《分離設備復習》課件

分離設備復習課程導言課程目標掌握分離設備的基本原理，分類，設計和計算，并能運用理論知識解決實際問題。學習內(nèi)容包括蒸餾，吸收，干燥，萃取等常見分離操作的原理，設備構(gòu)造，設計因素和計算方法。學習要求認真聽課，積極思考，完成作業(yè)，并能進行相關(guān)分離設備的設計和計算。分離設備概述分離設備是化學工程中不可或缺的一部分，用于將混合物分離成不同的組分。例如，蒸餾可以將不同沸點的液體分離，而吸收可以去除氣體混合物中的特定組分。分離設備的選擇取決于要分離的物質(zhì)的特性以及所需的分離程度。其他因素包括設備的成本、能耗和操作條件。分離設備分類1機械分離過濾、沉降、離心分離等。2物理分離蒸餾、吸收、干燥、萃取等。3化學分離結(jié)晶、沉淀、吸附等。4生物分離發(fā)酵、酶反應等。蒸餾原理1分離混合物利用沸點差異分離2加熱液體低沸點組分先蒸發(fā)3冷凝蒸汽得到純凈的低沸點組分蒸餾設備構(gòu)造蒸餾塔蒸餾塔是蒸餾設備的核心，它由塔體、塔板、填料和冷凝器等組成。加熱器加熱器用于將原料加熱到沸騰，為蒸餾過程提供熱量。冷凝器冷凝器用于將蒸汽冷卻成液體，以獲得最終產(chǎn)品。蒸餾設備設計因素原料性質(zhì)原料的沸點、組分、雜質(zhì)含量等都會影響蒸餾設備的設計。例如，高沸點原料需要更高的操作溫度，這將需要更強大的加熱設備。分離要求分離的目標產(chǎn)物純度、產(chǎn)量、回收率等要求都會影響蒸餾塔的塔板數(shù)、回流比、塔徑等參數(shù)。經(jīng)濟因素設備的投資成本、運行成本等都會影響蒸餾設備的設計。例如，可以考慮采用更節(jié)能的設備，以降低運行成本。蒸餾效率90%理論效率蒸餾塔的理論效率是指實際分離效果與理想分離效果之間的比值。70%實際效率實際效率考慮了塔內(nèi)傳質(zhì)效率和能量損失等因素，通常低于理論效率。分餾塔設計塔高塔高取決于所需分離的組分的相對揮發(fā)度和塔頂產(chǎn)物的純度。塔徑塔徑由塔的處理量和操作壓力決定，以確保蒸汽和液體在塔內(nèi)能夠充分接觸。塔板類型選擇合適的塔板類型，以確保塔板的效率和操作穩(wěn)定性。回流比回流比是指返回塔頂?shù)囊合嗔颗c塔頂產(chǎn)物的量之比，它決定了塔的效率和分離效果。分餾塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)分餾塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括塔體、塔盤、填料、再沸器和冷凝器等。塔盤是分餾塔的核心部件，主要用于實現(xiàn)氣液兩相混合物的有效分離。填料則用于增強氣液兩相的接觸效率，提高分離效果。再沸器和冷凝器分別用于提供熱量和冷卻，保證分餾過程的順利進行。分餾塔計算塔頂壓力塔底壓力塔頂溫度塔底溫度進料量進料組成產(chǎn)品量產(chǎn)品組成吸收原理1氣體吸收從氣體混合物中分離一種或多種組分，利用溶液吸收氣體組分形成溶液，達到分離的目的。2吸收過程氣體與液體接觸，溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相，達到相平衡。3吸收條件氣體和液體的性質(zhì)、操作溫度和壓力、接觸時間等因素影響吸收過程。吸收設備構(gòu)造吸收設備通常由吸收塔和輔助設備組成，其中吸收塔是主要設備，主要用于氣液兩相間的傳質(zhì)過程。常見的吸收塔類型包括填料塔、板式塔和噴淋塔等。吸收塔的構(gòu)造特點包括塔體、填料層、噴淋裝置、氣液分離裝置、塔頂和塔底等。吸收設備設計因素氣液流量比影響吸收效率，需根據(jù)具體情況調(diào)整。溫度影響吸收效率，需根據(jù)具體情況調(diào)整。壓力影響吸收效率，需根據(jù)具體情況調(diào)整。氣液接觸方式影響吸收效率，需根據(jù)具體情況選擇。吸收效率吸收塔設計1塔徑氣體流速和液相流量2塔高傳質(zhì)效率和液相流量3填料層填料類型和填料高度吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設計對吸收效率至關(guān)重要。常見的填充物包括：填料、板式塔、噴淋塔等。填料塔利用填料的表面積增加氣液接觸面積，提高吸收效率；板式塔采用多層塔板，使氣液在塔板上反復接觸，增加接觸時間；噴淋塔則利用噴嘴噴射液體，形成液膜，與氣體接觸進行吸收。吸收塔計算計算方法描述物料衡算根據(jù)進出口物料的組分和流量進行平衡計算傳質(zhì)速率計算氣液兩相之間的傳質(zhì)速率塔高設計根據(jù)傳質(zhì)速率和塔徑確定塔高塔徑設計根據(jù)氣液流量和流速確定塔徑干燥原理1水分去除干燥是將濕物料中的水分去除的過程。2蒸發(fā)水分以蒸汽的形式從物料表面蒸發(fā)。3熱能傳遞干燥過程需要熱能傳遞以提供蒸發(fā)所需的能量。干燥原理是通過蒸發(fā)將濕物料中的水分去除。水分以蒸汽的形式從物料表面蒸發(fā)，這需要熱能傳遞以提供蒸發(fā)所需的能量。干燥過程的效率取決于熱能傳遞的速率和水分蒸發(fā)的速率。干燥設備構(gòu)造轉(zhuǎn)筒干燥器廣泛應用于化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)噴霧干燥器適用于液體物料的干燥流化床干燥器適用于顆粒狀物料的干燥干燥設備設計因素1物料特性物料的性質(zhì)，例如水分含量、粒度、密度和熱敏性，會影響干燥過程和設備選擇。2干燥目的干燥的最終目標，例如降低水分含量、提高產(chǎn)品質(zhì)量或改變物料性質(zhì)，會影響干燥條件和設備設計。3生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模會決定設備尺寸和處理能力，影響設備成本和效率。干燥效率90%干燥效率表示水分去除率。10%剩余水分代表干燥后材料中殘留的水分。干燥設備設計物料特性物料的物理性質(zhì)如水分含量，粒度，形狀，密度和熱敏性是設計干燥設備的關(guān)鍵因素。干燥目標干燥的目的和所需最終水分含量決定了干燥設備的選擇和操作條件。生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模和處理量決定了干燥設備的尺寸和類型，例如批次式或連續(xù)式干燥器。經(jīng)濟因素能源消耗，設備成本和維護費用是設計干燥設備時需要考慮的經(jīng)濟因素。干燥設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)干燥設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括干燥室、加熱系統(tǒng)、傳熱介質(zhì)和物料輸送系統(tǒng)。干燥室是物料進行干燥的地方，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)應根據(jù)物料的特性和干燥方式進行設計。加熱系統(tǒng)用于提供干燥所需的熱量，傳熱介質(zhì)將熱量傳遞給物料，物料輸送系統(tǒng)用于將物料送入干燥室并進行干燥。常見干燥設備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：旋轉(zhuǎn)式干燥機、噴霧干燥機、流化床干燥機、真空干燥機等。干燥設備計算萃取原理1分離目標組分從混合物中提取特定成分2選擇性溶解利用溶劑對目標組分的親和力3相分離形成兩相，提取物與原混合物分離萃取設備構(gòu)造萃取設備主要包括萃取器和分離器兩部分，它們分別完成萃取和分離操作。常見的萃取器類型包括：

