化学工艺学--分离工程.ppt

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化学工艺学--分离工程

《化工原理》《分离过程》《传递》之间的关系; 举例:质量传递在精馏、吸收过程中的体现; 质量守恒定律 连续性方程 能量守恒定律 热传导等传热模型 动量守恒定律 牛顿粘性定律 运动方程 惯性力=重力-净压力+粘性力 速度分布方程 柏努利方程 粘度导热系数扩散系数的估算 传质方程 质量传递速率的计算 1.1 教材体系(侧重点不同) 分离工程 袁惠新 中国石化出版社 化工分离过程 陈洪钫 刘家祺 化学工业出版社 化工分离工程 宋华 陈颖 哈尔滨工业大学出版社 膜分离 超临界萃取 渗透蒸发与蒸汽渗透 分子印迹技术 Separation Process C. Judson King University of California McGraw-Hill Book Company Separation and Purification Edmond S Perry 1.2 课程安排 概述及机械分离 多组分精馏 萃取精馏 共沸精馏 反应精馏 盐效精馏 分离过程的节能(一) 分离过程的节能(二) 结晶 吸附 超临界萃取 膜分离原理 膜分离应用 渗透汽化 分离过程设计 总复习 3)分离过程的分类 多种分类方法: 传质分离与机械分离; 平衡分离过程与速率控制分离过程; 能量分离剂过程与质量分离剂过程; 相平衡分离、速度差分离与反应分离过程; 相变分离与非相变分离过程; 按分离过程的功能要求分,有提取、净化(澄清、提纯或精制)、浓缩、干燥、洗涤、分级等等; 按分离过程的程度或精度分,有粗分离(如压榨、筛分、旋流分离等)、细分离(如重力沉降、细过滤)、和精分离(如精过滤、离心分离、蒸发、蒸馏、膜分离等)三个级别。 当某一分离过程的分离因子值远离1时就可达到有效的分离。 当分离因子αij=1时,组分i和组分j不能被分离; 当分离因子αij>1时,组分i在产品流1中得到浓缩,而组分j在产品流2中得到浓缩; 当分离因子αij<1时,则组分j在产品流1中得到浓缩,而组分i在产品流2中得到浓缩。 习惯上,通过适当选择组分i和组分j使得分离因子值大于1。 1.5 分离过程的功能 提取。 澄清,是对连续相为液体的混合物分离而言的。 增浓,对分散相而言的,分散相可以是固体也可以是液体。 脱水或脱液,可以是固液混合物或液液混合物的分离。 干燥,固液混合物或液液混合物的进一步分离。 洗涤,是对固体分散相而言的。 净化或精制,是将气体、液体或固体中残存的杂质降到允许的程度。 分级,是对固体物料按粒度分离而言的。 注:增浓、脱水和干燥是根据残留液量的多少来分的。这些过程中产品的残留液量依次减少。 1.6 分离过程的用途 产品的提取、浓缩: 如生物制品(酒精、柠檬酸、黄原胶、药物等)、淀粉、蔗糖等的生产,从牛奶制取奶油和脱脂奶,选矿,冶炼,海水淡化,从植物中提取营养成份、芳香物质、色素或其它有用成份等等。 提高产品纯度: 如从食物中除去有毒或有害成份、牛奶净化(除去固体杂质等)、蔗糖精制、淀粉洗涤精制等。 回收有用物质: 如从反应混合物中回收未转化的反应物、催化剂等以便循环使用,降低成本;从含有微粒固体的气溶胶中回收奶粉;从淀粉废水或淀粉气溶胶中回收淀粉等。 Continued 延长产品保藏寿命: 如食品的脱水干燥。 减少产品重量或体积,便于贮运: 如增浓、脱水等。 三废(废气、废液、废渣)处理: 提高机器或设备的性能,如燃气轮机入口海盐气溶胶脱水、脱盐;压缩机进气脱水、除尘;气流磨进气脱油等等。 石油化工 1.7 分离过程的一般特性 (1)多样性 混合物的种类繁多,特性各异 (2)普遍性:绝大部分的生产过程或处理过程 如食品加工过程中从原料的洗涤(清洗)、提取、净化、浓缩、干燥、生物制品的提取、选矿、冶炼、采油、炼油、化工、三废处理等等。 (3)重要性:影响产品质量、成本。为主要耗能过程。 例如:聚乙烯生产过程中,占94%左右; 在醋酸生产过程中,占98%。 高投资:占50%~90%。 例如微生物制品的生产,花在分离过程上的费用(包括设备投资、运行和维护费用)往往要占到产品总成本的75%以上。 图1商品的市场价格与商品在原料(混合物)中浓度的关系 Sherwood等通过研究发现,商品的市场价格与商品在原料(混合物)中的浓度大致成反比。 当需要的物质只能在低浓度下取得时,势必要处理大量额外的物料,需要大的能量。 热力学根据:离提取某一纯物质所需的最小等温功与(-logai)成正比。ai为物质在进料混合物中的活度,而活度大致与浓度成正比。 例如,铀235(U235)要比金还贵,因为它在天然铀矿中的含量只有0.7%左右,若想获

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