化学工程基础第4章传质分离基础.

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工程化学基础第二版

工程化学基础第二版工程化学基础第二版是一本专门介绍工程化学基础知识的教材。

本书旨在帮助读者了解工程化学的基本概念、原理和应用，并培养读者的工程化学思维和实践能力。

第一章：引言工程化学是一门研究化学原理和工程应用相结合的学科。

它涵盖了化学、物理、材料科学、能源和环境工程等多个学科领域。

工程化学的发展推动了化工行业的进步和创新，对社会经济的发展起到了重要的推动作用。

第二章：物质结构与性质物质的结构对其性质具有决定性的影响。

工程化学中，我们需要了解不同物质的结构特点，以及它们的物理和化学性质。

通过对物质的结构与性质的研究，我们可以更好地理解和控制化学反应和工艺过程。

第三章：化学平衡与反应动力学化学平衡和反应动力学是工程化学中的重要概念。

平衡常数和速率常数的确定对于理解和设计化学反应过程至关重要。

了解反应速率和平衡条件的影响因素，可以帮助我们优化反应条件，提高反应效率。

第四章：热力学与能量转化热力学是工程化学中的基础学科，研究能量转化和热力学性质。

通过研究热力学循环和热力学平衡，我们可以优化能量转化过程，提高能源利用效率。

第五章：传质与分离技术传质和分离技术在化工过程中起着重要作用。

了解传质机理和分离技术的原理，可以帮助我们设计高效的分离设备和工艺流程，提高产品纯度和产量。

第六章：反应器设计与控制反应器是化工过程中最重要的设备之一。

了解不同类型反应器的设计原理和控制策略，可以帮助我们选择合适的反应器类型，提高反应效率和产品质量。

第七章：工程化学的应用工程化学在各个领域都有着广泛的应用。

从石油化工到生物工程，从环境保护到新能源开发，工程化学的应用涉及到各个方面。

通过学习工程化学的基础知识，我们可以更好地理解和应用工程化学在实际工程中的应用。

结语工程化学基础第二版是一本全面介绍工程化学基础知识的教材。

通过学习本书，读者可以全面了解工程化学的基本概念、原理和应用。

希望读者通过阅读本书，能够培养工程化学思维和实践能力，为工程化学领域的发展和创新做出贡献。

化工基础理论概述PPT

式中 M A、M B ——分别为组分A、B的分子量。
2．质量比与摩尔比质量比是指混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比，其定义式为 mA A mB 摩尔比是指混合物中某组分A的摩尔数与惰性组分B（不参加传质的组分）的摩尔数之比，其定义式为
nA YA nB
式中
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第四章质量传递
4.1.1 概述
4.1.1.1化工生产中的传质过程
4.1.1.2.相组成表示法
4.1.1.1化工生产中的传质过程
动量传递化工三传热量传递质量传递
是指物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下，从一处向另一处的转移，包括相内传质和相际传质两类。
1.传质分离过程：利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的差异来造成一个两相物系，使其中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，达到分离的目的，这一过程称为传质分离过程。以传质分离过程为特征的基本单元操作在化工生产中很多，有：
pG 气相主体
相界面
水
pi
液相主体传质方向
Ci CL 空气+氨气吸收
板式塔 3. 汽液传质塔设备填料塔
(1) 板式塔
无溢流塔板：结构简单、压降小、塔板面积利用率高、弹性小、效率低有溢流塔板：气液两相在设备中要有良好的接触：接触充分，接触面大，相界面不断更新无溢流塔板
解：混合气可视为理想气体，以下标2表示出塔气体的状态。
y A2 0.02
YA2 y A2 0.02 0.02 1 - y A2 1 0.02
pA2 pyA2 101.3 0.02 2.026kPa
cA2 nA2 p A2 2.026 8.018 104 kmol/m3 V RT 8.314 298

