传质分离过程-结晶

传质分离过程原理传质分离是一种利用不同物质在物理性质或化学性质上的差异而对其进行分离的工艺。

它在化工、制药、食品等领域中得到广泛应用。

传质分离过程主要包括溶剂萃取、吸附、膜分离等方法，以下将详细介绍这几种方法的原理。

1.溶剂萃取。

溶剂萃取是一种通过溶剂对待分离物进行组分分布的过程。

它利用不同物质在溶剂中的溶解度差异，通过调整操作条件来实现物质的分离。

溶剂萃取的原理是将混合物溶解在适宜的溶剂中，然后加入萃取剂与混合物中的组分发生反应，形成混合物中不同组分的溶剂萃取化合物。

通过不同的操作条件，如温度、压力、pH值等来实现物质的分离。

溶剂萃取广泛应用于分离提纯金属离子、有机物等。

2.吸附。

吸附是一种利用吸附剂对待分离物进行吸附和解吸过程的分离方法。

其原理是根据不同物质在吸附剂表面的吸附性能差异，通过将混合物通过吸附剂来实现物质的分离。

吸附剂常用的有活性炭、分子筛等。

吸附分离的过程通常包括两个阶段，即吸附阶段和解吸阶段。

在吸附阶段，混合物通过吸附剂时，各个组分根据其在吸附剂表面的亲和力发生吸附，并在吸附剂上形成吸附相；在解吸阶段，通过改变操作条件，如温度、压力等，使被吸附的物质从吸附剂上解吸到溶液中，从而实现物质的分离。

3.膜分离技术。

膜分离是利用半透膜对混合物中组分进行分离的方法。

半透膜是一种具有选择性传递性能的材料，可以选择性地传递其中一种或几种组分，而阻止其他组分通过。

常用的膜分离技术包括渗透膜、离子交换膜和渗流膜等。

膜分离的原理主要包括渗透压差、电荷排斥和分子筛效应。

在渗透压差方面，通过通过半透膜形成的渗透压差来实现物质的传递与分离；在电荷排斥方面，通过半透膜上的电荷作用来实现电荷相同的离子的分离；在分子筛效应方面，通过半透膜上的孔径大小来实现分子大小的分离。

综上所述，传质分离是一种通过利用不同物质在物理性质或化学性质上的差异实现物质的分离的过程。

不同的传质分离方法有着不同的原理，通过调整操作条件来实现物质的分离。

第一章：1，平衡分离：根据两相状态不同 , 传统平衡分离过程可分为如下几类：汽液传质过程 : 如液体的蒸馏和精馏。

液液传质过程 : 如萃取。

气液传质过程 : 如吸收、气体的增湿和减湿。

液固传质过程 : 如结晶、浸取、吸附、离子交换、色层分离、区域熔炼等。

气固传质过程 : 如固体干燥、吸附等。

,2，速率分离:膜分离、场分离在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。

膜分离又包括超滤、反渗透、渗析、电渗析等。

速率分离过程特点：节能 环保第二章： 相平衡准则（条件）：相平衡关系的表示方法1 相图2 相平衡常数K3 分离因子即相对挥发度相平衡常数的计算方法：一、状态方程：范德华方程 1维里方程 2 RK 方程 3 SRK 方程 4 PR 方程 5 BWRS 方程6 列线图法 3 4对RK 的修正，精度显著改善，简单方便，但对H 2 H 2S 等物系精度差；5 特别适用于H 2 H 2S 等气体混合物；6 轻烃类组分，仅考虑T P 对K 的影响，忽略了组成。

二、活度系数法：1 Vanlaar(范拉尔)方程、2 Margules(玛古斯)方程、3 Wilson(威尔逊)方程、4 NRTL(有轨双液)方程、5 UNIQUAC(通用拟化学活度系数)方程、S-H 方程1 2 数学表达式简单，容易从活度系数数据估计参数；适应性强，对于非理想性强的物系，包括部分互溶物系结果计算结果也能很满意。

