ch1_1化工传质与分离过程
化学工程基础第4章传质分离基础分析
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。
第七章__传质与分离过程概论
对流传质速率方程为： NA=kL(cAi-cAo） 比较可得：
3、表面更新模型 表面更新模型的要点： ① 该模型同样认为溶质向液相内部的传质为非稳态 分子扩散过程； ②否定表面上的流体单元有相同的暴露时间，而认为 液体表面是由具有不同暴露时间（或称“年龄”）的液面 单元所构成。 为此，丹克沃茨提出了年龄分布的概念，即界面上各 种不同年龄的液面单元都存在，只是年龄越大者，占据的 比例越小； ③不论界面上液面单元暴露时间多长，被置换的概率 是均等的。单位时间内表面被置换的分率称为表面更新率， 用符号S表示。
②随着接触时间的延长，溶质A通过不稳态扩散方式 不断地向流体单元渗透。 ③流体单元在界面处暴露的时间是有限的，经过时间 后θc，旧的流体单元即被新的流体单元所置换而回到液 相主体中去。在流体单元深处，仍保持原来的主体浓度不 变。 ④流体单元不断进行交换，每批流体单元在界面暴露 的时间都是一样的。
按照溶质渗透模型，溶质 A在流体单元内进行的是一 维不稳态扩散过程，可导出组分A的传质通量为：
JA-组分A的扩散质量通量（即单位时间内，组分A通 过与扩散方向相垂直的单位面积的质量），kg/(m2·s)； DAB-组分A在组分B中的扩散系数，m2/s； dcA-组分A扩散方向的质量浓度梯度，(kg/m3)/m。
该式表示在总质量浓度不变的情况下，由于组分A （B）的质量浓度梯度所引起的分子传质通量，负号表明 扩散方向与梯度方向相反，即分子扩散朝着浓度降低的方 向进行。 费克第一定律仅适用于描述由于分子传质所引起的传 质通量，但一般在进行分子传质的同时，各组分的分子微 团常处于运动状态，故存在组分的运动速度。为了更全面 地描述分子扩散，必须考虑各组分之间的相对运动速度以 及该情况下的扩散通量等问题。
上述扩散过程将一直进行到整个容器中A、B两种物质 的浓度完全均匀为止，此时，通过任一截面物质A、B的净 的扩散通量为零，但扩散仍在进行，只是左、右两方向物 质的扩散通量相等，系统处于扩散的动态平衡中。 J=JA+JB=0 （7-18）
传质分离过程_绪论
WHY
Why Separate?
WHY
一般化工生产过程：
煤 石油 天然气 生物质
化 工 原 料 反应 分离
产 品
一、分离过程的地位
化工生产
反应（Reactive） 分离 萃取物 （Extractive Natural raw material） 配制（Formulation） 分离
分离
例1：乙烯水合生产乙醇
分离因子与1的偏离程度表示组分之间分离的难易程度。
当αij＝1时，两组分在两产品中的含量相同，无法实现分 离； 当αij接近1时，两组分在两产品中的含量相近，难以实现 分离； 当αij远离1时，两组分在两产品中的含量差别大，容易实 现分离。
减压
液体
挥发度 海水淡化生 （蒸汽压） 产纯水；吸 有较大差 收液的解吸。 别
精 馏
原料 相态： 汽、液 或汽液 混合物
分离媒介： 热量，有时 用机械功
同上
石油裂解气 的深冷分离； 苯、甲苯、 二甲苯的分 离。
V
吸 收 蒸 出
萃 取 或 共 沸 精 馏
原料 分离媒 相态： 介：
MSA
分离原 工业应 理： 用：
二、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。
——面向21世纪社会和经济可持续发展 的重大课题。
化学工业污染来源：
未回收的原料 未回收的产品 有用和无用的副产
原料中的杂质
工艺的物料省耗
废物最小化？
清洁工艺终合考虑：
●
合理的原料选择；
● 反应路径的清洁化； ● 物料分离技术的选择； ● 确定合理的流程和工艺参数。
贾绍义《化工传质与分离过程》(第2版)章节题库-第5章 液-液萃取【圣才出品】
8．与单级萃取相比，如果溶剂比、萃取相浓度相同，则多级逆流萃取可使萃余分数 （ ）。
A．增加 B．减小 C．不变 D．不确定 【答案】B
