《传质与分离工程》第二章 吸收第二次课
分离工程各章思考题
第一章绪论1.分离工程的定义、作用及分类？2.何为“清洁工艺”？与分离工程有何关系？3.按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为那两类？4.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。
试比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
5.请列举至少4种速率分离过程，并说明其推动力及传递机理。
第二章单级平衡过程1.相平衡常数相关的概念？（K、α、β）2.相平衡关系可用几种方法来表达？3.什么叫泡点、露点？如何计算？设计精馏塔时各处温度如何处理？4.活度系数法计算气液平衡常数的简化形式？5.怎样判断混合物在指定T，P下的相态？若为两相区其气化率和气液相组成怎样计算？第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第一、二节设计变量、多组分精馏1. 基本概念：设计变量；清晰分割；关键组分/非关键组分；分配组分/非分配组分；逆行精馏；最小回流比；全回流意义。
2. 单元及装置设计变量计算及变量组的指定。
3. 如何确定最小回流比和最少理论板数？相应的方程及条件？4. 总结简捷法计算精馏塔的步骤。
第三节萃取精馏和共沸精馏1. 基本概念：特殊精馏；萃取精馏；共沸精馏。
2. 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。
3. 溶剂的作用？选择时考虑因素？4. 萃取精馏特点？其流量、浓度分布特点？5. 共沸精馏的基本原理？6. 理想共沸剂的要求？共沸剂用量的确定？7. 分离均相共沸物的双塔双压法流程及二元非均相共沸精馏流程。
8. 请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。
第四节吸收和蒸出过程1. 基本概念：吸收因子/蒸出因子2. 吸收的分类？吸收塔内组分分布特点？3. 平均吸收因子法计算吸收过程。
4. 简述精馏和吸收过程的主要不同点。
第六章第三节分离顺序的选择确定分离顺序的经验法有哪些？第七章其他分离技术1.催化精馏实质是什么？有何特点？2.简述溶液结晶过程。
3.常用的固体吸附剂有哪些？简述两床变压吸附过程。
4.膜分离定义是什么？举例说明膜分离在工业上的运用。
传质与分离技术学习指导书(张洪流配套教材)
绪论知识点聚焦质量传递与分离过程——特指相与相之间的质量交换过程。
如酒精的挥发、二氧化硫在水中的溶解等。
由于质量传递过程所涉及的单元操作目的主要是对混合物分离（如吸收、蒸馏、萃取等），故又称为分离过程。
分离过程的类型——可分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离过程的分离对象是非均相混合物（如沉降、过滤及湿法除尘等）；传质分离过程的分离对象主要是均相混合物（即广义的溶液），按操作原理的不同可分为平衡分离和速率分离两大类。
平衡分离——是借助能量或其它物质使混合物变为两相体系并以各组分在两相中的分配差异为依据来实现分离的操作过程。
其特点是有相际传质现象发生。
根据形成的两相状态的不同，平衡分离过程又可分为以下几类：（1）气－液传质过程：如气体吸收、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、吸附、离子交换、色层分离等；（5）气－固传质过程：如固体干燥、吸附等。
速率分离过程——是借助推动力（如浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用，利用各组分扩散速度的差异或对选择性透过膜透过性的差异来实现分离的操作。
这类过程的特点是所处理的物料和产品通常处于同一相态，仅有组成上的差别。
速率分离又可分为两类：膜分离和场分离。
利用各组分对选择性透过膜透过性的差异将混合物分割成组分含量不同的两股流体，从而实现分离混合物的操作称为膜分离。
膜分离包括超滤、反渗透、渗析和电渗析等。
它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离且过程为典型的物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
利用各组分扩散速度的差异来实现分离的操作称为场分离。
场分离包括电泳、热扩散、高梯度磁力分离等。