多元物系需要多元的相互作用参数，如果没有，不能用于多元物系计算；都没有考虑T 、P 对模型的影响3 不能直接应用于液液平衡，但修正的T-K- Wilson 可以。

4 能很好地表示二元和多元系统的气液和液液平衡；特别对于含水系统，模型效果好；模型参数多，对每个二元物系都有三个参数。

5 所有表达式中，最复杂的；特别适用于分子大小相差悬殊的混合物。

气液平衡常数的各种简化：（1）汽相为理想气体，液相为理想溶液 适用物系：P<200kPa ，分子结构十分相近的组分溶液可按此类物系处理，如苯-甲苯二元混合物。

传质分离过程试卷一、选择题（共10题，每题2分，共20分）1.以下不属于传质分离过程的是：– A. 蒸馏– B. 气体吸附– C. 曝气– D. 结晶2.传质分离过程中，分馏是利用物质的什么性质实现的？– A. 密度差异– B. 温度差异– C. 压力差异– D. 溶解度差异3.以下哪种传质分离过程利用了膜的选择性通透性？– A. 萃取– B. 吸附– C. 渗透– D. 结晶4.下列哪种传质分离过程主要利用了溶剂的不同挥发性？– A. 蒸馏– B. 萃取– C. 气体吸附– D. 结晶5.反渗透是一种什么类型的传质分离过程？– A. 物理传质分离过程– B. 化学传质分离过程– C. 生物传质分离过程– D. 不确定6.以下哪种传质分离过程是基于物质在溶液和固体表面之间的吸附作用？– A. 吸附– B. 渗透– C. 萃取– D. 结晶7.结晶是通过什么方式实现物质之间的分离？– A. 溶解度差异– B. 密度差异– C. 温度差异– D. 压力差异8.下列哪个条件对于蒸馏过程的实现是必要的？– A. 压力大于饱和蒸汽压力– B. 温度高于沸点– C. 设备具备分离精馏的结构– D. 所有选项都对9.萃取是一种利用分散相在连续相中的亲和性实现物质分离的过程，其中分散相也称为：– A. 溶液– B. 固相– C. 气相– D. 透析10.以下哪个选项不属于传质分离过程的应用？– A. 生活中的水的净化– B. 石油炼制过程中的裂化– C. 水果的蒸馏提取– D. 医药领域中的药物合成二、简答题（共4题，每题10分，共40分）1.请简要描述传质分离过程的定义及目的。

