第7章传质与分离过程概论ppt课件.ppt

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1、《化工原理》（下册）第七章传质与分离过程概论6第八章气体吸收14第九章蒸馏16第十章液-液萃取和液-固浸取2第十一章固体物料的干燥10第十二章其他分离方法2学时安排总学时54授课50期中考试2复习课4通过本章学习，应掌握传质与分离过程的基本概念和传质过程的基本计算方法，为以后各章传质单元操作过程的学习奠定基础。学习目的与要求第七章传质与分离过程概论物质以扩散方式从一处转移到另一处的过程，称为质量传递过程，简称传质。在一相中发生的物质传递是单相传质，通过相界面的物质传递为相际传质。传质过程广泛运用于混合物的分离操作；它常

2、与化学反应共存，影响着化学反应过程，甚至成为化学反应的控制因素。掌握传质过程的规律，了解传质分离的工业实施方法，具有十分重要的意义。质量传递的起因是系统内存在化学势的差异，这种化学势的差异可以由浓度、温度、压力或外加电磁场等引起。原料反应产物目的产物副产物分离过程反应过程分离过程在化工生产中的应用示例：三氯甲烷的甲烷氯化的制备方法。示例：石油炼制过程中的常减压蒸馏。原料目的产物副产物分离过程7.1概述7.2质量传递的方式与描述7.3传质设备简介我们依据分离原理的不同，可以将传质与分离过程划分为平衡分离和速率分离两大类：

3、一、平衡分离过程平衡分离指借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物变为两相体系，再以混合物中各组分处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离的过程。不难看出，平衡分离属于相际传质过程。相际传质是我们后面重点学习讨论的内容。7.1概述7.1.1传质与分离方法气体吸收利用气体中各组分在液体溶剂中的溶解度不同，使易溶于溶剂的物质由气相传递到液相。相际间的传质过程，分为流体相间和流固相间的传质两类。1.流体相间的传质过程①气相-液相包括气体的吸收、气体的增湿、液体的蒸馏等单元操作（图7-1a、b、c）。增湿是将干

4、燥空气与液相接触，水分蒸发进入气相。液体蒸馏是依据液体中各组分的挥发性不同，使其中沸点低的组分气化，达到分离的目的。①气相-固相固体的干燥（图7-1h）含有水分或其它溶剂的固体，与比较干燥的热气体相接触，被加热的湿分气化而离开固体进入气相，从而将湿分除去。②液相-液相在均相液体混合物中加入具有选择性的溶剂，系统形成两个液相（图7-1d）。2.流-固相间的传质过程气体吸附或脱附（图7-1f）气体吸附传递方向恰与固体干燥相反，它是气相某个或相间某些组分从气相向固相的传递过程；脱附是吸附的逆过程。结晶含某物质的过饱和溶液与同

5、一物质的固相相接触时，其分子以扩散方式通过溶液到达固相表面，并析出使固体长大。②液相一固相包括结晶（或溶解）、液体吸附、浸取和离子交换等过程。（图7-1e、f、g）固体浸取是应用液体溶剂将固体原料中的可溶组分提取出来的操作。液体吸附是固液两相相接触，使液相中某个或某些组分扩散到固相表面并被吸附的操作。离子交换是溶液中阳离子或阴离子与称为离子交换剂的固相上相同离子的交换过程。相平衡常数和分离因子在平衡分离过程中，相平衡常数表示ｉ组分在两相中的组成关系，用Kｉ来表示：Ki大小取决于物系特性及操作条件i、j组分的Ki和Kj之

6、比称为分离因子αｉj通常将K值大的作分子、小的为分母，故αｉj一般大于1.0。我们可以用分离因子的相对大小，判断平衡分离的难易程度，即αｉj值越大越容易分离。传质过程一般要涉及的两个主要问题是：相平衡和传递速率二、速率分离过程速率分离过程是指借助某种推动力（如压力差、温度差、电位差等）的作用，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物分离的单元操作。速率分离过程的特点是所处理的物料和产品通常属于同一相态，仅有组成的差异。速率分离过程主要分为膜分离和场分离两类。1.膜分离是指在选择性透过膜中利用各组分扩散速率的差异，而实现混合

7、物分离的单元操作。主要有：超滤（UF）、纳滤（NF）、渗透与反渗透（RO）等，它们都是以压力差为推动力的膜分离过程。2.场分离是在外场（如电场、磁场）作用下，利用各组分扩散速率的差异而实现混合物分离的单元操作，如电泳、热扩散、高梯度磁场分离等。应该指出，能量消耗通常是制约传质分离过程单位产品成本的主要因素，因此降低能耗是传质分离研究的热点之一。而膜分离和场分离是新型分离操作，具有节能、环保等特点，有着较为广泛的应用前景，我们以后选择性地介绍膜分离和场分离的一些方法。三、分离方法的选择选择分离方法时主要考虑的因素：1.被

8、分离物系的相态2.被分离物系的特性3.产品的质量要求4.经济程度7.1.2相组成的表示方法在传质过程中,为了分析问题与设计计算的方便,通常采用不同的组成表示方法。常用的组成表示方法有一、质量浓度与物质的量浓度二、质量分数与摩尔分数三、质量比与摩尔比一、质量浓度与物质的量浓度1.质量浓度指单位体积内的物质的质量，对A组分对气体混合物