化工分離工程-2版鄧修吳俊生等編著

化工分離工程_2版鄧修，吳俊生等編著匯報(bào)人：AA2024-01-24緒論化工分離工程基礎(chǔ)蒸餾技術(shù)吸收技術(shù)萃取技術(shù)干燥技術(shù)膜分離技術(shù)目錄01緒論

化工分離工程概述化工分離工程的定義化工分離工程是研究物質(zhì)分離、純化和濃縮等過(guò)程的工程學(xué)科，是化學(xué)工程的重要分支?；し蛛x工程的任務(wù)通過(guò)研究和開(kāi)發(fā)新的分離技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗和減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展?；し蛛x工程的研究對(duì)象包括氣體、液體和固體等不同類型的混合物，涉及多組分、多相態(tài)和多尺度的復(fù)雜體系。123蒸餾、吸收、萃取等傳統(tǒng)分離技術(shù)不斷得到改進(jìn)和完善，提高了分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)分離技術(shù)的發(fā)展膜分離、超臨界流體萃取、分子蒸餾等新型分離技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為化工分離工程注入了新的活力。新型分離技術(shù)的涌現(xiàn)將不同分離技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，形成高效的分離技術(shù)集成系統(tǒng)，提高整體分離效率。分離技術(shù)的集成與優(yōu)化化工分離工程的發(fā)展03環(huán)保與資源利用領(lǐng)域的應(yīng)用在廢水處理、廢氣治理和資源回收利用等方面，化工分離工程用于實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的去除和資源的有效利用。01石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用在石油煉制、石油化工等過(guò)程中，化工分離工程用于原油的脫鹽脫水、餾分油的切割、油品精制等。02精細(xì)化工領(lǐng)域的應(yīng)用在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，化工分離工程用于提純和精制產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量和附加值?；し蛛x工程的應(yīng)用02化工分離工程基礎(chǔ)利用混合物中各組分物理或化學(xué)性質(zhì)的差異，通過(guò)特定的設(shè)備和方法，實(shí)現(xiàn)各組分在空間或時(shí)間上的分離。遵循熱力學(xué)第二定律，即分離過(guò)程需要消耗能量，以實(shí)現(xiàn)混合物中不同組分的分離。根據(jù)不同的分離原理，化工分離工程可分為蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、膜分離等多種方法?；し蛛x工程的原理按被分離物質(zhì)的性質(zhì)分類固體混合物分離、液體混合物分離和氣體混合物分離。按分離原理分類物理分離（如蒸餾、萃取等）和化學(xué)分離（如吸收、結(jié)晶等）。按操作方式分類間歇式分離和連續(xù)式分離?；し蛛x工程的分類吸收法利用混合物中一種或多種組分在吸收劑中的溶解度差異進(jìn)行分離，包括物理吸收和化學(xué)吸收。蒸餾法利用混合物中各組分揮發(fā)性的差異進(jìn)行分離，包括常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾等。萃取法利用混合物中各組分在萃取劑中的溶解度差異進(jìn)行分離，包括液-液萃取和固-液萃取。膜分離法利用半透膜的選擇透過(guò)性，使混合物中某些組分通過(guò)膜而實(shí)現(xiàn)分離，包括微濾、超濾、納濾和反滲透等。結(jié)晶法利用混合物中各組分的溶解度隨溫度或濃度的變化差異進(jìn)行分離，包括冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶等?；し蛛x工程的方法03蒸餾技術(shù)蒸餾技術(shù)是一種基于溶液中不同成分之間沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離的方法。從傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單蒸餾到現(xiàn)代的精餾、特殊精餾等，蒸餾技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。蒸餾技術(shù)概述蒸餾技術(shù)的發(fā)展歷程蒸餾技術(shù)的定義溶液中不同成分之間的沸點(diǎn)差異是蒸餾分離的基礎(chǔ)。