《分離工程》課程教學大綱

《化工原理（下）》課程實施大綱

目錄

1.教學理念..............................................................1

2.課程描述.............................................................3

2.1課程的性質(zhì)........................................................3

2.2課程在學科專業(yè)結構中的地位、作用..................................3

2.3課程的前沿及發(fā)展趨勢..............................................4

2.4學習本課程的必要性................................................5

3.教師簡介..............................................................8

3.1教師的職稱、學歷...................................錯誤!未定義書簽。

3.2教育背景...........................................錯誤!未定義書簽。

3.3研究方向（興趣）...................................錯誤!未定義書簽。

4.先修課程.............................................................8

5.課程目標..............................................................8

6.課程內(nèi)容.............................................................8

6.1教學要求、重點和難點...............................................8

6.2學時安排..........................................................9

7.課程教學實施.........................................................12

7.1教學單元一........................................................12

7.2教學單元二.........................................錯誤!未定義書簽。

7.3教學單元三.........................................錯誤!未定義書簽。

7.4教學單元四.........................................錯誤!未定義書簽。

7.5教學單元五.........................................錯誤!未定義書簽。

7.6教學單元六.........................................錯誤!未定義書簽。

7.7教學單元七.........................................錯誤!未定義書簽。

7.8教學單元八.........................................錯誤!未定義書簽。

7.9教學單元九.........................................錯誤!未定義書簽。

7.10教學單元十........................................錯誤!未定義書簽。

7.11教學單元十一......................................錯誤!未定義書簽。

7.12教學單元十二......................................錯誤!未定義書簽。

7.13教學單元十三......................................錯誤!未定義書簽。

7.14教學單元十四......................................錯誤!未定義書簽。

7.15教學單元十五......................................錯誤!未定義書簽。

7.16教學單元十六......................................錯誤!未定義書簽。

7.17教學單元十七......................................錯誤!未定義書簽。

7.18教學單元十八......................................錯誤!未定義書簽。

7.19教學單元十九......................................錯誤!未定義書簽。

7.20教學單元二十......................................錯誤!未定義書簽。

8.課程學習要求.........................................................78

9.課程考核............................................................79

9.1出勤（遲到、早退等）、作業(yè)、報告等的要求...........................79

9.2成績的構成與評分規(guī)則說明.........................................79

9.3考試形式及說明...................................................79

10.學術誠信...........................................................80

10.1考試違規(guī)與作弊處理...............................................80

11.課堂規(guī)范............................................................80

12.課程資源...........................................................81

12.1教材與參考書.....................................................81

12.2專業(yè)刊物........................................................81

12.3網(wǎng)絡課程資源....................................................81

13.教學合約............................................................81

14.其他說明...........................................................83

1.教學理念

高等院校教師必須形成以學生為本的現(xiàn)代教育理念，做到尊重、理解、重視和愛護

學生，把“以學生為本、以培養(yǎng)目標為導向、持續(xù)改進''的新工科教學理念融入教學的全

過程，重視課程設置、教學過程、教學評價等教學環(huán)節(jié)，做到持續(xù)改進整個教學過程。

把現(xiàn)代教育理念和高校教學觀真正地融為一體，在教育實踐中逐漸形成系統(tǒng)化、可操作

性強的教學觀，完成由純粹的理念體系向具體實踐的轉(zhuǎn)型。

《分離工程》是化學工程與工藝專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎課，是物理化學、化工

熱力學及化工原理等理論課的后續(xù)課程。該課程涉及物理化學、化工熱力學、傳遞過程

及原理等知識領域，主要討論化學工業(yè)和化學工程領域常見的分離過程，主要任務是使

學生掌握分離過程的共性問題，學習傳質(zhì)分離過程的基本原理、基礎知識及設計計算方

法，并學習新型分離技術。在教學過程中，強調(diào)理論聯(lián)系實際，加強設計和分析能力的

訓練，以提高解決實際問題的能力。通過本課程的學習，為后續(xù)的石油煉制工程、有機

化工工藝學、化工設計等專業(yè)課程的學習打下理論基礎。按照四川理工學院的教學計劃，

課時設置為32學時。要讓學生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容，并運用于實踐中，必須在教學

手段和方法上進行改革，把分離工程的基本要點和有關基礎知識與工業(yè)生產(chǎn)中實際的分

離過程緊密結合起來，并運用工程思維、工程分析的方法來學習分離工程的重要概念，

使學生形成完整的分離工程觀點。教學過程中主要采用講授法、歸納總結法、知識脈絡

法、提問法、對比法、歸納法、演示法、練習法以及案例分析法等多種教學方法，同時

結合教師自身的科研研究工作，以基于研究的學習亦作為教學方法的重要方面，使學生

充分掌握分離工程分析的內(nèi)容和方法手段，提升分析和解決實際工程問題的能力。

從如何有效地培養(yǎng)和訓練學生的工程意識、創(chuàng)新意識和專業(yè)應用能力來制定課程實

施大綱，以期對培養(yǎng)具有較寬厚的基礎理論和專門知識，能在化工、煉油、冶金、能源、

輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設計、技術開發(fā)、生產(chǎn)技術管理和科學研究等

