第一章緒論分離過程的分類:機械分離、傳質分離機械分離：處理兩相以上的混合物如過濾、沉降、離心分離等傳質分離：處理均相混合物傳質分離可分為：平衡分離過程如精餾、吸收、萃取、結晶、吸附等，借助分離劑使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再利用混合物中各組分在處于相平衡的兩相中的不等同分配而實現(xiàn)分離。速率分離過程如微濾、超濾、反滲透、電滲析等，在某種推動力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，利用各組分擴散速率的差異實現(xiàn)分離。分離媒介：能量媒介ESA、質量媒介MSA第二章單級平衡過程相平衡關系：混合物所形成的若干相保持物理平衡而共存的狀態(tài)。熱力學：整個物系的自由能最小。動力學：相間表觀傳遞速率為零。相平衡條件（準則）：各相的溫度相等、壓力相等，每個組分的化學位相等。相平衡常數(shù)：K.二y./x.iiiy/y K分離因子：a.=」丄=-,平衡分離過程，常采用分離因子表示平衡關系。ijx/x Ki..相對揮發(fā)度對溫度和壓力變化不敏感，常視為常數(shù)，簡化計算。分離因子與1的偏離程度表示組分間分離的難易程度。相平衡方程：C個 y=Kxi=1,2,...,Ci ii摩爾分率加和方程：2個摩爾分率加和方程：2個工x二1.0.i=1工y=1.0..=1汽液平衡常數(shù)關聯(lián)式：C個K.=f（T,P，x，y） i=1,2,...,Ci —泡點壓力的計算：泡點方程：f泡點壓力的計算：泡點方程：fC)=工Kx一1=0...=1泡點方程：fT)=工KX一1=0...=1露點方程：工C./K.）=1，0...=1閃蒸過程:連續(xù)單級蒸餾過程。它使進料混合物部分汽化或冷凝得到含易揮發(fā)組分較多的蒸汽和含難揮發(fā)組分較多的液體。物料衡算一M方程C個Fzi二Lxi+Vyii=1,2,...C相平衡一E方程 C個yi二Kxiii=1,2,...C摩爾分率加和式一S方程2個i=1工y=1ii=1i=1熱量平衡式一H方程1個FHF+Q=VH+VLHL設計前需預先給定數(shù)值的變量稱為設計變量。設計變量的個數(shù)稱為設計變量數(shù)。設計變量數(shù)Ni=變量總數(shù)叫一約束關系數(shù)Nc!^=出入物流變量數(shù)+能量交換數(shù)(熱、功)約束關系式：(1)物料衡算式(2)能量衡算式(3)相平衡關系式(4)化學反應平衡式(5)內在關系式第三章：多組分精餾和特殊精餾關鍵組分：在多組分精餾和吸收中，由設計者指定分離要求的組分。輕關鍵組分LK重關鍵組分HK根據(jù)組分是否在精餾塔的兩端都出現(xiàn)，可分為分配組分和非分配組分。清晰分割：餾出液中除了重關鍵組分外，沒有其它重組分；釜液中除了輕關鍵組分外，沒有其它輕組分。兩個關鍵組分的相對揮發(fā)度相鄰且分離要求苛刻，或非關鍵組分的相對揮發(fā)度與關鍵組分相差較大時，可達到清晰分割。多元精餾與二元精餾在濃度分布上的區(qū)別：(1)關鍵組分含量存在極大值；(2)非關鍵組分通常是非分配的，即重組分通常僅出現(xiàn)在釜液中，輕組分僅出現(xiàn)在餾出液中；(3)重、輕非關鍵組分分別在進料板下、上形成幾乎恒濃的區(qū)域；(4)全部組分均存在于進料板上但進料板含量不等于進料含量。各組分的濃度分布曲線在進料板處不連續(xù)。最小回流比：在無窮多塔板數(shù)的條件下達到關鍵組分預期分離所需要的回流比。