化学工程基础第4章传质分离基础分析

第四章传质分离基础
在含有两个或两个以上组分的混合体系中，若有浓度梯度存在，某以组分（或某些组分）将由高浓度区向低浓度区移动，该移动过程称为传质过程。
传质过程可以在单相中进行，也可以是在两相中进行。
两相间传质是分离过程的基础
1、传质分离过程
1-1 分离与人类的关系
一般的化学工业中，用于分离提纯的设备投资在产品生产的整个工艺中占有较大的比例。例如，石油化学工业，分离单元操作的设备投资占总投资的 50%~90%，而且用于分离的操作费用在生产成本中也占有相当大的比重。
1-2 传质分离操作的种类
分离过程可分为机械分离和传质分离。机械分离的对象是非均相的混合物料，利
用该混合物中组分间的密度、尺寸等物性差异将其分离。（过滤、沉降、离心分离等）
传质分离过程是针对各种均相混合物料的分离，如酒精与水德混合物的分离。
沉降
混合物分离操作
非均相混合物的分离
过滤气体溶剂S
同时S不逆向通过（汽化）
对于截面F-F’：
扩散通量J A 传质通量
总体流动造成的传质通量 N A,b (bulk flow)
14
15
1. 总体流动
Nb
Nb(cA/c) Nb(cB/c)
2. A、B做等分子反方向扩散的传递运动
即 JA= - JB
3. 总体流动加快了A的传递速度 NA=JA+Nb(cA/c)
5、干燥干燥指借热能使物料中水分（或溶剂）
汽化，并由惰性气体带走所生成的蒸汽而得到干燥固体的操作。
6、膜分离膜分离是以具有选择性分离功能的材料—
膜为分离介质，在膜的两侧存在一定能量差（压力差、浓度差、电位差）作为动力，各组分透过膜迁移率不同，从而达到分离的目的。

化学工程基础：第四章传质过程

二、液相扩散系数
D f (介质种类, T , CA)
溶剂的缔合参数溶剂的相对分子质量
D
1.859
10 18
(M )1/ 2T V 0.6
溶液温度（非电解质稀溶液）
溶液的粘度溶质的摩尔体积
D 1109 ~ 5109 m2 / s
例4-3 水蒸气在空气中扩散系数的实验测定
将如图所示的装置放在328k的恒温箱内，立管中盛
分子扩散速率与物质性质、浓度差和扩散距离等因素有关。恒温恒压下，组分A相对于组分B作定常态分子扩散时，其扩散速率可用费克定律描述
费克定律：温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一
点处的扩散速率与该处A的浓度梯度成正比，其表达
式为：
N A,0
DAB
dcA dz
NA,0——组分A扩散速率（扩散通量），kmol/（m2·s） ——组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m
扩散相当于通过有效膜的单方向分子扩散，所以
NA
D RTz G
p pBm
(
pA
pAi )
令
kG
D RTz G
p pBm
N A kG ( pA pAi )
kG为气膜传质系数, 单位为mol/m2.s.Pa
2．液膜传质速率方程
同理可得
NA
D zL
cM cBm
(cAi
cA)
令
kL
D zL
cM cBm
中，物质传递主要是分子扩散和涡流扩散两种传质作用
之和，即NA来自DdcA dz
DE
dcA dz
式中 DE 涡流扩散系数 , m2 / s
DE越大，表明流体质点在其浓度梯度方向上的脉动越剧烈，传质速率越高。与分子扩散系数不同，涡流扩散系数不是流体的物

化工基础第四章传质过程.

注意！传质速率方程式有多种形式（浓度的表示方法有多种传质推动力和相应的传质系数）。传质比传热更复杂。
• 作业 • 1.2.3.4
kL

DL
L
c csm
N A p A1 p A 2
1

推动力阻力
kG
N A cA1 cA 2
1

推动力阻力
kL
过程进行的速率
推动力阻力
显然，若流体气体中的湍流愈激烈Re，则δ ，传质阻力也愈小，即1/k。
传质速率方程式能否用于计算？ (cA1-cA2)可求，但k=?（同传热的，k取决于流体物性、流动状况等因素）实验测定经验公式（下一章）。
RT p p dl A
利用边界条件积分后
因整体流动而产生的传递速率分别为 :
N

