分离工程大纲

分离工程—李志林

第一章：精馏过程的数学模型与模拟

第一节：汽液相平衡及相平衡常数的计算………………………………………………1 1：相平衡条件（判据） 2：Gibbs相率：f=c-π+2

3：相平衡常数的计算：a用相平衡常数表示汽液平衡关系 b 逸度系数/逸度系数模型 c逸度系数/活度系数模型 4：相平衡常数计算的简化方法 5：相平衡常数计算方法的选择

6：相平衡常数计算小结与举例：甲醇、水

第二节：多组分物系泡、露点的计算……………………………………………………5 1：泡点和露点计算任务：相率分析、温度和压力不能同时给定 2：泡点和露点计算模型

（摩尔分率加和方程，每个模型有2个方程表示：a模型方程（控制方程、 约束方程）b模型参数计算方程）

3：泡点温度的计算：a简化K模型：①Newton-Raphson法②割线法 b严格K模型：①双层循环迭代②变量共同矫正 4：泡点压力的计算：精馏塔操作压力的确定（P6） 5：露点温度和压力的计算

第三节：闪蒸（平衡蒸馏）计算…………………………………………………………9 1：闪蒸过程 a:部分汽化b：部分冷凝c绝热闪蒸

2：闪蒸过程数学模型与分析：---闪蒸方程R-R（MES）+焓平衡方程(H)

a：模型方程（MESH方程）

B：模型参数（相平衡常数、进料、气体、液体的摩尔焓）计算方程 C：闪蒸方程（R-R）：MES汽化分率e=V/F D：闪蒸曲线（气化率曲线 T~e）

E：闪蒸计算分类（等温、绝热、部分~）

3：等温闪蒸计算：a等温闪蒸计算问题：闪蒸方程+焓平衡方程

b简化K模型的等温闪蒸计算方法:Newton-Raphson法

c严格K模型的等温闪蒸计算方法：①双层循环迭代②变量

共同矫正

d等温闪蒸计算举例：乙酸甲酯-丙酮-甲醇 e等温闪蒸的另一种计算方法Gibbs最小法 4：部分汽化、部分冷凝闪蒸计算

5：绝热闪蒸计算：a绝热闪蒸方程组及求解讨论:cd等含平衡曲线

b绝热闪蒸方程组求解的序贯收敛法—宽沸程、窄沸程 c绝热闪蒸方程组求解的共同矫正法

第四节：多组分精馏过程分析与简捷计算………………………………………………14 1：自由度分析与设计变量选择

2：关键组分及其相关概念a：LK、HK轻重关键组分 b：非关键组分和中间组分 c：分配组分和非分配组分

d：清晰分割和非清晰分割

3：多组分精馏塔的简捷设计a：精馏塔的简捷设计问题（平衡级假设、

恒摩尔流假设、恒相对挥发度假设）

b：物料衡算

c：塔压及冷凝器再沸器类型确定（操作压力确定） d：最小理论塔板数计算（Fenske方程） e：最小回流比计算（Underwood） f：操作回流比与理论塔板数的确定 g：多组分精馏塔简捷设计举例 4：精馏塔内参数的分布与分析（温度、流量、组分）

第五节：平衡级的精馏稳态数学模型与模拟……………………………………………1 1：精馏过程模拟问题。（过程模拟的地位和作用） 精馏模拟的任务，要求，多样性复杂性

2：平衡级稳态精馏过程的数学模型（平衡级假设、全混级假设）

通用的数学模型包括三部分：模型方程、模型参数计算方程、模型参数 3：平衡级稳态精馏数学模型的解法

a：MESH方程组求解的讨论①设计变量的指定方案

②MESH方程组求解的困难性

③MESH方程组求解（模拟）方法的分类

b：MESH方程组求解算法---BP法（泡点法）程序框图……………………4 c：MESH方程组求解算法—SR法（流率加和法）……………………………7 d：MESH方程组求解算法—-SC法（共同矫正法）…………………………8 4：平衡级精馏稳态模拟举例……………………………………………………………6 第六节：非平衡级精馏数学模型与模拟…………………………………………………10 1：平衡级模型的局限性（级效率+HETP填料塔的等板高度） 2：非平衡级模型概念的提出