沸點(diǎn)差異原理在一定溫度和壓力下，溶液中的某一成分達(dá)到汽液平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)分離。汽液平衡原理蒸餾過(guò)程中涉及傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，通過(guò)合理設(shè)計(jì)蒸餾設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)高效分離。傳質(zhì)傳熱原理蒸餾技術(shù)的原理簡(jiǎn)單蒸餾適用于沸點(diǎn)差異較大的混合物分離，如石油分餾等。精餾適用于沸點(diǎn)相近或形成共沸物的混合物分離，如乙醇和水的分離等。特殊精餾包括萃取精餾、共沸精餾、加鹽精餾等，適用于難分離混合物或需要高純度產(chǎn)品的分離。蒸餾技術(shù)的分類石油化工有機(jī)化工精細(xì)化工環(huán)保工程蒸餾技術(shù)的應(yīng)用01020304石油煉制、石油化工原料及產(chǎn)品分離等。醇、酮、醛、酸等有機(jī)物的分離和提純。香料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)過(guò)程中的分離和提純。廢水處理、廢氣治理等領(lǐng)域中的有機(jī)物回收和分離。04吸收技術(shù)吸收技術(shù)概述吸收技術(shù)定義吸收技術(shù)是利用混合物中各組分在某一溶劑中的溶解度差異，通過(guò)溶劑與混合物的接觸，使混合物中的一個(gè)或幾個(gè)組分選擇性地溶解于溶劑中，從而實(shí)現(xiàn)組分分離的技術(shù)。吸收技術(shù)的重要性吸收技術(shù)是化工分離工程中一種重要的分離方法，廣泛應(yīng)用于氣體混合物、液體混合物以及液固混合物的分離。它具有操作簡(jiǎn)便、設(shè)備投資少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。溶解度的差異混合物中各組分在溶劑中的溶解度不同，這是吸收技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過(guò)選擇合適的溶劑，可以使目標(biāo)組分在溶劑中的溶解度遠(yuǎn)大于其他組分，從而實(shí)現(xiàn)選擇性吸收。平衡關(guān)系在一定的溫度和壓力下，混合物中的各組分在溶劑和氣相（或液相）之間達(dá)到平衡。平衡時(shí)，各組分在兩相中的濃度關(guān)系遵循亨利定律（Henry'slaw）或拉烏爾定律（Raoult'slaw）。傳質(zhì)過(guò)程吸收過(guò)程中，混合物中的組分通過(guò)擴(kuò)散作用從氣相（或液相）傳遞到溶劑中。傳質(zhì)速率受混合物組成、溫度、壓力以及溶劑性質(zhì)等因素的影響。吸收技術(shù)的原理物理吸收是指利用混合物中各組分在溶劑中的物理溶解度差異進(jìn)行分離的過(guò)程。物理吸收過(guò)程中，溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。物理吸收化學(xué)吸收是指利用混合物中某組分與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)分離的過(guò)程?；瘜W(xué)吸收具有選擇性高、分離效果好等優(yōu)點(diǎn)，但需要消耗化學(xué)試劑，且可能產(chǎn)生二次污染?；瘜W(xué)吸收吸收技術(shù)的分類氣體混合物的分離如空氣分離制取氧氣、氮?dú)?；天然氣脫硫；合成氣（CO+H2）的分離等。液體混合物的分離如石油煉制過(guò)程中的原油分餾；有機(jī)化工生產(chǎn)中的醇、酮、醛等混合物的分離等。液固混合物的分離如廢水處理中重金屬離子的去除；濕法冶金中提取金屬等。吸收技術(shù)的應(yīng)用05萃取技術(shù)萃取技術(shù)概述萃取技術(shù)是一種基于物質(zhì)在兩種不相溶或部分相溶的溶劑中溶解度不同的原理，將目標(biāo)物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中的分離技術(shù)。萃取技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品、環(huán)保等領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離和純化的重要手段之一。相似相溶原理極性相似的物質(zhì)易溶于極性相似的溶劑，非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑。分配定律在一定溫度和壓力下，物質(zhì)在兩種不相溶溶劑中的溶解度之比為一常數(shù)，該常數(shù)稱為分配系數(shù)。