D
ln
p p Ai

Dp ln Bi
N
N cA 和N
N
c B
A,M
Mc
B,M
Mc
A RTl p p RTl p
A1
B1
由于 p pA1 pB1 pA2 pB2 pA1 pA2 pB2 pB1
对流扩散
N D D dcA
AB
E dz
层流：D占主要地位；湍流：DE占主要地位。
DE——涡流扩散系数。非物性常数，与湍动程度有关，且与流体质点所处位置有关，很难测定。 D——扩散系数。在温度压力不变时为Const.
对流传质
膜模型
c cA1 F
层流底层（DE ≈ 0，分子扩散）
作用物
流体分子
流体质点
作用方式

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;

第四章传质分离基础..

污染物(循环)
杂质原料分离操作废气反应过程循环副产品分离操作产品
废水分离操作洁净水
污染物(循环)
4-1 传质分离过程
4-1.1 分离与人类的关系
人体内的肾小球自来水、纯净水海水的淡化石油的常减压蒸馏工业废气中的有害气体原料的预处理
(2)传质过程的方向和极限
分析氨和空气的气体混合物与水在一恒温、恒压的容器中进行两相接触的传质过程。易溶于水的氨会向液相传递，氨分子跨过相界面进入水中，同时，水相中的氨分子也会有一部分返回到气相中。如两相的量一定，随着过程的进行，气相中的氨浓度会逐渐减小，由气相进入液相的氨分子的速率也逐渐减小，而液相中的氨浓度逐渐增加，由液相返回气相的氨分子的速率也逐渐增加。经过一段时间后，由气相进入液相的和液相返回气相的氨分子的速率会达到一致。同时，各相内氨分子的浓度由于扩散的作用也达到了均匀一致。此时，体系处于动态平衡状态，两相的浓度不再变化，从宏观上看，物质的传递已经停止。如果保持相同的温度和压力，向容器中注入氨气和水，或者直接改变温度或压力，上述动态平衡将会被破坏，但再经过一定的时间后，体系又可达到新的动态平衡。由此，我们可得出相间传质和相际平衡所共有的几点规律。
①一定条件下，处于非平衡状态的两相体系内组分会自发地进行旨在使体系的组成趋于平衡态的传递。经足够长的时间，体系最终将达到平衡状态，此时相间没有净的质量传递； ②条件的改变可破坏原有的平衡状态。如改变后，条件保持恒定，一定时间后，体系又可达到新的平衡。平衡体系的独立变量数(或称自由度)由相律所决定；对于氨、空气和水的体系，有： f=k–Ф+2 = 3 – 2 +2 = 3 ③在一定条件下(如：温度、压力)，两相体系必然存在着一个平衡关系。相平衡关系主要依靠实验测定，很多体系的平衡数据可从有关手册中查到。还有许多描述两相之间浓度关系的方程，例如：亨利定律(Henry)和拉乌尔定律(Raoult)等。

