分离工程教案要点.pdf

第一章绪论

1.1分离过程的概念

分离过程是将混合物分成组成相互不相同的两种或几种产品的操作。

一个典型的化工生产装置通常是由一个反应器（有时多于一个）和具有提纯原料、中间产物和产品的

多个分离设备以及机、泵、换热器等构成。

分离过程中，进料为混合物，产品为不同组分或相的物流。分离（与混合相反）是一个熵减的过程，

不能自发完成，必须在分离剂作用下才能完成。

分离剂是分离过程的辅助物质或推动力。分离剂包括能量分离剂和质量分离剂。

能量分离剂：机械能(重力、离心力、压力等)、光能、电能、磁能、热量、冷量等；

质量分离剂：溶剂、吸收液、吸附剂、交换树脂、表面活性剂、酸、碱、化学反应物、过滤介质、助

滤剂、膜、微生物等。

不管采用哪种形式的分离剂，都是在利用某种形式的能量，都会增加过程的费用，即操作费用。

分离装置的主要部分是分离场或分离介质。

混合物的分离是在其内因和外因的作用下发生的。

内因是混合物分离的内在推动力，即混合物内组分或相在物理、化学、生物等方面的性质差异；外因

是相应形式(物理、化学、生物)分离剂的加入。

1.2分离过程的分类

分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。

机械分离过程分离对象是由两相以上所组成的混合物，如过滤、沉降、离心分离、旋流分离、浮选等。

传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理化学原理

不同，传质分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。

传质分离是以物质的扩散传递为主的分离过程，而机械分离是不以扩散传递为主的分离过程。传质分

离涉及物质从进料流向产品流的扩散传递，而机械分离则主要是完成相的分离。

1.3分离过程在化工生产中的作用

分离过程一方面为化学反应提供合格的原料，消除对化学反应不利的杂质，提高产品收率；另一方面

通过对反应产物的分离提纯，获得合格的产品，并使未反应的原料得以循环利用。

分离操作在化工生产中占有十分重要的地位，在提高生产过程的经济效益和产品质量中起举足轻重的

作用。分离过程在环境保护和合理利用资源方面也起着特别重要的作用。煤炼焦、石油炼制等。

1.4分离过程的功能

①提取；②澄清，是对连续相为液体的混合物分离而言的；③增浓，是对分散相而言的，分散相可以

是固体也可以是液体；④脱水或脱液，可以是固液混合物，也可以是液液混合物的分离；⑤干燥，固液混

合物或液液混合物的进一步分离；⑥洗涤，是对固体分散相而言的；⑦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；⑧分级，是对固体物料按粒度分离而言的。

1.5分离工程

《分离工程》这门课主要的研究对象是分离技术和分离过程。分离技术是一类单元操作，分为机械分

离过程和传质分离过程两大类。

分离工程是一门交叉学科，它从系统工程的角度出发，根据混合物的特性和分离要求，选择和组合

分离单元操作，形成一个技术上可靠、经济上可行的分离过程。

为设计高效的分离过程，必须首先对混合物的分离特性和各种分离技术有一个透彻、全面的了解，

然后运用工程原理，进行分离技术的选择与优化组合。

第二章混合物的种类及特性分析

混合物分为均相混合物与非均相混合物两大类。物质互相溶解后形成的混合物称为均相混合物。均相

混合物由溶质和溶剂组成。由互不相溶的物质组成的或物质以不同的形态或相形成的混合物称为非均相混

合物。

混合物的性质包括混合物内相或组分的性质及混合体系的总体性质，如下表所示。

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非均相混合物的性质

（1）颗粒的形状颗粒的形状会影响到颗粒-介质系统的粘度、颗粒的沉降、过滤等分离特性，还会

影响到颗粒的分散性等。

（2）颗粒粒度颗粒的粒度关系到悬浮系统的状态，可以作为选择分离技术的指南。

（3）颗粒密度颗粒的密度决定颗粒的沉降方向，影响颗粒沉降速度和沉降床层的特性，是非均

相混合物分离或设计过程中的一个重要参数。

（4）颗粒的表面特性颗粒的表面特性影响到液体对固体的润湿性、分散性、固液混合物的粘度

以及颗粒的沉降特性。

（5）颗粒的浓度颗粒浓度是表征悬浮液特性和计算分离设备分离效率的重要参数之一。浓度可表

示为个数浓度、体积浓度、质量浓度和摩尔浓度等。颗粒浓度的分析方法主要有：