方面工作的應用型工程技術人才的目標作最大貢獻。

本課程教學將堅守以下原則：

2(1)堅持以現(xiàn)代教育理念為先導，以科學的教學觀念武裝自己的頭腦，實現(xiàn)“學

生中心、教師主體''的大學教育觀，不斷的持續(xù)改進。同時要注意以發(fā)展的眼光來看待

大學教學，看待學生，包容和理解學生，切不可以自身的教學經(jīng)歷直接映射到當代的大

學生身上。為了最大程度的幫助學生學習，教學過程中師生之間必須形成平等、民主、

和諧的情感關系，師生在心理上能夠互相包容，在心靈上能夠互相接納，能營造民主、

和諧的課堂氣氛，與學生一起平等、互動地參與課堂教學，激發(fā)學生學習興趣和求知欲。

（2）做課程改革的實驗者，而不是旁觀者。課程改革要求在教學過程中持續(xù)改進,

根據(jù)教學過程中學生存在的問題進行不斷的調(diào)整。同時自身也要保持一顆不斷學習的心

態(tài)給學生傳遞知識。要在教學過程中改進自身的教學方式方法以及與學生溝通的方式方

法。

（3）積極引導學生主動學習。知識只有自己主動獲取才來得深刻，才能夠融會貫

通。因此在教學過程中我會引導學生主動學習，通過提前預習、課后習題以及課后答疑

的方式使得學生主動參與學習過程中，同時我會結合我自身的科研經(jīng)歷，給學生講解一

些有趣的分離工程應用案例，啟發(fā)大家對知識點的應用；另外我也會給學生介紹一些關

于分離技術的最新研究成果，開拓學生的眼界和知識面，激發(fā)學生的求知欲。

2.課程描述

2.1課程的性質(zhì)

分離工程是化學工程與工藝及相近化工類專業(yè)教學中一門專業(yè)課程，是建立在物理

化學、化工原理、化工熱力學、傳遞課程原理等技術基礎課程知識之上的一門必修課程。

分離工程是研究分離過程中分離設備的共性規(guī)律，研究化工及其它相關過程中物質(zhì)的分

離和純化方法的一門技術科學；是以分離過程（主要是傳質(zhì)分離過程）作為研究對象，

應用物理化學、化工熱力學、傳遞原理和化工原理中研究的基本原理和知識，研究和處

理分離過程的開發(fā)和設計中遇到的工程問題。包括：適宜分離方法的選擇，分離流程和

操作條件的確定和優(yōu)化，傳質(zhì)分離設備的傳質(zhì)特性、選型和強化，傳質(zhì)操作和設備的設

計計算，分離操作的實驗研究方法等。主要掌握常用分離過程（精儲，特殊精儲，吸收

等）的基本理論、操作特點，簡捷和嚴格的計算方法和強化改進操作的途徑；了解一些

新的分離技術有一定的了解。

通過分離工程學科的學習，可以培養(yǎng)學生分離過程基本概念，為分離過程的選擇、

特性分析和計算奠定基礎；培養(yǎng)學生初步的工程觀念，通過對典型化工分離過程的學習，

了解各種分離方法的特征，掌握研究工程問題的方法論；培養(yǎng)學生的工程技術經(jīng)濟觀，

通過對具體分離過程的設計和優(yōu)化，掌握典型分離過程的選擇、設備的設計選型計算；

培養(yǎng)學生利用已學的物理化學、化工原理、化工熱力學、傳遞過程等課程中有關系相平

衡熱力學、動力學、分子及共聚狀態(tài)的微觀機理，傳熱、傳質(zhì)和動量傳遞理論來研究化

工生產(chǎn)實際中復雜物系的分離和提純技術；培養(yǎng)學生了解化工過程基本原理和數(shù)學表達

方法，并與流程模擬軟件相結合，理解軟件計算原理和思路，并應用流程模擬軟件進行

輔助設計和優(yōu)化。

2.2課程在學科專業(yè)結構中的地位、作用

《分離工程》是化學工程與工藝及相近化工類專業(yè)教學中一門專業(yè)課程，在整個化

工專業(yè)學生的知識體系中占據(jù)重要地位，是一門不可或缺的核心課程。從下圖的知識體

系圖中也可知，分離工程研究應用質(zhì)量傳遞原理實現(xiàn)組分分離的基本原理及工程化問

題，是傳遞過程的一部分。

化

學,過程的平面,限度一_<?化工熱力學研究的何胭

廠

程化學動力學研

學廣允化學反應的

科/一斗+小動力學規(guī)律

化1r學動力學

的I

?反應過程和反應工程、

兩研究的問題I化學反應工程

個研先實現(xiàn)過程

基

、過程的速度」的收得

本

問俏過面X

過程的速率與

單元操作和/|

la傳遞機理

J傳遞過程一傳逢過程研H

究的問也\?出一z.

