演示文稿化工分離工程

演示文稿化工分離工程本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分（優(yōu)選）化工分離工程本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分本課程的任務(wù)和內(nèi)容■地位：專業(yè)基礎(chǔ)課■前期課程：物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)■重點(diǎn)：1.基本概念的理解

2.討論各種分離方法的特征

3.對(duì)設(shè)計(jì)、分析能力的訓(xùn)練

4.提高解決問題能力本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分學(xué)生應(yīng)掌握：◆分離過程的基本理論

◆簡(jiǎn)捷和嚴(yán)格計(jì)算方法

◆強(qiáng)化、改進(jìn)操作途徑

◆對(duì)新分離技術(shù)有一定了解本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分教材：面向21世紀(jì)課程教材：劉家祺.分離過程.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002主要參考書:

陳洪鈁,劉家祺.化工分離過程.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995。

吳俊生，鄧修等編著，分離工程，華東化工學(xué)院出版社，1992。郁浩然主編，化工分離工程，中國(guó)石油出版社，1992。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分第一章緒論實(shí)例1：糖的溶解與結(jié)晶糖溶于水形成均勻溶液混合過程過程是自發(fā)的熵增加從水中取出糖對(duì)體系做功（如蒸餾法）分離過程

過程不能自發(fā)進(jìn)行熵減少

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分有關(guān)分離過程本質(zhì)的一些描述（是否準(zhǔn)確或全面？）分離不能自發(fā)進(jìn)行（熵減少過程）分離在熱力學(xué)上受阻（對(duì)抗熱力學(xué)第二定律）分離是逆著大自然的熱力學(xué)是逆著物質(zhì)純化的

指出一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程是不可逆的。它闡明了在這些過程中能量轉(zhuǎn)換或傳遞的方向、條件和限度。相應(yīng)的態(tài)函數(shù)是熵，熵的變化指明了熱力學(xué)過程進(jìn)行的方向，熵的大小反映了系統(tǒng)所處狀態(tài)的穩(wěn)定性。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分實(shí)例2：己烷與水混合的實(shí)驗(yàn)不能自發(fā)混合劇烈攪拌或振蕩混合放置（停止攪拌或振蕩）自發(fā)分離體系中除濃度差（熵效應(yīng)）外，還有：水分子間的親水相互作用勢(shì)能對(duì)抗混合水分子和己烷分子間的疏水相互作用勢(shì)能對(duì)抗混合水和己烷的密度差（重力勢(shì)能）對(duì)抗混合本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分實(shí)例3：Fe3+和Ti4+的混合實(shí)驗(yàn)（一）

混合均勻

Fe3+

Ti4+Fe3+

Fe3+

抽掉隔板Ti4+Ti4+6mol/LHCl6mol/LHCl6mol/LHCl6mol/LHCl抽調(diào)隔板后Fe3+和Ti4+將自發(fā)混合均勻，這是因?yàn)椋后w系中除濃度（活度）差外不存在其他勢(shì)場(chǎng)。濃度差對(duì)化學(xué)勢(shì)的貢獻(xiàn)屬熵的貢獻(xiàn)，熵增勢(shì)能驅(qū)使Fe3+和Ti4+在整個(gè)體系范圍內(nèi)從有序向無序變化。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分實(shí)例3：Fe3+和Ti4+的分離實(shí)驗(yàn)（二）

Fe3+、Ti4+乙醚，F(xiàn)e3+

抽掉隔板

6mol/LHCl乙醚6mol/LHCl，Ti4+

結(jié)果：乙醚和水為互不相溶的兩相。

Fe3+與乙醚生成離子締合物：

C2H5OC2H5

＋H+(C2H5)2OH+

Fe3++4ClFeCl4

(C2H5)2OH++FeCl4

[(C2H5)2OH]+[FeCl4]

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分Ti4+留在水相Ti4+的親水作用勢(shì)能驅(qū)使Ti4+留在水相；Ti4+的濃度差產(chǎn)生的化學(xué)勢(shì)驅(qū)使Ti4+均勻分布在整個(gè)空間；Ti4+的親水作用勢(shì)能遠(yuǎn)大于濃度差化學(xué)勢(shì)，所以，Ti4+留在水相Fe3+進(jìn)入乙醚相

Fe3+的濃度差產(chǎn)生的化學(xué)勢(shì)驅(qū)使Fe3+均勻分布在整個(gè)空間；

[(C2H5)2OH]+[FeCl4]的親溶劑（疏水）勢(shì)能驅(qū)使Fe3+進(jìn)入乙醚相；親溶劑勢(shì)能遠(yuǎn)大于濃度差化學(xué)勢(shì)，所以，F(xiàn)e3+進(jìn)入乙醚相本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分結(jié)論：分離有時(shí)是自發(fā)過程、混合有時(shí)也不能自發(fā)進(jìn)行；總自由能決定體系是趨向分離、還是趨向混合，即：

