分离工程 第二章-2概要

分离因:'j X il/X jiX i2/X j2第一章化工分离工程概述分离过程的分类：机械分离、传质分离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，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率分离过程。

平衡分离过程是借助分离媒介（如热量、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。

分离媒介可以是能量媒介（ESA）或物质媒介（MSA ），有时也可两种同时应用。

蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附速率分离过程是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。

气体扩散、热扩散、电渗析、电泳、反渗透、超过滤分离方法的选择可行性、分离过程类别的选择、产品的价格、产品的热敏性、物质与分子的性质、经济性、安全与环保、经验分离过程类别的选择分子特性：分子重量、Van der Waals体积、Van der Waals面积、偶极矩、极化度、双电常数、电荷、旋转半径热力学与传递性质：蒸气压、溶解度、吸附活性、扩散特性第二章精馏蒸馏（Distillation ）:借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作方法。

简单蒸馏（simple distillation）：混合液受热部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝，分批收集不同组成的馏出液产品。

平衡蒸馏（equilibrium distillation）：釜内液体混合物被部分汽化，使气相与液相处于平衡状态，然后将气相与液相分开，是一种单级蒸馏操作。

精馏（rectification）：液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。

精馏计算：物料衡算，热量衡算，相平衡关系计算方法：双组份常用图解法；多组分常用简捷法、严格计算法普通精馏不适用下列物料的分离：（1）待分离组分间的相对挥发度很接近于1。

第二章精馏Chapter 2 Distillation主要内容及要求：1.相平衡常数计算：状态方程法，活度系数法2.泡点、露点计算（1）泡点计算：在一定P(或T)下，已知x i，确定T b(或P b)和y i（2）露点计算: 在一定P(或T)下，已知y i，确定T b(或P b)和x i3.等温闪蒸计算：给定物料的量与组成，计算在一定P和T下闪蒸得到的汽相量与组成，以及剩余的液相量与组成。

4.掌握多组分精馏过程的基本原理、流程以及简捷计算方法；5.掌握萃取精馏和共沸精馏的原理、流程及其简捷计算法。

授课主要内容：2.1 概述2.2 汽液相平衡2.3 精馏计算2.4 特殊精馏2.5 板效率2.1 概述精馏原理:精馏是分离液体混合物的单元操作，是利用混合物中各组分挥发度的差异及回流的工程手段，实现组分的分离。

不适宜用普通精馏进行分离的物系：1. 1→AB α2.1=AB α3. 热敏性物料4. 难挥发组分的稀溶液2.1.1 理论板、板效率以及填料的理论板当量高度（HETP ）1. 理论板理论板= f(相平衡,分离要求,操作参数)⏹ 所谓理论塔板，如右图所示，即气、液两相在塔板上充分接触，混合进行传质、传热后，两相组成均匀且离开塔板的气、液两相呈相平衡关系。

显然，在相同条件下，理论板具有最大的分离能力，是塔分离的极限能力。

该状态可由热力学方法求解确定，离开塔板的气、液两相存在的相平衡关系由以下关系式表达： ⏹ 相平衡关系：y i =k i ·x i相平衡关系是传质过程趋向的目标，或所达到的热力学极限状态。

理论板是一个理想化了的两相间接触传质场所，也称为平衡级。

理论板符合以下三条假设：1）进入该板的不平衡物流在其间充分接触传质，使离开该板的汽液两相物流间达到了相平衡；2）在该板上发生接触的汽液两相各自完全均匀，板上各点汽相浓度和液相浓度各自都相同；3）该板上充分接触后的汽液两相实现了完全机械分离，不存在夹带、泄漏。

分离工程各章知识点总结分离工程是指对混合物中不同组分进行分离和提纯的工艺过程。

在化工生产中，分离工程是非常重要的一部分，它涉及到原料的提取、产品的纯化、废物的处理等诸多方面。

分离工程的核心是通过不同的分离方法，将混合物中的各种组分分离出来，以获得纯度较高的单一物质。

分离工程主要包括以下几个方面：1、分离原理：分离工程的基础是分离原理，它包括各种分离方法的基本原理，如溶剂抽提、蒸馏、结晶、萃取、吸附、色谱等。

2、分离设备：分离工程中常用的设备包括离心机、蒸馏塔、萃取塔、结晶器、过滤器、冷凝器等。

3、分离过程：分离过程包括前处理、分离操作、后处理等环节，其中前处理包括混合物的预处理和预分离，分离操作包括各种分离方法的应用，后处理包括得到的产品的进一步提纯和废物的处理。

在分离工程中，要充分考虑原料的性质、产品的要求、成本的限制等因素，综合考虑各种因素，选择合适的分离方法和设备，设计出合理的分离工艺流程。

第二章：溶剂抽提溶剂抽提是一种常用的分离方法，它适用于多种情况下，如萃取有机物质、提取植物精华、分离金属离子等。

溶剂抽提的基本原理是通过合适的溶剂，溶解目标组分，并将其与底物分离。

在实际操作中，通常是将混合物和溶剂加热混合，再通过过滤或离心等操作将底物和溶液分离开来，接着通过蒸馏等方法将溶剂去除，得到目标组分。

溶剂抽提的优点包括操作简单、效率高、选择的溶剂可以回收利用等。

但也有其缺点，如溶剂的选择和回收比较麻烦，产生的有机废物处理也相对复杂。

第三章：蒸馏蒸馏是一种基本的分离方法，适用于分离挥发性组分的情况。

它的基本原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热混合物，使其中某些组分蒸发，再通过冷凝，将蒸气凝结收集下来，从而实现不同组分的分离。

