《化工分離工程》課件

$number{01}《化工分離工程》課件2024-01-24匯報(bào)人：AA目錄課程介紹與背景分離過程基本原理常見分離技術(shù)與方法分離過程設(shè)備與設(shè)計(jì)分離過程操作與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)與案例分析01課程介紹與背景化工分離工程定義及重要性化工分離工程是化學(xué)工程的一個(gè)重要分支，主要研究物質(zhì)在物理、化學(xué)性質(zhì)上的差異，通過特定的工藝和設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同組分的分離和純化?；し蛛x工程在化工、石油、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗和減少環(huán)境污染具有重要意義。掌握化工分離工程的基本原理和方法，了解各種分離技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。能夠根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)和分離要求，選擇合適的分離方法和工藝條件。具備分析和解決化工分離過程中實(shí)際問題的能力，能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和工藝優(yōu)化。課程目標(biāo)與要求教材《化工分離工程》（XXX主編，化學(xué)工業(yè)出版社）參考資料《化工原理》、《化學(xué)工程基礎(chǔ)》、《化工過程分析與合成》等相關(guān)教材；國內(nèi)外期刊、會(huì)議論文和專利等文獻(xiàn)資料；化工企業(yè)、設(shè)計(jì)院和研究所的實(shí)際案例和技術(shù)報(bào)告等。教材及參考資料推薦02分離過程基本原理123混合物組成與性質(zhì)混合物分類根據(jù)組成物質(zhì)的性質(zhì)，混合物可分為溶液、膠體、懸浮液和乳濁液等類型?；旌衔锝M成混合物由兩種或兩種以上物質(zhì)組成，其性質(zhì)取決于各組成物質(zhì)的性質(zhì)及含量?；旌衔镄再|(zhì)混合物具有不均勻性、可變性和多樣性等性質(zhì)。熱力學(xué)在分離過程中的應(yīng)用熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)定律分離過程熱力學(xué)基礎(chǔ)利用熱力學(xué)原理，可以分析分離過程的能量轉(zhuǎn)換和效率，為分離過程的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論支持。熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換和傳遞規(guī)律的科學(xué)，涉及溫度、壓力、熱量等基本概念。熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律，熱力學(xué)第二定律是描述熱量傳遞方向的定律。03動(dòng)力學(xué)在分離過程中的應(yīng)用通過動(dòng)力學(xué)分析，可以了解分離過程的速率、影響因素以及優(yōu)化方向，為分離過程的設(shè)計(jì)和控制提供指導(dǎo)。01動(dòng)力學(xué)基本概念動(dòng)力學(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，涉及速度、加速度、力等基本概念。02分離過程中的動(dòng)力學(xué)問題在分離過程中，涉及流體的流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等動(dòng)力學(xué)問題，需要運(yùn)用動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行分析。分離過程動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)03常見分離技術(shù)與方法利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異，通過加熱使部分組分汽化，再經(jīng)冷凝實(shí)現(xiàn)不同組分的分離。原理分類應(yīng)用簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾等。石油煉制、化學(xué)工業(yè)、制藥工業(yè)等。030201蒸餾法原理利用氣體在液體中的溶解度差異，將氣體混合物中的不同組分分離。分類物理吸收和化學(xué)吸收。應(yīng)用氣體凈化、廢氣處理、氣體分離等。吸收法利用溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使溶質(zhì)從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。原理液-液萃取、固-液萃取等。分類有機(jī)合成、石油化工、制藥等。應(yīng)用萃取法利用膜的選擇性透過性，使混合物中的不同組分通過膜時(shí)實(shí)現(xiàn)分離。原理微濾、超濾、納濾、反滲透等。分類水處理、食品工業(yè)、生物醫(yī)藥等。應(yīng)用膜分離法04分離過程設(shè)備與設(shè)計(jì)包括泡罩塔、篩板塔等，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，適用于較小的處理量和較低的分離要求。板式塔使用填料作為氣液接觸元件，具有處理能力大、分離效率高、壓降低等優(yōu)點(diǎn)，適用于精細(xì)化工和高純度產(chǎn)品分離。填料塔利用高速噴射的液體將氣體分散成微小氣泡，實(shí)現(xiàn)高效傳質(zhì)，適用于氣體處理量大、液體量小的場合。噴射塔塔設(shè)備類型及特點(diǎn)

