天津大学姜忠义_化工分离工程教案优质

1、天津大学姜忠义_化工分离工程教案优质2024-01-24课程介绍与教学目标化工分离原理及方法蒸馏技术与应用萃取技术与应用膜分离技术与应用结晶、干燥与吸附技术实验操作与数据分析课程总结与展望目录CONTENTS01课程介绍与教学目标化工分离工程课程简介化工分离工程是化学工程领域的重要分支，涉及物质的分离、纯化和浓缩等关键技术。本课程主要介绍化工分离工程的基本原理、方法和技术，包括蒸馏、吸收、萃取、膜分离等。通过本课程的学习，学生将掌握化工分离工程的基本理论和实验技能，具备分析和解决化工分离问题的能力。教学目标与要求01掌握化工分离工程的基本原理和方法，理解各种分离技术的特点和适用范围。02能够运用所学知识分析和解决化工生产中的实际问题，具备初步的工程实践能力。培养学生的创新思维和实验技能，提高学生的综合素质和创新能力。03课程安排本课程共32学时，包括课堂讲授、实验操作和课程设计等环节。考核方式采用平时成绩、实验报告和期末考试相结合的考核方式，其中平时成绩占30%，实验报告占30%，期末考试占40%。课程安排与考核方式02化工分离原理及方法化工分离原理利用混合物中各组分物理或化学性质的差

2、异，通过特定的设备或操作，实现各组分在空间或时间上的分离。化工分离过程涉及传质、传热及化学反应等多种过程，需综合考虑各种因素的影响。萃取利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同，将溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。膜分离利用半透膜的选择透过性，实现混合物中不同组分的分离，包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等。结晶利用混合物中各组分溶解度的差异，通过冷却、蒸发等操作使溶质从溶液中析出的过程。蒸馏利用混合物中各组分挥发性的差异进行分离，包括简单蒸馏、精馏等。常见化工分离方法02030401分离方法选择依据混合物中各组分性质差异的大小。分离要求的高低，如产品纯度、收率等。设备投资及操作费用。环保及安全性要求。03蒸馏技术与应用利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸汽部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。蒸馏过程是一种传质过程，其推动力为气液两相间的浓度差或分压差。蒸馏操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等多种类型。010203蒸馏技术基本原理ABCD简单蒸馏适用于粗略分离或初步加工，具有设备简单、操作方便等优点，但分离效果较差。精馏利用回流使原料液在塔内多次

3、汽化和冷凝，达到较高的分离精度和纯度，是工业上应用最广泛的蒸馏技术之一。特殊精馏包括萃取精馏、共沸精馏、加盐精馏等，适用于难分离物系的分离提纯，具有针对性强、分离效果好等优点。平衡蒸馏在汽化和冷凝过程中，气液两相达到相平衡状态，分离效果优于简单蒸馏，但能耗较高。常见蒸馏技术类型及特点蒸馏技术应用实例分析石油炼制通过常压蒸馏和减压蒸馏将原油分离成不同沸程的馏分，如汽油、煤油、柴油等。化工生产在合成氨、合成甲醇等化工生产过程中，采用精馏技术实现原料气或液体的净化以及产品的提纯。食品加工利用蒸馏技术提取食品中的香味成分或去除不良风味物质，如白酒的酿造过程中采用多次蒸馏提高酒精度和纯净度。环保领域利用蒸馏技术处理工业废水或废气，实现有害物质的回收或去除，达到环保排放标准。04萃取技术与应用萃取技术基于相似相溶原理，即溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同，从而实现分离。相似相溶原理在一定温度和压力下，溶质在两种互不相溶的溶剂中的分配达到平衡时，其在两溶剂中的浓度之比为一常数，称为分配系数。分配定律萃取技术基本原理液-液萃取利用溶质在两种互不相溶的液体溶剂中的溶解度差异进行分离，具有操作简便、设备

4、投资少等优点。固-液萃取用溶剂将固体物料中的可溶性组分溶解出来，又称浸取，多用于从固体物料中萃取目标组分。超临界流体萃取利用超临界流体（如CO2）作为萃取剂，通过调节温度和压力来改变其溶解能力，实现目标组分的分离，具有绿色环保、高效节能等优点。常见萃取技术类型及特点食品工业在食品工业中，萃取技术用于提取食品中的香味物质、色素、油脂等成分，如用有机溶剂萃取咖啡豆中的咖啡因。石油化工在石油化工中，萃取技术常用于原油的脱盐、脱水以及油品精制等过程，如用碱液萃取脱除原油中的酸性物质。制药工程在制药工程中，萃取技术用于从中药材中提取有效成分或去除杂质，如用乙醇萃取中药中的生物碱、黄酮等活性成分。环境保护在环境保护领域，萃取技术可用于处理含酚、含胺等有毒有害废水，通过萃取分离有毒物质并回收利用。萃取技术应用实例分析05膜分离技术与应用膜分离技术基本原理膜具有选择性地让某些物质通过而阻止其他物质通过的特性，从而实现混合物中各组分的分离。利用膜的选择性透过性膜分离过程中，需要施加一定的驱动力（如压力差、浓度差、电位差等）来推动混合物中各组分的传递与分离。驱动力作用使用微孔膜，截留粒径在0.1-10m之