9．纯溶剂单级萃取
一定，若溶质分配系数 kA 越大，则所需溶剂比 S/F（ ）。
A．增加
3 / 21
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减小
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5．某液相组成
萃取时，加入等量的纯溶剂 S 后，组成
5 / 21
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【答案】0.4；0.1
三、判断题 1．萃取是利用原料液中各组分的密度差异来进行分离液体混合物的。（ ） 【答案】×
2．溶剂 A 在萃取相和萃余相中分配系数 kA＞1，是能否采用萃取分离的必要条件。（ ）
【解析】直角三角形相图直角顶点表示纯稀释剂，三角形的斜边上的点表示 A＋S 二
元混合物，三角形内任一点 M 表示 A＋B＋S 三元混合物。
二、填空题 1．转盘萃取塔中，对于正系统 较为有利。 【答案】连续；分散
物系，传质方向从______相向______相传质
2．为提高萃取分离效果，分散相应选择______、______的液相。 【答案】体积分率大；不润湿设备
馏方法很不经济。
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（2）原料液在蒸馏时形成恒沸物，用普通蒸馏方法不能达到所需的纯度。
（3）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采用蒸馏方法须将大量原
溶剂汽化，能耗很大。
2．对于一种液体混合物，根据哪些因素决定是采用蒸馏方法还是萃取方法进行分离？
答：对于一种液体混合物分离，从技术上的可行性和经济上的合理性来说，在下列情 况下采用萃取方法更为有利。
化工传质与分离过程
化工传质与分离过程
一、化工传质与分离过程
1. 定义
化工传质与分离过程指的是通过物理、化学或其他方式将原料中的物
质从一种物料中分离出来的过程，而另一种物料就是传质该物质的媒介。
2. 目标
将原料通过不同方式分离，将其形成符合工艺要求的单一物质料或多
种物质料。
3. 方法
（1）蒸馏：即利用不同沸点液体的差别，用蒸汽来将高沸点液体蒸发，得到更高沸点或低沸点液体；
（2）萃取：即利用萃取剂把溶解物从溶液中萃取出来分离；
（3）透析：即利用分子过滤的原理，将分子的大小作为界限，把分子
大的物质离开分子小的物质，得到分离的结果；
（4）聚类：即利用物料聚合的方法，将多种物料按照一定的聚类规则，聚合成一定形态一致的多种物料，进行分离；
（5）沉淀：即利用水溶液的pH值或溶质的活性，把有溶解或悬浮的
物质分离为比较纯净的物质。
4. 作用
（1）物料的分解：将原料中的物质按照一定的分离过程，分解成多种
物质；
（2）物料的提纯：将原料中的物质通过分离过程，可以提纯成单种物料，使之更加纯净；
（3）物料的精制：将原料中中的物质通过传质分离，可以使溶液中的物质增添成分，以达到高精度处理；
（4）物料的控制：通过传质分离，可以控制几种物料中比例、浓度和均匀性，以达到高效率工艺。
5. 应用
化工传质分离过程用于各种化工行业中，如原油加工，把原油分成石油气体、石油液体和各类残渣，并可获得更多的油产品；在电解废水处理中，能有效分离废水中的铁离子和阴离子，使铁离子含量尽可能降低；在食品饮料行业中，能有效把原料中的活性成分分离出来，以符合食品饮料行业的要求。
15-16学时 一、传质单元数法 《化工传质与分离过程》教学课件-文档资料
H OG V KY a
气相总传质 单元高度
N OG
dY 气相总传 Y2 Y Y * 质单元数
Y1
Z HOG N OG
一、传质单元数法
令
H OL L K X a
液相总传质 单元高度 液相总传 质单元数
N OL
X1
X2
dX X *X
Z H OL N OL
填料的有效比表面积 a 很难确定，通常将 KY a 及KX a 作为一体
吸收塔的理 论级模型
二、等板高度法
设完成指定分离任务所需理论级为NT，则所需 的填料层高度可按下式计算：
