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1、,第七章 分离方法的选择,7.1 主要分离方法分类,机械分离过程 传质分离过程,平衡分离过程 速率分离过程,能量分离剂的平衡过程：冷凝、蒸发、蒸馏、节流 质量分离剂的平衡过程：吸收、汽提、吸附、离交、萃取 一个以上分离剂的平衡过程：萃取精馏、恒沸精馏 速率控制分离过程：电渗析、膜分离、分子蒸馏,场分离过程：重力场、离心力场、温度场、压力场、电磁场 相平衡分离过程：气液、气固、液固、液液平衡 反应分离过程：反应吸收、化学萃取、离子交换、反应精馏,机械分离法,过滤 沉降 离心分离（液固） 旋风分离（气固） 静电沉降 网眼除沫 磁法分离,平衡分离法,吸收 气提 蒸发 蒸馏 泡沫分离 干燥 吸附 升华
2、 凝聚,结晶 固体浸出 离子交换 液液萃取 超临界萃取 反胶束萃取 液膜分离 层析分离（分配） 双水相萃取,速率分离法,气体扩散 渗透汽化 电渗析 反渗透 超滤 微滤 热扩散 电泳 分子蒸馏,分子蒸馏,应用：用于对高沸点及热敏性物质进行提纯和浓缩。,原理：依靠不同物质分子运动平均自由程的差别 实现物质的分离。,特点：操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短、 分离程度及产品收率高。,（Molecular Distillation）,蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸汽分子的平均自由程。,刮膜式分子蒸馏装置简图,7.2 分离方法的选择程序,确定分离目的,待分离混合物中各组分的物理、 化学、生
3、物学方面的性质参数列表,反应分离 多级分离,操作简单 的分离法,蒸馏法,其他分离 方法,重力、太阳能、微生物等进行 分离分离,各种方式 的预处理,7.3 分离方法选择的一般原则,1、应先试选简单的或比较简单的分离方法； 2、如果组分间的选择性在分离过程中基本不 变则应首先分离浓度高的那个组分； 3、若可以使用蒸馏法，就应先行分离挥发度 最大的组分； 4、在进行萃取或萃取蒸馏（或共沸精馏）操作时， 紧接着就应在下一步工序使萃取剂和溶质分开；,7.4 分离方法选择的一般原则,5、应避免使用第二分离剂来除去 或回收分离媒介； 6、过程的经济性； （1）单位产品价值高，市场寿命短的产品 （2）大吨位产
4、品，生产厂家多，市场竞争激励 7、分离过程类型； 8、分离生产规模。,1、可行性 2、分离过程类别的选择 3、产品价格 4、产品热敏性 5、物性与分子性质 6、经济因素 7、安全和环保 8、经验,主要分离过程在单生产线操作时的最大生产能力,7.5 设计的可靠性,精馏 萃取 结晶 吸附 反渗透、气体膜分离、渗析和电渗析 超滤 离子交换 电泳 色层分离,7.6 分离过程的独立操作性能,精馏 萃取 结晶 吸附 反渗透 气体膜分离 超滤 离子交换 渗析和反渗析 电泳、色层分离和凝胶过滤,1、论述平衡分离过程的含义，平衡分离过程包括哪些单元操作过程？ 平衡分离过程借助于热能、溶剂和吸附剂等媒介，使均相混
5、合物变成两相，再将两相分离的过程。平衡分离过程包括气液传质过程（蒸馏、吸收等）、液液传质过程（萃取等）、气固传质过程（吸附等）、液固传质过程（离子交换、浸取等）。 2、论述速率分离过程的含义，速率分离过程包括哪些单元操作过程？ 速率分离过程在浓度差、压力差、电位差等的推动力作用下，利用各组分的扩散速率差异进行分离的过程。速率分离过程包括膜分离（超滤、反渗透等）、场分离（电泳、热扩散等）。,3、多组分分离计算中气液平衡基本关系包括哪些，列出各自的方程。 气液平衡基本关系包括相平衡关系、汽相浓度归一化方程和液相浓度归一化方程。关系分别如下：,相平衡关系：,汽相浓度归一化方程：,液相浓度归一化方程：
6、,4、论述多组分分离过程的特点 （1）混合物的热物性数据：为了进行相关单元及整个装置的物料衡算及热量衡算，必须要有被分离混合物及各个组分的热物性数据。在多数情况下，纯物质的热物性数据可以查到，但混合物无现成数据，需要通过纯组分物性数据进行计算。 （2）实际体系的相平衡常数：对于理想气体、理想溶液体系的相平衡常数很容易计算，而实际体系相平衡常数的计算需要用活度系数、逸度系数对理想体系进行修正。 （3）集态的变化：多组分混合物分离时往往伴随着集态的变化，及出现新的相，需要确定新相的参数包括温度、压力、气体或液体的流量及组成等。 （4）计算机作为运算工具：由于多组分混合物分离过程的计算往往需要反复试
7、差、迭代，或需要联立求解非线性方程组，计算工作量大，需借助计算机程序辅助进行。,5、论述化工分离方法选择的一般性原则 答：（1）应先试选简单的或比较简单的分离方法；（2）如果组分间的选择性在分离过程中基本不变则应首先分离浓度高的那个组分；（3）若可以使用蒸馏法，就应先行分离挥发度最大的组分；（4）在进行萃取或萃取蒸馏（或共沸精馏）操作时，紧接着就应在下一步工序使萃取剂和溶质分开；（5）应避免使用第二分离剂来除去或回收分离媒介；（6）应考虑过程的经济性，对于单位产品价值高、市场寿命短的产品，应选择成熟的分离方法；对于大吨位、生产厂家多、市场竞争激励的产品，应通过对多种方案的开发和评价，选择经济上
8、接近最优的方法。,6、简述多组分精馏中清晰分割的含义 清晰分割是指轻组分全部从塔顶排出，重组分全部从塔底排出，关键组分为相邻组分。 7、阐述多组分吸收逐板法计算基本步骤 1）确定初值； 2）计算vn； 3）按ln=Anvn求出ln； 4）用热量衡算确定新的温度分布； 5）以新的温度分布重复计算，直到气液流率分布和温度分布都稳定为止。,8、论述多组分精馏流程方案选择原则及组分分离顺序。 选择原则：节省能量消耗，节省设备投资，满足工艺要求。 多组分精馏分离顺序： 1）易挥发组分先分； 2）难分离组分后分，易分离组分先分； 3）塔顶、釜两产品量尽可能相近； 4）分离要求高的组分最后分； 5）量大的组
9、分应先分； 6）有害组分应先分。,应用：用于对高沸点及热敏性物质进行提纯和浓缩。,原理：依靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现物质的分离。,特点：操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度及产品收率高。,9、论述分子蒸馏单元操作的原理、特点及应用,10、论述超临界萃取分离单元的原理、特点及应用,原理：超临界流体萃取分离是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。 在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性的溶解其中的某些组分，然后通过减压、升温或吸附将其分离析出来。,特点：1）密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化；2）压力和温度的变化均可改变相变；3）粘度，扩散系数接近于气体，具有很强传递性能和运动速度；4）SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别。 应用：。,