G總＝勢(shì)能項(xiàng)＋熵項(xiàng)＝μi＋RTlnai均相體系中只存在濃度差自發(fā)混合。非均相體系中除濃度差外，還存在各種相互作用（勢(shì)能）各組分趨向于分配在低勢(shì)能相。（自由能降低）本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.1分離過程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用1.2

傳質(zhì)分離過程的分類和特征1.3.分離過程的集成化

學(xué)習(xí)方法與要求本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.1

分離過程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用

分離過程在化工生產(chǎn)中的重要性

分離過程在清潔工藝中的地位與作用返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分煤石油天然氣生物質(zhì)反應(yīng)化工原料分離產(chǎn)品一般化工生產(chǎn)過程：本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分例1：乙烯水合生產(chǎn)乙醇1-固定床催化反應(yīng)器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-閃蒸塔；6-粗餾塔；

7-催化加氫反應(yīng)器；8-脫輕組分塔；10-產(chǎn)品塔涉及分離過程：吸收：3、5、9；

精餾：6、8、10；閃蒸：4乙烯93%產(chǎn)品廢水乙醚12345678910水循環(huán)乙烯水放空放空水氫水廢水本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分例2：二甲苯生產(chǎn)1-重整反應(yīng)器；2、13-汽液分離器；3-壓縮機(jī)；4-脫丁烷塔；5-萃取塔6-再生塔；7-甲苯塔；8-二甲苯回收塔；9-冷卻器；10-結(jié)晶器；11-異構(gòu)化反應(yīng)器；12-熔融塔放空間二甲苯和鄰二甲苯石腦油進(jìn)料混合二甲苯循環(huán)混合二甲苯125678104111391233輕烴類非芳烴乙二醇芳烴苯和甲苯對(duì)二甲苯重芳烴H2H2H2本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分●加氫重整后得到：輕油非芳烴苯甲苯二甲苯高級(jí)芳烴目的產(chǎn)物目的產(chǎn)物為對(duì)二甲苯鄰二甲苯間二甲苯對(duì)二甲苯沸點(diǎn)℃144.411139.104138.351熔點(diǎn)℃﹣25.173﹣47.87213.263●

原料：石腦油沸程120～230K●特點(diǎn)：●涉及到分離過程：精餾：4、7、8

萃?。?、6

結(jié)晶：10本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分總結(jié)：

●原料的凈化與粗分●反應(yīng)產(chǎn)物的提純●藥物的精制和提純●精選金屬的提取●食品除水、除毒、病毒分離、同位數(shù)分離●三廢處理返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.1.2分離過程在清潔工藝中的地位與作用清潔工藝：生產(chǎn)工藝和防治污染有機(jī)的結(jié)合，將污染物減少或消滅在工藝過程中。

——面向21世紀(jì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分化學(xué)工業(yè)污染來源：未回收的原料未回收的產(chǎn)品有用和無用的副產(chǎn)原料中的雜質(zhì)工藝的物料損耗本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分

廢物最小化？本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分清潔工藝終合考慮：

●合理的原料選擇；

●反應(yīng)路徑的清潔化；

●物料分離技術(shù)的選擇；

●確定合理的流程和工藝參數(shù)。

核心：化學(xué)反應(yīng)

——廢物最小化首先考慮催化劑、反應(yīng)工藝和設(shè)備。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分與化工分離過程密切相關(guān)的有：

●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、回收利用率、循環(huán)利用率；

●開發(fā)和采用新技術(shù)、新工藝、改善生產(chǎn)操作條件，以控制和消除污染；

●采用生產(chǎn)裝置的閉路循環(huán)技術(shù)；

●處理生產(chǎn)中的副產(chǎn)物和廢物，使之減少和消除對(duì)環(huán)境的危害；

●研究、開發(fā)和采用低物耗、低能耗、高效率的“三廢”治理技術(shù)。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分閉路循環(huán)系統(tǒng)：將過程所產(chǎn)生的廢物最大限度地回收和循環(huán)使用。原料產(chǎn)品排除111222廢物廢物1—單元過程；2—處理本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分實(shí)現(xiàn)分離與再循環(huán)系統(tǒng)使廢物最小化的方法：●廢物直接再循環(huán)

例：廢水●進(jìn)料提純例：氧化反應(yīng)采用純氧●除去分離過程中加入的附加物質(zhì)例：共沸劑、萃取劑●附加分離與再循環(huán)系統(tǒng)

例：分離廢物中的有效物，循環(huán)使用本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分上述原因促使：傳統(tǒng)分離過程不斷改進(jìn)和發(fā)展

例：反應(yīng)精餾；吸附；…

新分離方法不斷出現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用

例：膜分離；熱擴(kuò)散；色層分離；…返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分

1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征一類：機(jī)械分離特點(diǎn)：被分離物為非均相簡(jiǎn)單的將混合物分開