Z N T HETP
理论 级数 等板 高度
填料层等板高度的意义：分离效果与一个理论 级的作用相当的填料层高度。
二、等板高度法
2. 理论级数的确定 (1) 逐级计算法 平衡关系 Y * mX 操作关系 由 YI =Y2 ( a)
A
A 1
A
克列姆塞尔方程
二、等板高度法
溶质的吸收率
Y1 Y2 A Y1
溶质的最大吸收率
溶质的相对吸收率
ln NT
A,max
Y1 Y2* Y1
A,max
Y1 Y2 Y1 Y2*
代入整理得
A 1 1 ln A
克列姆塞尔方程
克列姆塞尔算图
关系曲线图
练 习 题 目
思考题 1.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？ 2.气相总体积吸收系数与气相总吸收系数有何不同 之处？ 3.脱吸因数和吸收因数有何物理意义？ 4.吸收塔计算中的理论级表示何种含义？ 5.填料层的等板高度表示何种含义？ 作业题: 7、8、9
简述传质分离过程在化工生产中的意义及应用,并举例说明[总结]
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简述传质分离过程在化工生产中的意义及应用，并举例说明传质分离过程是指一类以质量传递为主要理论基础、用于各种均相混合物分离的单元操作。
按物理化学原理，工业常用的传质分离操作可分为平衡分离过程和速率分离过程两大类。
传质分离过程在化工生产过程中占有极其重要的地位。
无论是从天然物料中提取产品，还是人们通过化学反应制取所需要的产品都离不开分离过程，通过分离过程从混合物中提取需要的产品，除去其中有害的杂质。
在很多情况下，一个新产品的生产过程能否实现并不取决于是否能够实现其化学合成，而是取决于能否用有效的方法从反应生成的混合物中将该产品提取出来。
一个产品的使用价值与价格常常因其中杂质的去除、纯度的提高而成倍甚至成10倍地提高。
生产过程中未反应原料的回收利用、反应副产物的分离与利用以及生产中“三废”的处理对于降低产品成本，保护环境将起重要作用。
这些都需要通过采用适当的分离方法来实现。
因此，分离过程常成为生产过程成败与提高经济效益的关键。
早在公元前，人们就知道从矿石中提取金属和从植物中提取药物的方法，这些是传质分离过程最早的应用。
在近代化学工业的发展过程中，传质分离过程起了特别重要的作用。
例如：经传质分离制得纯净的氮氢混合气,使合成氨的工业生产成为可能;将原油分离制得各种燃料油、润滑油和石油化工原料，后者是石油化工的基础。
同样，没有分离提纯制得高纯度的乙烯、丙烯、丁二烯等单体，就不可能生产出各种合成树脂、合成橡胶和合成纤维。
几乎没有一个化工生产过程是不需要对原料或反应产物进行分离和提纯的。
用来作为传质分离装置的高耸塔群是化工厂最醒目的标志，而且传质分离过程的应用不限于化学工业的范围，例如核工业用各种分离方法提取核燃料，并对其废弃物进行后处理。
可以说在现代生活中，从航天飞机到核潜艇、从生物化工到环境保护，都离不开对混合物的分离。
下面就按照平衡分离过程和速率分离过程两大类分别加以介绍：1、平衡分离过程借助分离媒介（如热能、溶剂和吸附剂），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。
化工基础第四章传质过程课件
a
AV V
A
同理摩尔浓度：
C
n A
xn A
x
C
AV V
A
C n 混合物的总摩尔浓度。 V
对于气体混合物
np C A A
A V RT
c
m A
Mn AA
Mp AA
AV
V
RT
气体混合物的总摩尔浓度为：
Cn p V RT np
y A A An P
• 气体混合物的摩尔比可用分压比表达如下：
Y
n A
•p
4 相际传质过程
界面
气 组分 相 主 体
组分
液
相
主
体
相际传质示意图
二 相组成的表示方法
• 1 质量分率(工程制用重量分率)和摩尔分率 • 某组分的质量占总质量的分率或百分率. • 对含A、B、C、…..的均相混合物有
a
m A
,a
m B
,
a
m C
,........