例如，热扩散是以温度梯度为推动力使气体或液体混合物中的小分子（或离子）向高温方向漂移，从而建立起浓度梯度使混合物得以分离。
分离技术的特点——1、过程影响因素多；包括物性因素、操作因素和设备结构因素，其中物性因素对分离设备的选型及设备的操作能力起决定性的影响。
陕西科技大学化工原理期末复习之吸收
各种形式的亨利定律有助于：据液相组成求平衡时气相组成 或据气相组成求平衡时液相组成。
注：亨利定律其余形式均由式（2-1）推出。
二、Pi-ci关系：
ci Pi*= H
（2-2）
Pi*——气象中溶质的平衡分压，kPa；
Ci——单位体积溶液中溶质的摩尔数，kmol/m3； H ——溶解度系数，kmol/（kN· m）， H EMs 说明：1、由实验测定，T升高H减小，H仍是温度的函 数； 思考：H越大，表明越易溶还是越难溶？ 2、H值的大小反映气体溶解的难易程度，易溶气 体H大，难溶气体H小。
气体如何 呢？
二、溶解度曲线：表示溶解度与分压关系。
c f pA A
或 p gc A A
上述具体函数关系目前尚无 法理论推得，需通过实验方法对 具体物系进行测定。 如图，表示出气体在不同分 压下在水中的溶解度曲线。
气体溶解度曲线
由图可知：
1. 气体在液体中溶解度随分压增大而增加，随温度升高而 降低；所以加压降温有助于增大溶解度。
某些气体水溶液的亨利系数值（E×10-6/kPa）
由表中的数值可知：不同的物系在同一个温度下的亨利 系数不同；当物系一定时，亨利系数随温度升高而增大， 温度愈高，溶解度愈小。所以亨利系数值愈大，气体愈难 溶。在同一溶剂中，难溶气体的值很大，而易溶气体的值 很小。
讨论：
1. 满足条件时（浓度足够低，压强不高），温度不变，E=P° （该温度下），则 Pi= P°xi，与拉乌尔定律一致； 2. T升高E减小→气体溶解度随温度升高而减少的变化趋势； 3. 亨利系数值愈大，气体愈难溶。 注：难溶气体E大，易溶气体E小。 4.由于互成平衡的气、液两相组成各可采用不同的表示法，因 而亨利定律有不同的表达形式；
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;
讲义-化工分离工程-第二章
第二章精馏Chapter 2 Distillation主要内容及要求：1.相平衡常数计算：状态方程法，活度系数法2.泡点、露点计算（1）泡点计算：在一定P(或T)下，已知x i，确定T b(或P b)和y i（2）露点计算: 在一定P(或T)下，已知y i，确定T b(或P b)和x i3.等温闪蒸计算：给定物料的量与组成，计算在一定P和T下闪蒸得到的汽相量与组成，以及剩余的液相量与组成。
4.掌握多组分精馏过程的基本原理、流程以及简捷计算方法；5.掌握萃取精馏和共沸精馏的原理、流程及其简捷计算法。
授课主要内容：2.1 概述2.2 汽液相平衡2.3 精馏计算2.4 特殊精馏2.5 板效率2.1 概述精馏原理:精馏是分离液体混合物的单元操作，是利用混合物中各组分挥发度的差异及回流的工程手段，实现组分的分离。
不适宜用普通精馏进行分离的物系：1. 1→AB α2.1=AB α3. 热敏性物料4. 难挥发组分的稀溶液2.1.1 理论板、板效率以及填料的理论板当量高度（HETP ）1. 理论板理论板= f(相平衡,分离要求,操作参数)⏹ 所谓理论塔板，如右图所示，即气、液两相在塔板上充分接触，混合进行传质、传热后，两相组成均匀且离开塔板的气、液两相呈相平衡关系。
显然，在相同条件下，理论板具有最大的分离能力，是塔分离的极限能力。
该状态可由热力学方法求解确定，离开塔板的气、液两相存在的相平衡关系由以下关系式表达： ⏹ 相平衡关系：y i =k i ·x i相平衡关系是传质过程趋向的目标，或所达到的热力学极限状态。
理论板是一个理想化了的两相间接触传质场所，也称为平衡级。
理论板符合以下三条假设：1）进入该板的不平衡物流在其间充分接触传质，使离开该板的汽液两相物流间达到了相平衡；2）在该板上发生接触的汽液两相各自完全均匀，板上各点汽相浓度和液相浓度各自都相同；3）该板上充分接触后的汽液两相实现了完全机械分离，不存在夹带、泄漏。
分离工程期末知识总结
思考题
1. 什么叫泡点，什么叫露点？ 2. 精馏塔塔顶的温度和塔釜的温度分别是什么？ 3. 简述求解泡露点的思路？ 4. 对于泡点温度，∑Kixi <1，应如何调整温度？ 5. 怎样判断闪蒸问题在给定的T、P下是否成立？ 6. 等温闪蒸的通用闪蒸方程（Rachford-Rice方程
）的形式。
第三章 多组分精馏
特点：★F=D=W=0
★ L=V；L/V=1
★操作线方程： yn1 ,i xn,i
★板效率 最高
由于全回流，用 N m表示N，省去“均”：
