第一章绪论分离.ppt

化学工业的分离过程SEPARATIONPROCESS，课程教师的基本信息，发表：黄燕办公室：司教东703电话： 613958邮箱： 4062028，中文教材，遗传分离过程(第二版)刘家祺主编.化学工业出版社，2014年8月. 第一章绪论分离操作的重要性遗传分离过程的特征遗传分离过程的应用，热点和趋势本课程的教育任务和内容，第一章绪论分离过程(separationprocesses )，主要是研究分离过程在化工、煤化工生产和相关工业生产中的科学。 分离工程是化学工程学科的重要分支。 自1901年戴维斯(Davis )着作的化学工程师手册年以来，化学工程学发展很大，分离过程一直是化工过程的重要作用。 1.1什么是分离过程？ 单纯的成分变成混合物是熵自发增加的过程，相反，混合物变成单纯需要工作。 用一定的分离剂实现混合物中成分的分级、浓缩、浓缩、精制、精制、分离等的过程称为分离过程。 现代化工生产主要包括两个过程。 一个是反应过程，它可以生产出新物质，是化工生产的核心，二是分离过程，包括原料的净化、预处理、中间产物的分离和产物的分离和精制，是得到合格产品的关键。 1.2分离操作在化工生产中的重要性，化学工程学科两个基本问题，过程平衡，极限，过程速度，反应过程，物理过程，化学热力学研究问题，化学动力学和反应工程研究问题，机组操作和传递过程研究问题，化学动力学研究化学反应的动力学规律， 化学反应工程研究实现过程的设备传递过程的速度和传递机制，单元操作着重于过程的设备和工程问题，分离工序的研究应用质量传递原理实现成分分离的基本原理和工程化问题，分离操作在化工生产中的重要性，分离过程通过物理、化学或电化学推动力使混合物相互组成不同的两种或分离操作：、提供优质原料，去除有害杂质，减少副反应，提高收率.分离纯化产物，得到合格产品，回收未反应的反应物。 分离操作在化工生产中的重要性，典型的化工生产装置包括反应器的原料、中间产物和产品分离设备泵、换热器等。 分离贯通化工过程，占有非常重要的地位。 分离装置的费用占总投资的5090%。 环境保护，安全生产，图1-1从分解气体中制造乙烯、丙烯的分离流程图，1.3分离流程的特征，原料物流(一根或几根)，分离剂(物质或能量)，分离装置，产品1产品2，分离工序图，分离剂分离剂是能量(或冷热或功能)，能量分离剂也可以是压力梯度、温度梯度、电场力、磁场力等某种强制力或特殊的膜等。 esaenergyseparatinggentmsamasseparatingagent根据分离过程中施加的分离剂的不同，能量分离剂的平衡过程的共同点是，施加的分离剂全部为能量(热量、冷热量、减压等) 质量分离剂的平衡过程吸收(以不挥发性液体为分离剂)、吸附和离子交换(以固体吸附剂和树脂为分离剂)、提取(分离不相互溶液体)等属于这种过程。 使用一种以上的分离剂的平衡过程有提取精馏和定沸精馏(热和适当的液体)等。 1.4分离过程的分类，(1)机械分离过程，利用机械力简单分离两相混合物的过程称为机械分离过程。 这些分离对象多为两相混合物，分离时不发生物质传递，在化学工序中也起着重要的作用，如过滤、沉降、离心分离、气固催化剂反应中固体催化剂的分离等。但是，本课程不说明这一点。 根据物理化学原理，遗传分离可分为： (二)遗传分离过程，平衡分离过程：速度分离过程：精馏、吸收、提取、结晶、吸附等。 微滤、超滤、反渗透、电透析等。 通过分离介质使均匀的混合物变成两相，混合物中不同的组在处于平衡的两相中根据不同的分布实现混合物的分离的过程，通过某种推动力(或根据选择膜的配合)，利用各组的扩散速度的不同实现成分分离的过程，1 )平衡分离过程， 平衡分离过程通过分离介质(如热能、溶剂、吸附剂等)使均匀的混合物体系成为两相体系，以混合物中各组在处于平衡的两相中不同分配为依据实现分离。 分离介质可以是能量介质(ESA )或物质介质(MSA )，根据需要也可以并用两种。 根据两相状态，平衡分离过程可以分为以下几类。 