化学工程基础复习提纲

化学工程基础复习提纲第1章绪论 ● 三传一反 ● 单元操作 ● 能量衡算● 单位制和单位换算第4章传热● 传热机理、传热方式● 热传导：傅里叶定律、平壁热传导、圆筒壁热传导傅里叶定律：平壁热传导：（单层）（多层）圆筒壁热传导：（单层）（多层）● 对流传热：牛顿冷却定律、理解利用传热膜系数的经验公式计算方法t dQ dAn λ∂=-∂()21t t A Q -=δλ11111n n n ii i i t t t tQ R b A ++=--==∑∑12211221ln 1)(2ln )(2r r t t l r r t t l Q λπλπ-=-=∑=+-=-=-=-=3111343323221211ln 1)4(2ln 1)4(2ln 1)3(2ln 1)2(2i i i ir r t t L r r t t L r r t t L r r t t L Q λπλπλπλπn t A Q q ∂∂-==λd d 有效膜δt()w Q A T T α=-()w Q A t t α=-传热计算：能量衡算、总传热速率方程、总传热系数能量衡算：单位时间热流体放出的热量=冷流体吸收的热量总传热速率方程：(1)(2)基于换热器管外表面积Ao 的总传热系数：(3) L d A o o π=t tAt 1T 2 T 1 t 2tAt 1T 2 T 1逆流并流2m t KA Q ∆=第5章传质基础● 单相中的传质：了解分子扩散（费克定律）、对流扩散 ● 两相间的传质：双模模型气膜传质速率方程：液膜传质速率方程：第6章吸收● 气液相平衡关系：亨利定律及其应用● 总吸收速率方程：气相总吸收速率方程：液相总吸收速率方程：总传质系数和膜传质系数的关系：Ex p e=mx y e =mXY e =)()()(eA A Y A eA A y A eA A G A Y Y K N y y K N p p K N -=-=-=)()()(A eA X A A eA x A A eA L A X X K N x x K N c c K N -=-=-=(),N =A G A A i k p p -)()()(,,,A i A X A A i A x A A i A L A X X k N x x k N C C k N -=-=-=)()(,,i A A Y A i A A y A Y Y k N y y k N -=-=自然界中传递过程的普遍关系：=过程的推动力过程传递速率过程的阻力。