Nm
lg（[
x x
A B
）D
（
x x
A B
）W
lg AB
]
（3 8）
— — Fenske方程
最少理论板数只与分离要求有关，与进料组成无关。
多组分精馏
分离工程
第一章 绪论
分离过程基本概念 定义：将一混合物转变为组成不相同的两种或 两种以上产物的操作。
分离工程示意图
分离剂 (物质或能量)
原料物流 (一股或几股)
分离装置
产品1 (组成不同的物流) 产品2
第一章 绪论
分离过程的分类
分离过程分为机械分离过程和传质分离过程两大 类。
机械分离过程是指分离装置所接受的是多于一个 相的非均相进料，只要简单地分相就可以。如过 滤、沉降、固-液分离和气-液分离器等。
no yes
T，yi
第二章 单级平衡过程
露点计算
平衡常数与组成无关的露点计算 ki f (T , P) 露点方程： f (T ) iC1Kyii 1.0 0 (2 60)
f (P) iC1Kyii 1.0 0 (2 61)
《传质与分离工程》第二章 吸收第四次课
解： m= E/P 所以E=m
P=0.25×850/760=0.28atm 因为是稀溶液 所以H=ps /(Ms×E)=1000/（0.28×18）=198.4
（kmol /㎡. atm） 根据1/KG=1/ kg+1/(Hkl) 即1/KG=1/1.25+1/(198.4 ×0.85) 所以KG≈Kg=1.25( kmol /㎡. atm） 因此，是气膜控制过程
1 》1 k x mk y
Kl ≈ kl Kx ≈ kx
总阻力=液相传质阻力 主要集中液相侧膜内，液膜控制。
如以水吸收CO2。
3
液膜控制
增加液相湍动程度如提高液相流率, 提高kx, 加快吸
收过程；增加气相流速，效果不忽略
对溶质的溶解度比较适中的吸收过程，则界 面两侧的传质阻力相当，对过程传质速率的影响 相当，故表现为界面两侧的膜对传质速率具有相 同控制作用。
来数值。与溶质A的浓度为0.003mol/l的水溶液 接触，A的传质方向又如何？ 注：工作条件下，体系符合亨利定律。亨利常数 E=0.15×104大气压。
8
填空题
1. 根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主 体整个过程的阻力可归结为（ ）。
A.两相界面存在的阻力； B.气液两相主体中的扩 散的阻力； C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力；
A（Y2,X2)：塔顶
Y1
B
B (Y1,X1): 塔底
Y
气相中溶质分压p>与液相溶
P
质成平衡的分压pe
操作线在平衡线的上方
Y2
A
操作线由物料衡算得出, 与其他因素无关。
X2
X
X1
13
3.并流吸收操作线
化工单元操作-传质过程(吸收)
• 2.解吸方法 • 解吸方法有汽提解吸、减压解吸、加热解吸、
加热减压解吸。工程上很少采用单一的解吸方 法，往往是先升温再减压至常压，最后采用汽 提法解吸。 • （1）汽提解吸 也称为载气解吸法。 • 向解吸塔中通入不含溶质的惰性气体或溶剂蒸 气等气体，降压液面上溶质气体的分压，使吸 收剂中溶质气体更完全的解吸出来，常以空气 、氮气、二氧化碳、水蒸气、吸收剂蒸气作为 载气。
经济上：X 2L (1.1 ~ 2.0)Lmin
4、塔内返混
吸收塔内气液两相可因种种原因造成少量流体发生
与主流提方向相反的流动，这一现象称为返混。
传质设备发生返混会使传质推动力下降、效率降低
或填料层高度增加。
5、吸收剂是否再循环
吸收剂再循环会降低吸收推动力，使填料层 高度加大，但当喷淋密度不足以保证填料的 充分润湿时，必须采用溶剂再循环。
• 第五节 解吸和吸收流程
一、基本概念——解吸
• 从吸收液中分离岀已被吸收的气体吸收 质的操作称为解吸。显然，解吸与吸收 是相反的过程。生产中解吸的作用有两 个：一个是把吸收剂中吸收的气体重新 释放出来，获得高纯度的吸收质气体； 另一个是使吸收剂释放了被吸收的气体 ，使吸收剂从新具有吸收作用，再返回 吸收塔循环使用，节约操作费用。
1、液气比
操作线斜率L/V称为液气比，是吸收剂与惰性气体摩 尔流量之比，反映了单位气体处理量的吸收剂消 耗量的大小。
当气体处理量一定时，确定吸收剂用量就是确定液 气比，是一个重要参数。
化工传质分离工程课后习题答案
目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。
答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。
属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。