\單兀操作便值：

分離工程研究應用質(zhì)量傳遞原理實現(xiàn)—以過程的設符與

組分分離的基本原理及工程化問題，.工程向

是傳遞過程的一部分

2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)

分離技術是隨著化學工業(yè)的發(fā)展而逐漸形成和發(fā)展的，生產(chǎn)實踐是分離工程形成與

發(fā)展的源泉。早期的化學工廠是由化學家根據(jù)實驗室研究結果直接建立的。生產(chǎn)實踐發(fā)

現(xiàn)，生產(chǎn)用的大裝置中的化學或物理過程與實驗室玻璃器皿中的現(xiàn)象有很大的不同。在

不同產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，卻有許多過程遵循相似的原理。由此提出的單元操作原理奠定

了化學工程學科最初的理論基礎。隨著大量的工業(yè)實踐，人們逐漸認識到，各種化工生

產(chǎn)工藝，除了其中的核心即反應過程外，大都是由為數(shù)不多的一些基本操作組成的。這

些基本操作的知識對于化工過程的正確開發(fā)和化工流程、裝置的正常運行及經(jīng)濟性有重

要的作用。在二十世紀初提出的單元操作的概念指出：任何化工生產(chǎn)過程不論規(guī)模如何,

皆可分解為一系列名為單元操作的過程，例如粉碎、混合、加熱、吸收、冷凝、浸取、

沉降、結晶、過濾等。單元操作的概念包含了流體動力過程、傳熱過程、傳質(zhì)分離過程、

熱力過程、粉體工程等許多化工生產(chǎn)過程中常見的操作和過程，傳質(zhì)分離過程是其重要

組成部分。

單元操作概念的建立對化學工程的發(fā)展起了重大的作用。它對用于不同的化學工藝

中的同樣的操作，以單元操作的概念抽象出來，對其共同規(guī)律進行研究。通過對其基礎

研究、單元操作所用設備的結構、操作特性、設計計算方法及應用開發(fā)等多方面的研究,

為分離過程在化工工藝開發(fā)、化工過程放大、化工裝置設計和在化工生產(chǎn)中的正確應用

提供了較為完整的理論體系和經(jīng)濟高效的分離設備，對促進化學工業(yè)的發(fā)展起到了重要

的作用。同時，以此為基礎發(fā)展起來了以因次分析和相似論為基礎的實驗研究方法和以

數(shù)學模型方法為基本的理論結合實際的化學工程研究方法，也對化學工程學本身的發(fā)展

作出了很大的貢獻。

自二十世紀五十年代以來，通過對化學工程的深入研究，提出了三傳一反（動量傳

遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學反應工程）的概念。使分離工程建立在更基本的質(zhì)量傳

遞的基礎上，從界面的分子現(xiàn)象和基本流體力學現(xiàn)象進行分離工程中各單元操作的基礎

研究，并用定量的數(shù)學模型描述分離過程，用于分析已有的分離設備，并用于設計新的

過程和設備。

由于計算機技術的飛速發(fā)展，使得從較基礎的理論角度出發(fā)對分離過程和設備進行

研究成為可能，減少了誤差和失真。對一些復雜的數(shù)學模型的開發(fā)并用于分離過程的優(yōu)

化，使化工過程更趨成熟和完善。

2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢

二十世紀下半葉掀起的新技術革命浪潮在人類文明和社會發(fā)展上將具有重大的意

義。在現(xiàn)代生物技術、環(huán)境科學、資源與能源科學、信息技術與材料科學等高新科技的

發(fā)展對分離工程提出了新的、更高的要求，有許多是傳統(tǒng)分離技術所無能為力的，分離

工程發(fā)展與高新科技的結合是現(xiàn)實的迫切需求，也是分離工程面臨的新的機遇和挑戰(zhàn)。

比如現(xiàn)代生物技術產(chǎn)品的商品化在很大程度上取決于能否將具有生物活性的產(chǎn)品

從組成復雜的、具有許多性質(zhì)相似的雜質(zhì)的稀溶液中經(jīng)濟有效地加以分離純化。止匕外，

信息工業(yè)、生物技術和醫(yī)藥工業(yè)、材料工業(yè)的飛速發(fā)展向分離工程提出了前所未有的純

度要求和分離精度要求；由于石油和天然氣資源的逐漸枯竭，能源結構在未來幾十年內(nèi)

將面臨重大的變化。新能源的發(fā)展要求分離工程提供新的、經(jīng)濟有效的大規(guī)模分離方法;

資源的開發(fā)向貧礦的利用轉(zhuǎn)化以及海洋資源的開發(fā)利用需要更經(jīng)濟有效的分離技術；環(huán)