化工原理各章知识点

化工原理各章知识点化工原理是化工专业的基础课程之一，它主要涉及到化工过程中的一些原理、原理和理论。

下面是化工原理各章节的一些重点知识点的介绍。

第一章：化学工程概述化学工程概述主要介绍了化学工程的定义、发展历程、相关行业和化学工程的各种应用。

通过这一章节的学习，可以了解化学工程的基本概念、发展历史和现状，为后续章节的学习奠定基础。

第二章：物料平衡与能量平衡物料平衡和能量平衡是化工过程设计的基本工具。

学习这一章节，主要掌握物料平衡和能量平衡的基本原理和计算方法，能够进行物料和能量平衡的计算和分析。

第三章：化工流程与流体力学化工流程与流体力学主要介绍了流体在化工过程中的流动原理和流动性能的参数。

掌握这一章节的知识，可以了解流体在管道、泵以及其他设备中的流动特性，同时了解液体和气体的物理性质和计算方法。

第四章：传递过程与传递操作基础传递过程与传递操作基础主要涉及质量传递和能量传递的基本原理和方法。

通过学习这一章节，可以了解质量传递和能量传递的基本概念、原理和计算方法，为后续章节的学习打下基础。

第五章：多相反应与反应器多相反应与反应器是化学工程中的核心内容之一、这一章节主要介绍液相反应和气相反应的基本原理、机理和反应器的种类、结构和设计方法。

掌握这一章节的知识，可以理解多相反应的基本原理和反应器的工作原理，能够进行反应器的设计和优化。

第六章：分离工程基础分离工程基础主要介绍化工过程中的物质分离原理和技术。

学习这一章节，可以了解物质分离的基本原理和方法，能够进行分离工艺的设计和操作。

第七章：化工热力学化工热力学主要涉及化学反应的热力学原理和计算方法。

通过学习这一章节，可以了解化学反应的热力学基本原理和计算方法，能够进行热力学计算和分析。

第八章：化工流程动力学化工流程动力学主要涉及化学反应过程的动力学原理和方法。

学习这一章节，可以了解化学反应动力学的基本原理和计算方法，能够进行反应过程的动力学分析和优化。

第九章：计算机在化学工程中的应用计算机在化学工程中的应用主要介绍了计算机在化学工程中的应用方法和工具。

化学工程基础 ppt课件

烷
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2020/2/17
11
➢ 生物工程
生物化学
生物学生化
工程
化学
工程学
生物技术
化学工程
e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇，时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
2020/2/17
12
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
华大学出版社 ➢ 化学工程基础学习指导. 杨国泰等编. 化学工业出
版社
2020/2/17
2
主讲章节
第一章化学工业与化学工程第二章流体流动与输送第三章传热过程第四章传质分离基础第五章吸收第六章精馏
2020/2/17
3
第一章化学工业与化学工程
§1.1 化学工业概述 §1.2 化学工程学 §1.3 物料衡算与能量衡算
§1.1 化学工业概述
1-1 化学工业的重要性
化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。
2020/2/17
5
触及现代生活的各个角落：
➢ 为农业提供化肥、农药等农用生产资料； ➢ 为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他行
业提供各种配套原材料； ➢ 为微电子、信息、生物工程等高科技产业提
e.g. a. 搅拌 b. 放大效应 D →10 D V（容积）? S（传热器壁面积）? c. 加料
化学实验与化工生产过程比较
2020/2/17
23
项目
原料工艺
设备产品
化学实验
化工生产
数量少、纯度高、配比严格、量大，因来源不同、价格不一、纯

化学工程基础第四章+传质过程

扩散）
如吸收：
溶质A
通过B
相界面
溶剂S 同时S不逆向通过（汽化）
对于截面2：
1、总体流动。 N， NAM ， NBM； 2、A、B做等分子反方向扩散的传递运动即NA,0= - NB,0 3、总体流动加快了A的传递速度 NA=NA,0+NAM
4、总体流动与B的扩散运动方向相反 NB=NB+NBM =0 即有 B为停滞组分。由该式可得NBM= NA,0
dc A N AB DE dz
对流扩散
dc A dz
湍流流体中在进行涡流扩散的同时，也存在着分子扩散。
N AB D DE
层流：D占主要地位；湍流：DE占主要地位。
DE——涡流扩散系数。非物性常数，与湍动程度有关，且与流体质点所处位置有关，很难测定。 D——扩散系数。在温度压力不变时为Const.
又mA n A M A x A nM A , mB nB M B xB nM B ,...... 故a A x A nM A xi nM i x A M A xi M i
i i
2 质量比和摩尔比
• 有时也用一个组分对另一个组分的质量比或摩尔比代表组成，较常见于双组分体系。
3 传质分离操作的种类
• (1) 吸收和解吸 • 气体----液体系统 • 选用合适的液体溶剂(吸收剂)在专用设备中使之与气体充分接触,此时气体中的一个或几个组分由气相转入液相,从而实现对混合气体的分离.这种操作就称为气体的吸收.
• 气体的解吸就是把被吸收的组分从吸收剂中脱除的过程. • 气体的减湿(吸收的一种特殊过程)---气体由气相到液相 • 气体的增湿(解吸,减湿的逆过程)---气体由液相到气相

(完整版)ch4质量传递基础

通常以kg(g)溶质 kg或(g)溶剂 kmol溶质 m3溶液
或摩尔分率 x表e示。
材料工程基础及设备多媒体课件
4.1 传质基本概念
三、平衡溶解度Equilibrium Solubility
平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分接触后，液相溶质组分的浓度不再增加，此时，气液两相达到平衡。
材料工程基础及设备多媒体课件
4.1 传质基本概念
三、平衡溶解度Equilibrium Solubility P、T一定，使一定量的吸收剂与混合气体
接触，溶质便向液相转移，这个传质过程直至液相中溶质达到饱和，浓度不再增加为止，此时气液两相达到平衡，这个饱和浓度就叫做气体溶质在液体中的溶解度。
溶解度要大，反之，要小；
材料工程基础及设备多媒体课件
4.1 传质基本概念
二、吸收
4．挥发度（小），操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，因为离开吸收设备的气体往往为吸收剂所饱和，吸收剂的挥发度愈大，则吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失愈大。
5．粘性（小），粘度要低且在吸收过程中不易产生泡沫，塔内气液接触良好和塔顶气液分离易于实现，且输液功耗小；
第四章质量传递基础
4.1 传质基本概念 4.2 分子扩散传质 4.3 对流传质 4.4 传质与化学反应
材料工程基础及设备多媒体课件
4.1 传质基本概念
一、传质过程二、吸收三、平衡溶解度四、亨利定律五、相平衡与吸收过程的关系
材料工程基础及设备多媒体课件
4.1 传质基本概念
一、传质过程
传质过程是指物质通过相界面从一相迁移至另一相的过程，以下图示意：
材料工程基础及设备多媒体课件

