化工传质分离
3.传质分离过程
精馏
气-液相通过一块塔板, 同时发生一次部分气 化和部分冷凝过程。当它们经过 多块塔板后, 即同时进行了多次部分气化和 部分冷凝的过程, 最后在塔顶气相中获得较 纯的易挥发组分, 在塔底液相中可获得较纯 的难挥发组分, 使混合液达到所要求的分离 程度
(二) 精馏装置及流程
原料液经预热到指定 温度后, 加入精馏塔内 某一块塔板上, 该塔板 称为加料板。加料板 将塔分成两部分: 上部 进行着蒸气中易挥发 组分的增浓, 称为精馏 段; 下部( 包括加料板) 进行着液体中难挥发 组分的提浓, 称为提馏 段。操作时, 连续地从 再沸器取出部分液体 作为塔底产品( 见釜残 液) , 部分液体气化, 产 生上升蒸气, 依次通过 各层塔板。塔顶蒸气 进入冷凝器中后被全 部冷凝, 并将部分冷凝 液送回塔顶作为回流 液, 其余部分经冷却器 后被送出作为塔顶产 品(馏出液) 。
传质分离过程
Mass transfer and separation process
Dr.潘传艺
Mass transfer and separation process
化工生产过程中的原料、中间产物、粗产品几乎都是多组分混合物, 这些物 料都需要通过一定的处理过程进行分离和纯化。 (1 ) 分离过程的种类 均相homogeneous phase物系的分离, 必须使某种组分形成新相或迁移到 另一相。根据涉及的相态主要可分为气-液相的如吸收和蒸馏, 液-液相的如萃 取, 气-固相的如吸附, 固-液相的如结晶等等。蒸馏过程又可分为简单蒸馏和 精馏等。非均相物系的分离主要包括沉降、过滤和固体的干燥等单元操作。 随着生产的发展, 对分离技术的要求越来越高, 出现了一些新型特殊分离方法, 如膜分离membrane separation technique 、超临界萃取supercritical extraction technique等, 分离技术的开发和应用有了长足的发展。,. (2 ) 传质分离过程 物质以扩散的方式迁移叫做物质传递过程或称传质过程。所有均相物系分离 过程和一些非均相物系分离(如干燥) 都涉及到相间传质, 因此又称为传质分 离过程。除此之外, 反应器中的混合和非均相反应过程中都存在传质问题, 因 此传质过程也是化学反应工程学的基础。
传质分离过程_绪论
●采用生产装置的闭路循环技术；
●处理生产中的副产物和废物，使之减少和消除 对环境的危害； ●研究、开发和采用低物耗、低能耗、高效率的 “三废”治理技术。
闭路循环系统： 将过程所产生的废物最大限度地回收和循环 使用。
原 料 产品 1 废 物 1 废 物 1
2
2
2
排除
1—单元过程；2—处理
实现分离与再循环系统使废物最小化的方 法： ●废物直接再循环
超滤（UF）：
目的：溶液脱大分子，大分子溶液脱小分子，大 分子分级。
进料
胶体大分子
溶剂、水
推动力：压力差（100～1000kPa）
传递机理：筛分
反渗透（RO）：
目的：溶剂脱溶质，含小分子溶质溶液浓缩。
进料
溶质、盐 溶剂、水
推动力：压力差（1000～10000kPa） 传递机理：扩散模型
渗析（D）：
先修课程：
物理化学、化工热力学、化工原理
同时进行的课程：
化工工艺学、化工过程分析与模拟
教材：
刘家祺 主编.传质分离过程.高等教育出版社,2005.
参考书：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社，2000.
陈洪纺 刘家祺.化工分离过程。化学工业出版社, 1995.
刘家祺 主编. 分离过程。化学工业出版社, 2002.