蒸馏可以分为简单蒸馏、分馏、连续蒸馏等多种类型，根据实际需要选择合适的蒸馏方法。

蒸馏的优点包括分离效果好、操作相对简单、适用范围广等。

但它也有缺点，如耗能大、设备成本高、不适用于非挥发性组分的分离等。

分离工程第一章 绪论第二章 细胞分离与破碎1. 常用的细胞破碎方法有哪些 ？①② 物理破碎碎。

→→温度差破碎法③④2. 在选择细胞破碎方法时需要考虑哪些因素？ ① 细胞处理量；② 细胞壁强度和结构(高聚物交联程度、种类和壁厚度)； ③ 目标产物对破碎条件的敏感性； ④ 破碎程度；⑤目标产物的选择性释放3. 名词解释：过滤：利用薄片形多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤。

凝聚：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。

絮凝：使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。

【在絮凝剂高分子聚合分子的作用下，基于架桥作用，胶体颗粒和聚合物交连成网，形成10 mm大小的絮凝团过程。

是一种以物理集合为主的过程。

】包含体：指细胞或细菌中高表达的蛋白质(也可以汇同其他细胞成分)聚集而成的不溶性颗粒。

4. 生化工业常用的分离设备有哪些？加压叶滤器、板框过滤器、旋转真空过滤器等。

5. 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。

机制：破坏双电层、水化层解体胶体吸附、氢键结合等。

絮凝剂种类：A、阳离子类：如聚丙烯酰胺(+)、聚苯烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺；B、阴离子类：如聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺(-)；C、非离子类：如聚丙烯酰胺(0)、环氧化乙烯。

第三章初级分离1. 名词解释：沉淀：由于物理环境的变化而引起溶质溶解度的降低、生成固体凝聚物的现象，称为沉淀。

盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为盐析。

盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。

这种现象称为盐溶。

第一章定义：分离工程就是将混合物分离成两种或两种以上较纯物质的一门工程技术学科。

按分离过程中有无物质传递现象发生：1、机械分离过程 对象：非均相混合物 特点：用机械法将非均相物系分离，而相间并无物质传递发生 2、传质分离过程 特点：相间有质量传递现象平衡分离 利用两相平衡组成不等的原理：常采用平衡级（理论板）作为处理手段，并把其它影响归纳于效率中。

速率分离 利用溶液中不同组分在某种推动力（如压差、浓度差、电位差）作用下经过某种介质（如半透膜）时的传质速率（透过率、迁移率、扩散速率）差异而实现分离 特点：所处理的物料和产品属于同一相态，仅有组成的差别。

通用 根据汽液相平衡组成将实际分离设备所能达到的分离因子与理想分离因子之间的差别用效率来表示： 效率第二章 吸收的定义：吸收是利用液体溶剂对气体混合物中各组分溶解度的差异来分离气体混合物的过程。

吸收的类别： 物理吸收 化学吸收 吸收过程：吸收→吸收塔 解吸→再生塔 解吸方法（1）减压冷再生（2）气提冷再生（3）间接蒸汽热再生气液相平衡---热力学体系：等T ，等P 下： 又 则 气相 液相 平衡时 ―― 气液平衡常数 大多数气液吸收过程中溶剂的温度高于气体的T C ,此时，气体不再被冷凝而只是溶解于液相： 其中 饱和液体的逸度=饱和蒸汽的逸度Pis 为纯物质i 的饱和蒸汽压。

理想溶液 低压下：Pei （平衡分压）代替f i G 则 亨利定律 若以浓度Ci 代替xi ，则： 其中 C M 溶液的总摩尔浓度 高压下 其中：Hi 为溶液中i 组分的标准态逸度，Pi 为纯物质i 的压力。

xi （溶质浓度）非常小的非电解质溶液 其中：x 0为溶液中吸收剂的摩尔分率（x0=1-xi ）， A 为常数，是温度、压力的函数。

对于理想溶液，A=0化学反应平衡常数 理想溶液Kr=1 其中溶解时相平衡服从亨利定律： 连解得 ①：物理溶解，H A ②：化学反应，K A 化学平衡根据K A 求C A ，再根据亨利定律求P A 双膜论 可简化为 Fick 定律如下： G Li i μμ=ln ()i i RT f T μλ=+GL i if f ∧∧=G i i i f P y φ∧∧=L L i i i i f f x γ∧=G L i if f ∧∧=L i i i i iP y f x φγ∧=Li i i i ii y f m x p γφ∧==ln ()L is i i v i f V p p f RT -=-v s i i f f=G i i if H x ∧=ei i i p H x =ei i i p H C '=i i M H H C '=()ln ln G i i i i i f V P P H x RT ∧--=+20ln ln (1)Gi i i f A H x x RT ∧=--/m n M N a a b A B a a K K K a a γ==m n /M N a b A BC C K C C =m n M N a bA B K γγγγλ=/A A A p H C =/1//()m n aM N A A bBC C p H K C =A A C N dz dz t z ∂∂=-∂∂)()(Ai Al l Ai Al lAB l Ai Al AB AABA C C k C C D C C D zC D N -=-=--=∂∂-=δδA AC N t z∂∂-=∂∂j i j i ij x x y y =α对于液相 对于气相 渗透论 物料衡算+费克定律 可得到 求解得其中 l 正比表面更新论 模型参数S (表面更新率) 传质总系数 K G 和K L双膜论的要点1) 传质在稳态下进行;2) 传质阻力集中在相界面两侧的滞留膜中，膜内进行分子扩散传递；3) 相界面保持气液平衡， 无界面阻力。