分离过程 家庭作业帮助服务 - Assignment Help

分离过程家庭作业帮助

分离过程…分离过程是实现将化学物质的混合物转化为两种或更多种不同产物混合物的任何现象的方法,其可以称为混合物。其中至少一个富集一种或多种混合物的成分。

为什么化学工程需要研究分离技术?因为分离在化学工程中至关重要。典型的化工厂是由分离器包围的化学反应器,如图1-1的原理图所示。原料在分离装置中预纯化并进料至化学反应器;将未反应的进料与反应产物分离并再循环回反应器。产品在出售之前必须进一步分离和净化。这种安排很常见。 Biegler等人说明了各种传统方法的实例。 (1997),Chenier(2002),Couper et al。 (2005),Matar和Hatch(2001),Shreve和Austin(1984),Speight(2002)和Turton等人(2003),而最近的过程通常在化学工程杂志上显示。化学工厂通常拥有分离资本和运营成本的40%至70%(Humphrey和Keller,1997)。

由于化学工厂和炼油厂的分离无处不在,化学工程师必须熟悉各种分离方法。我们将首先关注一些最常用的化学工程分离方法:闪蒸,连续柱蒸馏,间歇蒸馏,吸收,汽提和萃取。这些分离都接触两相,可以作为平衡阶段过程进行设计和分析。将简要讨论还可以认为是平衡阶段过程的其他几种分离方法。第17章和第18章探讨了两个重要的分离 – 膜分离器和吸附过程 – 不作为平衡级系统运行。

当过程可以构造成一系列离散阶段,其中两相接触然后分离时,平衡阶段概念是适用的。假设两个分离的相位彼此处于平衡状态。例如,在蒸馏中,蒸气和液体通常在其上具有孔的金属板上接触。由于两相间的紧密接触,溶质可以从一相转移到另一相。在板上方,蒸气与液体脱离。液体和蒸汽都可以送到额外的阶段进一步分离。假设这些阶段是平衡阶段,工程师可以计算浓度和温度,而无需详细了解流动模式和热量和质量传递速率。虽然这个例子显示了使用一系列离散阶段构建的设备的平衡阶段方法的适用性,但我们将看到分阶段设计方法也可以用于没有离散阶段的填料柱。该方法是使用的化学工程分离的设计和分析的主要简化。

第二个有用的概念是单位操作。这里的想法是,虽然具体设计可能会因化学品分离而异,但给定分离方法的基本设计原则总是相同的。例如,无论我们从乙醇中分离出水,分离几种烃还是分离液态金属,蒸馏的基本原理总是相同的。因此,蒸馏通常被称为单元操作,吸收,提取等也是。

更一般的想法是相关单元操作的设计方法是类似的。由于蒸馏和吸收都是液 – 气接触系统,所以两者的设计是相同的。这种相似性是有用的,因为它允许我们将很少的设计工具应用于各种分离方法。我们将使用一阶段的计算方法,然后将结果用于下一阶段的计算,以发展基础理解。质量和能量平衡的矩阵解决方案将用于详细的计算机模拟。

有时液体中的固体颗粒非常小,可以通过滤纸。对于这种颗粒,过滤技术不能用于分离。通过离心分离此类混合物。因此,离心是将不溶性物质与正常过滤不能正常工作的液体分离的过程。离心基于颗粒的尺寸,形状和密度,介质的粘度和旋转速度。原理是将较密的颗粒强制到底部,并且较轻的颗粒在快速旋转时停留在顶部。

用于离心的装置称为离心机。离心机由称为转子的离心管支架组成。转子保持等量的固液混合物的平衡离心管。在转子快速旋转时,离心管水平旋转,并且由于离心力,较稠密的不溶性颗粒与液体分离。当旋转停止时,固体颗粒在顶部的液体终止于离心管底部。

应用:

用于血液和尿液检测的诊断实验室。

用于乳制品和家庭,将奶油与奶油分开。

用于洗衣机从湿衣服挤出水。

简单蒸馏:

简单蒸馏是用于分离含有两种可混合液体的混合物的组分的方法,其沸腾而不分解并且沸点有足够的差异。

蒸馏过程包括将液体加热到其沸点,并将蒸气转移到装置的冷部分中,然后冷凝蒸气并将冷凝的液体收集在容器中。在该过程中,当液体的温度升高时,液体的蒸汽压力增加。当液体的蒸汽压力和大气压力达到相同的水平时,液体进入其蒸汽状态。蒸汽通过设备的加热部分,直到它们与水冷冷凝器的冷表面接触。当蒸汽冷却时,它凝结并冷凝冷凝器,并通过真空适配器收集到接收器中。

分离和纯化也在医学和科学中找到自己的位置。在生命科学中,许多进步可以直接追溯到每种新的分离方法的发展。理解生命化学反应的第一步是了解从生物来源获得的样品中存在哪些物质。在来自转化的上皮羊膜细胞(AMA)的硫-35甲硫氨酸标记的多肽或蛋白质的二维凝胶电泳分离中证明了这种分离的挑战和力量。已经观察到总共1,244个多肽,其许多功能目前是未知的。

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Posted on March 30, 2017 in 化学工程

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