第7章 分离过程的节能优化与集成
第1章 绪论
1.1 概述 1.2 分离因子 1.3 分离过程的集成化 1.4 过程开发及方法 1.5 分离方法的选择
第1章 绪论
基本要求： 1)了解分离操作在化工生产中的重要性; 2)熟悉分离过程的分类; 3)掌握分离因子的概念及意义; 4)了解分离方法的选择;
《化工传质与分离过程》第一章传质过程基础
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4
分子传质（扩散）
• （1）等分子反方向扩散
NA
D RTz
( pA1
pA2 )
• （2）组分A通停滞组分B的扩散
NA
Dp RTzpBM
(PA1
PA2 )
P• / PBM 反映了主体流动对传质速率的影响
• 气体中的扩散系数：扩散系数与系统的温度、压力、浓度、以及
物质的性质有关。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• kG 对流传质系数：
kG
Dp RTzG pBM
• kL 对流传质系数：
kL
Dcav zLcBM
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溶质渗透模型
• 平均传质系数：
D
kcm 2 C
积分得平均传质系数：
kcm DS
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三传类比的基本概念
• 需满足以下条件 • （1）物性参数可视为常数或取平均值 • （2）无内热源 • （3）无辐射传热 • （4）无边界层分离，无形体阻力 • （5）传质速率很低，速度场不受传质的影响。
• 湍流边界层由湍流主体、缓冲层、层流内层组成。
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10
部分资料从网络收集整 理而来，供大家参考，
感谢您的关注！
6
对流传质模型
• 双模模型 • （1）当气液两相接处时，在气液两相间存在着稳定的相界面，
界面两侧各又一个很薄的停滞膜，溶质A经过两膜层的传质方式 为分子扩散。 • （2）在气液相界面处，气液两相处于平衡状态。 • （3）在两个停滞膜以外的气液两相主体中，由于流体的强烈湍 动，各处浓度均与一致。
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化工原理-7传质PPT课件
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i 1
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
N
yi 1
i1
二、质量分数与摩尔分数
质量分数与摩尔分数的关系
由质量分数 求摩尔分数
xA
wA / M A
一、分子扩散现象与费克定律
1.分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递
现象—分子传质。
❖ 分子传质又称为分子扩散，简称为扩散 ❖分子传质在气相、液相和固相中均能发生
播放动画31：分子扩散现象
一、分子扩散现象与费克定律
2.费克(Fick)定律
描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。
及
边界条件
(1) z = z1 cA = cA1 ( pA= pA1 ） (2) z = z2 c A= cA2 ( pA= pA2 ）
一组分通过另一 停滞组分的扩散
二、气体中的稳态分子扩散
求解可得
NA
Dc
AB 总
z
ln
c
总
cA2
c
总
c A1
或
NA
Dp
AB 总
RTz
ln
p
总
p
总
pA2 p A1
二、气体中的稳态分子扩散
简单分子的扩散体积
v
/（cm3/mol）
7.07
物质
CO
v /（cm3/mol）
2023大学_化工分离工程试题及答案
2023化工分离工程试题及答案2023化工分离工程试题及答案(一)第一部分名词解释1、分离过程：将一股或多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。
2、机械分离过程：原料由两相以上所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。
3、传质分离过程：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，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。
4、相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。
从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。
5、相对挥发度：两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。
