第七章 传质与分离过程概论ppt课件.ppt

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1、第七章传质与分离过程概论传质过程是质量传递过程的简称传质过程是质量传递过程的简称物质的过程以扩散方式从一相转移到另一相传质过程是分离均相混合物必须经历的过程，其作为化工单元操作在工业生产中广泛应用“三传一反”：动量传递、热量传递、质量传递、反应工程第一节概述1.传质过程定义（1）平衡分离（相际传质）借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂）使均相混合物系统变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离。（2）速率分离借助某种推动力（如压差、温差、电位差）的作用，利用各组分扩散速率的差异而实现分离的单元操作过程，如膜分离、场分

2、离2传质与分离方法2.1分类（2）液相一液相：萃取（1）气相一液相：吸收、蒸馏（精馏）、蒸馏、增湿等（4）气相一固相：干燥、气体吸附（3）液相一固相：结晶、固体浸取、液体吸附、离子交换2.2平衡分离气体吸收利用气体混合物中各组分在液体溶剂中的溶解度不同，将气体混合物与液体溶剂相接触，使易溶于溶剂的物质由气相传递到液相而分离气体混合物。吸收液体蒸馏时，则是依据液体混合物中各组分的挥发性不同，加热使其中沸点低的组分气化，从而达到分离的目的。蒸馏含有水分或其它溶剂（统称湿分）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

3、，这就是固体的干燥。干燥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。由于原溶液中各组分在溶剂中的溶解度不同，它们将在两个液相之间进行分配，即发生相间传质过程，这就是通常所说的液一液萃取。萃取（1）分离系数（相平衡常数）2.3分离系数和分离因子（2）分离因子（相平衡常数之比）（1）被分离物系的相态（2）被分离物系的特性（3）产品的质量要求（4）经济程度2.4分离方法的选择依据（1）质量浓度(ρ)与物质的量浓度(C)（2）质量分数(ω)与摩尔分数(x,y)（3）质量比()与摩尔比(X)3相组成的表示方法含乙醇12%（质量分数）的水溶液，其密度

4、为980Kg/m3,试计算乙醇的摩尔分数、摩尔比及物质的量浓度第二节质量传递的方式与描述发生在静止流体、层流流动的流体中由分子的无规则热运动而形成的传质发生在湍流流动的流体中凭借流体质点的湍动和漩涡而形成的传质2.1分子传质（扩散）一、分子扩散现象与费克定律二、气体中的定态分子扩散三、液体中的定态分子扩散四、扩散系数2.2对流传质一、涡流扩散现象二、对流传质机理及传质速率方程2.3相际间传质一、相际间对流传质过程yyi传质方向xi气相主体液相主体xz距离组成二、相际间对流传质模型气膜液膜pGPi传质方向Ci气相主体液相主体Cz距离组成1.双膜模型a.

5、气、液两相间有一个稳定的相界面，界面两侧分别存在很薄的停滞膜，即气膜和液膜；膜内流体呈滞流状态，膜外的流体呈湍流状态；c.吸收质在两个膜内以分子扩散形式通过。湍流主体中浓度分布均匀，不存在浓度梯度和传质阻力，故吸收的阻力全部集中在气、液两个膜内。b.相界面上气液两相处于平衡，即相界面上没有传质阻力；刘易斯(LewisWK)和惠特曼(WhitmanWG)提出的双膜理论的要点：2.溶质渗透模型3.表面更新模型传质过程有共同的规律，也有通用的传质设备。通常在塔设备内进行,根据塔内气液接触部件的结构型式，分为填料塔与板式塔两大类。第三节传质设备简介填料塔3.1

6、填料塔的结构一.圆筒形塔体填料，下方有支承板，上方为填料压网气体、液体的进出口++填料塔的操作性能，关键在于填料。性能优良的填料应该有较大的比表面积、良好的润湿性能、较高的空隙率以及重量轻、造价低、坚牢耐用等。填料形状二.1.拉西环是开发最早应用最广泛的环形填料，常用的拉西环为外径与高相等的圆筒。拉西环的主要优点是结构简单、制造方便、造价低廉，缺点是气液接触面小，液体的沟流及塔壁效应较严重，气体阻力大，操作弹性范围窄等。2.鞍形（弧鞍和矩鞍）填料是一种像马鞍形的敞开填料，在塔内不易形成大量的局部不均匀区域，空隙率大，气流阻力小，是一种性能较好的工业填料

7、。3.波纹填料由许多层高度相同但长短不等的波纹薄板组成，波纹薄板搭配排列成圆饼状，各饼竖直叠放于塔内，波纹与水平方向成45°倾角，相邻两饼反向叠靠，组成90°交错。这种填料属于整砌结构，流体阻力小，通量大、分离效率高，但不适合有沉淀物、易结焦和粘度大的物料，且装卸、清洗较困难，造价也高。圆筒形塔体若干块水平的塔板气体、液体的进出口++板式塔3.2板式塔结构一.在每一层塔板上气、液两相呈错流方式接触,从降液管出来的液体横过塔板，然后再溢流进入另一降液管而到达下一层塔板；气体则经过板上的孔道上升。1.泡罩塔板塔板上装有作为升气管的短管，升气管上复以泡罩，泡

8、罩下缘为锯齿形开口。塔板的结构型式二.较好的操作弹性，结构复杂、造价高，尤其是气体流径曲折，塔