在最小回流比下:多組分精鐮中的夾點位置Locationofjiinch-pointzones恒報童有兩個噸夾點想<1) 重組分均為非分配組分恒報童有兩個噸夾點想<1) 重組分均為非分配組分■1SSSSS(3)重組分為分配組分?輕組分非為分配組分■1SSSSS(3)重組分為分配組分?輕組分非為分配組分「圖■1至組分—恒軀⑴重蛆分為非分配組分「輕組分為分配組分(4)輕、重組分均為分配組■分(汕componentsdistiibiited)55多組分精餾簡捷計算法：1、用芬思克公式估算最少理論板數(shù)和組分分配2、用恩特伍德公式估算最小回流比3、用吉利蘭或耳波一馬多克斯圖或相應的關系式估算實際回流比下的理論板數(shù)普通精餾操作是分離液體混合物的最常用和有效的方法。應用范圍：待分離的兩組分的揮發(fā)性相差較大，兩組分的相對揮發(fā)度較大，根據(jù)經(jīng)驗相對揮發(fā)度最少應大于1?05。待分離的混合物不存在恒沸點。組分間無化學反應，組分不發(fā)生分解。混合物各組分在一般(常壓，溫度不很高)條件下能夠汽化和液化。特殊精餾：當待分離組分之間形成共沸物或相對揮發(fā)度接近1時，用普通精餾是無法實現(xiàn)分離或是經(jīng)濟上不合理的。此時，向體系中加入一種適當?shù)男陆M分，通過與原體系中各組分的不同作用，改變組分之間的相對揮發(fā)度，使系統(tǒng)變得易于分離，這類既加入能量分離劑又加入質量分離劑的精餾稱為特殊精餾或增強精餾。萃取精餾：加入的質量分離劑不與被分離系統(tǒng)中的任何組分形成共沸物，而其沸點又較原有的任一組分高，從塔釜離開。共沸精餾：加入的質量分離劑與被分離系統(tǒng)中的一個或幾個組分形成共沸物，從塔頂蒸出。加入的質量分離劑稱為共沸劑。溶劑的選擇：1）沸點要較組分的高2）與被分離物系有較大的溶解度3）一般溶劑濃度＞60%，所以成本要低4）污染小，環(huán)境友好5）易與萃取組分分離對于一個具體的萃取精餾過程，溶劑對原溶液關鍵組分的相互作用和稀釋作用是同時存在的，對相對揮發(fā)度的提高均有貢獻。共沸物的特點：1）當P不變時，共沸組成（共沸點）一定，丁滬^，汽化過程中溫度T不變；2）在泡點線和露點線交點，汽化時組成不變，a=1；3）共沸物體系特殊在共沸點，用普通精餾的方法不能通過共沸點，但在共沸點兩側仍有分離作用。共沸劑的選擇：（1）顯著影響關鍵組分的汽液平衡關系；（2）容易分離和回收；（3）用量少，汽化潛熱低；（4）與進料組分互溶，不生成兩相，不與進料中組分起化學反應；（5）無腐蝕、無毒；（6）價廉易得。共沸精餾與萃取精餾比較：共同點：基本原理相同，都是通過加入適量的質量分離劑，改變組分之間的相互作用，增大組分的揮發(fā)度差異，實現(xiàn)精餾分離。不同點：（1）共沸精餾中加入的共沸劑必須與原溶液中的一個或幾個組分形成共沸物，而萃取精餾中的溶劑無此限制，共沸劑的選擇范圍相對較窄；（2） 共沸精餾中共沸劑以汽態(tài)離塔，消耗的潛熱較多，萃取精餾中萃取劑基本不變化，因此共沸精餾的能耗一般比萃取精餾大；（3） 在同樣壓力下，共沸精餾的操作溫度通常比萃取精餾低，故共沸精餾更適用于分離熱敏性物料；（4）共沸精餾可連續(xù)操作，也可間歇操作，萃取精餾一般只能連續(xù)操作。第四章氣體吸收吸收操作的分類依據(jù)吸收的機理可分成：物理吸收、化學吸收按照吸收溫度狀況可分為：等溫吸收和非等溫吸收吸收過程的特點吸收過程的特點□吸收與精憎操作的相同點：訝衡分離過程“熱、質同傳過程，由MESH方程求解□吸收與精館的不同點：城牧過程氣相(g)——竺岀一>液相⑺丁(G)>Tc塢憾過程冷凝進入汽相(V)， ?