1、化工分离工程教学大纲课程编码：0412101304课程名称：化工分离工程学时/学分：48/3先修课程：物理化学 、 化工原理 、 化工热力学适用专业：化学工程与工艺开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1课程性质：本课程是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学等基础知识后的一门专业必修课，是研究过程工业中物质分离和纯化的工程技术学科。2课程任务：本课程的任务是讲授分离工程的原理和应用，以及化工分离工程中一些主要分离单元操作和分离工程领域的研究进展。它强调将工程与工艺相结合的观点，以及设计与分析能力的训练；强调理论联系实际，以提高解决工程问题的能力。二、课程教学基本要求通过本课程的教学，要
2、求学生掌握分离操作在化工生产中的重要性及分离过程的分类；掌握多组分物系泡点和露点温度的计算及等温闪蒸和部分冷凝过程的计算；掌握分离系统变量分析、设计变量的确定方法；掌握多组分多级分离过程分析及简捷计算法；掌握多组分多级分离过程的严格计算（泡点法） ；掌握提高精馏过程热力学效率的途径；掌握分离顺序和分离过程选择原则。了解一些新型分离技术的基本原理及适用范围。成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试） （70%）平时成绩（作业、期中考试） （30%)。成绩评定采用百分制，60 分为及格。三、课程教学内容第一章 绪论1.教学基本要求了解分离操作在化工生产中的重要性；掌握传质分离过程的分类和特征；了解本课程的
3、任务和内容。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握传质分离过程的分类和特征；掌握平衡分离过程和速率分离过程的原理。3.教学重点和难点教学重点是分离操作在化工生产中重要性及分离过程的分类和特征。教学难点是分离过程的分类和特征。4.教学内容（1）传质分离过程的分类主要知识点：分离过程的分类；传质分离过程的分类；平衡分离过程的原理；速率分离过程的原理。（2）分离过程的研究和技术开发主要知识点：分离过程研究和技术开发的现状和发展趋势。第二章 传质分离过程的热力学基础1.教学基本要求掌握相平衡各种关系式及计算；掌握多组分物系的泡点和露点温度、压力的计算；掌握等温闪蒸和部分冷凝
4、过程的计算。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握相平衡各种关系式及计算；掌握多组分物系的泡点和露点温度、压力的计算；掌握等温闪蒸和部分冷凝过程的计算；掌握共沸物的特征、剩余曲线的概念。3.教学重点和难点教学重点是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。教学难点是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。4.教学内容（1）相平衡基础主要知识点：气液平衡；分离因子；相平衡常数；液液平衡。（2
5、）多组分物系的泡点和露点计算主要知识点：泡点温度和压力的计算；露点温度和压力的计算。（3）闪蒸过程的计算主要知识点：等温闪蒸过程和部分冷凝过程；闪蒸方程；闪蒸过程的计算。（4）共沸系统和剩余曲线主要知识点：共沸物的特征；剩余曲线。第三章 气液传质分离过程1.教学基本要求掌握单元的设计变量 Nie、装置的设计变量 Niu；掌握多组分精馏过程分析；掌握最小回流比、最少理论板数和组分分配、实际回流比和理论板；掌握萃取精馏的基本原理、过程分析与计算；了解二元非均相共沸物的精馏；了解多元共沸精馏过程；掌握吸收和蒸出过程流程、多组分吸收和蒸出过程分析、多组分吸收和蒸出简捷计算法。2.要求学生掌握的基本概念
6、、理论、技能通过本章的教学，要求学生熟练掌握单元的设计变量 Nie、装置的设计变量 Niu；掌握多组分精馏过程分析；掌握最小回流比、最少理论板数和组分分配、实际回流比和理论板；掌握萃取精馏的基本原理；掌握多组分吸收和蒸出简捷计算法。3.教学重点和难点教学重点是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。教学难点是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
7、效因子法。4.教学内容（1）设计变量主要知识点：单元的设计变量；设备的设计变量；流程的设计变量。（2）多组分精馏主要知识点：多组分精馏过程分析；最小回流比；最少理论塔板数和组分分配；实际回流比和理论板数；多组分精馏塔的简捷计算方法。（3）特殊精馏主要知识点：萃取精馏；共沸精馏。（4）吸收与解吸主要知识点：多组分吸收和解吸过程；多组分吸收和解吸的简捷计算法。第四章 液液传质分离过程1.教学基本要求掌握萃取过程特点、流程和萃取剂；了解逆流萃取计算的集团法和微分逆流萃取计算；掌握超临界流体萃取的原理、特点和萃取剂并了解其应用；了解反胶团的特性、反胶团萃取过程及应用；了解双水相萃取的原理、特点和应用。
