第7章傳質(zhì)與分離過(guò)程概論ppt課件.ppt

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1、《化工原理》（下冊(cè)）第七章傳質(zhì)與分離過(guò)程概論6第八章氣體吸收14第九章蒸餾16第十章液-液萃取和液-固浸取2第十一章固體物料的干燥10第十二章其他分離方法2學(xué)時(shí)安排總學(xué)時(shí)54授課50期中考試2復(fù)習(xí)課4通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握傳質(zhì)與分離過(guò)程的基本概念和傳質(zhì)過(guò)程的基本計(jì)算方法，為以后各章傳質(zhì)單元操作過(guò)程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)目的與要求第七章傳質(zhì)與分離過(guò)程概論物質(zhì)以擴(kuò)散方式從一處轉(zhuǎn)移到另一處的過(guò)程，稱為質(zhì)量傳遞過(guò)程，簡(jiǎn)稱傳質(zhì)。在一相中發(fā)生的物質(zhì)傳遞是單相傳質(zhì)，通過(guò)相界面的物質(zhì)傳遞為相際傳質(zhì)。傳質(zhì)過(guò)程廣泛運(yùn)用于混合物的分離操作；它常

2、與化學(xué)反應(yīng)共存，影響著化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，甚至成為化學(xué)反應(yīng)的控制因素。掌握傳質(zhì)過(guò)程的規(guī)律，了解傳質(zhì)分離的工業(yè)實(shí)施方法，具有十分重要的意義。質(zhì)量傳遞的起因是系統(tǒng)內(nèi)存在化學(xué)勢(shì)的差異，這種化學(xué)勢(shì)的差異可以由濃度、溫度、壓力或外加電磁場(chǎng)等引起。原料反應(yīng)產(chǎn)物目的產(chǎn)物副產(chǎn)物分離過(guò)程反應(yīng)過(guò)程分離過(guò)程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用示例：三氯甲烷的甲烷氯化的制備方法。示例：石油煉制過(guò)程中的常減壓蒸餾。原料目的產(chǎn)物副產(chǎn)物分離過(guò)程7.1概述7.2質(zhì)量傳遞的方式與描述7.3傳質(zhì)設(shè)備簡(jiǎn)介我們依據(jù)分離原理的不同，可以將傳質(zhì)與分離過(guò)程劃分為平衡分離和速率分離兩大類：

3、一、平衡分離過(guò)程平衡分離指借助分離媒介（如熱能、溶劑、吸附劑等）使均相混合物變?yōu)閮上囿w系，再以混合物中各組分處于平衡的兩相中分配關(guān)系的差異為依據(jù)而實(shí)現(xiàn)分離的過(guò)程。不難看出，平衡分離屬于相際傳質(zhì)過(guò)程。相際傳質(zhì)是我們后面重點(diǎn)學(xué)習(xí)討論的內(nèi)容。7.1概述7.1.1傳質(zhì)與分離方法氣體吸收利用氣體中各組分在液體溶劑中的溶解度不同，使易溶于溶劑的物質(zhì)由氣相傳遞到液相。相際間的傳質(zhì)過(guò)程，分為流體相間和流固相間的傳質(zhì)兩類。1.流體相間的傳質(zhì)過(guò)程①氣相-液相包括氣體的吸收、氣體的增濕、液體的蒸餾等單元操作（圖7-1a、b、c）。增濕是將干

4、燥空氣與液相接觸，水分蒸發(fā)進(jìn)入氣相。液體蒸餾是依據(jù)液體中各組分的揮發(fā)性不同，使其中沸點(diǎn)低的組分氣化，達(dá)到分離的目的。①氣相-固相固體的干燥（圖7-1h）含有水分或其它溶劑的固體，與比較干燥的熱氣體相接觸，被加熱的濕分氣化而離開(kāi)固體進(jìn)入氣相，從而將濕分除去。②液相-液相在均相液體混合物中加入具有選擇性的溶劑，系統(tǒng)形成兩個(gè)液相（圖7-1d）。2.流-固相間的傳質(zhì)過(guò)程氣體吸附或脫附（圖7-1f）氣體吸附傳遞方向恰與固體干燥相反，它是氣相某個(gè)或相間某些組分從氣相向固相的傳遞過(guò)程；脫附是吸附的逆過(guò)程。結(jié)晶含某物質(zhì)的過(guò)飽和溶液與同