6、泡点温度：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。
7、露点温度：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。
8、设计变量数：设计过程需要指定的变量数，等于独立变量总数与约束数的差。
10、约束数：变量之间可以建立的方程的数目及已知的条件数目。
11、回流比：回流的液相的量与塔顶产品量的比值。
12、精馏过程：将挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中同时多次地部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组成的过程。
13、全塔效率：理论板数与实际板数的比值。
14、精馏的最小回流比：精馏时在一个回流比下，完成给定的分离任务所需的理论板数无穷多，回流比小于这个回流比，无论多少块板都不能完成给定的分离任务，这个回流比就是最小的回流比。
实际回流比大于最小回流比。
15、理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。
16、萃取剂的选择性：加溶剂时的相对挥发度与未加溶剂时的相对挥发度的比值。
17、萃取精馏：向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分P，P体系中任何组分形成恒沸物，从塔底出来的精馏过程。
18、共沸精馏：向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分P，P体系中某个或某几个组分形成恒沸物，从塔顶出来的精馏过程。
化工单元操作之传质与分离选择、判断题库
吸收1 当吸收剂需循环使用时，吸收塔的吸收剂入口条件将受到解吸操作条件的制约。
√2 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔填料层增高一些，则塔的H OG将增大，N OG将不变。
×3 根据相平衡理论，低温高压有利于吸收，因此吸收压力越高越好。
×4 亨利定律是稀溶液定律,适用于任何压力下的难溶气体。
√5 亨利系数随温度的升高而减小，由亨利定律可知，当温度升高时，表明气体的溶解度增大。
×6 目前用于进行吸收计算的是双膜理论。
√7 难溶气体的吸收阻力主要集中在气膜上。
×8 双膜理论认为相互接触的气，液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的滞流膜层。
吸收质以涡流扩散方式通过此二膜层。
在相界面处，气，液两相达到平衡。
×9 提高吸收剂用量对吸收是有利的。
当系统为气膜控制时，K y a值将增大。
×10 填料塔的液泛仅受液气比影响，而与填料特性等无关。
×11 填料吸收塔正常操作时的气体流速必须大于载点气速，小于泛点气速。
√12 脱吸因数的大小可反映溶质吸收率的高低。
×13 物理吸收操作是一种将分离的气体混合物，通过吸收剂转化成较容易分离的液体。
√14 物理吸收法脱除CO2时，吸收剂的再生采用三级膨胀，首先解析出来的气体是CO2。
×15 吸收操作的依据是根据混合物的挥发度的不同而达到分离的目的。
×16 吸收操作是双向传质过程。
√17 吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与吸收相平衡、吸收温度、两相接触状况、塔的结构等都没有关系√18 吸收操作中，增大液气比有利于增加传质推动力，提高吸收速率。
√19 吸收塔的吸收速率随着温度的提高而增大。
×20 吸收塔中气液两相为并流流动。
×1 当气体溶解度很大时，可以采用提高气相湍流强度来降低吸收阻力。
√αααα2 当吸收剂的喷淋密度过小时，可以适当增加填料层高度来补偿。
《化工分离工程》PPT课件
进料
溶质、盐 溶剂、水
推动力：压力差（1000～10000kPa） 传递机理：优先吸附毛细管流动溶解、扩散模型 膜类型：非对称性膜或复合膜
整理ppt
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渗析（D）：
目的：大分子溶质溶液脱小分子，小分子溶质溶 液脱大分子。
进 料
扩散 液
净化液 接受液
推动力：浓度差
传递机理：筛分、微孔膜内的受阻扩散
透过物：小分子溶质或较小的溶质
萃取：5、6
结晶：10
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目的产 物
18
总 结：
● 原料的净化与粗分
● 反应产物的提纯
● 药物的精制和提纯
● 精选金属的提取
● 食品除水、除毒、病毒分离、同 位数分离
● 三废处理
整理ppt
返回 19
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的
地位与作用
清洁工艺：生产工艺和防治污染有机的结 合，将污染物减少或消灭在工艺过程中。
挥发度（ 蒸汽压） 有较大差