A mB mC m
a a a ...... 1
终点： 浓度差为〇
扩散快慢？
➢扩散通量：
单位面积上单位时间内扩散传递的物 质量，单位为kmol/(m2•s); • 影响因素: • 物质性质 浓度差 扩散距离 等有关
➢ 费克(Fick)定律：扩散通量与浓度梯度成正比。
对于组分A
N
D
dcA
dc A
浓度梯度
A,0
AB dl dl
气体 N
D AB
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
化工传质与分离过程_范文模板及概述
化工传质与分离过程范文模板及概述1. 引言1.1 概述化工传质与分离过程是化学工程领域一个重要的研究方向。
传质作为化工过程中物质转移的基本现象，对于提高反应效率，优化分离过程以及实现工业生产具有至关重要的作用。
分离过程则是指将混合物中的不同组分分离出来的一系列工艺和技术手段。
本文将结合传质基础知识，探讨传质在分离过程中的作用以及分离过程对传质性能的影响，并进一步探讨如何优化实际分离过程以提高效率。
1.2 文章结构本文总共包括五个主要部分：引言、传质基础、分离过程概述、传质与分离过程的关系和结论。
在引言部分，我们首先概述了化工传质与分离过程的研究背景和意义，并介绍了本文所涵盖的内容。
之后，文章将详细阐述传质基础知识，包括传质定义、传质机制和传质模型。
接着，在第三部分中，我们会对各种常见的分离过程进行概述，包括定义、分类和应用领域。
第四部分将重点讨论传质在分离过程中的作用以及分离过程对传质性能的影响，并探讨如何通过优化过程来提高效率。
最后，在结论部分，我们将总结文章的主要观点和要点，并展望未来发展方向。
1.3 目的本文的目的是介绍化工传质与分离过程的基础知识和关系，并探讨如何通过优化分离过程来提高传质性能。
通过深入了解传质基础知识和各种常见的分离过程，读者可以更好地理解传质在实际工程中的应用。
此外，本文还旨在为相关领域研究者提供一个全面而清晰的概述，帮助他们在自己的研究项目中更好地设计和优化分离过程。
2. 传质基础2.1 传质定义传质是指在不同相的两个物质之间发生物质或能量交换的过程。
在化工领域中，传质通常涉及物质的扩散、溶解和析出等过程。
2.2 传质机制传质机制是指描述物质在不同相之间传递的方式和规律。
主要有以下几种传质机制：2.2.1 扩散扩散是指物质由浓度高的区域向浓度低的区域自发移动的过程。
根据扩散介质的性质，可以分为气体扩散、液体扩散和固体扩散三种形式。
2.2.2 对流对流是指由于流体的运动而导致物质传递的过程。
(NEW)贾绍义《化工传质与分离过程》(第2版)笔记和考研真题详解
目 录绪 论0.1 复习笔记0.2 名校考研真题详解第1章 传质过程基础1.1 复习笔记1.2 名校考研真题详解第2章 气体吸收2.1 复习笔记2.2 名校考研真题详解第3章 蒸 馏3.1 复习笔记3.2 名校考研真题详解第4章 气液传质设备4.1 复习笔记4.2 名校考研真题详解第5章 液-液萃取5.1 复习笔记5.2 名校考研真题详解第6章 固体物料的干燥6.1 复习笔记6.2 名校考研真题详解第7章 其他传质与分离过程7.1 复习笔记7.2 名校考研真题详解绪 论0.1 复习笔记一、传质分离方法的分类依据物理化学原理的不同，传质分离过程可分为平衡分离和速率分离两大类。
1平衡分离过程平衡分离过程是指借助分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等），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的过程。
根据两相状态的不同，平衡分离过程可分为：（1）气液传质过程，如吸收（或脱吸）、气体的增湿和减湿。
（2）汽液传质过程，如液体的蒸馏和精馏。
（3）液液传质过程，如萃取。