液相(L)T(V)<Tc汽化進入儀溶解平衡過程，相際傳質速率和傳質面積等成為重要的影響因素；儀傳質過程同時受到平衡和擴散的控制，化學吸收過程反應與分離耦合；儀氣體熱容小，液體熱容大，溶質濃度較低，且存在溶劑汽化冷凝，過程的溫度變化較小；儀吸收操作多釆用連續(xù)逆流接觸式設備(如填料塔)；儀研究的理論和方法不同--微分理論。吸收因子AKv $越大相平衡常數(shù)越小有利于吸收化學吸收的優(yōu)點：吸收劑的吸收容量大，用量少，提高了吸收率，降低了設備的投資第五章膜分離各種膜分離過程的分離機理膜過:程相1#2推動力分離機理? 滲透物 ；截留物膜結構LL(D.01-0.篩分(0.01-lDun)JE力差水、痛觸喬子和d咗｝子f生化制Sb膠體和畑子少LL篩分具育Id5MPa)分子里＜1000）子里1000-300000]細濾LL壓力差?5-Z0MPa)點和涪劑毋子里它an溜雖二10鹽、鮮細盼子B?00-1000）反'鎚LL壓力差a.O-lD.OfTaJ水歸q電翔電降離子迪LLLLra發(fā)LG復合mm瞠L咒沖斷氣體分劇樂力苯do-謂解/IT散G&lO.OMFa)吩瞇)LL時融融腳雌觸器LGLLL&分^系數(shù)易擴散與鎚的物展smt與鉉曙子umn?隈分類:按被分離物質的狀態(tài)分類：1?液體分離膜（微濾、超濾、滲析、電滲析、納濾、反滲透、滲透汽化、膜蒸餾、膜萃取等）2?氣體分離膜（氣體分離、蒸汽滲透、膜吸收等）按膜的狀態(tài)分類：1?固膜分離2?液膜分離3?氣態(tài)膜分離常用的膜組件：板式膜組件、管式膜組件、卷式膜組件、毛細管膜組件、中空纖維膜組件反滲透原理：當用一個半透性膜分離兩種不同濃度的溶液時，膜僅允許溶劑分子通過。由于濃溶液中溶劑的化學位低于它在稀溶液中的化學位，稀溶液中的溶劑分子會自發(fā)地透過半透膜向濃溶液中遷移。反滲透過程的實現(xiàn)必須滿足兩個條件：1?高選擇性（對溶劑和溶質的選擇透過性）和高透過通量（一般是透水）；2.操作壓力必須高于溶液的滲透壓。第六章吸附與制備色譜吸附：用固體吸附劑處理氣體或液體混合物，將其中所含的一種或幾種組分吸附在固體表面上，從而實現(xiàn)混合物的組分分離。常用的吸附劑：活性炭、活性白土、硅藻土、硅膠、活性氧化鋁、分子篩、合成樹脂等。吸附等溫線：吸附等溫線是被吸附在吸附劑（固定相）上的溶質濃度CS對其在液相中的平衡濃度CM的標繪，是該特定溶質在固定相和流動相之間的分配平衡關系。吸附分離過程：吸附和解吸工業(yè)上常用吸附劑：活性炭、沸石分子篩、硅膠、活性氧化鋁吸附劑主要特征：多孔結構和具有很大的比表面吸附平衡：在一定條件下，當流體（氣體或液體）與附體吸附劑接觸時，流體中的吸附質將被吸附劑吸收，經(jīng)過足夠長的時間，吸附質在兩相中的濃度不再變化亨利系數(shù)隨著溫度增高而降低吸附機理：1、外擴散租房呢穿過氣膜或者液膜到固體外表面2、組分經(jīng)過內擴散進入內孔道3、吸附4、脫附5、內擴散組分從內孔道擴散到外表面6、外擴散組分穿孔過氣膜或液膜到主流體中吸附質在微孔中擴散有兩種形式：沿孔截面的擴散和沿孔表面的表面擴散表觀吸附量：單位質量吸附劑吸附的吸附質的量第七章結晶結晶：固體物質以晶體狀態(tài)從溶液、熔融混合物或蒸氣中析出的過程稱為結晶。結晶過程的特點:適用于共沸物系、同分異構體物系以及熱敏性物系的分離；操作溫度低，能耗低；三廢排放少；便于產(chǎn)品的包裝、儲存