《化工分离工程》教案(共14页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上大学化工分离工程教 案 学年 第 学期 课 程 学 时 65 学 院 化学工程 课 程 名 称 化工分离工程 专 业 化工工艺 主 讲 教 师 课时安排： 5学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：第一章 绪论教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解分离工程在工业生产中的重要性，分离过程的分类以及常用的化工分离操作过程。了解工业上常用的分离单元操作的基本原理，了解一些典型应用实例。理解分离操作理论的形成和特性，分离过程的开发方法和发展趋势。掌握分离因子的定义和应用，了解传质分离过程的分类和特征。识记分离剂的类型及分离过程的选

2、择方法。教学目的要求： 识记：分离剂的类型，分离因子概念，分离过程的选择方法。领会：分离过程的特征与分类。应用：分离过程的研究内容与研究方法。本章重点：掌握分离过程的特征与分类，分离因子与固有分离因子的区别，平衡分离和速率分离的原理。本章难点：用分离因子判断分离过程的难易程度，分离因子与级效率之间的关系。教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：分离操作在化工生产中的重要性；传质分离过程的分类和特征；本课程的任务和内容。第一节分离操作在化工生产中的重要性第二节传质分离过程的分类和特征121平衡分离过程122速率分离过程第三节本课程的任务和内容教学方式、手段、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边

3、幻灯，右边板书讨论、思考题、作业： 课时安排： 15学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：第二章 多组分分离基础教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：1. 掌握相平衡各种关系式及计算；2. 掌握多组分物系的泡点和露点温度和压力的计算；3. 掌握等温闪蒸和部分冷凝过程的计算。本章主要讨论：设计变量；相平衡关系；泡点和露点的计算；闪蒸过程计算。本章重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子；泡点方程和露点方程法；等温闪蒸过程和部分冷凝过程；闪蒸方程。本章难点：平衡常数计算；泡点压力和露点温度的计算；等温闪蒸过程的计算。教学内容（注明：

4、* 重点 # 难点 ？疑点）：相平衡；多组分物系的泡点和露点计算；闪蒸计算。教学内容：在“化工热力学”课程基础上，全面了解化工过程中经常遇到的多组分物系的汽液平衡。通过本章的学习要求深刻理解并掌握：设计变量的确定；相平衡关系的计算；多组分的泡点和露点的计算；单级平衡分离过程计算。本章主要讨论：设计变量；相平衡关系；泡点和露点的计算；闪蒸过程计算。第一节相平衡13211相平衡关系212相平衡常数的计算第二节多组分物系的泡点和露点计算221泡点温度和压力的计算222露点温度和压力的计算第三节闪蒸过程的计算231等温闪蒸和部分冷凝过程232绝热闪蒸过程本章内容应作为本课程的重点之一。教学方式、手段、

5、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边幻灯，右边板书讨论、思考题、作业： 课时安排： 15学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：第三章 多组分精馏和特殊精馏教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：1掌握单元的设计变量Nie、装置的设计变量Niu；2了解多组分精馏过程分析，掌握最小回流比、最少理论板数和组分分配、实际回流比和理论板；3. 掌握萃取精馏的基本原理，过程分析与计算；掌握共沸物的特性和共沸组成的计算，二元非均相共沸物的精馏；了解多元共沸精馏过程；识记：关键组分，清晰分割和非清晰分割，分配组分和非分配组分得含义，全回流，最少平衡级数的含义

6、；恒沸精馏、萃取精馏的含义，均相恒沸物和非均相恒沸物的特征；恒沸精馏与萃取精馏的区别及各自使用情况，领会：多组分精馏塔内流量、液相浓度和温度分布特点，最小回流比下不同情况时恒浓区的部位，芬斯克公式求最少平衡级数的几种形式，影响精馏操作压力的因素的讨论及操作压力的选择；恒沸过程的特点，恒沸剂的选择原则及加入量分析；萃取精馏过程溶剂作用原理，溶剂选择原则，萃取精馏流程特点。应用：多组分精馏的清晰分割的物料衡算，恩德伍德法最小回流比的计算，最少平衡级数及塔顶和塔釜组分分配的计算，实际回流比、平衡（理论）级数、适宜进料位置的确定，影响精馏操作的压力的因素的讨论及操作压力的选择；分离恒沸物的双压精馏过程