傳質(zhì)過(guò)程萃取過(guò)程中，目標(biāo)物質(zhì)從一種溶劑向另一種溶劑轉(zhuǎn)移，需要克服相間傳質(zhì)阻力，實(shí)現(xiàn)相間傳質(zhì)平衡。萃取技術(shù)的原理固-液萃取利用固體物質(zhì)在液體溶劑中的溶解度差異進(jìn)行分離，如中藥提取、茶葉加工等。超臨界流體萃取利用超臨界流體（如CO2）對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的溶解能力進(jìn)行分離，具有環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于食品、香料等領(lǐng)域。液-液萃取利用目標(biāo)物質(zhì)在兩種不相溶液體中的溶解度差異進(jìn)行分離，如石油煉制中的餾分切割、廢水處理等。萃取技術(shù)的分類石油化工中藥提取廢水處理食品工業(yè)萃取技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)液-液萃取技術(shù)分離石油中的不同餾分，得到汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品。利用液-液萃取技術(shù)去除廢水中的重金屬離子、有機(jī)物等污染物。采用固-液萃取技術(shù)從中藥材中提取有效成分，制備中藥制劑。應(yīng)用超臨界流體萃取技術(shù)提取食品中的香味成分、色素等，提高產(chǎn)品質(zhì)量和附加值。06干燥技術(shù)干燥技術(shù)是指通過(guò)加熱、通風(fēng)、真空等手段，將物料中的水分或溶劑蒸發(fā)或升華，使物料達(dá)到所需干度的過(guò)程。干燥技術(shù)的定義干燥技術(shù)在化工、制藥、食品、輕工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等方面具有重要意義。干燥技術(shù)的意義干燥技術(shù)概述傳熱原理干燥過(guò)程中，熱量從熱源傳遞給物料，使物料中的水分或溶劑蒸發(fā)。傳熱方式包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。傳質(zhì)原理干燥過(guò)程中，物料中的水分或溶劑在熱量作用下從物料內(nèi)部向表面擴(kuò)散，并在表面蒸發(fā)。傳質(zhì)過(guò)程受物料性質(zhì)、溫度和濕度等因素影響。干燥技術(shù)的原理按操作方式分類間歇式干燥和連續(xù)式干燥。間歇式干燥適用于小批量生產(chǎn)，而連續(xù)式干燥適用于大批量生產(chǎn)。按加熱方式分類直接加熱干燥、間接加熱干燥和微波加熱干燥等。直接加熱干燥熱效率高，但易產(chǎn)生物料過(guò)熱現(xiàn)象；間接加熱干燥熱效率相對(duì)較低，但物料受熱均勻；微波加熱干燥具有快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。按干燥介質(zhì)分類空氣干燥、真空干燥和惰性氣體干燥等?？諝飧稍锍杀镜停稍飼r(shí)間較長(zhǎng)；真空干燥可降低物料沸點(diǎn)，加快干燥速度，但設(shè)備投資較大；惰性氣體干燥可避免物料氧化，適用于易氧化物料的干燥。干燥技術(shù)的分類在化工生產(chǎn)中，干燥技術(shù)用于脫水、脫溶、結(jié)晶等工序，如合成樹(shù)脂、橡膠、化肥等產(chǎn)品的生產(chǎn)?；ゎI(lǐng)域藥品生產(chǎn)過(guò)程中，干燥技術(shù)用于原料藥、中間體及成品的脫水，如中藥提取、抗生素發(fā)酵液處理等。制藥領(lǐng)域食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用干燥技術(shù)，如糧食、果蔬、肉制品等的脫水保藏，以及速食食品、調(diào)味品等的生產(chǎn)。食品領(lǐng)域在造紙、紡織、皮革等輕工行業(yè)，干燥技術(shù)用于紙漿脫水、紡織品印染后處理以及皮革鞣制等工序。輕工領(lǐng)域干燥技術(shù)的應(yīng)用07膜分離技術(shù)0102膜分離技術(shù)概述膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。膜分離技術(shù)是一種利用特殊制造的薄膜對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純和濃縮的技術(shù)。膜分離技術(shù)的原理主要是利用薄膜的選擇透過(guò)性，即薄膜對(duì)混合物中不同組分的透過(guò)能力不同，從而實(shí)現(xiàn)組分的分離。根據(jù)薄膜透過(guò)物質(zhì)的不同，膜分離技術(shù)可分為微濾、超濾、納濾和反滲透等。膜分離技術(shù)的原理03根據(jù)操作方式的不同，膜分離技術(shù)可分為死端過(guò)濾和錯(cuò)流過(guò)濾。01根據(jù)膜材料的不同，膜分離