如：過濾、沉降…化工原理內(nèi)容二類：傳質(zhì)分離

包含：

平衡分離過程；速率控制分離

特點(diǎn)：被分離物為均相

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.2

傳質(zhì)分離過程的分類和特征

平衡分離過程

速率分離過程返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.2.1平衡分離過程分離設(shè)備混合物產(chǎn)品分離媒介分離媒介：能量、物質(zhì)、壓力平衡分離過程——借助分離媒介，使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再以混合物中各組分在處于相平衡的兩相中不等同的分配為依據(jù)而實(shí)現(xiàn)分配。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分平衡分離過程的分離單元操作閃蒸原料相態(tài)：

液體分離媒介：減壓分離原理：揮發(fā)度（蒸汽壓）有較大差別工業(yè)應(yīng)用：海水淡化生產(chǎn)純水；吸收液的解吸。精餾原料相態(tài)：汽、液或汽液混合物分離媒介：熱量，有時(shí)用機(jī)械功

同上石油裂解氣的深冷分離；苯、甲苯、二甲苯的分離。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分吸收蒸出原料相態(tài)：氣體或液體分離媒介：液體吸收劑（MSA）；加入熱量（ESA）

分離原理：揮發(fā)度（蒸汽壓）有較大差別工業(yè)應(yīng)用：由催化裂化裝置主蒸塔頂產(chǎn)物中回收乙烷及較輕的烴。萃取或共沸精餾原料相態(tài)：汽、液或汽液混合物液體溶劑（MSA）或塔釜加熱（ESA）液體共沸劑（MSA）或塔釜加熱（ESA）改變?cè)芤旱南鄬?duì)揮發(fā)度

以苯酚作溶劑由沸點(diǎn)相近的非芳烴中分離芳烴；以醋酸丁酯作共沸劑從稀溶液中分離醋酸。MSAL或VLLL或VMSALV返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.2.2速率分離過程膜分離熱擴(kuò)散本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分速率分離:

在某種推動(dòng)力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，有時(shí)在選擇性膜的配合下，利用各組分?jǐn)U散速率的差異實(shí)現(xiàn)組分的分離。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分微孔過濾（MF）：推動(dòng)力：壓力差（～100kPa）傳遞機(jī)理：篩分膜類型：多孔膜

進(jìn)料（液體和氣體）溶劑、水、氣體顆粒、纖維目的：溶液脫離子，氣體脫離子本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分超濾（UF）：推動(dòng)力：壓力差（100～1000kPa）傳遞機(jī)理：篩分膜類型：非對(duì)稱性膜進(jìn)料溶劑、水膠體大分子目的：溶液脫大分子，大分子溶液脫小分子，大分子分級(jí)。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分反滲透（RO）：推動(dòng)力：壓力差（1000～10000kPa）傳遞機(jī)理：優(yōu)先吸附毛細(xì)管流動(dòng)溶解、擴(kuò)散模型膜類型：非對(duì)稱性膜或復(fù)合膜進(jìn)料溶劑、水溶質(zhì)、鹽目的：溶劑脫溶質(zhì)，含小分子溶質(zhì)溶液濃縮。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分滲析（D）：推動(dòng)力：濃度差傳遞機(jī)理：篩分、微孔膜內(nèi)的受阻擴(kuò)散透過物：小分子溶質(zhì)或較小的溶質(zhì)截留物：截留﹥0.02um離子、截留血液﹥0.005um離子膜類型：非對(duì)稱性膜或離子交換膜進(jìn)料接受液凈化液擴(kuò)散液目的：大分子溶質(zhì)溶液脫小分子，小分子溶質(zhì)溶液脫大分子。

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分電滲析（ED）：推動(dòng)力：電化學(xué)勢(shì)傳遞機(jī)理：反離子經(jīng)離子交換膜的遷移膜類型：離子交換膜濃電解質(zhì)－極＋極產(chǎn)品陰離子交換膜陽(yáng)離子交換膜進(jìn)料目的：溶液脫小離子，小離子溶質(zhì)的濃縮、小離子的分級(jí)。

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分熱擴(kuò)散：原理：

先建立穩(wěn)定的溫度梯度，氣體中較輕的組分向熱線方向飄逸，再建立穩(wěn)定的濃度梯度，熱線附近的氣體由于密度較小流向上頂瓶；冷管壁附近的氣體由于密度較大向下底瓶流動(dòng)。頂瓶底瓶溫度梯度冷壁熱線本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分

速率分離過程特點(diǎn)：■節(jié)能

■環(huán)保優(yōu)勢(shì)■新的方法返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分1.3.分離過程的集成化

目的：實(shí)現(xiàn)清潔工藝

使物料能量消耗最??；

經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益最大。反應(yīng)過程與分離過程的耦合分離過程與分離過程的耦合1.3.3過程的集成返回本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分反應(yīng)過程與分離過程的耦合目的：

改善不利的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因數(shù)，減少設(shè)備、操作費(fèi)用、節(jié)約資源和能源。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期日\(chéng)18點(diǎn)11分化學(xué)吸收——化學(xué)反應(yīng)與吸收相結(jié)合

被溶解的組分與吸收劑中的活性組分發(fā)生反應(yīng)，增加傳質(zhì)推動(dòng)力?；瘜W(xué)萃