英文名称:Separation Engineering
参考学时:32 适用专业: 化学工程与工艺
一、课程目标
分离工程是化学工程与工艺专业本科生的一门必修专业基础课,是物理化学、化工热力学及化工原理等理论课的后续课程。本课程主要讨论化学工业和化学工程领域常见的分离过程,主要任务是使学生掌握分离过程的共性问题,学习传质分离过程的基本原理、基础知识及设计计算方法,并了解分离过程的前沿技术。在教学过程中,强调理论联系实际,加强设计和分析能力的训练,以提高解决实际问题的能力。通过本课程的学习,为后续的石油炼制工程、基本有机化工工艺学、化工设计等专业课程的学习打下良好的理论基础。
二、基本要求
学习本课程时,学生必须具备物理化学、化工热力学、化工原理等学科的基础知识,利用这些课程中有关相平衡基础、热力学、动力学,包括传热、传质和动量传递的理论来研究化工生产中复杂物系的分离和提纯技术,掌握普通精馏、吸收蒸出等常见分离手段的简捷法计算方法,能运用计算机语言对部分计算步骤进行编程计算,同时要求学生对分离过程前沿技术有所了解。
三、教学内容及学时分配建议
第一章 绪论 (2学时)
本章重点难点:分离过程的分类。
化工分离过程的发展历史与应用;分离过程的分类和特征;分离工程的绿色化。
第二章 单级平衡过程
本章重点难点:相平衡常数简化计算、泡露点温度压力的计算、闪蒸问题的判断、等温闪蒸的计算。
1. 相平衡常数的计算 (2学时)
相平衡关系及其表达方式,状态方程法和活度系数法计算相平衡常数,活度系数法计算相平衡常数的简化方式。
2. 泡点/露点温度、压力的计算 (3学时)
多组分物系泡点温度和压力的计算及露点温度和压力的计算。
3. 闪蒸计算 (2学时)
等温闪蒸和部分冷凝过程;绝热闪蒸过程,包括对闪蒸问题的判断。
第三章 多组分多级分离过程的分析与计算
本章重点难点:单元和装置的设计变量、多组分精馏的简捷计算方法、萃取精馏、共沸精馏、平均吸收因子法。
1. 设计变量 (2学时)
单元和装置的设计变量的计算及变量组的规定。
2. 精馏的简捷法计算 (4学时)
关键组分、最小回流比、 最少理论板数和组分分配;实际回流比和理论板数;用Underwood-Fenske -Gilliland方法简捷计算各参数。
3. 萃取精馏 (2学时)
萃取精馏流程、基本原理;溶剂选择考虑因素;萃取精馏过程特征。
4. 共沸精馏 (2学时)
共沸剂选择原则,共沸精馏方式的基本理论和特征;均相及非均相共沸物的精馏分离流程及特点。
5. 吸收、解吸流程及分析 (2学时)
多组分吸收和解吸过程的流程、过程分析。
6. 吸收简捷计算 (2学时)
平均吸收因子法计算多组分吸收过程方法。
第四章 多组分多级分离的严格计算 (2学时)
本章重点难点:严格法计算MESH方程。
多级分离模型建立,MESH方程内容以及矩阵建立、求解思路;泡点法计算思路。
第五章 分离过程的节能
本章重点难点:几种节能技术、塔序选择。
1. 基本概念 (2学时)
分离过程的最小功,非等温分离和有效能、净功消耗和热力学效率。
2. 节能 (1学时)
精馏的几种节能技术基本原理。
3. 分离流程的选择与优化 (2学时)
分离顺序数的确定方法、不同塔序方案,多组分精馏分离时确定塔序经验规则。
第六章 其它分离技术 (2学时)
本章重点难点:各种技术基本概念及特点、适用场合。
膜分离、反应精馏、吸附分离等分离技术的概念、技术特点及适用场合。
四、教材及主要参考资料
1. 教材:
(旧版)化工分离过程,陈洪钫、刘家祺编,化学工业出版社,1995年;
(新版)分离过程,刘家祺主编,化学工业出版社,2002年5月,面向21世纪课程教材。
2. 参考书:
化工分离过程,靳海波等编著,中国石化出版社,2008年7月,高等院校“十一五”规划教材。