1.攪拌槽式萃取器：適用于液-液萃取，通過攪拌促進兩相的充分接觸，提高萃取效率。

2.離心萃取器：適用于處理含固體顆粒的物料，利用離心力將兩相分離。

3.篩板塔式萃取器：適用于氣-液或液-液萃取，通過篩板形成多級接觸，提高萃取效率。

4.填充塔式萃取器：適用于氣-液或液-液萃取，通過填料形成多級接觸，提高萃取效率。分離器主要用于分離萃取后的兩相，常見的分離器類型包括沉降器、旋風分離器等。萃取設備設計因素物料性質(zhì)萃取劑的選擇和溶解度是關(guān)鍵因素。操作條件溫度、壓力和接觸時間影響萃取效率。設備尺寸根據(jù)產(chǎn)量和處理能力確定設備尺寸。經(jīng)濟因素成本、維護和運營費用需要權(quán)衡。萃取效率影響因素描述溶劑性質(zhì)溶解度、選擇性、沸點、密度萃取操作條件溫度、壓力、時間、液相比設備類型攪拌槽、噴淋塔、萃取柱萃取設備設計1工藝需求根據(jù)萃取工藝要求，選擇合適的萃取設備類型和尺寸。2物料特性考慮物料的物理化學性質(zhì)，如密度、粘度、溶解度等，選擇合適的萃取設備。3操作條件確定最佳的操作條件，如溫度、壓力、流量等，以實現(xiàn)高效萃取。4經(jīng)濟因素考慮設備成本、運行成本、維護成本等，選擇經(jīng)濟合理的萃取設備設計。萃取設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)塔式萃取器塔式萃取器是一種常見的萃取設備，通常由塔體、填料層和分配器組成。塔體內(nèi)部填充了不同類型的填料，例如填料床、填料球或填料環(huán)，用于增大萃取液和原料液的接觸面積，提高萃取效率。