7、分析；萃取精馏过程特点，萃取精馏的原理。本章重点：多组分精馏过程分析和简捷计算方法，特殊精馏过程、流程。本章难点：普通多组分精馏过程的物料衡算；非关键组分的分配；复杂精馏过程的简捷计算。教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：教学内容：相平衡；多组分物系的泡点和露点计算；闪蒸计算。本章主要讨论：多组分精馏、恒沸精馏、萃取精馏、加盐萃取精馏的分离原理，分析了各自分离过程的特点。通过本章的学习要求学生应用化工分离过程的基本理论、概念和知识，掌握各种常用分离过程，如精馏、恒沸精馏、萃取精馏过程的基本理论，操作特点，流程及其简捷计算方法，以及塔内的流率、浓度和温度分布特点。第一节设计变量311单

8、元的设计变量312装置的设计变量第二节多组分精馏过程321多组分精馏过程分析322最小回流比323最少理论塔板数和组分分配实际回流比和理论板数第三节萃取精馏和共沸精馏331萃取精馏332共沸精馏第四节吸收和蒸出过程341吸收和蒸出过程流程342多组分吸收和蒸出过程分析343多组分吸收和蒸出的简捷计算法344化学吸收第五节萃取过程351萃取流程352逆流萃取计算的集团法教学方式、手段、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边幻灯，右边板书讨论、思考题、作业： 课时安排：10学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：第四章 气体吸收和解吸教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三

9、个层次）：通过本章的学习，使学生掌握吸收和解吸过程的基本原理，概念和知识，操作特点，流程及其简捷计算方法，以及塔内的流率、浓度和温度分布特点。了解吸收过程的特点及分类，掌握多组分吸收简捷计算法、吸收因子法。识记：化学吸收的相平衡；吸收和解吸过程的热效应和温度分布的分析；平均有效因子法和平均有效解吸因子法计算平衡级；化学吸收的有关计算。领会：吸收和精馏的异同，亨利定律的使用条件；吸收和解吸过程设计变量和关键组分的确定；吸收因子和解吸因子定义，多组分吸收和解吸的简捷计算方法和应用；化学吸收的类型和增强因子的定义。应用：吸收的工业应用，物理吸收过程的平衡；吸收和解吸过程的流程特点及其分类，塔内单向传

10、质和浓度分布的讨论；吸收过程的平衡级，平均吸收因子和平均解吸因子、吸收率和解吸率；一级不可逆反应和拟一级不可逆反应的化学吸收的类型和增强因子和吸收速率的计算。本章重点：多组分吸收和解吸过程分析，简捷计算方法。本章难点：多组分吸收和解吸过程计算的平均吸收因子和有效因子法。教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：第4章 气体吸收和解吸4.1多组分吸收和解吸过程分析 一、吸收和解吸 二、工业生产中的吸收过程三、吸收过程的分类四、吸收过程的特点一、吸收和解吸吸收是利用液体处理气体混合物，根据气体混合物中各组分在液体中溶解度的不同，而达到分离目的传质过程吸收是一个分离过程，且分离的是气体混合物，分

11、离的介质是某一种液体溶剂称为吸收剂 被吸收的气体混合物称为溶质 当吸收过程用于中间产物分离时，离开吸收塔的吸收液需进行解吸操作，其作用是将溶质从吸收液中驱赶出来，并使吸收剂获得再生，所以解吸是吸收的逆过程。二、工业生产中的吸收过程净化或精制气体分离气体混合物将最终气态产品制成溶液或中间产品废气治理三、吸收过程的分类按组分的相对溶解度的大小单组分吸收 只有一个组分在吸收剂中具有显著的溶解度，其它组分的溶解度均小到可以忽略不计。 如制氢工业中，将空气进行深冷分离前，用碱液脱出其中的二氧化碳以净化空气，这时CO2仅在碱液中具有显著的溶解度，而空气中的氮、氧、氩等气体的溶解度均可忽略。 多组分吸收 气

12、体混合物中具有显著溶解度的组分不止一个, 吸收目的产物的同时也吸收了其他组分。 如用油吸收法分离石油裂解气，除氩以外，其它组分都程度不同的从气相溶到吸收剂中。 吸收过程有无化学反应 物理吸收 所溶组分与吸收剂不起化学反应 化学吸收 溶质与溶剂有显著的化学反应发生。 如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等过程。 化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并加快吸收速率。吸收过程温度变化是否显著 按吸收量的多少 按汽液两相接触方式和采用的设备形式§4-2 吸收和解吸过程流程一、单纯吸收工艺流程 二、吸收-解吸法三、吸收蒸出塔欲分离氨气空气的混合物，可选择水做溶剂，因为