由催化裂化 装置主蒸塔 顶产物中回
出
热量（
别
收乙烷及较
L
ESA）
轻的烃。
萃
取
MSA
或 共
L或V
沸
精
馏
原料
相态 L：
汽、液 或汽液 L 混合物
液体溶剂（ MSA）或塔 釜加热（
ESA）
液体共沸剂 （MSA）或 塔釜加热（
ESA）
改变原溶 液的相对 挥发度
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以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃 ；以醋酸丁 酯作共沸剂 从稀溶液中 分离醋酸。
整理ppt
9
实例3：Fe3+和Ti4+的分离实验（二）
化工分离
1、分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
2、分离过程分为（机械分离）和（传质分离）两大类两种同时应用。
3、分离剂可以是（能量）或（物质），有时也可4、若分离过程使组分i 及j 之间并没有被分离，则（ asij = 1 ）。
5、平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其它影响归纳于（级效率）中。
6、传质分离过程分为（平衡分离）和（速率分离）两类。
7、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离。
8、工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因子）。
9、速率分离的机理是利用传质速率差异，其传质速率的形式为（透过率）、（迁移率）和（扩散速率）。
分离过程：将一股或多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。
分离因子：表示任一分离过程所达到的分离程度分离剂：分离过程中加入的分离介质。
固有分离因子：根据汽液相平衡组成时的x 、y 值计算得到的分离因子。
机械分离过程：原料本身两相以上，所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。
传质分离过程：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，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。
平衡分离：利用两相平衡组成不等的原理进行分离的过程。
速率分离：利用溶液中不同组分在某种推动力（如压差、浓度差、电位差）作用下经过某种介质（如半透膜）时的传质速率（透过率、迁移率、扩散速率）差异而实现分离。
膜分离：利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。
分离工程：研究分离过程中分离设备的共性规律，分离与提纯的科学1、何为分离过程？分离过程的特征？1、答：分离过程是将一混合物转变为组成互不相同的两种或几种产品的哪些操作。
分离过程的特征：分离某种混合物成为不同产品的过程，是个熵减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功（或输入能量和加入物质）方能进行。
化工传质与分离过程
ZG
ZL
NA
局限
D P （p-pi）=k（ ） G p-pi RTzG pBm D' c NA （ci -c）=k（ L ci -c） zL cBm
对于多数传质设备，不具备固定界面，停滞膜的设想不能反映实际情况
吸收>> 2.2.6 吸收过程的机理
>>溶质渗透理论（1）
c ci
液面由无数微小的流体单元构成；每个微元与 气相的接触时间相同，接触后，被来自液相主 体的新单元取代，而其自身返回液相主体 接触时间θ＝0
NA
D P （p A1 -p A2） RTz p Bm
P p Bm
（p B1 -p B2） p ln B1 pB 2
吸收>> 2.2.5 对流传质（1）
涡流扩散机理 涡流扩散通量 对流扩散 概念
流体质点的湍动和漩涡
J A＝ DE
dcA dz
DE不是物性常数，与物性、湍动程度有关，随位置而变 流体（湍流主体）与相界面之间的传质， 分子扩散、涡流扩散两种传质作用的总和
c ci c*
吸收>> 2.2.7 吸收速率方程式
>>总吸收系数和总吸收速率方程(1)
提出问题： 界面浓度难测定 解决方法： 以两相主体浓度的某种差值代表总推动力 传质推动力：两相主体浓度未达相平衡， 主体浓度与其平衡浓度差额 以(p-p*)表示总推动力的速率方程
1 1 1 KG Hk L kG
吸收>> 2.2.7 吸收速率方程式
>>界面浓度
界面处气液浓度符合平衡关系
Pi=ci/H
斜率=-(kL/kG) p pi A
定态操作，气相、液相传质速度相等
化工分离工程试题库 -
第一部分填空题1. 传质分离可分为和。
2 分离过程常见的开发方法有和。
3．相平衡关系的表示方法有、、。
4．精馏的数学模型有、、、。
5．产生恒沸物的原因是，二元恒沸物的判别式为。