气液传递过程：例如吸收、气体加湿和减湿。 汽水的传播过程：是液体的蒸馏和精馏等。 液体传递过程：如提取。 液固传质过程：如晶体、萃取、吸附、离子交换、色层分离、参数泵分离等。 气固传质过程：如固体干燥、吸附等。 平衡分离过程、平衡分离过程的单元操作，以苯酚为溶剂从非芳香族烃化合物中分离甲苯，液体溶剂的热为挥发度、液体蒸汽、液体和蒸汽、提取精馏、从天然气油中除去异丁烷和相对分子量低的烃类的轻烃回收、热挥发度、液体蒸汽、液体和(或)蒸汽高压氨气相回收H2和N2、冷热挥发度、液体蒸汽、蒸汽、部分凝结、利用闪速法的海水淡化、减压(能量)挥发度、液体蒸汽、液体、闪速气化、实例、分离剂和原理、产品、供给、形式、机组操作、VL，等在真空下以水蒸气为气体提取剂的残油(抽油)蒸馏，气体提取蒸汽热溶解度，液体和(或)蒸汽，回流式气体提取，在原油蒸馏塔气体提取侧提取馏出物的石脑油、煤油、汽油，除去轻馏分，蒸汽溶解度，液体气体(蒸汽)，液体， 用解吸乙醇胺水溶液燃烧气体中的CO2、液体吸收剂溶解度、液体气体、气体、吸收， 催化裂化厂主分馏塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔MSA，v，l，l，MSA，以丙烷和甲苯酸为溶剂，从芳香烃和环烷烃提取石蜡，2种液体溶剂溶解度，2种液体，液体，液体提取(二溶剂)，以丙烷为溶剂，从残油(抽油)中脱沥青，不相互溶液溶解度， 以液体萃取乙酸丁酯为三明治剂与水形成共沸物，从水-乙酸混合液中分离乙酸，液体三明治剂的热为挥发度、液体气体、气体、液体、气体混合物、共沸蒸馏、从石脑油馏分中轻馏分、热溶解度、蒸汽液体、液体、气体萃取蒸馏，例如分离剂、产品、供给MSA，MSA，l l，V/L，MSA，MSA1，l，l，MSA2，l是N2，O2， 从含有CO2及有机化合物的气相中回收邻苯二甲酸酐，从冷热选择性凝聚、液体固体、蒸汽、冷凝、间，从对二甲苯溶液中的结晶中得到对二甲苯、热量或冷热过饱和度、液体固体、液体、结晶，从尿素水溶液中蒸发水分，使热蒸气压不同、液体蒸汽、液体、蒸发、旋转气体和(或)热水分蒸发，干燥固体湿气、固体、干燥(固体)、事例、分离剂、产品、供给、形式、机组操作、v、v、v、v、s、s、s、S(L )、l、s、s s，s，s，s，s， 排水中的洗涤剂表面活性剂起泡气泡在气液界面上吸附，两种液体、液体、泡末分离、水的软化、固体树脂的品质作用规律、液体、离子交换、分子筛吸附剂干燥空气，固体吸附剂的吸附力强弱、流体固体、气体或液体、吸附、矿浆液的沥青回收硫酸铜、液体溶剂固体溶解度、液体固体、 沥青(提取)、实例、分离剂、产品、供给形式、单元操作：、V/L、V/L、s、l、l、l、液体固体、l、L2、L1、v，2 )速度分离过程是指某个推进力(浓度差、温度差、压力差、电位差等在这种过程中处理过的原料和产品通常属于同一个相，只是组成上有差异。 膜分离过程是工业上应用最广泛的速度分离过程。 热扩散分离也属于速度分离过程，以温度梯度为动力，利用由均匀气体或液体混合物中的分子量分子(或离子)漂移到热端的现象所产生的浓度梯度，来实现成分分离的目的。 速度控制分离过程、速度分离过程、速度分离过程、0.0001、 0.01、0.1、1、10、100、um、离心、超离心、相对密度、吸收/提取、溶解性、结晶、温度、精馏、相对挥发度、离子交换、电透析、离子电荷、凝胶色谱、透析、溶解性、超滤、微过滤、纤维过滤、反渗透气体扩散1.5分离过程在工业中的应用，石油化工和煤化工气体净化和分离医药和食品加工农业及其他精油、石油化工：石油精制工业通过精油过程将原油加工成汽油、喷气燃料、煤油、燃油、润滑油、石蜡油、石油沥青、石油焦油和各种石油化工原料等。 在上述原料中，生产塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染料等种类繁多、范围极广的各种化学品的精油与石油化工过程紧密结合，各种分离操作是其生产过程中不可缺少的组成部分。 