《工程化学基础》第4章资料

将 Qp = H2 H1 = H 代入 U = Q + W = Qp + ( pV) 可得： U = H pV 当反应物和生成物都为固态和液态时，反应的 pV 值很小，可忽略不计。
故
H U
14
有气体参与的化学反应对有气体参加或生成的化学反应，pV 值较大，但又把温度不太低、压力不太高的实际气体近似为理想气体，那么在两个状态下：状态I，气态反应物的状态方程式为 p1V1 = n1RT；状态II，气态生成物的状态方程式：p2V2 = n2RT；在等温等压条件下，有： p1= p2 = p，T1 = T2 = T，pV= nRT 即其中 H = U + n (g)RT
6
热力学第一定律
热力学第一定律又称能量守恒定律
U – (Q + W) = 0 Q 称为热与途径（或过程）有关或 U = Q + W
焦耳等人发现的
(4. 1)
W 称为功
7
热和功的性质
Q > 0，表明系统对环境吸热； Q < 0，系统对环境放热； W > 0，系统接受环境作功； W < 0，系统对环境作出功。
17
四、标准摩尔生成焓和标准摩尔焓变
1. 盖斯定律化学反应的反应热（恒压或恒容下）只与物质的始态或终态有关而与变化的途径无关。例如：
始态 C(石墨) + O2(g)
H r m, 3
Δ H r m, 1
I
终态 CO2(g)
H r m, 2
II
1 CO(g) O 2 (g) 2
II
有： Δ r H m, 1 = r H m, 2 + r H m, 3
22

化学工程基础课件

生产基本化工产品的企业以化学方法为主进行产品加工的企业
➢中国：
化学工业包括：
2020/8/5
基本化学工业
化肥工业
石油化学工业
其他化学工业
13
1-5 化工生产工艺及流程
化工生产过程：
有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。
原料
（1）
预处理
单元操作的结果只改变物料的物理性质
化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺序组合而成
2020/8/5
17
流程图
描述从物料开始，经过一系列按一定顺序并相互衔接的单元操作和反应过程，生产合格产品的生产工艺过程称为化工工艺流程。用图表示的化工工艺流程称为化工工艺流程图。
类型有：工艺流程框图、装置流程图、管线图、带控制点的流程图等。
烷
直接氧化法: C2 H 4 0.5O2 EO
2020/8/5
10
➢ 生物工程
生物化学
生物学生化
工程
化学
工程学Biblioteka 生物技术化学工程e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇，时间缩短了十分之九，能量消耗减少了60％。
2020/8/5
11
1-3 化学工业的特点
与人类的生存和发展息息相关
供新型化工材料和新产品； ➢ 为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；
➢ …………
2020/8/5
5
化学工业
人类生存密切相关
—— 衣食住行 —— 能源
开源节流
—— 国防和科技现代化
—— 环保
2020/8/5
6
1-2 化学工业的发展

化工分离工程分章重点

化工分离工程第一章化工分离工程概述分离过程的分类：机械分离、传质分离传质分离过程用于各种均相混合物的分离，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（如热量、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（ESA ）或物质媒介（MSA ），有时也可两种同时应用。

蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附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，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。

气体扩散、热扩散、电渗析、电泳、反渗透、超过滤分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度，其定义为2211//j i j i s ijx x x x =α分离方法的选择可行性、分离过程类别的选择、产品的价格、产品的热敏性、物质与分子的性质、经济性、安全与环保、经验分离过程类别的选择▪ 分子特性：分子重量、V an der Waals 体积、Van der Waals 面积、偶极矩、极化度、双电常数、电荷、旋转半径▪ 热力学与传递性质：蒸气压、溶解度、吸附活性、扩散特性第二章精馏蒸馏（Distillation ）：借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作方法。

简单蒸馏（simple distillation)：混合液受热部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝，分批收集不同组成的馏出液产品。

