分离工程在化工以及石油、材料、生物、医药、环境保护等相关领域中可定义为借助于物理、化学或电学推动力实现从混合物中选择性地分离某些成分的过程。分离操作是化工类型工业生产的重要组成部分和基本过程之一。
“分离”的对象可以是均相的固体、液体、气体或超临界流体，也可以是由不同相的物料组合成的非均相混合物。分离任务包括从原料、产物和副产物中脱除杂质；循环物料的分离；从废气和废水中脱除污染物。这三方面的分离任务涉及多种传统分离过程和新型分离过程以及它们之间的各种集成。
分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程是将机械混合的两相或多相混合物简单地分相或分离，例如过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电除尘等。传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理、化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率分离过程。
平衡分离过程是借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂），使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。分离媒介可以是能量媒介或物质媒介，有时也可两种同时应用。前者是指传入或传出系统的热，还有输入或输出的功。后者可以是纯物质或混合物。基于平衡分离过程的分离单元操作主要有闪蒸和部分冷凝、精馏（含萃取精馏、共沸精馏等）、吸收、结晶、凝聚、浸取、吸附、离子交换等。平衡分离过程经历了长时期的应用实践，随着科学技术的进步和高新产业的兴起，不断发展和日趋完善，表现在: ①精馏过程的强化，例如从设备上广泛采用新型塔板和高效填料，从过程上开发与反应或其他分离方法的耦合； ②开发出分离提纯含量微小的生物活性物质的新型萃取过程，例如反胶团萃取和双水相萃取过程； ③新型多级分步结晶技术的工业化应用，例如混合二氯苯的分离、硝基氯苯的分离、精萘的生产、均四甲苯提取和蜡油分离等； ④气体分离技术中变压吸附技术的崛起和广泛应用，例如从合成氨尾气、甲醇尾气等各种含氢混合气中制纯氢，从含CO2或CO混合气中制纯CO2、CO，从空气中制富氧、纯氮等； ⑤超临界流体萃取技术应用于天然产物中有效成分和生化产品的分离提取、食品原料的处理和化学产品的分离精制等。
速率分离过程是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，多数情况在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态，仅有组成上的差别。
膜分离是最重要的速率分离过程。其中，微滤、超滤、反渗透、渗析和电渗析为较成熟的膜分离技术，已有大规模的工业应用和市场。气体分离和渗透汽化是两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些，工业规模的应用有空气中氧、氮的分离，从合成氨厂混合气中分离氢，以及天然气中二氧化碳与甲烷的分离等。渗透汽化是有相变的膜分离过程，由于它能用于脱除有机物中的微量水、水中的微量有机物，以及实现有机物之间的分离，故应用前景广阔。20世纪80年代初，有机物中脱水的渗透汽化技术已在工业中大规模应用，如无水乙醇的制造。乳化液膜是液膜分离技术的一个分支，应用于烃类分离、废水处理和金属离子的提取和回收等。正在开发中的新的膜分离过程有支撑液膜、蒸气渗透、渗透蒸馏、气态膜等。
热扩散属场分离的一种，该技术用于分离同位素、高粘度润滑油，并预计在精细化工和药物生产中可得到应用。
从以上简要介绍可知，传质分离过程中的精馏、吸收、萃取等一些具有较长历史的单元操作已经应用很广，膜分离和场分离等新型分离操作在产品分离、节约能耗和环保等方面已显示出它们的优越性。
尽管化学工业中很多分离技术都有了长足的发展，然而新分离技术的研究和开发在过程节能、提高原料的利用率以及降低成本等方面仍有巨大的潜力。目前有很多分离工艺的热点研究开发课题：
(1) 开发低成本氧、氮和稀有气体的分离方法。开发中的新方法有： ①研究采用反应金属络合吸附剂生产氧气，该工艺的实验室研究已取得成果； ②研制高选择性和高通量的聚芳酰胺和聚酰亚胺共混气体分离膜，以便达到降低压缩功和膜组件膜面积的目的； ③研制专用吸附剂回收稀有气体，新吸附剂按分子形状或其他特性选择性地回收液态空气馏分中的氪或氙； ④研制钙钛型氧化物致密膜用于高纯氧的生产； ⑤将极薄的纳米结构致密金属膜和金属氧化物膜应用于分离高纯度氢气、氧气和氮气等； ⑥使用高选择性的聚合物——沸石混合膜制造高纯气。上述空气分离新方法的研究和开发将对化学工业有举足轻重的促进作用。