塔內(nèi)件選擇與優(yōu)化塔盤類型選擇根據(jù)處理物系性質(zhì)、操作條件及分離要求，選擇合適的塔盤類型，如泡罩塔盤、篩板塔盤等。塔內(nèi)件優(yōu)化針對特定分離任務(wù)，對塔內(nèi)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如改進(jìn)泡罩形狀、優(yōu)化篩板孔徑等，以提高傳質(zhì)效率和降低能耗。輔助設(shè)備配置合理配置再沸器、冷凝器、回流罐等輔助設(shè)備，確保塔的穩(wěn)定操作和高效分離。非金屬材料如塑料、玻璃鋼等，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，適用于腐蝕性強(qiáng)的物系，但需注意其機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能。金屬材料常用材料包括碳鋼、不銹鋼等，具有優(yōu)良的機(jī)械性能和加工性能，但需考慮腐蝕問題。耐腐蝕措施針對腐蝕性物系，可采取襯里、涂層、電化學(xué)保護(hù)等耐腐蝕措施，以延長設(shè)備使用壽命。設(shè)備材料選擇與耐腐蝕性考慮05分離過程操作與優(yōu)化溫度是影響分離效果的重要因素，適當(dāng)提高溫度可增加物質(zhì)擴(kuò)散速度和溶解度，但過高溫度可能導(dǎo)致物質(zhì)分解或產(chǎn)生副反應(yīng)。溫度壓力對分離過程也有顯著影響，高壓有利于氣體溶解和液體萃取，但過高壓力可能增加設(shè)備投資和操作成本。壓力流量大小直接影響分離效果和設(shè)備處理能力，過大流量可能導(dǎo)致分離不徹底，過小流量則可能降低設(shè)備效率。流量操作參數(shù)對分離效果影響分析通過正交實(shí)驗(yàn)、均勻設(shè)計(jì)等方法，確定影響分離效果的關(guān)鍵因素和最佳操作條件。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對分離過程進(jìn)行建模和優(yōu)化，預(yù)測不同操作條件下的分離效果。過程模擬根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬分析，不斷調(diào)整操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)分離效果的迭代優(yōu)化。迭代優(yōu)化操作條件優(yōu)化策略探討熱集成技術(shù)通過熱集成技術(shù)，如熱泵、熱管等，實(shí)現(xiàn)能量的有效利用和回收，降低分離過程的能耗。綠色溶劑開發(fā)和使用綠色、環(huán)保的溶劑，減少對傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的依賴，降低對環(huán)境的污染。高效分離技術(shù)采用高效分離設(shè)備和技術(shù)，如高效液相色譜、超臨界萃取等，提高分離效率，降低能耗和排放。節(jié)能減排技術(shù)在分離過程中應(yīng)用06實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)與案例分析123熟悉實(shí)驗(yàn)流程、檢查實(shí)驗(yàn)設(shè)備、穿戴好個(gè)人防護(hù)用品實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備遵守實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)定、正確使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備、注意防火防爆安全操作規(guī)范掌握應(yīng)急處理方法、熟悉安全疏散路線、及時(shí)報(bào)告事故應(yīng)急處理措施實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng)及規(guī)范操作演示萃取實(shí)驗(yàn)熟悉萃取原理、學(xué)習(xí)萃取劑的選擇和使用、掌握萃取操作和數(shù)據(jù)處理結(jié)晶實(shí)驗(yàn)了解結(jié)晶原理、學(xué)習(xí)結(jié)晶條件的控制、掌握結(jié)晶操作和數(shù)據(jù)處理蒸餾實(shí)驗(yàn)了解蒸餾原理、掌握蒸餾裝置搭建和操作、學(xué)習(xí)餾分收集和數(shù)據(jù)處理典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹及操作指導(dǎo)數(shù)據(jù)記錄與處理對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析