分離過(guò)程與膜分離的集成例：精餾與滲透蒸發(fā)的集成發(fā)酵液脫水制備無(wú)水乙醇。在乙醇高濃區(qū)，精餾的分離效率極低，在共沸組成處無(wú)法分離，此時(shí)利用滲透蒸發(fā)技術(shù)可越過(guò)共沸組成點(diǎn)，達(dá)到很高的分離程度。（3）膜過(guò)程的集成例：超濾、反滲透與滲透蒸餾的集成（2）傳統(tǒng)分離過(guò)程與膜分離的集成例：精餾與滲透蒸發(fā)的集成發(fā)酵22開(kāi)展趨勢(shì)1〕傳統(tǒng)別離技術(shù)改造：如精餾篩板塔改造為效率更高的填料塔。2〕新型別離過(guò)程開(kāi)發(fā)：如膜別離、反膠團(tuán)萃取、超臨界萃取等。3〕別離與反響耦合以及別離過(guò)程之間的耦合：如反響精餾、吸附精餾、膜精餾等?？傏厔?shì)：

多樣化、精細(xì)化、潔凈化（環(huán)境友好）。開(kāi)展趨勢(shì)總趨勢(shì)：第1章完第1章完24天津大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論幻燈片本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！天津大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論幻燈片本課件PPT25某大學(xué)化工分離工程教案第一章緒論教學(xué)課件26分離過(guò)程

SeparationProcesses課程簡(jiǎn)介先修課程：物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程、化工原理。同時(shí)進(jìn)展的課程：化工工藝學(xué)、化工過(guò)程分析與模擬教材：劉家祺主編.傳質(zhì)別離過(guò)程.高等教育出版社,2005年.分離過(guò)程

SeparationProcesse教材教材28JDSeeder,EJHenley.SeparationProcessPrinciples.化學(xué)工業(yè)出版社，2002年8月。JDSeeder,EJHenley.Sep29分離過(guò)程第1章緒論第2章傳質(zhì)別離過(guò)程的熱力學(xué)根底第3章氣液傳質(zhì)別離過(guò)程第4章液液傳質(zhì)別離過(guò)程第5章傳質(zhì)別離過(guò)程的嚴(yán)格模擬計(jì)算第6章氣固、液固傳質(zhì)別離過(guò)程第7章別離過(guò)程的節(jié)能優(yōu)化與集成分離過(guò)程第1章緒論分離過(guò)程第1章緒論主要內(nèi)容及要求：了解別離操作在化工生產(chǎn)中的重要性，別離過(guò)程的分類(lèi)，單元及裝置設(shè)計(jì)變量確實(shí)定方法。分離過(guò)程第1章緒論純組分變成混合物，是熵增自發(fā)過(guò)程，反之，混合物變成純潔物那么需作功。借助一定的別離劑，實(shí)現(xiàn)混合物中的組分分級(jí)〔Fractionalization〕、濃縮〔Concentration〕、富集〔Enrichment〕、純化〔Purification〕、精制〔Refining〕與隔離〔Isolation〕等的過(guò)程稱(chēng)為別離過(guò)程。什么是分離過(guò)程？純組分變成混合物，是熵增自發(fā)過(guò)程，反之，混合物變成純潔物那么WhySeparate?WHYWHYWhySeparate?WHYWHY33化工生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)（Reactive）萃取物（ExtractiveNaturalrawmaterial）配制（Formulation）分離分離分離化工生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)（Reactive）萃取物（Extracti34對(duì)分離的需求： ?工程應(yīng)用需要純物質(zhì)（如半導(dǎo)體材料）；

?原料提純； ?材料加工需要純物質(zhì)；

?有毒有害物質(zhì)或非活性物質(zhì)的去除（如藥物）； ?測(cè)試或檢測(cè)用超純標(biāo)準(zhǔn)品； ?混合物組成檢測(cè)（如DNA檢測(cè)）；???對(duì)分離的需求：35分析分離?規(guī)模小

?定量分析制備分離?規(guī)模小

?研究用材料工業(yè)分離?規(guī)模大

?經(jīng)濟(jì)例:色譜分離例:

