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《分离工程》A课程教学大纲

（Separation Engineering）

课程编号：

总学时：48（理论教学30学时，实践教学18学时） 学分：

基本面向：化学工程与工艺类本科生 所属单位（教研室、实验室）：

一、本课程的目的、性质及任务

分离工程是将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作，它是一门与实际生产联系紧密的、为化学工程专业本科生开设的一门专业课，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等技术知识后的一门必修课，它利用这些课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。

开设本课程的目的，是在已学习过的物理化学及化工原理两门课程的基础上，对化工中应用较多的分离方法作进一步的讨论。使学生掌握各种常用的分离工程的基本理论、操作特点、简捷和严格计算方法和强化改进操作的途径。对一些新分离技术有一定的了解。

分离工程的任务是对基本概念理解的基础上，为分离工程的选择、特性分析和计算奠定基础。从分离工程的共性出发，讨论各种分离方法的特征。强调将工程和工艺相结合的观点，以及设计和分析能力的训练；强调理论联系实际，以提高解决问题的能力。

二、本课程的基本要求

通过本课程学习，要求学生：

（1）正确理解化工分离工程的有关基本概念和理论； （2）理解各个概念之间的联系和应用； （3）掌握化工分离工程的基本计算方法；

（4）能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。

三、本课程与其它课程的关系

与该专业课相关的基础课《物理化学》、《传递过程原理》、《化工原理》、《化工热力学》等与本课程有着相当密切的关系，是本课程的技术基础课，同时本课程又是《化工工艺设计与化工过程开发》的基础，它与《化工反应工程》紧密相连，只有这些课学好了才能学好这门课，做好毕业设计。

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四、本课程的教学内容

第一章 绪论

了解分离工程在化工生产中的重要性，分离过程的分类以及常用的化工分离操作过程。理解工业上常用的分离单元操作的基本原理，了解一些典型应用实例。 第二章 单级平衡过程

在“化工热力学”课程有关相平衡理论的基础上，较为全面的了解化工过程中经常遇到的多组分物系的气液平衡，即各种单级平衡过程的计算问题。熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；泡点和露点计算；等温闪蒸和部分冷凝过程的计算，了解绝热闪蒸过程的计算。

重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子。多组分物系的泡点方程、露点方程；计算方法。等温闪蒸过程和部分冷凝过程。闪蒸方程；闪蒸过程的计算。

难点：多组分非理想体系平衡常数计算。多组分物系的泡点温度和泡点压力、露点温度和露点压力的计算。等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算。 第三章 多组分分离工程分析与简捷计算

掌握多组分或复杂物系设计变量的确定方法，多组分精馏、共沸和萃取精馏、吸收和蒸出等过程的基本原理、流程及其简捷计算方法，以及塔内的流率、浓度和温度分布特点。熟练掌握多组分多级分离工程的简捷计算方法。

重点：常用化工生产操作单元、装置和过程的设计变量的确定。多组分精馏过程分析和简捷计算方法。特殊精馏过程、流程，及其简捷计算方法。多组分吸收和蒸出过程分析、简捷计算方法。萃取流程；逆流萃取过程计算的集团法。

难点：常用化工过程设计变量的确定。普通多组分精馏过程的物料衡算；清晰分割；非关键组分的分配。复杂精馏过程的简捷计算。共沸精馏流程。多组分吸收、蒸出过程计算的平均吸收因子法和有效因子法；逆流萃取过程的简捷计算。 第四章 多组分多级分离工程的严格计算

掌握建立平衡级理论模型的基本方法。熟悉三对角线矩阵方程的托玛斯解法；精馏过程的泡点计算法。了解吸收和蒸出过程的流率加和法。

重点：逐级计算方法；托玛斯法解三对角矩阵方程；精馏问题的求解。 难点：三对角矩阵方程托玛斯解法计算精馏过程的泡点温度。 第五章 分离设备的处理能力和效率

了解影响气液接触设备能力的因素；气液接触设备的级效率及其影响因素；液液接触设备的能力和效率。掌握强化分离操作的途径。

重点：液液接触设备及其影响因素；气液传质设备效率的估算方法。气液传质设备和液液传质设备的选型。

难点：确定传质设备效率的经验方法和机理模型。 第六章 分离工程的节能

掌握分离工程的最小功、净功消耗和热力学效率的计算方法；精馏过程的节能技术和分离顺序的选择。

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重点：实际分离工程的有效能损失；有效能衡算方程。分离工程的最小功。精馏过程的节能。热力学效率。分离顺序的选择。

难点：分离工程的有效能分析和节能。 第七章 其它分离技术和分离工程的选择

了解膜分离技术和吸附分离技术的基本原理和流程。掌握各种分离个的特点。正确选择分离技术。

重点：分离用膜和膜分离设备。反渗透，超滤，电渗析，气体、液体膜分离。吸附原理和吸附剂，吸附分离工艺过程。分离工程的类型，分离工程的选择。

难点：膜的种类和特点；膜组件。吸附剂和吸附分离工艺流程。分离工程的选择原则。

五、实验内容及要求

实验一 超滤法截留蛋白质 实验目的和要求：

1、本实验的目的在于掌握错流超滤法的原理/工艺和操作条件； 2、掌握超滤法在提取液分离纯化领域中的应用； 3、掌握紫外分光光度法测定蛋白质含量的方法； 4、学会膜的清洗和保养方法。 实验二 钾石盐的变温结晶分离 实验目的和要求：

1. 学习三元水盐体系相图（以KCl-NaCl-H2O三元水盐体系相图为例）

2. 通过应用三元水盐体系相图（本实验为KCl-NaCl-H2O）从钾石盐（主要成分为KCl和NaCl）分离提纯NaCl和KCl结晶实验，熟悉变温结晶分离过程。 3. 复习液固相平衡知识，训练恒温﹑取样﹑称量、分析等基本操作技术。 4. 消除实验过程中的各个障碍，做到实验结果真实可靠。 实验三 汽--液平衡数据的测定实验 实验目的和要求：

1.通过测定常压下乙醇---水二元系统汽液平衡数据的实验，使学生一方面了解和掌握用双循环法汽液平衡釜测定二元系统汽液平衡数据的方法。 2.用Van Laar 方程来关联和预测汽液平衡数据。

六、学时分配

序号 1 2 3 4 5 6 主要内容 绪论 单级相平衡过程 多组分多级分离过程分析与简捷计算 多组分多级分离过程的严格计算 分离设备的处理能力和效率 分离过程的节能 3

课程 2 6 10 6 2 2 实验 6 总计 2 6 16 8 2 2