传质分离过程是指通过运用不同物质在不同条件下的传质特性，利用物质之间的差异来实现分离纯化目标物质的过程。

其目的是根据不同物质的传质特性，使混合物中的目标物质与其他物质进行分离，以达到提纯、浓缩、分级等目的。

2.传质分离过程的分类及其基本原理有哪些？传质分离过程可以分为物理传质分离和化学传质分离两大类。

传质分离过程的分类
以下是 7 条关于传质分离过程的分类：
1. 你知道吗，有一种传质分离过程叫精馏啊！就像我们分捡糖果一样，把不同的成分给分开。

比如说在石油化工中，通过精馏把各种油品精确地分离出来。

2. 还有吸收呀！这就好像海绵吸水一样，把需要的物质吸收进来。

像在废气处理中，用吸收的方法把有害物质给“抓住”。

3. 萃取可少不了呢！想象一下把精华从一堆混合物中“拎”出来，这就是萃取啦。

咖啡的提取不就是个很好的例子嘛。

4. 膜分离也很神奇哟！它就像是一道超级滤网，只让特定的物质通过。

在水处理中，膜分离可帮了大忙了。

5. 结晶不也挺有意思嘛！就如同冬天里的雪花慢慢形成一样，物质也能结晶分离出来。

制糖过程不就常常用到结晶吗？
6. 吸附也很重要哇！这就跟磁铁吸铁屑似的，把特定的物质紧紧吸附住。

空气净化常常会用到吸附哦。

7. 离子交换更是特别呢！它好像是一个聪明的小管家，把合适的离子给换来换去。

在水软化处理中，离子交换可是大显身手。

我觉得传质分离过程的分类真的超级有趣，而且每种都有着独特的作用和魅力呢！。

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。

传质分离过程1.分离过程可以定义为借助于物理、化学、电学推动力实现从混合物中选择性的分离某些成分的过程。

2.分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。

机械分离的对象是两相以上的混合物。

传质分离过程用于各种均相混合物的分离。

特点是有能量传递现象发生。

3.传质分离过程分为平衡分离过程和速率分离过程。

4.相平衡的准则为各相的温度、压力相同，各组分的逸度也相等。

5.相平衡的表示方法有相图、相平衡常数、分离因子。

6.维里方程用来计算气相逸度系数。

7.闪蒸是连续单级蒸馏过程。

8.指定浓度的组分成为关键组分，其中易挥发的成为轻关键组分，难挥发的成为重关键组分。

9.若溜出液中除了重关键组分外没有其他重组分，而釜液重除了轻关键组分外没有其他轻组分，这种情况称为清晰分割。

10.多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别可以归纳为：在多组分精馏中，关键组分的浓度分布有极大值；非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在溜出液中；重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成接近恒浓的区域；全部组分均存在于进料板上，但进料板浓度不等于进料浓度。

塔内各组分的浓度分布曲线在进料板处是不连续的。

11.最小回流比是在无穷多塔板数的条件下达到关键组分预期分离所需要的回流比。

12.特殊精馏分为萃取精馏（加入的组分称为溶剂）、共沸精馏、加盐精馏。

13.气体吸收是气体混合物一种或多种溶质组分从气相转移到液相的过程。

解吸为吸收的逆过程，即溶质从液相中分离出来转移到气相的过程。

14.吸收过程按溶质数可以分为单组分吸收和多组分吸收；按溶质与液体之间的作用性质可以分为物理吸收和化学吸收；按吸收温度状况可以分为等温吸收和非等温吸收。

15.吸收的推动力是气相中溶质的实际分压与溶液中溶质的平衡蒸气压力之差。

16.难溶组分即轻组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收，而在其余级上变化很小。

易溶组分即重组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔范围内被吸收。

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。

名词解释传质分离过程
传质分离过程是一种通过物质传递来分离混合物的技术。

在传质分离过程中，混合物中的不同组分会通过直接接触或化学反应的方式被传递到另一侧，从而实现混合物的分离。

传质分离过程可以应用于多种领域，例如化学、生物、石油和化工等。

在化学和生物领域中，传质分离过程通常用于分离样品中的不同分子或细胞。

在石油和化工领域中，传质分离过程则被用于分离液态混合物，例如石油馏分和化工原料。

传质分离过程的主要优点是高效、快速和分离度高。

与其他分离技术相比，传质分离过程不需要使用化学剂或加热/冷却等措施，因此具有更高的分离效率。

此外，传质分离过程还可以在常温和常压下进行，因此不需要大量的能量和设备成本。

不过，传质分离过程也存在一些缺点，例如需要较长的处理时间、对设备材料有较高的要求、容易受到外界环境的影响等。

因此，在选择传质分离过程时，需要根据具体情况综合考虑。

本课程是高等学校化学工程及工艺专业（本科）的一门专业基础课，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学等技术基础知识后的一门专业主干课。

本课程主要讲授化工生产实际中复杂物系的分级、分离、浓缩、提纯等技术。

通过该课程的学习，使学生掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格计算方法以及强化改进操作的途径，并对一些新型分离技术有一定的了解，能够根据具体的分离任务和分离要求，选择适宜的分离方法，设计合理的分离序贯。