（4）液固传质过程，如结晶（或溶解）、浸取、吸附（脱附）、离子交换、色层分离、参数泵分离等。
（5）气固传质过程，如固体干燥、吸附（脱附）等。
在平衡分离过程中，i组分在两相中的组成关系常用分配系数（又称相平衡比）K i来表示，即K i值的大小取决于物系特性及操作条件（如温度和压力等）。
组分i和j的分配系数K i和K j之比称为分离因子αij，即通常将K值大的当作分子，αij一般大于1。
当αij偏离1时，可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，a ij越大越容易分离。
2速率分离过程速率分离过程是指借助某种推动力，如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用，某些情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物分离操作的过程。
速率分离过程可分为：（1）膜分离；（2）场分离。
二、传质设备1对传质设备性能要求（1）单位体积中，两相的接触面积应尽可能大，两相分布均匀，避免或抑制短路及返混；（2）流体的通量大，单位设备体积的处理量大；（3）流动阻力小，运转时动力消耗低；（4）操作弹性大，对物料的适应性强；（5）结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行可靠安全。
化工传质与分离过程
化工传质与分离过程化工传质与分离过程指的是在化工行业中，通过传质过程和分离过程实现物质的转移和分离操作。
传质过程是指物质在不同相（包括气相、液相和固相）之间的传递过程，分离过程则是将混合物中的不同组分进行分离的过程。
本文将对传质与分离过程的基本原理以及常用的传质与分离技术进行详细介绍。
一、传质过程传质过程主要包括质量传递和能量传递两个方面，其中质量传递是指物质在不同相之间的传递过程，能量传递是指通过传质过程实现能量的转移。
传质过程的基本原理为溶质在物理力场的作用下从高浓度处向低浓度处传递，经典的传质过程有扩散、对流和反应等。
1.扩散：扩散是指溶质由高浓度处向低浓度处自发传递的过程，其主要原理是在浓差梯度作用下，溶质由高浓度区域经过空间的携带和碰撞，向低浓度区域移动，直到达到平衡。
扩散过程可以分为分子扩散、界面扩散和体扩散等。
2.对流：对流是指溶质在流体介质中由于流场的存在而引起的传递过程。
对流传质主要分为强迫对流和自然对流两种类型。
强迫对流是通过外加的外力使得流体产生不均匀速度场，从而引起的传质；自然对流则是由于温度和密度的差异，引起流体的密度变化，进而形成流体的自然循环。
3.反应：反应传质是指传质过程中 beginspace 同时 Beginspace 进行化学反应的传质过程。
在反应传质过程中，溶质通过扩散或对流到达反应界面，参与反应之后再分散到溶液中。
传质过程的研究对于理解物质转移和分离过程的机理、改进传质分离过程的性能和优化操作条件具有重要的意义。
二、分离过程分离过程是指将混合物中的不同组分分离出来的操作过程，常用的分离技术有凝固、蒸馏、萃取、吸附和膜分离等。
以下将详细介绍其中的几种分离技术。
1.凝固：凝固是指物质由液体状态转变为固体状态的过程。
这种分离方法常用于分离固体颗粒和溶液之间的混合物，通过凝固可以将溶液中的固体颗粒分离出来。
2.蒸馏：蒸馏是一种利用物质的沸点差异进行分离的方法。
通过加热混合液体，使其中沸点较低的组分先从液体中蒸发出来，然后再冷凝成液体，从而实现分离不同沸点组分的目的。
化工传质与分离过程
教学安排
八、课程远程辅助教学
➢《化工原理》在线开放课程
网址：https:///
中国大学MOOC 搜索 化工原理 点击
学习目的 与要求
绪论
通过绪论学习，应了解分离过程在化工中的 应用；掌握相际传质过程与分离的关系、传质单 元操作的主要类型及分离过程的分类方法。