境保護對分離技術提出了持續(xù)的、不斷提高的需求；為了節(jié)約能源、降低設備投資和分

離操作成本，對傳統(tǒng)分離過程的改造或以新分離方法取代。

分離技術的發(fā)展呈現(xiàn)出以下若干特點：⑴競爭促進了分離過程的強化，新技術的應

用，劇烈的競爭加速了分離技術發(fā)展，促進了分離過程的強化；⑵耦合分離技術引起重

視，耦合分離技術因具有簡化流程、提高收率和降低消耗的優(yōu)點引起人們的日益重視，

耦合分離技術（化學吸收、化學萃取、反應精偏、膜反應器、藥物的控制釋放等）在化

工、生物工程、制藥和新材料等高新技術領域成功應用獲得了良好的效益；⑶信息技術

推動了分離技術的發(fā)展；⑷根據(jù)國情，加速分離科學和技術的發(fā)展，發(fā)展趨勢：①傳統(tǒng)

分離技術改造，如精儲篩板塔改造為效率更高的填料塔；②新型分離過程開發(fā)，如分子

蒸儲、新型萃取分離、反膠團萃取、超臨界萃取、新型生物膜法、膜分離等新型分離技

術等。③分離與反應耦合以及分離過程之間的耦合。

2.5課程與經(jīng)濟社會發(fā)展的關系

《分離工程》是一門有關工程問題的學科，是解決如何將常見的化工分離技術應用

到工業(yè)生產(chǎn)過程中，是為選擇一種經(jīng)濟可行的分離技術所服務的。因此經(jīng)濟性是在選擇

分離技術時所必須要考慮的問題。另外，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對日益豐富的

物質(zhì)文化提出更加的要求。需要開發(fā)出更加環(huán)保、安全、綠色化的化工產(chǎn)品；而這些產(chǎn)

品的生產(chǎn)開發(fā)離不開綠色健康的分離技術的開發(fā)，所以說分離技術的發(fā)展與經(jīng)濟社會發(fā)

展密切相關。因此在《分離工程》的教學過程中不僅需要給學生傳遞基本的分離理論和

常見的分離技術，同時還需要與時俱進、緊跟社會技術進步、將課程涉及新技術引入課

程教學，尤其是針對一些新技術的應用、社會發(fā)展熱點問題，在課堂上開展討論，引導

學生思考解決問題的方法，也能讓學生切身體會所學知識并非空洞無物，而是能解決生

活中實際問題的有用技能，激發(fā)學生的學習熱情。

2.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問題

隨著技術的進步和人民生活水平的提高，目前科學技術中存在的倫理與道德問題已

經(jīng)引起了人們的極大關注?；W科研究領域十分廣泛，與日常生活有著緊密聯(lián)系，因

此課程教學過中應注意倫理和道德教育。

《分離工程》作為本科主干基礎學科，對未來培養(yǎng)國家后備工程人才起到關鍵性的

作用，而在此課程學習基礎上，化學工程類科學研究才可能成為現(xiàn)實。其中科學研究是

運用嚴密的科學方法，從事有目的、有計劃、有系統(tǒng)的認識客觀世界，探索客觀真理的

活動過程，是對研究變量或指標的共同的本質(zhì)的概括。而當代“倫理”概念蘊含著西方文

化的理性、科學、公共意志等屬性，“道德”概念蘊含著更多的東方文化的情性、人文、

個人修養(yǎng)等色彩。我們所講的科學研究中的倫理與道德，是科學研究者應當秉持的研究

規(guī)則和行為規(guī)范，使倫理道德規(guī)范運用到涉及科技活動現(xiàn)實的具體問題的規(guī)范問題。科

學研究的基本任務是探索、認識未知。理想的科學研究被描述為一個科學家求真、至善、

至美的過程。在這個過程中，科學家揭示著自然界的客觀規(guī)律，開發(fā)應用有利于人類利

益的技術，去追求人類社會的持續(xù)、和諧的發(fā)展。但是，理想狀態(tài)只能是一個無限接近

到無法到達的狀態(tài)，科學和現(xiàn)實社會可能會產(chǎn)生各種各樣的沖突和矛盾，科學研究中的

倫理道德就成一個為人們關注的焦點。我們講科學研究中的倫理與道德，并不是指科技

成果本身有什么倫理道德，而是指科學研究、技術探索過程中的倫理道德，更是指科學

研究應用到政治、經(jīng)濟、文化、軍事領域之中產(chǎn)生的倫理道德問題。而《分離工程》正

是作為科學研究的基礎知識學科，必須考慮“倫理”和相關的“道德”問題。

因此在教學過程中要注意正確引導學生理性看待這些環(huán)境問題，激發(fā)學生思考如何

處理目前面臨的這些問題，而不是抱怨。同時，作為工程技術人才，在設計和研究過中

要嚴格按照國家有關法律、標準和規(guī)范操作，尤其是涉及環(huán)境問題，如三廢的處理等要

全面考慮。技術層面的倫理問題，主要引導學生從技術上思考原料、過程到產(chǎn)品及產(chǎn)品

殘值涉及的倫理問題。如原料盡量少用或不采對人體和環(huán)境有毒害物質(zhì)；工藝過程盡量

考慮節(jié)能、節(jié)水和減少原料消耗；產(chǎn)品殘值的處理盡量簡單可行等。

2.7學習本課程的必要性

《分離工程》是化學工程學科的重要組成部分，是化學工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)

