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分离工程
课程时长: 12小时45分钟
主讲教师: 叶庆国、丁传芹、徐冬彦、侯影飞

《分离工程》是研究化工及其它相关过程中物质的分离和纯化方法的一门技术科学。许多天然物质都以混合物的形式存在,要从其中获得具有使用价值的一种或几种产品,必须对混合物进行分离;在许多加工工业中,例如化工、石油化工、炼油、医药、食品、材料、冶金、生化等,必须对中间体和产物进行分离和提纯,才能使加工过程进行下去,并得到符合使用要求的产品。分离过程还是环保工程中用于污染物脱除的一个重要环节。

  分离工程的研究对象是化工及其相关过程中基本的分离单元操作过程。在相当多的生产过程中,它对生产的成本和产品的质量起到了关键甚至决定性的作用。在石油、化工等企业中,分离过程的投资和操作费用占有很高的比例。据统计,在典型的化工企业中,分离过程的投资一般要占总投资的三分之一左右。聚乙烯生产中,乙烯的分离提纯部分的设备投资和操作费用均占总费用的一半左右。而在炼油行业及某些生化产品的生产过程中,分离过程所占的投资要高达70%以上。而一些基因工程产品的生产过程中,分离提纯的成本甚至高达其总生产成本的90%。

  分离工程是化工类学生的专业、核心、主干课程。其丰富的学科内涵和广泛的多行业应用背景,无法为《化工原理》等基础课程所涵盖。在化工原理课程的分离单元操作相关内容中,主要以二元、理想、低浓度、无反应的简单体系为背景,介绍化工分离的基本原理。而本课程以多组分、非理想、高浓度、有化学反应的、复杂体系的分离操作和过程为基本对象,以化工等过程工业为背景,以数学模型为工具,以分离单元操作为主线,深入讲授分离工程的理论、应用、研究、开发的工程问题和学科的前沿发展。形成分离工程的理论-模拟-实验创新教学体系。

  学生通过本课程多级平衡分离基础,精馏,多组分吸收,多级分离的严格计算,分离过程设备的效率和过程优化和其他新型分离方法等内容的学习,要求能掌握传质过程和分离工程的基本理论,了解重要的分离单元操作及其设计、计算、应用基础,重视现代分离技术及其前沿发展。培养学生具有扎实的理论基础、活跃的创新意识、具备一定的分析和解决实际问题能力以及利用先进的研究手段从事相关领域研究的能力。

  为此,本课程的教学目的为:在化学工程与工艺专业以培养理论基础扎实、开发研究能力强、具有创新思维能力的现代化工科技人才的总体目标下,培养学生掌握分离技术的基本原理、熟悉分离设备的设计模型、了解分离工艺的开发方法。

  • 第一章绪论
    • 第一节 分离工程理论的形成和特性
    • 第二节 分离过程的特征与分类
    • 第三节 分离过程的研究内容与研究方法
  • 第二章 多组分分离基础
    • 第一节 相平衡关系的计算
    • 第二节 多组分物系的泡点和露点计算
    • 第三节 单级平衡分离过程计算
    • 第四节 例题精解
  • 第三章 精 馏
    • 第一节 多组分精馏
    • 第二节 恒沸精馏
    • 第三节 萃取精馏
    • 第四节 例题精解
  • 第四章 气体吸收和解吸
    • 第一节 多组分吸收和解吸过程分析
    • 第二节 吸收和解吸过程流程
    • 第三节 多组分吸收和解吸过程简捷计算
    • 第四节 例题精解
  • 第五章 多组分多级分离的严格计算
    • 第一节 平衡级的理论模型
    • 第二节 三对角矩阵法
    • 第三节 逐级计算法
  • 第六章 分离过程及设备的效率与节能综合
    • 第一节 气液传质设备的效率
    • 第二节 分离过程的最小分离功
    • 第三节 分离过程的节能
    • 第四节 分离过程系统合成
    • 第五节 例题精解
  • 第七章 其它分离方法
    • 第一节 吸附
    • 第二节 反应精馏
    • 第三节 膜分离
    • 第四节 超临界萃取
  • 实践教学
    • 01-气体吸收-实验
    • 02-液液萃取-实验
    • 03-分子筛吸附脱芳烃-实验
    • 04-膜法水处理-实验