6．在萃取精馏中，为使分离效果较好，所选溶剂与塔顶产品形成，与塔釜产品形成，常用的方法是。
7．常用的解吸方法有、、。
8．与物理吸收相比较，化学吸收平衡分压，推动力，溶解度，传质系数。
9．解吸操作中，解吸因数S 解吸分率β，解吸操作方能进行，当S增加时，β，理论板数。
10．在液流主体进行缓慢化学反应的吸收过程，传质速率由决定。
11. 衡量分离的程度用表示，处于相平衡状态的分离程度是。
12. 汽液相平衡是处理过程的基础，相平衡的条件是。
13. 当混合物在一定的温度、压力下，满足条件即处于两相区，可通过计算求出其平衡汽液相组成。
14.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设。
15. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热的组分增加。
16．吸收因子为，其值可反应吸收过程的。
17. 吸收剂的再生常采用的是，，。
18. 精馏塔计算中每块板由于改变而引起的温度变化，可用确定。
19. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为。
20. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为型计算和型计算。
21. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为。
22. 吸收的相平衡表达式为，在操作下有利于吸收，吸收操作的限度是。
23. 解吸收因子定义为，由于吸收过程的相平衡关系为。
24. 精馏有个关键组分，这是由于的缘故25. 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在进料。
26.原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起作用。
27.提高萃取剂的选择性，可萃取剂的浓度。
28.在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用或方法进行物料预分布。
29.通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的，为表示塔实际传质效率的大小，则用加以考虑。
30.对多组分物系的分离，应将或的组分最后分离。
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化工传质分离
化工传质分离是一种重要的分离技术，广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
化工传质分离的原理是利用物质在不同相之间扩散、吸附、析出等作用的差异，将混合物中的组分分离出来。
本文将从传质原理、应用领域和发展趋势三个方面进一步探讨化工传质分离的相关问题。
一、传质原理
传质是指物质在不同相之间由高浓度区向低浓度区移动的过程。
传质作用是化工传质分离的基础，常见的传质方式有扩散、对流、渗析、吸附、膜分离等。
扩散传质是指溶质在浓度梯度作用下自发地从高浓度区向低浓度区移动，适用于气体、液体和固体之间的传质；对流传质是指流体因为外力引起的不均匀运动，使溶质随着流体的流动而移动；渗析传质是指在分离膜两侧浓度差的作用下，溶质通过分离膜的移动实现分离；吸附传质是指溶质接触吸附剂表面发生物理或化学吸附，在吸附剂表面或内部形成一个分离相来实现分离；膜分离是指利用半透膜对溶质进行分离，常常是选择用过滤或离子交换膜等分离固体或溶液中特定成分，同时扩大了分离范围和分离效率。
二、应用领域
化工传质分离技术广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
其中，化工行业是化工传质分离的主要应用领域。
如石化、化学、能源等行业中的环保、化肥、塑料、化纤等产业中各自有多种传质分离技术被广泛应用。
制药行业中，传质分离技术可以有效地实现药物的制备、纯化和分离等过程。
食品行业中，也常用传质分离技术从食品中提取有用成分，例如：油脂、蛋白质、黄酮等。
在环保领域，传质分离技术可用于废水的处理、废气的净化等。
三、发展趋势
随着化工工业的快速发展，化工传质分离技术变得越来越重要。
目前，国内化学工业已基本建立了相对完整的技术体系，其中传质分离技术是其中重要组成部分，并且在化工行业的生产过程中具有十分广泛的应用。
然而，由于传统传质分离技术具有效率低、生产成本高、操作复杂等缺点，因此，传质分离技术一直在不断地发展和改进。
未来的发展趋势主要集中在以下三个方面：第一，进一步完善传统传质分离技术，提高效率和降低成本；第二，发展新型传质分离技术，例如：膜分离、离子液体传质分离等新型技术；第三，发展智能化和自动化控制技术，提高传质分离技术的自动化程度和生产效率。
总之，化工传质分离技术在化学工业、制药行业、食品行业、环保行业等领域中具有广泛的应用前景。
未来，
传质分离技术的不断发展和完善，将为这些行业的发展提供更加完善的技术支持。