必修課。通過本課程的學習，可以正確理解分離工程的有關基本概念和理論；理解各概

念之間的聯(lián)系和應用；掌握分離工程的基本計算方法；能夠理論聯(lián)系實際，靈活分析和

解決實際化工生產(chǎn)和設計中的有關問題。

其教學內(nèi)容是以化工生產(chǎn)中的分離過程為研究對象，分離過程貫穿于整個化工生產(chǎn)

過程中，有著不可替代的作用，同時分離技術有著多樣性和復雜性。因此，本課程在學

習分離過程基本理論、原理和方法的基礎上，思考如何將精儲、蒸發(fā)、結晶、萃取等常

見分離過程應用于化工過程中，學習如何針對不同混合物開發(fā)出合適的分離技術，了解

現(xiàn)代分離技術發(fā)展的動態(tài)，關注針對目前嚴峻的能源問題、環(huán)境問題、資源問題分離技

術所起的作用。因此學習好《分離工程》這門課程對化工專業(yè)學生有著極其重要的必要

性和實用性，是其在今后的化工工作中能夠獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題必然所在。

3.教師簡介

（1）高級氧化技術；（2）高性能催化機制備。

4.先修課程

本課程的先修課程有：高等數(shù)學、大學物理、物理化學、化工原理和化工熱力學。

5.課程目標

本課程教育目標如下：（1）培養(yǎng)學生將物理化學、化工原理、化工熱力學等學科知

識用于化學反應工程學科的綜合能力；（2）通過本課程的學習，使學生了解化學反應

工程學科前沿，理解該學科理論體系，掌握研究方法；（3）通過本課程的學習，使學

生初步具有實現(xiàn)反應過程最優(yōu)化的能力以及分析、改進、開發(fā)設計反應器的能力。

6.課程內(nèi)容

6.1課程的教學大綱

第1章緒論（2學時）

1.1掌握的內(nèi)容：分離過程在化工生產(chǎn)中的重要性；分類過程的分類；常用的化工

分離操作過程；分離過程研究和技術開發(fā)的歷史、現(xiàn)狀和未來。

1.2了解的內(nèi)容：平衡分離過程和速率分離過程；工業(yè)上常用的基于平衡分離過程

的分離單元操作及其基本原理；分離媒介；典型應用實例。

第2章多組分分離基礎（12學時）

2.1掌握的內(nèi)容：在“化工熱力學”課程有關相平衡理論的基礎上，掌握多組分或復

雜物系設計變量的確定方法，較為全面的了解化工過程中經(jīng)常遇到的多組分物系的氣液

平衡，即各種單級平衡過程的計算問題。熟練掌握多組分非理想體系相平衡常數(shù)計算方

法；泡點和露點計算；等溫閃蒸和部分冷凝過程的計算。

2.2了解的內(nèi)容：常用化工生產(chǎn)操作單元、裝置和過程的設計變量的確定；多組分

物系的相平衡條件；平衡常數(shù)；分離因子。多組分物系的泡點方程、露點方程；計算方

法。等溫閃蒸過程和部分冷凝過程。閃蒸方程；閃蒸過程的計算，了解絕熱閃蒸過程的

計算。

第3章精儲（6學時）

3.1掌握的內(nèi)容：多組分精儲的基本原理、流程及其簡捷計算法，以及塔內(nèi)的流率、

濃度和溫度分布特點。

3.2了解的內(nèi)容：恒沸精儲、萃取精儲和加鹽精儲等特殊精儲過程原理及其簡捷計

算方法。

第4章吸收（6學時）

4.1掌握的內(nèi)容：多組分吸收和解吸過程的基本原理、流程及其簡捷計算法，以及

塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點。

4.2了解的內(nèi)容：多組分吸收和解吸過程分析、簡捷計算方法。

第5章多組分多級分離的嚴格計算（4學時）

5.1掌握的內(nèi)容：掌握建立平衡級理論模型的基本方法，三對角線矩陣方程的托瑪

斯解法，精僧過程計算的泡點法和流率加和法。

5.2了解的內(nèi)容：托瑪斯法解三對角矩陣方程；精微問題的求解。三對角矩陣方程

托瑪斯解法計算精儲過程的泡點溫度。了解精儲計算的同時校正法和非平衡級模型。

第7章其他分離過程（2學時）

7.1掌握的內(nèi)容：各種新型分離技術的發(fā)展、研究及應用基本情況。

7.2了解的內(nèi)容：了解部分已經(jīng)工業(yè)化的新型分離技術的基本原理、主要特點。新

發(fā)展的技術及耦合技術的理論研究狀況。

6.2教學重難點

第一章緒論重點：分離過程基本概念、分類；平衡分離過程和速率分離過程。

難點：平衡分離過程基本原理

第二章多組分分離基礎重點：常用化工生產(chǎn)操作單元、裝置和過程的設計變量

的確定；多組分物系的相平衡條件；平衡常數(shù)；分離因子。多組分物系的泡點方程、露

點方程；計算方法。等溫閃蒸過程和部分冷凝過程。閃蒸方程；閃蒸過程的計算。

難點：平衡常數(shù)的計算；泡露點計算問題、閃蒸過程分析

第三章精儲重點：多組分精儲過程分析和簡捷計算方法。特殊精儲過程、流程,

及其簡捷計算方法。