围绕本课程的实验教学、仿真实习、工程案例教学环节使分离理论与实践有机结合，显著增强了课程的工程实践特色，符合工科创新性人才的培养目标。

（1）课程的重点、难点化工分离过程属于理论性较强的课程，综合运用化工原理、物理化学、化工热力学、传递过程等课程的理论知识，针对化工生产中经常遇到的多组分非理想性物系，从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的特征。

本课程着重基本概念的理解，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。

在以基础知识、基本理论为重点的基础上，强调将工程与工艺相结合的观点，以及设计和分析能力的训练；强调理论联系实际，以提高解决实际问题的能力。

另外，在讲授传统分离技术的同时，还不断引进新型分离技术的有关内容，并逐渐加强其重要性，以拓宽学生在分离工程领域的知识面，从而适应多种专业化方向的要求。

难点在于本课程中应用到很多化工热力学和传递过程理论，内容较为深奥和抽象。

（2）解决办法1）采用多媒体课件与传统教学方式相结合的方法授课2）注重启发式教学，课堂上与学生互动，开展讨论式教学，培养学生的思维能力。

3）安排专门的实验教学和工程案例教学，加深学生对课程内容的理解和体会。

4）开发CAI教学课件，将课程中的重点、难点形象化，动画，兴趣化，帮助和有利于学生学习、掌握课程重、难点内容。

5）让学生走进教授实验室，进行科技创新实践，学以致用。

教学大纲课程名称：化工分离过程英文名称：Chemical Separation Processes学分：3学时：48教学对象：化学工程与工艺专业四年级本科生预修课程：物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程。

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。

第一章1、传质分离：平衡分离、速率分离A、平衡分离：借助能量或物质媒介，使均相系统变成两相，利用组分在两相间平衡时分配系数的差异来实现分离。

平衡分离包括：精馏、吸收、萃取、吸附、离子交换、色谱、结晶、泡沫分离等B、速率分离：在浓度差、压力差、温度差、电势差等外力推动下，有时还在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散（迁移）速率的差异来实现分离。

速率分离包括：膜分离、热扩散、电泳等第二章第(1)类系统：Ki = f (T,P) ，适用于低压条件下的同系物构成的混合物；第(2)类系统：Ki = f (T,P,xi) ，适用于低压条件下的大部分物系；第(3)类系统：Ki = f (T,P) ，适用于中压条件下的同系物混合物；第(4)类系统：Ki = f (T,P,xi) ，适用于中压条件下的大部分物系；第(5)类系统：Ki = f (T,P,xi,yi) ，适用于高压条件下的物系。

2、A、理想气体：分子间无作用力，分子体积为零。

B、理想溶液：各分子间作用力相等，分子体积相同，混合时体积具有加和性。

3、多组分物系的泡点露点计算A、泡点温度计算一、当Ki与气液组成xi、yi无关时1、相平衡常数法解题步骤：（1）假设一个T（初值），求Ki；（用Ki 关联式Ki = f (P，T ) 或查p-T-K 图）（2）用yi = Ki xi 求yi；（3）验算∑yi = 1 ？（︱∑yi－1︱≤ε？）例2-32.2.2 泡点压力计算指定：T，xi求：P，yi解题依据：= K i x i（1）相平衡方程：yi3.常规精馏简捷计算：N m , R m , N的计算在书上公式3-1、3-6、3-9、参考例3-4三、影响因素4.影响萃取精馏效果的操作因素由Margules方程得：/α) = x S[(A’1S –A’2S) –A’12(1 –2x1’)]ln(αS/α) ——溶剂选择性式中：(αSA ——活度系数端值常数x’——脱溶剂浓度, x1’= x1 /(x1 + x2)1/α) = x S[(A’1S –A’2S) –A’12(x2 –x1)/(x2 + x1)]ln(αS影响(αS /α) 的因素分析：a. 塔内溶剂浓度x S由上式可知，若x S减小则(αS /α)下降，因此所有导致x S减小的操作均对萃取精馏分离效果不利。