2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。
3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。
气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。
4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。
若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。
问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。
所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。
5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。
求： （1） 总变更量数Nv;（2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni;（4） 固定和可调设计变量数Nx ,Na ；（5） 对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 c 能 1 相 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na ：有06. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1） 设计变更量数是多少？ （2） 如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解： N x u 进料 c+2压力 9 c+11=7+11=18N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。
江南大学---传质与分离工程教学大纲
江南大学---传质与分离工程教学大纲《传质与分离工程》教学大纲适合专业：化工类、化工机械等相关专业学时：56 学分：3一、课程性质、目的、要求本课程是化工及相关专业的一门专业基础课。
通过本课程的教学使学生掌握传质的基础理论和主要传质单元操作过程的基本原理和典型设备的构造、工艺设计计算。
本课程课内外学时比为1：2。
二、先修课程先修课程为高等数学、普通物理、物理化学、力学、工程制图及计算机算法语言、流体力学与传热等课程。
三、各单元的时数分配l、蒸馏 12 学时2、吸收 12 学时3、蒸馏和吸收塔设备 6 学时4、干燥 12 学时5、液液萃取及其他选讲内容 6 学时6、新型分离技术 8 学时以上1-4内容为各专业必修内容，5-6可结合专业选讲内容。
总结、习题课和期中测验时间不包括在上述学时内。
四、课程考核方式本课程考核方式：期中测验由任课教师自定和课程结束前全校统考。
五、所用教材天津大学姚玉英等编《化工原理》下册六、课程的基本要求和各单元具体内容第一章蒸馏精馏过程的主要问题：Δ精馏原理；双组分溶液的气液相平衡（理想溶液与非理想溶液，拉乌尔定律；气液平衡图；t-x(y)图与x-y图；总压对x-y图的影响；恒沸点概念；挥发度与相对挥发度；平衡蒸馏、简单蒸馏及精馏的区别；利用t-x(y)图说明精馏原理。
Δ双组分连续精馏塔的计算：全塔物料衡算；理论塔板的概念；求取理论塔板数的途径；精馏段操作线方程；提馏段操作线方程；两操作线交点的轨迹——q线方程；逐板法及图解法求理论塔板数；不同进料状态的比较；回流比的确定（最小回流比，全回流与操作回流比）；进料装置的热量衡算；确定操作压强的原则；多侧线精馏塔的操作线；塔釜采用直接蒸汽加热时的操作线；理论塔板数的捷算法；等板高度；分凝器应用场所。
间歇精馏的基本概念：特殊精馏，萃取精馏与恒沸精馏的原理、流程、应用和场合；水蒸汽蒸馏的基本概念及适用场合。
多组分精馏的特点。
第二章吸收概述：吸收在化工中的应用；吸收剂、吸收质与惰性气体；填料塔的构造；吸收过程的主要问题。
化工原理下册第二章吸收2
17
结论
•加压和降温有利于吸收操作 •减压和升温有利于解吸操作
减压、升温
吸收
加压、降温
解吸
18
2.1.2
亨利定律
一、pi－xi关系
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分 压与溶质在液相中的摩尔分率成正比，其比例系数为亨利系数。
p Exi
* i
亨利定律