一、分离过程在化工中的应用
反应过程
分离过程
原料
反应产物
示例 三氯甲烷的制备
目的产物 副产物
分离过程 目的产物 原料
副产物
示例 炼油过程
一、分离过程在化工中的应用
大型化工装置
炼油生 产装置
一、分离过程在化工中的应用
大型化工装置
乙烯生 产装置
一、分离过程在化工中的应用
大型化工装置
聚酯生 产装置
一、分离过程在化工中的应用
二、一般系统理论的内容
（三）系统的结构与功能 1.系统的结构与功能是辩证的统一 2.结构与功能的界限是相对的、可变的 3.任何系统的功能都可概括为“对环境作出反应”
三、一般系统理论与护理
(一)用系统的观点看待人 1、人是一个自然、开放、动态的系统 2、人是具有主观能动性的系统
三、一般系统理论与护理
2005 3)W. L. McCabe, J. C. Smith. Unit Operations of
Chemical Engineering, 6th ed. New York: McGraw. Hill Inc., 2001
教学安排
七、有关要求 1)按时交作业，无特殊情况补交作业无效。 2)独立完成作业，有抄袭者发现后返回重做并影
响平时成绩。 3)累计欠作业1/3者取消考试资格。 4)点名或抽查累计3次未到者取消考试资格。 5)讲授内容和顺序与教材不完全相同，请认真做
ch1_1化工传质与分离过程
吸收时假定惰性组分B不进入液相，溶剂S没有显著挥发 在吸收塔截面上，B和S的摩尔流量不变 以B和S的量作基准表示A分别在气相、液相中的浓度，可简化吸收计算
液相中溶质A的摩尔数 ＝ x X= 1 x 液相中溶剂S的摩尔数
X、Y定义
Y=
y 气相中溶质A的摩尔数 ＝ 气相中惰性组分B的摩尔数 1 y
精馏：接近饱和温度下操作，轻、重组分传递方向相反，即双向传质
吸收：远离饱和温度下操作，溶剂无显著汽化，溶质进入液相，即单向传质
第二章 吸收>>2.1.2亨利定律>>H与E的关系
若 溶液浓度c kmol(A)/m3、密度ρ kg/m3,溶质A和溶剂S分子量分别为MA和MS
则1m3溶液中，A为c kmol, ρkg 溶液，溶剂S为：
1 EM S 即： ＝ ， H
简化：稀溶液，c 很小，
或H＝
EM S
第二章 吸收>>2.1.2亨利定律>>m与E的关系
若 系统总压P
则 溶质分压 p=Py , 代入 p*=Ex 得 Py*=Ex 与 y*=mx 比较，得m=E/P 即 p*=Py*
第二章 吸收>>2.1.2亨利定律>>用X和Y表示
化工传质与分离过程
第二章 吸收>>概述
吸收处理对象
吸收基本原理 物理吸收： 化学吸收： 各组分溶解度差异
气体混合物各组分能否在溶剂中发生化学反应
气体混合物
吸收目的： 制取产品及回收有用物质，如用水吸HCL气体制取盐酸。 净化气体：原料气净化，防止污染。 制备溶液 吸收分类 物理，化学吸收 单组分，多组分吸收
第二章 吸收>>2.1气-液相平衡>>亨利定律
7 传质与分离过程概论
萃取：选择性系数β
7.1 概 述 (Introduction)
6. 分离方法的选择 分离的可行性 是否能分离
物料的物理化学性质 是否好分离 生产的处理规模 是否分离快
投资及运行的经济性 是否成本低 安全与环保 是否环保
发展趋势 1）传统分离技术改造： 如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。
2）新型分离过程开发：
浓度梯度成正比。 扩散面
dC A J A D AB dZ
DAB─A的扩散系数，m2/s Z
7.2 分子扩散与对流扩散
二、双组分混合物中的一维稳定分子扩散 1. 等分子反向扩散
pA1
A B F
pA2
pB1 1
P
pB2 2
P
F’
7.2 分子扩散与对流扩散
对任一截面FF’来说，根据费克定律，A的扩散 通量为: dC A