8、在本章专门有 2 节课的时间进行实践训练，如针对液液萃取的技术，设计一个简单的液液萃取反应装置。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握萃取剂的选择；掌握液液传质分离过程的分类。3.教学重点和难点教学重点是液液萃取的计算；超临界流体萃取、反胶团萃取和双水相萃取的基本原理。教学难点是多组分非理想体系液液萃取的计算。4.教学内容（1）液液萃取主要知识点：萃取剂的选择和萃取体系的分类；多级逆流萃取的计算；分馏萃取；微分逆流萃取模型。（2）超临界流体萃取主要知识点：超临界流体萃取的热力学基础；超临界流体萃取过程；超临界流体的应用。（3）反胶团萃取主要知识点：反胶团的特性；反胶
9、团萃取机理；反胶团萃取的应用。（4）双水相萃取主要知识点：双水相体系；双水相中溶质分配理论；双水相萃取的应用。第五章 传质分离过程的严格模拟计算1.教学基本要求掌握平衡级的理论建立模型；掌握逐板计算法；掌握三对角线矩阵方程的托玛斯法、泡点法；了解多组分分离的非平衡级模型。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握平衡级的理论建立模型；掌握逐板计算法；掌握三对角线矩阵方程的托玛斯法、泡点法。3.教学重点和难点教学重点是三对角矩阵方程托玛斯解法计算精馏过程的泡点温度。教学难点是多组分分离非平衡级模型。4.教学内容（1）平衡级的理论模型主要知识点：平衡级的理论模型 MESH
10、方程。（2）三对角矩阵法主要知识点：泡点法（BP 法） ；流率加和法（SR 法） ；等温流率加和法。（3）同时校正法主要知识点：NS-SC 模型和 GS-SC 模型。（4）多组分分离非平衡级模型主要知识点：非平衡级的理论模型 MERQ 方程。第六章 气固、液固传质分离过程1.教学基本要求了解吸附、结晶过程的热力学和动力学基础；吸附、结晶设备及流程；了解膜分离的基本原理、过程分类、膜和膜组件的类型以及膜分离技术的应用。在本章专门有 2 节课的时间进行实践训练，如针对吸附和膜分离的技术，设计简单的吸附装置和膜分离设备。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握吸附、结晶、膜
11、分离的原理；掌握膜和膜组件的类型。3.教学重点和难点教学重点是吸附和结晶过程的热力学和动力学基础、工艺流程；反渗透、纳滤、超滤、微滤、渗透汽化、电渗析等膜分离过程原理。教学难点是结晶过程动力学；吸附平衡关系；膜过程传质机理多组分分离非平衡级模型。4.教学内容（1）吸附分离过程主要知识点：吸附过程基础；吸附分离过程与技术。（2）结晶主要知识点：粒状晶体的特征；结晶基础；结晶器简介。（3）膜分离主要知识点：膜；膜组件；膜分离过程。第七章 分离过程的节能优化与集成1.教学基本要求掌握分离的最小功和热力学效率；掌握精馏的节能技术；掌握分离顺序的选择；了解分离过程的节能优化与集成技术。2.要求学生掌握的
12、基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握分离的最小功和热力学效率，掌握精馏的节能技术；掌握分离顺序的选择。3.教学重点和难点教学重点是实际分离过程的有效能损失；有效能衡算方程；分离过程的最小功；精馏过程的节能；热力学效率；分离顺序的选择。教学难点是分离过程的有效能分析和节能途径设计。4.教学内容（1）分离过程的最小功和热力学效率主要知识点：最小分离功；非等温分离和有效能；热力学效率和净功消耗。（2）精馏的节能技术主要知识点：精馏塔的多股进料和侧线采出；热泵精馏；设置中间冷凝器和中间再沸器的精馏；精馏系统的热集成。（3）分离流程的优化主要知识点：分离方法的选择和分离顺序数；分离序列的确定
13、。（4）分离流程的集成主要知识点：反应精馏；精馏与其他分离过程的集成；膜催化分离过程。四、学时分配表章序 内容 学时 备注一 绪论 2二 传质分离过程的热力学基础 10三 气液传质分离过程 16四 液液传质分离过程 4五 传质分离过程的严格模拟计算 6六 气固、液固传质分离过程 4七 分离过程的节能优化与集成 6合计 48五、教材及参考书教材：传质分离过程 主编：刘家祺 出版社：高等教育出版社 出版时间：2005 年参考书：1.化工分离过程主编：陈洪钫 出版社：化学工业出版社 出版时间：1995 年2.化工分离工程主编：邓 修 出版社：科学出版社 出版时间：2000 年3.分离过程 主编：刘家祺 出版社：化学工业出版社 出版时间：2002 年4.分离工程 主编：叶庆国 出版社：化学工业出版社 出版时间：2008 年执笔： 李丽审定： 张伟 徐绍红