13、氨水在水中的溶解度最大，而空气几乎不溶于水。§4-3 多组分吸收和解吸过程简捷计算一、吸收过程工艺计算的基本概念 二、吸收因子（吸收因素）三、吸收因子法的基本方程四、平均吸收因子法五、平均有效吸收因子法§4.4 化学吸收4.4.1 化学吸收的类型和增强因子4.4.2 化学吸收速率4.4.3 化学吸收的计算化学吸收通常指溶质气体A溶于溶液后，即与溶液中不挥发的反应剂B组分进行化学反应的过程；是一种传质与反应同时进行的过程。由于在吸收的同时液相伴有化学变化，使其中的溶质转化为反应产物。优点：化学反应提高了吸收的选择性；吸收速率快，设备投资费和能耗低；反应增加了溶质在液相中的溶解

14、度，吸收剂用量少；反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体。缺点：解吸困难，解吸能耗。若反应为不可逆，反应剂不能循环使用，用途大受限制。化学吸收 (Chemical absorption)溶质与吸收剂之间的化学反应对吸收过程具有显著影响。主要特点：吸收过程中溶质进入液相后在扩散路径上不断被化学反应所消耗。双膜理论 由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世纪二十年代提出，是最早出现的传质理论。双膜理论基本论点 (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为 d1 和 d2 ）的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此

15、两膜层。(2) 相界面没有传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。(3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。教学方式、手段、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边幻灯，右边板书讨论、思考题、作业： 课时安排：10学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：第六章 分离过程及设备的效率与节能 教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：了解分离过程及设备的选择与放大的主要方法与影响因素 通过本章学习要求学生掌握影响气液接触设备能力的因素；气液接触设备的级效率及其影响因素；掌握强

16、化分离操作的途径和精馏过程的节能技术。识记：气液传质设备效率的各种定义；有关分离操作的节能经验规则。领会：气液传质设备效率的定义；分离工程的最小分离功的定义；分离过程的节能。应用：影响级效率的因素和塔级上流动液相的三种混合类型；级效率计算方法中的机理模型方法；多组分混合物的最小分离功、净功消耗、热力学效率计算；节能的重要途径。本章重点：气液传质设备效率的估算方法。实际分离工程的有效能损失，分离工程的最小功。精馏过程的节能，热力学效率。本章难点：确定气液传质设备效率的经验方法和机理模型。分离工程的有效能分析和节能。教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：101 气液传质设备的处理能力与效率

17、1011 气液传质设备处理能力的影响因素1012 气液传质设备的效率及其影响因素1013 气液传质设备的效率102萃取设备的处理能力、传质效率与放大1021 萃取设备的处理能力和塔径1022 影响萃取塔效率的因素1023 萃取塔效率1024 萃取设备的放大103传质设备的选择1031 气液传质设备的选择1032 萃取设备的选择104 分离过程的选择1041 可行性1042 分离过程的类型1043 生产规模教学方式、手段、媒介：以多媒体为主黑板设计：左边幻灯，右边板书讨论、思考题、作业： 课时安排：10学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：第七章 其他分离方

18、法教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1. 了解分离用膜和膜分离技术、反渗透、超滤、电渗透、气体膜分离技术、液膜分离；2. 了解吸附原理和吸附剂、建立吸附平衡、吸附速率方程，掌握吸附生产工艺；3. 了解膜分离过程分析；了解工艺生产情况；教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 通过本章的学习要求学生对一些新分离技术有一定的了解；吸附分离过程的基本概念、原理，工业上吸附及变压吸附分离的方法。超临界流体与气体性质的区别，掌握超临萃取的原理及其流程。了解膜的种类和特点；反渗透、超滤、电渗析的原理。掌握渗透压的定义和浓差极化现象。本章主要讨论：吸附；反应精馏；膜分离。离子交换和液液萃取不做考核要求。识记：佛罗德利希等温式、朗格缪尔等温式、BET等温式的适用条件。反应精馏流程。膜的种类和特点领会：固定吸附器操作特性、吸附流程、变温吸附、变压吸附。反应精馏流程的