pi* ——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
三小
挥发性小 粘度小 腐蚀小
技术经济性
29
2.1.4
相平衡在吸收过程的应用：
1、过程传质进行的方向的判定：
●当p>p* = E · x ( or x < x* )时，过程为吸收过程。 ●当p<p* = E · x ( or x > x* )时，过程为解吸过程。
30
实质上，吸收还是解吸主要取决于溶质在气相中的实际分压 与其液相的平衡分压间的关系而定。
c
W M
M
M
M S (1 x) M A x
MS
c E H HM S
H
EM S
H的讨论
C A Hp * A
T H
溶解度 H
22
三、xi-yi关系
yi mxi
m与E的关系 ：
*
m——相平衡常数，无因次。
p pyi
* i
*
pyi Exi
f c 2 3 2 2 3
10
C A f (T , P, PA ) x A f (T , P, y A )
在总压不高，P<5atm时
分离工程思考题
分离⼯程思考题第⼀章1、⽣物技术与⽣物分离的关系是什么？为什么说⽣物分离过程是⽣物技术的重要组成部分？⽣物技术的主要⽬标是⽣物物质的⾼效⽣产，⽽分离纯化是⽣物产品⼯程的重要环节。
因此，⽣物分离是⽣物技术的重要组成部分。
2、⽣物物质有哪些？现代⽣物技术产品的主体是什么？⽣物物质总类繁多，包括⼩分⼦化合物，⽣物⼤分⼦，超⼤分⼦，细胞和具有复杂结构与组成成分的⽣物体组织。
现代⽣物技术产品的主体---蛋⽩质类药物.1)细胞因⼦:⼲扰素、⽣长因⼦、红细胞⽣成素2)激素：胰岛素、⽣长激素3)抗体药物：单克隆抗体、抗体⽚段4)酶类药物：尿激酶5)基因⼯程疫苗6)基因治疗3、⽣物分离过程设计应考虑哪些因素？为什么⾊谱是分离过程的核⼼技术？考虑因素：1)⽬标产物的存在位置：胞内或胞外2)⽬标产物的存在形式：活性表达产物或包含体3)⽬标产物分⼦的⼤⼩、疏⽔性、电荷性质、溶解度和稳定性4)⽬标产物的商业价值和对纯度的要求4、⽣物分离过程有哪些特点？1)⽣化产物的稳定性差，产物可能失活2)分离难度⼤，⼀般需⽤特殊的⾼效分离技术3)⽣物产物的原料构成成分复杂，需要采⽤多种分离技术和多个分离步骤完成⼀个⽬标产物的分离4)对最终产物的质量要求很⾼5)需对原料液进⾏⾼度浓缩5、⽣物分离过程中需要考虑分离对像的哪些性质？1)根据物理性质的差异实现分离i.⼒学性质：密度、尺⼨和形状。
⽤于重⼒沉降、离⼼、膜分离等ii.热⼒学性质：溶解度、挥发度等。
⽤于如蒸馏、蒸发、结晶、吸附和离⼦交换等iii.传质性质：粘度、扩散系数、热扩散现象等。
即利⽤传质速度的差别进⾏分离iv.电磁性质：荷电性质、电荷分布、等电点等。
⽤于电泳、电渗析、离⼦交换、磁性分离等2)根据化学性质的差异实现分离i.化学性质包括热⼒学(化学平衡)、反应动⼒学(反应速率)和光化学特性等。
ii. 化学吸附和化学吸收即利⽤化学性质实现分离。
3) 根据⽣物学性质的差异实现分离a) ⽣物分⼦间的识别作⽤，如亲和⾊谱b) 利⽤酶的⽴体选择性，如对⼿性分⼦进⾏选择性修饰后以增⼤分⼦间差异，从⽽⽤常规⽅法进⾏分离6、什么是平衡分离？什么是差速分离？差速分离（速度分离）分离机理：根据溶质在外⼒作⽤下产⽣的移动速度的差异实现分离。
传质与分离工程：吸收实验
Y1－Y2 X1) (Y2
m X2 )
ln Y1 m X1
Y2 m X2
V, Y1
X1
5
V－空气的摩尔流量，kmol/s
V＝ V0 22.4
标定状态（测定） 空气流量V1
如何求Y1，Y2，X1，X2
标准状态下 体积流量V0
6
• Y1－气体进口的摩尔比，
Y1＝VV0N0H 3
V0' V0
V1‘的（读流数量）计
在对数坐标中作 Δp=u1.8~2.0 ∆ P—塔顶和塔底的压强差，
Z－填料层高度，m
2
4000
2000
△p/Z, Pa/m
1000 800 600
400
200
L=0,DX-1
100
L=0,Pall ring
80
L=0,Intalox saddle
60
L=50m3/(m2·h),DX-1 L=50m3/(m2·h),Pall ring
D2
4
标准状态 1atm，0℃
V0－标准状态下空气的体积=f(V1,T0,P0, T1,P1,
T2,P2)
标定状态，
使用状态
1atm，20℃
标定状态（测定） 空气流量V1
标准状态下 体积流量V0
4
2、总体积吸收系数的测定
Z＝HOG
NOG＝
V KYa
S
Y1－Y2 Ym
Y2
X1=0
KYa
V ZS
（Y1－m
T0，P0；T1，P1；T2，P2 V0’
氨气标准状态流 量
7
Y2－出塔气体的浓度