離心分離例:精餾分離化工廠中分離設(shè)備投資約占總投資的50～90％?。?！按分離的規(guī)模分類(lèi)分析分離制備分離工業(yè)分離例:色譜分離例:離心分離例:36混合物（氣、液、固）分離過(guò)程產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品n能量分離劑ESA質(zhì)量分離劑MSA極限程度＝熱力學(xué)分離速率＝動(dòng)力學(xué)混合物（氣、液、固）產(chǎn)品1能量分離劑ESA極限程度＝熱力37一、別離過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用典型的化工生產(chǎn)裝置包括：反應(yīng)器；原料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品分離設(shè)備；泵、換熱器等。分離貫穿化工過(guò)程，占有十分重要的地位。

分離裝置的費(fèi)用占總投資的50～90％。一、別離過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用典型的化工生產(chǎn)裝置包括：38二、傳質(zhì)別離過(guò)程的分類(lèi)和特征（一）分離過(guò)程的分類(lèi)級(jí)數(shù)：相態(tài)：有無(wú)傳質(zhì)發(fā)生：?jiǎn)渭?jí)、多級(jí)固—固、固—液、固—?dú)?、氣—液、液—液、氣—?dú)鈾C(jī)械分離、傳質(zhì)分離處理兩相以上的混合物如過(guò)濾、沉降、離心分離等。處理均相混合物二、傳質(zhì)別離過(guò)程的分類(lèi)和特征（一）分離過(guò)程的分類(lèi)級(jí)數(shù)：相態(tài)：39按物理化學(xué)原理的不同，傳質(zhì)分離可分為：（二）傳質(zhì)分離過(guò)程的分類(lèi)平衡分離過(guò)程：速率分離過(guò)程：借助分離劑使均相或非均相混合物變成兩相系統(tǒng)，再利用混合物中各組分在處于相平衡的兩相中的不等同分配而實(shí)現(xiàn)分離。在某種推動(dòng)力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，利用各組分?jǐn)U散速率的差異實(shí)現(xiàn)分離。如精餾、吸收、萃取、結(jié)晶、吸附等。如微濾、超濾、反滲透、電滲析等。按物理化學(xué)原理的不同，傳質(zhì)分離可分為：（二）傳質(zhì)分離過(guò)程的分40三、別離過(guò)程的集成化（一）反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程的耦合（二）分離過(guò)程與分離過(guò)程的耦合（三）過(guò)程的集成三、別離過(guò)程的集成化（一）反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程的耦合41〔一〕反響過(guò)程與別離過(guò)程的耦合化學(xué)吸收：通過(guò)溶質(zhì)與溶劑中的活性組分發(fā)生反應(yīng)，提高傳質(zhì)推動(dòng)力和液相傳質(zhì)系數(shù)，從而提高吸收率，降低能耗和設(shè)備投資?；瘜W(xué)萃?。喝苜|(zhì)與萃取劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)（催化）精餾：反應(yīng)與精餾結(jié)合，提高分離效率；同時(shí)，借助精餾手段，提高反應(yīng)收率?！惨弧撤错戇^(guò)程與別離過(guò)程的耦合化學(xué)吸收：通過(guò)溶質(zhì)與溶劑中的活42膜反應(yīng)器：在反應(yīng)的同時(shí)，利用膜的優(yōu)良分離性能，選擇性的脫除產(chǎn)物，從而移動(dòng)化學(xué)反應(yīng)平衡，提高反應(yīng)的收率、轉(zhuǎn)化率和選擇性。控制釋放：將藥物或生物活性物質(zhì)與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使其以一定的速度通過(guò)擴(kuò)散等方式釋放到環(huán)境中，從而達(dá)到控制藥物濃度，延長(zhǎng)藥效時(shí)間，減少服用量和服用次數(shù)。膜生物傳感器：由酶或微生物與膜及電極轉(zhuǎn)換器組成，具有很高的識(shí)別專(zhuān)一性，可用于在線(xiàn)檢測(cè)。膜反應(yīng)器：在反應(yīng)的同時(shí)，利用膜的優(yōu)良分離性能，選擇性的脫除產(chǎn)43〔二〕別離過(guò)程與別離過(guò)程的耦合萃取結(jié)晶（加合結(jié)晶）：加入有機(jī)溶劑使待結(jié)晶的無(wú)機(jī)鹽水溶液中的一部分水被萃取出來(lái)，促進(jìn)無(wú)機(jī)鹽的結(jié)晶過(guò)程。吸附蒸餾：氣-液-固三相分離過(guò)程，同時(shí)利用吸附選擇性高、能耗低的