5、间的颗粒，主要用于悬浮液的澄清和除菌。微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO）使用超滤膜，截留分子量在1000-100000之间的物质，适用于大分子物质与水的分离。介于超滤和反渗透之间，截留分子量在200-1000之间，主要用于去除水中的硬度、重金属和有机物等。使用半透膜，在压力作用下使水分子通过而截留溶解盐类和胶体物质，用于海水淡化、纯水制备等。常见膜分离技术类型及特点海水淡化污水处理食品饮料工业生物医药领域膜分离技术应用实例分析运用超滤、纳滤等技术，去除污水中的悬浮物、有机物、重金属等污染物，实现污水资源化利用。在果汁澄清、啤酒过滤、乳制品除菌等方面应用广泛，提高产品质量和安全性。用于药物分离纯化、生物大分子制备、血液制品除菌等，推动生物医药产业的快速发展。采用反渗透技术，将海水中的盐分和杂质去除，得到淡水，解决沿海地区淡水资源短缺问题。06结晶、干燥与吸附技术VS通过控制溶液中的溶质浓度、温度等条件，使溶质从溶液中析出形成晶体的过程。结晶技术利用溶质在溶液中的溶解度随温度、压力等条件的变化而变化的特性，实现溶质与溶剂的分离。结晶技术应用结晶技术在化工、制药、食品等领域有

6、广泛应用。例如，在化工领域，结晶技术可用于分离和提纯有机物、无机盐等；在制药领域，可用于药物的合成和提纯；在食品领域，可用于糖、盐等食品原料的生产和加工。结晶技术原理结晶技术原理及应用通过加热、通风等方式去除物料中的水分，使其达到一定的干燥程度的过程。干燥技术利用物料中水分的蒸发潜热，将水分从物料表面蒸发并排出，实现物料的干燥。干燥技术在化工、轻工、农业等领域有广泛应用。例如，在化工领域，干燥技术可用于合成树脂、橡胶等化工产品的生产；在轻工领域，可用于纸张、纺织品等产品的干燥；在农业领域，可用于谷物、果蔬等农产品的干燥和保鲜。干燥技术原理干燥技术应用干燥技术原理及应用吸附技术原理利用吸附剂对气体或液体中某一组分具有选择性吸附的特性，将该组分从混合物中分离出来的过程。吸附技术利用吸附剂的表面能或化学作用，将混合物中的某一组分吸附在吸附剂表面，实现组分的分离。吸附技术应用吸附技术在环保、化工、能源等领域有广泛应用。例如，在环保领域，吸附技术可用于废气、废水的处理和净化；在化工领域，可用于气体的分离和提纯、液体的脱色和除臭等；在能源领域，可用于天然气、石油等能源的储存和运输。吸附技术原理及应

7、用07实验操作与数据分析实验前准备熟悉实验流程，检查实验设备和仪器是否完好，准备所需试剂和样品。实验操作过程严格遵守实验步骤，规范操作，注意实验安全，及时记录实验现象和数据。实验后处理清洗实验器具，整理实验数据，分析实验结果，撰写实验报告。实验操作规范及注意事项数据处理对实验数据进行整理、分类和归纳，运用数学方法和计算机技术进行数据分析和处理。数据分析通过图表、曲线等形式展示实验数据，运用统计学方法对数据进行比较、分析和解释，得出实验结论。数据采集使用合适的测量工具和设备，准确测量实验过程中的各项参数，如温度、压力、流量等。数据采集、处理和分析方法遵循学校或课程要求的实验报告格式，包括标题、作者、摘要、正文、结论、参考文献等部分。报告格式使用准确、简练的语言描述实验过程和结果，避免使用模糊或不确定的词汇。语言表达详细记录实验过程、实验数据、实验结果和分析，阐述实验原理和方法，提出改进意见和建议。内容要求运用图表清晰地展示实验数据和结果，使报告更加直观和易于理解。图表展示01030204实验报告撰写要求08课程总结与展望化工分离工程基本原理包括相平衡、传质、传热等基本原理的深入解析。分离

8、过程及设备详细介绍了蒸馏、吸收、萃取、膜分离等化工分离过程及其相关设备。过程优化与节能探讨了如何通过流程模拟、优化操作条件等手段提高分离效率并降低能耗。工程实例分析结合典型化工分离工程案例，分析了实际生产中的工程问题及其解决方案。课程重点内容回顾学生自我评价报告在学习过程中，我始终保持积极的学习态度，认真听讲、积极思考、及时复习。同时，我也注重与同学、老师的交流讨论，不断拓宽自己的思路和视野。学习态度与方法通过本课程的学习，我对化工分离工程的基本原理、分离过程及设备有了深入的了解，能够运用所学知识分析和解决工程实际问题。知识掌握程度通过实验操作、课程设计等实践环节，我提高了自己的动手能力和实验技能，增强了分析和解决问题的能力。实践能力提升新型分离技术的发展随着科技的进步，未来化工分离工程领域将不断涌现出新型分离技术，如超临界流体萃取、离子液体萃取等，这些技术将有望解决传统分离技术难以解决的问题。未来化工分离工程将更加注重过程强化和节能降耗，通过优化工艺流程、提高设备效率等手段降低能耗和减少废弃物排放，实现绿色可持续发展。随着人工智能和自动化技术的不断发展，未来化工分离工程将实现更高程度的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。化工分离工程作为化学工程的一个重要分支，未来将与材料科学、生物医学等多学科进行更深入的交叉融合，开拓新的应用领域和市场。过程强化与节能降耗智能化与自动化多学科交叉融合对未来化工分离工程领域展望感谢您的观看THANKS

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