速率分离
7.1 概 述 (Introduction)
(1)气(汽)－液接触传质过程 精馏：利用液体混合物中各组分饱和蒸汽压或沸点 或挥发性的差异而将各组分分离开来; 吸收：利用气体混合物中的各组分在某种溶剂中的 溶解度不同而将各组分分离开来; 增（减）湿：不饱和气相与温度比它高的热水接触 为增湿；含水蒸气的饱和湿气体与温度比它低的冷 水接触为减湿。
缺点：造价较高，易堵塞 难清洗。
7.1 概 述 (Introduction)
（二）板式塔
7.2 分子扩散与对流扩散
分子扩散 传质机理 对流传质
一、分子扩散与费克定律
1.分子扩散(molecular diffusion) 定义：单一相内、在有浓度差异存在的条件下， 分子的无规则运动造成的物质传递现象。
mC mA mB wA , wB , wC , m m m
传质分离过程教学设计 (2)
传质分离过程教学设计一、背景简介传质分离是化工工程中常见的一种分离工艺，其原理是利用不同物质在不同介质中扩散或渗透速率不同的差异，实现物质分离。
本教学设计旨在通过理论基础讲解、计算实例演练和实验操作等方式，提高学生对传质分离过程的理解和掌握能力。
二、教学目标1.了解传质分离的基本概念和基本原理。
2.学习传质分离的计算公式及其应用。
3.掌握传质分离实验中的相关操作方法和注意事项。
4.提高学生的实验操作能力和数据处理能力。
三、教学内容1. 传质分离的基本概念和基本原理讲解内容包括：1.传质分离的定义和分类。
2.传质分离的基本原理和影响因素。
3.传质分离的术语及其含义。
4.传质分离在工业生产中的应用。
2. 传质分离的计算公式及其应用讲解内容包括：1.基于质量守恒和物质平衡的传质方程。
2.浓度梯度与传质速度的关系。
3.不同传质形式的计算公式及应用。
4.传质分离过程的计算实例讲解。
3. 传质分离实验的相关操作方法和注意事项讲解内容包括：1.实验室安全和操作规范。
2.实验中使用的设备和试剂。
3.实验中涉及到的数据采集和处理方法。
4.实验结果的分析和讨论。
4. 实践环节在教学过程中，安排学生参与传质分离实验操作，并让学生使用已学知识对实验数据进行分析和处理。
通过实践环节，让学生加深对传质分离原理的理解和实验技能的掌握。
四、教学方法采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过PPT讲解、实例演示等方式传达知识点。
2.互动讨论：鼓励学生在教学过程中参与课堂讨论，提高学生的思辨和创新能力。
3.实验操作：安排学生参与传质分离实验操作，提高学生的实验操作技能和数据处理能力。
4.评估反馈：通过考试、实验报告等方式对学生进行评估，及时调整教学进度和方式。
五、教学评估1.考试：考查学生对传质分离原理和应用方面的掌握能力。
2.实验报告：对学生实验数据处理和结果分析能力进行评估。
3.课堂表现：包括学生参与度、提问能力和思考能力等方面的评估。
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第二章 吸收>>概述
吸收处理对象
吸收基本原理 物理吸收： 化学吸收： 各组分溶解度差异
气体混合物各组分能否在溶剂中发生化学反应
气体混合物
吸收目的： 制取产品及回收有用物质，如用水吸HCL气体制取盐酸。 净化气体：原料气净化，防止污染。 制备溶液 吸收分类 物理，化学吸收 单组分，多组分吸收
作业
P142：1
第二章 吸收>>概述>>吸收举例
第二章 吸收>>概述>>吸收与精馏的差异
共同点： 差异：
分离均相混合物，气-液传质
精馏：加热或冷却，混合物体系内部产生 吸收：外界引入另一相（如吸收剂） 精馏：直接可获得较纯的轻、重组分 吸收：不能直接获得较纯的溶质，需再次分离操作
产生第二个物相
1, 则Y*＝mX
例2-1，2-2，P75～76