難點：精微過程分析及相關計算

第四章吸收重點：多組分吸收和解吸過程分析、簡捷計算法。

難點：過程分析和計算分析

第五章多組分多級分離的嚴格計算重點：托瑪斯法解三對角矩陣方程；精鐳問

題的求解。

難點：嚴格計算

6.3學時安排

第一章緒論主要知識點：分離過程的基本概念、分離、特性；分離過程在化工

生產(chǎn)中的重要性；常用的化工分離操作過程；分離工程理論的發(fā)張；分離過程研究和技

術開發(fā)的現(xiàn)狀和未來。學時安排（參考）：2學時

第二章多組分分離基礎主要知識點：多組分或復雜物系設計變量的確定方法；

在“化工熱力學”課程有關相平衡理論的基礎上，較為全面的了解化工過程中經(jīng)常遇到的

多組分外系的氣液平衡，即各種單級平衡過程的計算問題。熟練掌握多組分非理想體系

平衡常數(shù)計算方法（活度系數(shù)法、狀態(tài)方程法等）；泡點和露點計算；等溫閃蒸和部分

冷凝過程的計算，了解絕熱閃蒸過程的計算。學時安排（參考）：12學時

第三章精儲主要知識點：多組分精儲、共沸精儲、萃取精儲、的基本原理、流

程，及其簡捷計算方法，以及塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點。學時安排：6學時

第四章吸收主要知識點：多組分吸收和解析過程的基本原理、流程，及其簡捷計算

法，以及塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點。學時安排：6學時

第五章多組分多級分離的嚴格計算主要知識點：建立平衡級理論模型的基本方

法，三對角線矩陣方程的托瑪斯解法，精得過程計算的泡點法和流率加和法。了解精儲

計算的同時校正法和非平衡級模型。學時安排（參考）：4學時

第七章其他分離方法主要知識點：學習吸附、離子交換、萃取和膜分離等其他

的分離技術，了解這些技術的基本原理、應用范圍等等。學時安排（參考）：2學時

6.4教學日歷

課程名分離工程上課周數(shù)8周

稱

學院化工學院專業(yè)化學工程與工藝時學時數(shù)32學時

班級化學工程與工藝20194-6班間講課時數(shù)32學時

學院專業(yè)分習題課及課堂討論學時

班級配實驗學時

學院專業(yè)實習學時

班級每周上課時數(shù)4學時

教學、作業(yè)類別及內(nèi)容

實

習題習

課

上課作圖、

自

名

講課、稱

堂

外

學

課要堂w1寫課程設

作

講課（教學大綱分章和題目的名課作

學

明

次J匕、題

業(yè)

V業(yè)計的名

時

山

稱）學驗（寫數(shù)

數(shù)

數(shù)數(shù)稱、數(shù)

時量,

量等

目）

1緒論22

2第二章多組分分離基礎221相平衡關系221

32.2.1氣液平衡的分類與計算22

4多組分物系的泡點與露點計算221

5單級平衡分離過程計算22

6設計變量分析221

7裝置設計變量+例題講解22

8第三章精微多組分精鐳過程分析221

9多組分精儲的簡捷（FUG）計算法22

10共沸精鐳+吸收221

11第四章氣體吸收與解析一吸收和解吸過程流程22

12多組分吸收和解吸過程分析22

13多組分吸收和解吸過程簡捷計算221

14第五章多組分多級分離的嚴格計算平衡級的理論22

模型+復雜精儲塔物理模型

15模擬計算方法+三對角矩陣法222

16泡點法+例題講解+課程答疑22

各章節(jié)具體內(nèi)容及要求見教學規(guī)范

7.課程教學實施

7.1教學單元

課程章節(jié)第一章課次/

分離JL程1/2

名稱名稱緒論學時

教學目標

1.了解《分離工程》研究主要內(nèi)容及目標；2.掌握化工分離過程的基本概念、

分類和常見分離過程；3.了解分離工程理論的形成與發(fā)展；了解最新分離技術的發(fā)展

動態(tài)

主要內(nèi)容

主要知識點：分離過程的基本概念、分離工程的特性，分離過程的分類；分離過程

在化工生產(chǎn)中的重要性；常用化工分離操作過程；分離過程研究和技術開發(fā)的現(xiàn)狀和未

來。

重點：平衡分離過程和速率平衡分離過程，分離因子

難點：平衡分離過程的理解與分析

教學過程及方法

概念講解

分離過程：是指借助一定的分離劑,將混合物分成組成互不相同的兩種或幾種產(chǎn)品

的操作。

混合物

分離設備二轆：

（氣、液、固）----------------1產(chǎn)品n

卜離劑t

能量夕

物偵夕卜離劑1

能量分離劑ESA：指傳入或傳出系統(tǒng)的熱及輸入或輸出系統(tǒng)的功。閃蒸、冷凝、

精儲等。物質(zhì)分離劑MSA：指分離過程中所借助的物質(zhì)，如吸收過程的吸收劑、

萃取過程的萃取劑及吸附過程的吸附劑。

分離因子:

%=

可以判定這兩個組分在兩種產(chǎn)品中的分離程度，與1相差越遠，就越能達到有效

的分離

固有分離因子:

a.二4

xJXj

分離技術的特性

1.分離技術的重要性（廣泛性）

?原料凈化

?中間產(chǎn)物分離

?產(chǎn)品提純

,污染物處理

2.分離技術的多樣性

由于化工分離技術的應用領域十分廣泛，決定了分離技術的多樣性。按機理劃分，大致可分成5

類，它們的特點和設計方法有所不同：①生成新相以進行分離（如蒸儲、結晶）；②加入新相進

行分離（如萃取、吸收）；③用隔離物進行分離（如膜分離）；④用固體試劑進行分離（如吸附、離

子交換）；⑤用外力場和梯度進行分離（如離心萃取分離和電泳等）。

3.分離技術的復雜性

缺乏基礎物性數(shù)據(jù)（尤其是對于復雜條件下的物性數(shù)據(jù)，比如高溫、高壓、超臨界、多組分等）

缺乏大型塔器的可靠設計方法

化工分離過程分類

一類：機械分離過程

對象：北均相混合物

特點：用機械法將非均相物系分離,而相間并無物質(zhì)傳遞發(fā)生

比笈：過速.沆降、用心分毒.炎風除塵…

★，平衡分離過程（精儲、吸收、萃取.結晶、吸附等）

二類：傳質(zhì)分離過程《

對象：均相混合物I速率分離過程（微濾.超港、反滲透、電海析等）

特點；涉及物質(zhì)從原料向一股產(chǎn)品流的擴散，過程遵循物質(zhì)傳遞原理

1.平衡分離過程

借助分離媒介（能量、物質(zhì)、壓力等），使均相混合物系統(tǒng)形成新的相界面的方法，常使用不互

溶的兩個相界面上的平衡關系進行分離。其分離基礎是混合物中各組分在相平衡時兩相中的不

等同的分配。

按照兩相的不同可以分為以下幾類

氣液傳質(zhì)過程：如吸收、氣體的增濕和減濕

汽液傳質(zhì)過程：如液體的蒸播和精儲

液液傳質(zhì)過程：如萃取液固傳質(zhì)過程：如結晶、浸取、吸附、離子交換、色層分離等

氣固傳質(zhì)過程：如固體干燥、吸附等

過程名稱原料分離劑產(chǎn)品分離原理

蒸發(fā)液體熱液體+蒸汽蒸汽壓不同

蒸儲液體熱液體+蒸汽蒸汽壓不同

吸收氣體不揮發(fā)性液體液體+氣體溶解度不同

萃取液體不互溶液體液體+液體溶解度不同

結品液體冷或熱液體+固體過飽和

吸附氣體或液體固體吸附劑固體+液體或氣體吸附力不同

干燥濕物料熱固體+蒸汽濕組分蒸發(fā)

浸取固體溶劑固體+液體溶解度不同

離子交換液體固體樹脂液體+固體離子的可交換性

2.速率分離過程

利用溶液中不同組分在某種推動力（如壓差、濃度差、電位差）作用下經(jīng)過某種介質(zhì)（如

半透膜）時的傳質(zhì)速率（透過率、遷移率、擴散速率）差異而實現(xiàn)分離

特點：所處理的物料和產(chǎn)品屬于同一相態(tài)，僅有組成的差別

過程名稱原料分離劑產(chǎn)品分離原理

氣體擴散氣體壓力梯度和膜氣體多孔膜中擴散的速率差異

熱擴散氣體或液體濕度梯度氣體或液體熱擴散速率差異

液

電滲析

體電場和膜液體膜對不同離子的選擇性滲透

液

體

電物永

電場液體膠質(zhì)在電場下的遷移速率

體

液

反滲透

壓力梯度和膜液體+液體差異

體

液

超過濾

壓力梯度和膜液體+液體溶質(zhì)溶解度與溶劑在膜中

的擴散速率

分離方法的選擇

恃分離混合物中各組力

確定分離的物理、化學、生物多/

SIARI

目的方面的性質(zhì)參,數(shù)列表/

/反應分離///作簡單〃.他注//其他分離/

4速彳離強?！ㄋ蜚挤āǚ椒?

