材料科学与技术学院化学工程系
北京林业大学分离过程课件
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
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平衡分离法 吸收 气提 蒸发 蒸馏 泡沫分离 干燥 吸附< 升华 凝聚
结晶 固体浸出
离子交换
液液萃取
超临界萃取<
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。 应用：用于对高沸点及热敏性物质进行提纯和浓缩。
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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。 材料科学与技术学院化学工程系
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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
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主要分离过程在单生产线操作时的最大生产能力
分离方法 最大生产能力
精馏 萃取 结晶 吸附 反渗透 气体渗透 超滤 离子交换 电渗析 电泳 色层分离 凝胶过滤
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；
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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。
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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：
yi K i xi
y
i 1 i
汽相浓度一化方程： C
1(i 1,2,C )
液相浓度归一化方程：
大
各种方式 大 的预处理
除去量
小
是否可利用 热能
No
反应分离 多级分离
END
操作简单 的分离法
END
蒸馏法
END
其他分离 方法
END
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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；
x
i 1
C
i
1(i 1,2,C )
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北京林业大学分离过程课件 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。 材料科学与技术学院化学工程系
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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
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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
反胶束萃取 液膜分离 层析分离（分配） 双水相萃取
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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
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分子蒸馏
（Molecular Distillation）
原理：依靠不同物质分子运动平均自由程的差别
近于无限制 近于无限制（某些类型的塔，最大塔径为1.83m） 10~70×106kg/a 近于无限制 每一膜组件产水量0.45 ×106kg/a 每一膜组件渗透气体量0.9 ×106kg/a 每一膜组件 0.45 ×106kg/a 450 ×106kgH2O/a 0.45 ×106kgH2O/a 1000kg/a（以脱载体为基准） 0.24 ×106kg气/a， 0.09×106kg液/a 100kg/a（以脱载体为基准）
刮膜式分子蒸馏装置简图
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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、生物学方面的性质参数列表 是否可利用 自然的能量
No Yes
重力、太阳能、 Yes 微生物等进行 分离分离
END
是否为超高 纯度的分离
No
规模
小 Yes
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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）。 材料科学与技术学院化学工程系
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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 平衡分离过程 传质分离过程 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