蒸馏是精油和石油工业中最主要的分离操作过程之一。 常压蒸馏和减压蒸馏除了在沸腾行程中进行石油制品的分离外，提取还用于溶剂脱蜡、润滑油精制、溶剂脱沥青和芳香族烃提取等； 吸附于分子筛脱蜡、C8芳烃分离、烯烃和烷烃的分离等。附属：化学工业分离工艺的研究开发焦点，1 .低成本的N2、O2和稀有气体Ar、Kr、Xe的分离方法膜分离：高选择性，高吞吐量的膜，如聚酰亚胺膜、碳分子筛膜、含沸石的膜吸附：专用吸附剂，Gas(air，N2 ) 以Gasseparationbyadsorption、碳分子筛制氮气机压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附工艺(P.S.A.)在常温低压下，空气中的氧和氮在碳分子筛中的在不吸附相中以一定的压力得到不含油污的清洁的氮气，2 .低成本H2的分离方法：活性炭、碳分子筛、碳纳米管3 .去除酸性气体的石油馏分和天然气中存在的CO2、H2S、SO2吸收：胺类溶剂清洗吸附膜分离：气体分离膜柴油中脱芳烃； 有机异构体(如二甲苯)分离特殊精馏膜分离：渗透蒸发萃取吸附，6 .稀溶液分离从稀溶液中回收的贵重物质、循环材料、减少污染物质排放量的VOCs (挥发性有机物)和非易失性有机物的去除吸附：活性炭、反应金属络合吸附生化处理：微生物分解膜分离：气体分离， 渗透蒸发7 .异构体和手性物质分离吸附结晶高效液相色谱膜分离：手性分离膜，8 .清洁燃料的生产、油品脱硫、脱苯、二硫化物、H2S、硫醇、硫醚和噻吩、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、二甲苯9 .超纯化合物的制造结晶吸附膜分离10热敏性化合物分离膜分离结晶吸附分子蒸馏提取(超临界提取、反胶束提取、双水相提取)、11海水淡化和水资源循环利用膜分离(反渗透、电透析)蒸发离子交换蒸馏、12饮用水的制造膜分离蒸发离子交换蒸馏， 13 .生物量加工利用蒸馏膜分离超临界流体提取14 .同位素分离电磁分离气体离心激光分离，激光分离， 15 .精馏技术的改良热串联级：将冷凝器放出的热供给再沸器反应精馏：反应分离一体化结合过程：膜分离精馏、JCPT搁板(并流喷射填充材料搁板的传递机理与普通搁板有本质的不同，用填充材料和搁板的复合体，用填充材料实现传递，用搁板实现多级并流。studyonstructuresofcolumnplates、Reactivedistillation反应精馏、“神舟”第4号蛋白质空间电泳分离试验，地面重力影响在分离过程中出现沉降和对流现象，大大降低了生物材料的分离纯度和产量。 科学家以细胞色素c和牛血蛋白质两种蛋白质为材料，在宇宙中进行连续自由流电泳分离试验，提高了电泳技术的制造能力，成为未来空间制药的重要途径。 美国在20世纪80年代使用航天飞机成功分离垂体细胞、生长激素等细胞和蛋白质，证实分离物的纯度和产量比地面大幅度提高。 近代分离过程的发展，与过程系统工程相结合。 流程系统工程主要包括系统仿真、系统分析、系统综合和系统优化等。 反应分离一体化。 化学反应、化工分离是化工生产的两个重要环节，反应速度和收率的高低和分离的最终效果对生产成本起着决定性的作用。 和节能技术组合。 新的分离方法不断出现。 盐精馏、超临界萃取、膜分离、离子交换、大型色谱分离等。 把分离过程从“大型化”发展到“微细化”，扩大应用范围，提高分离效率。 发展趋势1 )传统分离技术改造：改造成像精馏筛板塔一样高效的填充塔。 2 )新的分离过程的开发：如膜分离、反胶束萃取、超临界萃取等。 3 )分离和反应的结合和分离过程的结合：反应精馏、吸附精馏、膜精馏等。总趋势：多样化、微细化、清洁化(环保)。 1.6本课程的教育任务和内容、教育内容：1.绪论2 .多成分单阶段分离计算3 .多成分多阶段分离计算4 .吸收、提取、吸附分离过程5 .分离过程的节能和优化1 .绪论分离过程的特征和分类2 .多成分单阶段分离