分離過程開發(fā)的方法

傳質(zhì)分離過程開發(fā)是研究適宜分離方法的工業(yè)化途徑，以期經(jīng)濟合理地實現(xiàn)規(guī)定的分離任務。

目的:

（1）適宜分離方法、流程和操作條件的選擇：（2）分離設備的合理選型：（3）分離設備兒

何尺寸的確定。

放大技術的常用方法:

過程放大的方法有逐級經(jīng)驗放大法、數(shù)學模型法、工程理論法和參照法四種，對于一個缺乏參

照系統(tǒng)的新的傳質(zhì)分離操作來說，前兩種方法更為常用。

1）逐級經(jīng)驗放大法以小試一擴大試驗一中試f工業(yè)化試驗的程序，通過逐級試驗獲取參

數(shù)來達到目的。穩(wěn)妥，但耗費大。步驟：進行小試，確定操作條件和設備形式。確定的依據(jù)

是最終產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和成本，并不考慮過程的機理：小試之后進行規(guī)模稍大的中試，以確定

設備尺寸放大后的影響（放大效應）；然后才能放大到工業(yè)規(guī)模的大型裝置，在處理物料復雜或

對選用的分離方法缺少經(jīng)驗時，放大把握不大，則上述每級試驗放大倍數(shù)就小，往往需多級中

間試驗，耗資大，開發(fā)周期長。

2）數(shù)學模型法根據(jù)過程的內(nèi)在規(guī)律，建立準確描述過程的數(shù)學模型，通過合理的簡化后,

利用計算機求解得到相關的參數(shù)。①將復雜過程分解為多個較簡單的子過程，再根據(jù)研究的目

的進行合理的簡化，得出物理模型；②應用物理基本規(guī)律及過程本身的特征方程對物理模型進

行數(shù)學描述，得數(shù)學模型；③對數(shù)學模型進行分析解或數(shù)值解得到設計計算方法，通過試驗確

定方程中的模型參數(shù)；④應用計算機進行復雜過程的綜合研究和尋優(yōu)，得到最優(yōu)結果，最后需

進行中間試驗，檢驗結果的可靠性。數(shù)學模型法盡管在方法的邏輯上合理，從方法論上說也

很科學，與逐級經(jīng)驗放大方法相比，可以節(jié)省試驗費用，縮短開發(fā)周期，結果比較可靠，但

在化工中的實際應用至今仍然有限。主要原因在于化工過程太復雜，可靠又合理簡化的數(shù)學模

型難以建立。

分離工程理論的形成與完善

分離技術是隨著化學工業(yè)的發(fā)展而逐漸形成和發(fā)展的，生產(chǎn)實踐是分離工程形成與發(fā)展的源泉。

分離工程應用領域推廣

化

學過程的平衡，限度化工熱力學研究的問題

工

程化學動力學研

學?究化學反應的

科動力學規(guī)律

化學動力學

的

,反應過程—>和反應工程、

兩

研究的問題化學反應工程

個I

研究實現(xiàn)過程

基

本J過程的速度〃

問得I過程諭ts

題過程的速率與

單元操作和/|

傳遞機理

，傳遞過程傳遞過程研/二

究的問題II

單元操作側重

分離工程研究應用質(zhì)量傳遞原理實現(xiàn)卜過程的設備與

組分分離的基本原理及工程化問題，,工程問

是傳遞過程的--部分

分離過程的發(fā)展動態(tài)

綠色分離工程：指分離過程綠色化的工程實現(xiàn)。

分離過程綠色化的途徑有兩種：

對傳統(tǒng)分離過程進行改進、優(yōu)化，使過程對環(huán)境的影響最小甚至沒有開發(fā)及使用

新型的分離技術，如膜分離技術、分步結晶技術、超臨界萃取技術等。

本章小結

學習了分離過程的基本概念、分離過程的分類以及常用的化工分離操作

了解了分離過程在化工過程中的重要性

學習了分離工程研究的主要內(nèi)容及其理論形成的歷程

掌握分離因子、固有分離因子兩個重要概念

學習了分離過程的發(fā)展動態(tài)以及其開發(fā)方法

7.1.5教學方法

1、舉例法：以典型化工生產(chǎn)過程為例，引出化工過程包含的內(nèi)容和環(huán)節(jié)，進而得

出分離操作對化工過程的重要性：分離單元操作。2、提問法：給出一化工過程，請學

生思考并回答其包含的典型分離單元過程，老師結合學生回答講解；3、對化工過程發(fā)

展歷史，以教師講解為主。

7.2教學單元二（2.2相平衡關系）

7.2.1教學日期

課程安排：2021-2022學年第二學期；第1周星期二，1-2節(jié)

7.2.2教學目標

掌握相平衡關系以及相平衡常數(shù)的確定方法難點：多組分非理想體系相平衡常數(shù)

的計算。

7.2.3教學內(nèi)容

掌握相平衡關系以及相平衡常數(shù)的確定方法

難點：多組分非理想體系相平衡常數(shù)的計算。

7.2.4教學過程

概念講解

相平衡關系：若有兩個或兩個以上的均相，雖然它們互相緊密接觸，但它們各自

的性質(zhì)并不隨時間而改變，就用相平衡來表示這一狀態(tài)?！捌胶狻钡囊馑际钦f：在宏

觀上系統(tǒng)的性質(zhì)隨時間而改變的趨勢已達到零。

相平衡條件：各相的溫度相等、壓力相等，每個組分的逸度相等。

T'=T"=丁=..

pr=pn=pm=.....

?二M二