平衡蒸馏（equilibrium distillation)：釜内液体混合物被部分汽化，使气相与液相处于平衡状态，然后将气相与液相分开，是一种单级蒸馏操作。

精馏（rectification)：液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。

化学工程基础第4章传质分离基础

3．单相对流传质速率方程（1）气相对流传质速率方程
Dp NA (pAG pA i ) RTδ G pBm
NA kG ( pAG pAi )
Dp kG RT G pBm
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k G——以分压差表示推动力的气相传质分系数（给质系数）， kmol/（m2· s· kPa）。
N A =传质系数×吸收的推动力
常见的传质分离操作：
1、蒸馏分离液体混合物的单元操作。过程：对混合液加热使混合液部分汽化造成不平衡的气相和液相，利用各组分挥发性的差异，使挥发性大的组分向气相的净传递，挥发性小的组分向液相的净传递，将混合液分离。
2、吸收与解吸分离气体混合物的操作单元。利用各组分在同一溶剂中的溶解度不同，在混合气体中加入某种溶剂，使溶解度大的组分向液相转移。
N A k x ( xi x)
k x ckL
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液相
给质系数，kmol/（m2· s· kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液相
给质系数，kmol/（m2· s）；
给质系数=f (雷诺数、流体物性、界面状况）
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2、两相间的传质模型
若推动力以气相摩尔分率表示：
N A k y ( y yi )
k y——以气相摩尔分率表示推动力的气相给质系数，
kmol/（m2· s）；
∵
pAG py
pAi pyi

k y pkG
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（2）液相对流传质速率方程
NA kL ( cAi cAL )
DL c kL L cSm
如果在吸收过程中伴有化学反应的，称为化学吸收。被吸收的气体从吸收剂中脱除的过程，称为解吸。 3、液液萃取分离液体混合物的单元操作。在液体混合物种加入与其不想混溶的选定的溶剂，形成不平衡的液液两相，利用各组分在两液相中溶解度不同而分离固定的组分。含萃取剂的相称为萃取相，含萃取剂较少的相称萃余相。

化学工程基础复习资料总结

《化学工程基础》复习资料化学与化工学院应用化学专业彭梦杰0815020219 第二章、流体流动与输送1、连续性假定：化学工程中所研究的液体流动规律，不论是液体分子的微观运动，还是流涕在生产装置内的整体机械运动，它都是由无数流体质点所组成的连续介质，因此可以取大量流体分子组成的微团为流体运动质点，并以这样的质点为研究对象。

2、理想流体：无黏性、在流动中不产生摩擦阻力的流体。

3、相对密度：物质密度与4℃纯水密度之比，用符号d表示，量纲为一。

4、平均密度：各组分密度与其相对体积分数乘积之和。

5、流体静力学方程应用：U行管压差计、微差压差计、液位计、液封。

6、流量：单位时间内通过导管任意横截面积的流体量为流量。

7、流速：单位时间内流体在导管内流过的距离称为流速。

8、流速的选择：建设投资费用和运行操作费用综合考虑经济流速。

9、稳态流动：在流体流动系统内，任一空间位置上的流量、流速、压力和密度等物理参数，只随空间位置的改变而改变，而不随时间变化的流动。

10、层流：管中流动流体的质点只沿管轴方向平行流动，而不作垂直于管轴的径向扰动。

（或称滞留）11、湍流：管中流动流体的质点相互扰混，使六题质点的流动速率和方向呈现不规则变化，甚至形成涡流。

（或称紊流）12、黏性：流体流动时，往往产生阻碍流体流动的内摩擦力的流动特性。

13、黏度：一般由实验测定，与压强关系不大，但受温度影响。

液体的黏度随温度的升高而减小，气体的黏度随温度的升高而增大。

单位1P=100cP=0.1Pa·s=0.1N·s·m-214、运动黏度：流体黏度μ与密度ρ之比，符号用ν表示，单位m2·s-115、边界层：壁面附近流速变化较大的区域，u=0~99%u，流动阻力主要集中在此区域。

16、主流区：流苏基本不变化，u≥98%u，流动阻力可忽略。

17、稳定段长度L：流体流动从管道入口开始形成边界层起直到发展到边界层在管道中心汇合为止的长度。