(2) 开发酸性气体的脱除方法。开发从煤制气产品中连续脱除H2S和COS的方法，其经济效益是很可观的。研制新型膜材料从天然气中脱除酸性气体，提高CO2和H2S对CH4的选择性，降低甲烷的渗透损失，实现高通量和高选择性地脱除酸性气体。
(3) 开发有机物/有机物分离的渗透汽化膜过程，以取代传统的精馏操作或与精馏过程集成。研究课题包括从汽油中分离苯，从柴油中分离芳烃；用聚酰亚胺/聚酯共聚膜分离深度催化裂化石脑油，得到富芳烃的汽油调和剂和贫芳烃的柴油调和剂；采用含AgNO3交联聚乙烯醇膜和被Ag+交换的全氟代磺酸膜分离烯烃/烷烃物系；采用碳分子筛膜分离丙烯/丙烷物系；研制沸石分子筛膜、碳分子筛膜、金属和金属氧化物膜进行异构体分离，从二甲苯混合物中分离对二甲苯，从带支链的烯烃和烷烃中分离出正构烯烃和烷烃。
(4) 精馏技术的改进。研究的热点课题之一是降低精馏过程的能耗，因其节能潜力巨大、经济效益可观，例如开展热串级、蒸气压缩的研究。另一热点课题是共沸物系或近沸点物系的分离，例如化学合成与精馏的耦合、膜分离和精馏的集成等。
(5) 稀溶液的分离。目前将微生物应用到合成化学品的势头不断增长，生物过程经常产生水溶液，其中有用物质低于10%质量分数。回收和提纯这些物质是一个挑战性的研究课题。其难点是这些物质很脆弱，提高溶液的浓度将破坏生物组织。为满足生物过程的需要，应开发合适的分离技术，从分子结构相近的组分的稀溶液中回收有价值的物质。有应用前景的研究包括反应金属络合吸附、气体膜分离、选择性还原/氧化剂的应用、电渗析、连续吸附过程、吸收与空气氧化过程的集成、渗透汽化等。
(6) 手性化合物的分离。手性化合物用于抗生素、抗癌制剂、镇痛剂等药品的生产。有前景的手性化合物分离方法包括高效液相色谱、结晶以及选择性手性膜渗透。
(7) 废高聚物的分离回收。有机聚合物材料制品的大量报废派生出废旧材料的处理和回收问题。由于有机聚合物材料制品的物理性质很接近，鉴别和分离不同聚合物需要更高分辨率的分离技术和仪器，这样才能实现自动化拣选。由于聚合物的种类繁多，它们的大小和形状又五花八门，所以聚合物的分离是很复杂的。
综上所述，分离工程是化学工程学科的重要分支，又与化学工艺密切相关。因此，作为一门重要的技术基础课程，“分离工程”在国内外大学化工类研究生教学计划中均被列为必修或选修课程。工程硕士的培养直接面向企业，面向从事化工产品开发和生产的科技队伍，因此“分离工程”是培养创新性高级化工人才必不可少的课程。
本书是全国工程硕士专业学位教育指导委员会批准立项的工程硕士研究生教育核心教材之一。本教材保持和发扬了我们多年来在工学硕士和工程硕士研究生分离工程教学研究和实践中所取得的成果，着眼于加强基本概念、基本理论和过程分析，强调工程与工艺相结合、理论紧密联系实际的观点，培养和提高工程硕士研究生在分离工程领域的研究开发能力、设计能力、管理能力和科技创新能力。
本教材试图合理地解决传统分离过程内容和新型分离技术内容在工程硕士研究生教学中的地位和深度把握等问题。近年来分离工程已有突飞猛进的发展，涌现出很多新过程、新方法，然而在工业生产中传统分离过程仍居主导地位，而新型分离技术工业化应用的广度和深度还有限。处于生产、设计第一线工作的科技人员对这一点体会更深。为使工程硕士教材更具针对性，本教材力求使传统分离技术的内容反映化学工程的最新成果，深化和更新工程硕士学员在传统分离过程方面的知识，为技术改造和消化吸收再创新做好知识准备。对于新型分离技术的内容，则注重基本原理和应用，理论深度适中，其目的是拓宽学员在分离工程领域的知识面，启迪其创新意识，提高其科技自主创新能力。
根据工程硕士研究生入学水平参差不齐和部分学员知识老化的实际情况，并考虑到2005年出版的适用于化学工程、化学工艺专业大学本科分离工程课教学的“十五”国家级规划教材《传质分离过程》的内容深度，本教材原则上与上述新编本科生教材衔接，从知识的连续性和层次性出发，从低起点切入，介绍更高层面上的分离工程知识。工程硕士研究生必须先修通过大学本科课程“物理化学”和“化工原理”，这是学习本课程的基本要求，最好修过大学本科课程“化工热力学”、“化工分离过程”和“化工传递过程”，若知识断层比较明显，则教学会有一定难度。
本教材将先进的设计手段引入工程硕士教学中，除为加强基本概念编写手算例题外，主要运用化工模拟软件如ASPEN PLUS，Pro Ⅱ等完成例题和习题，工程硕士学员应结合本单位具体条件通过自学掌握一种或多种化工模拟软件的使用方法，深化“分离工程”的学习并应用于以后的技术工作中。
本书由刘家祺编著。参加编写、计算、制图和排版等工作的还有姜忠义、 李俊台、马敬环、唐娜、贾彦雷、张晓辉等。由于作者的水平有限，书中会有不妥之处，敬请读者批评指正。