5、一物質(zhì)的固相相接觸時(shí)，其分子以擴(kuò)散方式通過(guò)溶液到達(dá)固相表面，并析出使固體長(zhǎng)大。②液相一固相包括結(jié)晶（或溶解）、液體吸附、浸取和離子交換等過(guò)程。（圖7-1e、f、g）固體浸取是應(yīng)用液體溶劑將固體原料中的可溶組分提取出來(lái)的操作。液體吸附是固液兩相相接觸，使液相中某個(gè)或某些組分?jǐn)U散到固相表面并被吸附的操作。離子交換是溶液中陽(yáng)離子或陰離子與稱為離子交換劑的固相上相同離子的交換過(guò)程。相平衡常數(shù)和分離因子在平衡分離過(guò)程中，相平衡常數(shù)表示ｉ組分在兩相中的組成關(guān)系，用Kｉ來(lái)表示：Ki大小取決于物系特性及操作條件i、j組分的Ki和Kj之

6、比稱為分離因子αｉj通常將K值大的作分子、小的為分母，故αｉj一般大于1.0。我們可以用分離因子的相對(duì)大小，判斷平衡分離的難易程度，即αｉj值越大越容易分離。傳質(zhì)過(guò)程一般要涉及的兩個(gè)主要問(wèn)題是：相平衡和傳遞速率二、速率分離過(guò)程速率分離過(guò)程是指借助某種推動(dòng)力（如壓力差、溫度差、電位差等）的作用，利用各組分?jǐn)U散速度的差異而實(shí)現(xiàn)混合物分離的單元操作。速率分離過(guò)程的特點(diǎn)是所處理的物料和產(chǎn)品通常屬于同一相態(tài)，僅有組成的差異。速率分離過(guò)程主要分為膜分離和場(chǎng)分離兩類。1.膜分離是指在選擇性透過(guò)膜中利用各組分?jǐn)U散速率的差異，而實(shí)現(xiàn)混合

7、物分離的單元操作。主要有：超濾（UF）、納濾（NF）、滲透與反滲透（RO）等，它們都是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程。2.場(chǎng)分離是在外場(chǎng)（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)）作用下，利用各組分?jǐn)U散速率的差異而實(shí)現(xiàn)混合物分離的單元操作，如電泳、熱擴(kuò)散、高梯度磁場(chǎng)分離等。應(yīng)該指出，能量消耗通常是制約傳質(zhì)分離過(guò)程單位產(chǎn)品成本的主要因素，因此降低能耗是傳質(zhì)分離研究的熱點(diǎn)之一。而膜分離和場(chǎng)分離是新型分離操作，具有節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，有著較為廣泛的應(yīng)用前景，我們以后選擇性地介紹膜分離和場(chǎng)分離的一些方法。三、分離方法的選擇選擇分離方法時(shí)主要考慮的因素：1.被

8、分離物系的相態(tài)2.被分離物系的特性3.產(chǎn)品的質(zhì)量要求4.經(jīng)濟(jì)程度7.1.2相組成的表示方法在傳質(zhì)過(guò)程中,為了分析問(wèn)題與設(shè)計(jì)計(jì)算的方便,通常采用不同的組成表示方法。常用的組成表示方法有一、質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度二、質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)三、質(zhì)量比與摩爾比一、質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度1.質(zhì)量濃度指單位體積內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量，對(duì)A組分對(duì)氣體混合物