化工原理基本概念

基本定义

理想溶液 ideal solution(s)：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律[1]的溶液称为理想溶液。

这是从宏观上对理想溶液的定义。从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。换言之，即当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。即这也可以作为理想溶液的定义。除了光学异构体的混合物、同位素化合物的混合物、立体异构体的混合物以及紧邻同系物的混合物等可以(或近似地)算作理想溶液外，一般溶液大都不具有理想溶液的性质。但是因为理想溶液所服从的规律较简单，并且实际上，许多溶液在一定的浓度区间的某些性质常表现得很像理想溶液，所以引入理想溶液的概念，不仅在理论上有价值，而且也有实际意义。以后可以看到，只要对从理想溶液所得到的公式作一些修正，就能用之于实际溶液。

各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。[2]对于理想溶液，拉乌尔定律与亨利定律反映的就是同一客观规律。其微观模型是溶液中各物质分子的大小及各种分子间力(如由A、B二物质组成的溶液，即为A-A、B-B及A-B 间的作用力)的大小与性质相同。由此可推断：几种物质经等温等压混合为理想溶液，将无热效应，且混合前后总体积不变。这一结论也可由热力学推导出来。理想溶液在理论上占有重要位臵，有关它的平衡性质与规律是多组分体系热力学的基础。在实际工作中，对稀溶液可用理想溶液的性质与规律作各种近似计算。

泡点：

液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为在这压力下的泡点。

若不特别注明压力的大小，则常常表示在0.101325MPa下的泡点。泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。

一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。泡点随液相组成和压力而变。当泡点与液相组成的关系中，出现极小值或极大值时，这极值温度相应称为最低恒沸点或最高恒沸点，这时，汽相与液相组成相同，相应的混合物称为恒沸混合物。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。

在石油天然气工程中（见《油层物理》何更生著，P72），泡点的定义如下：泡点：在温度一定的情况下，开始从液相中分离出第一批气泡的压力，或在压力一定的情况下，开始从液相中分离出第一批气泡的温度。

沸点：

沸点是指物质沸腾时的温度，更严格的定义是液体成为气体的温度。液体在未达到沸点温度时也会通过挥发变成气体。然而，挥发是一种液体表面的现象，也就是说只有液体表面的分子才会挥发。沸腾则是在液体的整个部分发生的变化，处于沸点的液体的所有分子都会蒸发，不断地产生气泡。

沸点和当水汽压力与环境压力相等时的温度有关，也就是说，沸点和气压是有关的。通常情况下我们所说的沸点都是在标准大气压下测量得到的（即101325帕斯卡，或1atm）。在海拔较高的地区，由于气压较低，沸点也相对低得多。当气压上升，物体的沸点相应上升，达到临界点时，物体的液态和气态相一致。物体的沸点不可能提高到临界点以上。反之，当气压下降，物体的沸点相应下降，直至三相点，类似地，物体的沸点不能降低到三相点以下。

物体从液态转化成气态的过程需要一定的热量，名为气化潜热。给处于沸点的物体不断加热，整个过程中施加的所有热量都会被气化的物体分子带走，所以物体的温度不会由于被加热而上升。正因如此，物体处于沸点时的比热实际上是无穷的（参见：气化比潜热）。

根据分子间相互作用理论，沸点表现了液体分子吸收足够的能量克服液态分子之间的各种相互作用。所以，沸点也可以作为这些相互作用力的大小的指标。

标准大气压下水的沸点是摄氏100度（华氏212度）。在世界最高峰珠穆朗

玛峰上，大气压力为260 mb，水的沸点是69摄氏度，因此会出现水滚了却未能把食物煮熟的情况。

露点：

露点：在温度一定的情况下，开始从气相中分离出第一批液滴的压力，或在压力一定的情况下，开始从气相中分离出第一批液滴的温度。

传质过程基础

石油加工化工过程生产中所处理的原料、中间产物和粗产品等几乎都是

由若干组分组成的混合物，而且其中大部分是均相物系。对于均相物系，必须要造成一个两相物系，才能将均相混合物分离，并且是根据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或者某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的。通常将物质在相间的转移过程成为传质过程或分离操作。

传质的基本方式：

对流传质：通常指运动流体与固体壁面（或两股直接接触的流体之间）间的质量传递，是相际传质的基础。

依靠流体微团宏观运动所进行的质量传递。一般也包括分子扩散对传质的作用。由于传质设备中和反应器中的流体总是流动的，所以对流传质成为质量传递的最重要方式。

类型根据质量传递的范围，对流传质可分为：①单相对流传质。质量传递仅在运动流体的一相（气相或液相）中发生。根据流体运动的原因，又分为自然对流传质和强制对流传质，前者一般不很重要，后者按流体运动状态还可分为层流对流传质和湍流对流传质。②相际对流传质。质量传递发生于两相间，这是化工生产中均相混合物分离操作时最常见的情况，如在蒸馏、吸收、萃取等单元操作中。在非均相反应器中，相际传质也起着重要作用。

机理当某组分在流动流体与接触的固体表面之间发生传递时(如固体的升华，固体表面水分的汽化)，表面附近的浓度边界层和流动边界层中流体的流动状态对传质产生决定性的影响。当边界层中的流动完全处于层流状态时，质量传递只能通过分子扩散，但流动增大了浓度梯度，强化了传质。当边界层中的流动处于湍流状态时，表面附近的流动结构包括湍流区、过渡区和层流底层。在湍流区内的质量传递主要依靠湍流脉动造成流体剧烈混合，在层流底层则仍靠分子扩散，但由于流体主体的浓度分布被均化，层流底层的浓度梯度增大，因而湍流有效地强化了传质。当质量传递发生在相互接触的两流体相之间时，各相主体与相界面间的传质仍是决定性的步骤。由于两流动流体相界面处的情况十分复杂，因此对于这种传质了解甚少。目前，只有一些简化模型直接用来描述两流体相间的相际传质。

扩散传质：在不流动介质（停滞介质）或固体中由于分子扩散引起的质量传