下载文档原格式
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。
第1章 传质过程基础一、选择题1．在对流传热系数关联式中，反映流体物理性质对对流传热影响的准数是（）。
A．努塞尔特准数N uB．普朗特准数P rC．雷诺准数R eD．格拉斯霍夫准数G r【答案】B2．在定态二元体系的传质过程中，引起某组分发生分子扩散的原因是（）。
A．温度梯度B．压力梯度C．速度梯度D．浓度梯度【答案】D3．描述分子扩散的实验定律是（）。
A．亨利定律B．菲克定律C．拉乌尔定律D．傅里叶定律【答案】B4．下述说法中正确的是（）。
A．气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量大于在液相中的扩散通量B．气相中的扩散系数小于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量小于在液相中的扩散通量C．气相中的扩散系数与液相中的扩散系数在数量级上接近，故气液两相中可达到相同的扩散通量D．气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，但在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量【答案】D【解析】物质在气相中的扩散系数较在液相中的扩散系数大约105倍。
但是，液体的密度往往比气体大得多，因而液相中的物质浓度以及浓度梯度便可远远高于气相中的物质浓度及浓度梯度，所以在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量，选D。
5．双组分气体（A、B）进行稳定分子扩散，J A及N A分别表示在传质方向上某截面处溶质A的分子扩散速率与传质速率，当系统的漂流因数大于1时，|J A|（）|J B|；|N A|（）|N B|。
A．大于B．小于C．等于D．不确定【答案】C；A【解析】因为是双组分气体，所以系统中A和B的浓度梯度大小相等方向相反。
由菲克定律可知A和B的分子扩散速率也将大小相等方向相反。
然而因漂流因数大于1，说明产生了主体流动，结果增大了A的传递速率。
这里按习惯B为惰性组分。
6．下列各项中属于物性参数的是（）。
A．气膜吸收系数k yB．分子扩散系数DC．结晶分离涡流扩散系数D ED．脱吸因数S【答案】B二、填空题1．漂流因子的数值等于1，表示______，已知分子扩散时，通过某一考察面PQ有四股物流：N A、J A、N B和N m。
传质与分离过程
传质与分离过程是化学和物理学中的两个重要概念。
它们在许多领域中都有着广泛的应用，包括生物学、环境科学、工程学等等。
传质是指物质在不同相之间的传递过程，而分离过程则是将混合物中的组分分开的过程。
传质过程是物质从高浓度区域向低浓度区域的传递。
在自然界中，许多物质通过传质过程进行扩散。
例如，当我们在一间屋子里点燃一支香烟时，香烟中的微小分子会通过空气中的传质过程扩散到整个屋子里，使得整个屋子充满了香烟的味道。
传质过程的速度与浓度梯度有关，浓度梯度越大，传质速度越快。
分离过程是将混合物中的组分分开的过程。
我们在日常生活中经常用到分离过程。
例如，水可以通过蒸发和凝结的分离过程从盐水中分离出来。
另一个例子是用筛子将沙子和石子分离开来。
分离过程可以根据不同组分的性质和分离方法的原理来选择最适合的分离方法。
在化学工程中，传质与分离过程被广泛应用于各种工业过程。
例如，化工厂中的蒸馏塔就是利用不同组分的沸点差异通过蒸发和冷凝的分离过程从混合物中分离出纯净的组分。
另一个例子是在制药工业中，通过传质过程将溶液中的药物从溶剂中提取出来。
在环境科学中，传质与分离过程也起着重要作用。
例如，土壤中的污染物可以通过传质过程迁移到地下水中，导致地下水污染。
因此，了解传质过程可以帮助我们更好地管理和修复环境。
总之，传质与分离过程在许多领域中都有重要的应用。
它们是化学和物理学中的基本概念，对于我们理解和应用科学知识具有重要意义。
通过研究传质与分离过程，我们可以更好地了解物质的传递与分离规律，并运用这些知识解决实际问题。
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。
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。
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。
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。
第七章传质分离过程概述第一节概述一、化工生产中的传质过程传质分离过程：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，如：（1）气体吸收选择一定的溶剂（外界引入第二相）造成两相，以分离气体混合物。
如用水作溶剂来吸收混合在空气中的氨，它是利用氨和空气在水中溶解度的差异，进行分离。
（2）液体蒸馏对于液体混合物，通过改变状态，如加热气化，使混合物造成两相，它是利用不同组分挥发性的差异，进行分离。
（3）固体干燥对含一定湿分（水或其它溶剂）的固体提供一定的热量，使溶剂汽化，利用湿分压差，使湿分从固体表面或内部转移到气相，从而使含湿固体物料得以干燥。
（4）液-液萃取向液体混合物中加入某种溶剂，利用液体中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，在其分离过程中，溶质由一液相转移到另一液相。
（5）结晶对混合物（蒸汽、溶液或熔融物）采用降温或浓缩的方法使其达到过饱和状态，析出溶质，得到固体产品。
（6）吸附利用多孔固体颗粒选择性地吸附混合物（液体或气体）中的一个组分或几个组分，从而使混合物得以分离。
其逆过程为脱附过程。
（7）膜分离利用固体膜对混合物中各组分的选择性渗透从而分离各个组分。
二、相组成表示法1．质量分率与摩尔分率质量分率：质量分率是指在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。
摩尔分率：摩尔分率是指在混合物中某组分的摩尔数n A占混合物总摩尔数n的分率。
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。
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。
3．质量浓度与摩尔浓度质量浓度定义为单位体积混合物中某组分的质量。
摩尔浓度是指单位体积混合物中某组分的摩尔数。
4．气体的总压与理想气体混合物中组分的分压总压与某组分的分压之间的关系为摩尔比与分压之间的关系为摩尔浓度与分压之间的关系为第二节质量传递的方式与描述一、双膜理论双膜理论基于双膜模型，它把复杂的对流传质过程描述为溶质以分子扩散形式通过两个串联的有效膜，认为扩散所遇到的阻力等于实际存在的对流传质阻力。