采用尾气分析仪（由取样管、吸收管、湿式体积流量计
《传质与分离工程》第二章 吸收第六次课
y 2 y 2 y e 2 y 2 mx 2 0 .0025
ym
0 .0167 0 .0025 ln 0 .0167
0 .0025
0 .00748
0 .0167
Z V
y1 y 2
K ya ym
102 .3 kmol
67 kmol h 1 m 3 h 1
V 770/18 42.8kmol m2 h1
Z
V KGa P
1 1 mV
ln1
mV L
y1 y2
Байду номын сангаас
mx2 mx2
mV
L
L
KGa
20kmol m2 h1 3m101.3kPa
1
1 0.9
20
ln1
0.42
0.06 0.0006
0.42
42.8
0.4615kmol m3 h1 kPa1
（1）出塔溶液浓度 x1 ； （2）用平均推动力法求填料层高度 Z ； （3）用吸收因数法求 Z 。
首先列出已知条件，并用公式符号和标准单位表达出来。
y2
x2
此题中： x2 0 , y1 0.05 , V 1500 22.4 67 kmol h 1
0.95 , a 93 m 2 m -3 , H 1 / 5.78 m kN kmol 1 V
m
M
s s H
P
1000 18
kg kg
m 3 kmol
5 . 78 m kN 1 101 . 3 kN
kmol m 2
1
3 . 17
L 1 . 5 y 1 y 2 1 . 5 0 . 05 0 . 0025 4 . 518
分离工程 第二章-1
( RT P
)]dp(2 16)
----适用于以P、T为独立变量的状态方程
（2-15）、（2-16），结合状态方程是计算 ˆi 的普遍化方 法。
注意：只要知道状态方程
就可代入2-15或2-16求 ˆi
用Van der waals(范德华）方程计算 ˆi 已知T，P，xi , yi ( i 1,2, c) 求 ˆiV ˆiL
3
步骤：
Vm3
(b
RT P
)Vm2
a p Vm
ab p
0
1
输入：T、P、Tc、i、Pc、i，xi、yi
i=1
ZM
PVm RT
( RT Vm
b
a Vm2
)Vt
RT
Vm Vm b
a RTVm
2
(1)式求VV（ tm( ii)）
(
2)式求Z
（i） M
(3)式求ˆ（ i i）
i=i+1
i=1
输出ˆiV 或ˆiL
L
(2 9)
Ki
yi xi
i fi0L ˆiV p
(2 17)
对f
OL i
，
i
，
V i
分别讨论
1、基准态逸度 fiol
基准态：活度系数等于1的状态。
讨论：◆可凝性组分基准态 ◆不凝性组分基准态 下的基准态逸度。
（1）可凝性组分基准态
取基准态：
当xi 1时， i 1
这 时 由 i
xifˆfiLioL（2 7）
饱和蒸汽压下的逸度系数。
fiL
Pi
s s i
exp
viL ( P
Pi s
)/
RT
(完整版)化工分离工程完整版
6、对流传质与对流传热有何异同？ 同：传质机理类似；传递的数学模型类似；数学模型的求解方法和求解结果类似。 异：系数差异：传质：分子运动；传热：能量过去 7、提出对流传质模型的意义是：对流传质模型的建立，不仅使对流传质系数的确定得以简 化，还可以据此对传质过程及设备进行分析，确定适宜的操作条件，并对设备的强化、新型 高效设备的开发等作出指导。 8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么？各模型求得的传质系数与扩 散系数有何关系，其模型参数是什么？
溶质渗透模型 要点：①液面是由无数微笑的流体单元所构成，当气液两相出于湍流状 态相互接触时，液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前，液体 单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等，接触开始后，相界面处立即达到与气相平衡状态。 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液体单元中渗透。液体单元 在界面处暴露的时间是有限的，经过时间θc 后，旧的液体单元即被新的液体单元所置换而 回到液相主体中去。在液体单元深处，仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交 换，每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系：kcm=2[D/(πθc)]1/2 对流传质 系数可通过分子扩散系数 D 和暴露时间 θc 计算。模型参数：暴露时间。