第二章 吸收>>2.1气-液相平衡>>吸收剂选择
溶解度 选择性 挥发度 粘性 其它 溶质A较大溶解度；操作条件改变，溶解度变化大
对溶质A溶解度大、惰性组分B的溶解度小
溶剂S的挥发度小，或基本不挥发
溶剂S的粘性小，有利于流体流动
无毒、无腐蚀性、不易燃、不发泡、价廉、化学稳定
精馏：接近饱和温度下操作，轻、重组分传递方向相反，即双向传质
吸收：远离饱和温度下操作，溶剂无显著汽化，溶质进入液相，即单向传质
第二章 吸收>>2.1.2亨利定律>>H与E的关系
若 溶液浓度c kmol(A)/m3、密度ρ kg/m3,溶质A和溶剂S分子量分别为MA和MS
则1m3溶液中，A为c kmol, ρkg 溶液，溶剂S为：
第二章 吸收>>2.1气-液相平衡>>亨利定律
亨利定律的条件：总压不太高（如小于0.5MPa）、稀溶液 亨利定律不同表达形式 p*=Ex，理想溶液，则p*=p0x，即E＝p0 p-x关系
X 摩尔分率 E 亨利系数
表2-1：难溶气体的E值大；温度升高，E值增大 p*=c/H H与E的关系式
X Y x ,y 1 X 1 Y
用X、Y表示相平衡
代入y* mx
1, 则Y*＝mX
得：Y*＝
mX 1+(1-m)X
低浓度，(1 m) X
吸收举例：
吸收与精馏的差异
第二章 吸收>>概述>>主要内容
①吸收过程中气液相平衡关系表示方法 ②吸收过程的传质机理 ③吸收过程传质模型及传质速率表达 ④吸收操作的物料衡算 ⑤填料层高度的计算方法 ⑥解析过程计算 ⑦传质设备，填料吸收塔设计
第二章 吸收>>2.1气-液相平衡>>溶解度
溶解度 溶质在液相中的饱和浓度——平衡关系 溶解度的影响因素：
cM A
MS
c cM S 溶质A（kmol ) x 溶质A（kmol ) 溶剂S（kmol ) c cM A c( M S M A ) MS
代入p* Ex 得p* E
cM S c( M S M A )
c(M S M A )
EM S 1 与p* c / H比较得 ＝ H c( M S M A )
p-c关系
C 体积摩尔浓度 H 溶解度系数
H＝
EM S
难溶气体，H值小；温度升高，H值减小
x-y关系
x ,y 摩尔分率 m 相平衡常数
y*=mx
m与E的关系式
Y*＝ mX 1+(1-m)X
m=E/P 难溶气体，m值大；温度升高、总压 P下降，则m值增大
X-Y关系
X ,Y 摩尔比
低浓度，(1 m) X
用X、Y表示相平衡目的
吸收时假定惰性组分B不进入液相，溶剂S没有显著挥发 在吸收塔截面上，B和S的摩尔流量不变 以B和S的量作基准表示A分别在气相、液相中的浓度，可简化吸收计算
液相中溶质A的摩尔数 ＝ x X= 1 x 液相中溶剂S的摩尔数
X、Y定义
Y=
y 气相中溶质A的摩尔数 ＝ 气相中惰性组分B的摩尔数 1 y
1 EM S 即： ＝ ， H
简化：稀溶液，c 很小，
或H＝
EM S
第二章 吸收>>2.1.2亨利定律>>m与E的关系
若 系统总压P
则 溶质分压 p=Py , 代入 p*=Ex 得 Py*=Ex 与 y*=mx 比较，得m=E/P 即 p*=Py*
第二章 吸收>>2.1.2亨利定律>>用X和Y表示
同一溶剂（如水），不同溶质（如氨、H2S、氧）溶解度不同 同样温度、分压下：易溶气体（如氨）在液相（如水）溶解度大
同样浓度的溶液：易溶气体上方的分压小，难溶气体上方的分压大
温度影响：同一溶质，温度升高，溶解度减少
溶吸收
减压和升温提高气体溶解度，有利于解吸
等温，非等温吸收
第二章 吸收>>概述
关于吸收的几个概念
吸收过程的方向和限度
溶质在相平衡中的平衡关系
溶质实际分压>平衡分压，从气相到液相，吸收 溶质实际分压<平衡分压，从液相到气相，解吸
溶质A 载体或惰性气体B 混合气体 （A+B) 吸 收 塔
吸收剂S 吸收尾气 （B＋少量A）
吸收液 （A＋S）