3：非平衡级稳态精馏过程的数学模型（假设） 4：举例

第七节：动态精馏过程数学模型与模拟…………………………………………………13 1：动态精馏过程及其研究内容（开环、闭环）

2：动态精馏过程的数学模型（基本假设）…………………………………………14 3：解法Rose松弛法

第八节：热耦合复杂精馏分析与模拟……………………………………………………16 1：热耦合精馏概念及流程（预分馏塔、清晰、分清晰分割） a：概念 b：三产品热耦合精馏塔结构①含有侧线精馏塔的结构②含有侧线汽提塔的

结构③完全热耦合塔结构④中间隔板DWC

c：多产品热耦合

2：热耦合精馏塔的自由度分析和设计变量选择

3：热耦合精馏塔的简捷设计a热耦合流股的处理b预分馏塔的简捷设计c主塔简

捷设计

分离工程---李志林

第二章：特殊精馏（特种精馏、增强精馏）

第一节：概述……………………………………………………………………………………1 1：特殊精馏概念的提出：

a举例---无水酒精

b主要的特殊精馏（萃取、加盐、变压、均非均相共沸、反应、膜精馏、吸附

精馏）

c特殊精馏过程的复杂性

第二节：共沸蒸馏………………………………………………………………………………2 1：共沸现象与共沸物：汽液平衡时气体和液体的组成相等 2：二元均相共沸精馏：

a：二元均相共沸物的形成及特征 b：二元均相共沸物组成的计算

c：用变压精馏方法分离二元均相共沸物（压力改变，共沸温度和组成也改变） 3：二元非均相共沸精馏：

a：二元非均相共沸物的形成及特征（无自由度等温相图中出现平台）相图？ b：二元非均相共沸物共沸组成的计算

c：二元非均相共沸精馏流程（不需加共沸剂，蒸汽冷凝冷却分层方法） 4：三元共沸精馏（酒精脱水） a：三角形坐标图

b：三角形坐标图中混合和分离的表示方法 c：三角形坐标图中非均相物系的表示 d：残余曲线图（RCM）---

三角相图上表达简单蒸馏过程中液相组成（Xi）随时间的变化关系曲线 ①残余曲线的理论基础 ②残余曲线绘制方法举例 e:精馏曲线图

f:三元共沸物系分离的可行性及产品的可行域----残余曲线的应用 g：共沸剂的选择：（必要条件P17） h：适宜共沸剂的加入量与加入位置 i：三元共沸精馏流程

第三节：萃取精馏………………………………………………………………………………21 1：萃取精馏概念（分子力不同） 2：萃取精馏的热力学原理 3：萃取精馏中萃取剂的选择 4：萃取精馏特点及流程 5：萃取精馏模拟举例 6：加盐精馏 7：加盐萃取精馏

第四节：反应精馏………………………………………………………………………………1 1：反应精馏的概念

2：反应精馏的特点及适用范围 3：反应（催化）精馏塔结构及构件

4：催化精馏过程的开发（基本步骤）和设计策略

5：反应精馏过程的数学模型（）催化精馏过程的数学模型与模拟 6：反应精馏过程反应与分离耦合行为分析

7：反应精馏技术的工业应用举例（甲基叔丁基醚MTBE、乙二醇单醚）

分离过程----李志林

第三章：精馏过程的节能优化与综合

引言

1：我国的能源状况及对策 2：精馏过程节能的重要性

3：什么是过程技能、优化和综合

第一节：精馏过程用能特性及热力学分析……………………………………………………2 1：热力学第一定律分析（节能的关键）、举例，显热利用，塔的保温 2: 热力学第二定律分析：

a：可逆性及热力学效率分析、有效能损失、总复合曲线 b：造成精馏过程有效能损失的原因

第二节：精馏过程操作参数的优化……………………………………………………………3 1：选择合适的操作压力（操作压力对精馏过程的影响） 2：选择合适的回流比 3：选择合适的进料热状态 4：选择合适的组分回收率

第三节：精馏过程的节能技术…………………………………………………………………4 1：热泵精馏（空调—空气源热泵） a：闭式A型热泵精馏，特点 b：开始A型热泵精馏，特点

c：开式B型热泵精馏（分离丙烯-丙烷混合物） 2：多效精馏

a:平流双效精馏流程（甲醇水分离） 3：增设中间换热器 4：内部热集成精馏系统 5: 采用复杂塔结构 6：英文翻译（P10）

第四节：精馏过程的综合………………………………………………………………………10 1：精馏序列综合的概念 2：精馏序列综合的方法：经验规则法、进化调优法、人工智能技术、热力学分析方法、

数学规划法、随机优化法（五组分烃分离）

3：精馏过程中同步考虑热集成 4：精馏过程与全系统的能量的综合