答：无论是逆流操作还是并流操作的吸收塔，其操作线方程及操作线都是由物料衡算求
得的，与吸收系统的平衡关系、操作条件以及设备的结构型式等均无任何牵连。 12.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？ 答：传质单元高度反映了传质阻力的大小、填料性能的优劣以及润湿情况的好坏。吸收过程 的传质阻力越大，填料层有效比面积越小，则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。
分离工程 吸收
(1)
(2)
m n K a CM C N K a b K r C ACB
溶解平衡： PA H C A A
物料衡算式：
活度系数比
(3)
0 C A C A CM 0 C A C A CM a m
( a m) ( a m)
分离工程
吸收 平衡组成由化学平衡和溶解平衡共同确定 （即Ci同时满足化学平衡和溶解平衡） 由化学平衡式（1、2、3式）求得Ci，带入Pi=H′Ci， 求得相平衡时 PA f (ci ) 的关系式：
PA pA
R R (1 - R (1 - R) )
PA R p A R 1 1 p A PA
根据吸收组分在相平衡时的溶解能力为（CA0=CA*+CM）
PA 0 C CB R H A
0 A
(3 - 36)
当物理溶解量可以忽略不计时，
PA C C C RC 1 PA
分离工程
吸收
3.3 吸收相平衡
相平衡时
T G T L , PG P L ˆ ˆ f G f L (i 1, c)
i i
3. 3. 1. 物理溶解时相平衡
1）低浓度理想溶液
Pi H i xi （Hi为亨利系数）
亨利定理变形：
Pi Pyi
yi
Pi
或者
Hi xi yi mi xi P
0 A * M 0 B 0 B
(3 - 37)
分离工程
吸收 3. 3. 3. 相平衡曲线及其比较
相平衡曲线
物理吸收：
* pA H CA A
pCO2
化学吸收
p AC
化学吸收 ：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
NA J A0 NB JB J A JB
y y ye x xe x y ye yx x xe
p p pe c ce c
推动力＝ 实际组成－平衡组成
Y2
X2
X 1 max
Y1 m
Y 2 min mX 2
Y1
X1
思考题
n 含SO2为10％（体积）的气体混合物与浓度C为 0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。 操作条件下两相的平衡关系为pe＝1.62C（大气 压） ，则SO2将从＿＿＿相向＿＿＿相转移， 以 气相组成表示的传质总推动力为＿＿____＿＿＿ 大气压.
n 用亨利系数E表达的亨利定律表达式为 _______________.在常压下,20℃时, 氨在空气中 的分压为69.6mmHg, 与之平衡的氨水浓度为10(kg NH3·(100kg)-1H2O).此时亨利系数E=________,相平 衡常数m=______.
n 在常压下,测定水中溶质A的摩尔浓度为 0.56Kmol/m3,此时气相中A的平衡摩尔分率为0.02, 则此物系的相平衡常数m=______。当其他条件不 变，而总压增加一倍时，相平衡常数m=_____，此 时的亨利系数E=_____，而溶解度系数H≈______。
JA
D AB
dc A dZ
Ø 只要存在浓度差，必然会产生分子扩散 Ø 是描述分子扩散的基本规律
NA
JA
D
dC A dZ
D Z
C A1 C A 2
C P RT
NA
D RTZ
p A1
pA2
J A NAJB NB
N b,A
N byA
Nb
CA Co
N b ,B
N b yB
Nb
CB Co
NA
JA
N b,A
JA
Nb
CA Co
NB
J B N b,B
JB
Nb
CB Co
0
稳态下 jB Nb,B
jA jB
N A Nb,B Nb,A Nb
NA
Nb,B (1
Nb,A ) Nb,B
jA (1
pA ) pB
D RT
(1
pA ) dpA pB dz
分离变量
NA
Dp ln RT (z2 z1 )
p pA,2 p p A,1
Dp ln RTz
pB,2 p B ,1
取B组分分压的对数平均值
p B,m
p B ,2 p B ,1 ln p B ,2
p B ,1
液相：
气相：
p
co
pBm c Bm
NA NA
D C o
Z c Bm
c A1 c A2
D RTZ
P
p Bm
p A1 p A2