第4章 液液传质分离过程

第4章　气液传质设备一、选择题1．填料塔的吸收面积等于（）。

A．塔内填料总表面积B．塔的截面积C．塔内润湿的填料表面积【答案】C2．某板式塔的降液管面积为0.1m2，板间距为450mm，液相负荷为100m3/h。

该塔盘在操作中可能发生（）。

A．淹塔B．过量雾沫夹带C．漏液D．过量气泡夹带【答案】D3．下述说法中错误的是（）。

A．板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触B．精馏用板式塔，吸收用填料塔C．精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔D．吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔【答案】B二、填空题1．填料塔是______接触式气液传质设备，塔内为分散相，为连续相，为保证操作过程中两相的，填料吸收塔顶部要有良好的装置。

【答案】连续；液体；气体；良好接触；液体分布2．板式塔是______接触式气液传质设备，操作时______为连续相；填料塔是______接触式气液传质设备，操作时______为连续相。

【答案】逐级；气相；连续；液相3．当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转点称为______，上转点称为______。

【答案】载点；泛点4．完成一分离任务需要的填料层高度为8 m，所用填料的等板高度HETP为0.5 m，若改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数（包括塔釜）为______。

【答案】165．为改进液体在填料塔内流动的不均匀性，通常可采取的措施是______、______。

【答案】预分布；增加再分布装置6．板式塔塔板上影响液面落差的主要因素是①______；②______；③______。

为减少液面落差可采用①______；②______。

【答案】塔板结构；塔径；流体流量；对大塔径采用双溢流、阶梯流等溢流型式；塔板向液体侧倾斜的方法7．若某精馏过程需要16块理论板（包括再沸器），其填料的等板高度为0.5m，则填料层有效高度为______。

【答案】8m8．填料塔的等板高度（HETP）是指______。

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。

传质分离名词解释
传质分离是一种用于分离混合物组分的过程，其基本原理是通过不同组分的传质速率差异来实现分离。

传质分离的过程可以分为以下几个步骤：
1.吸附：将混合物溶液加入到传质分离器内，混合物中的某些组分会被吸附到固定相表面上。

2.传质：将移动相（溶剂）通过固定相，移动相中的组分因为与固定相的亲和性不同而有不同的传质速率。

3.脱附：移动相带走了部分组分，离开固定相后，这些组分会逐渐被分离出来。

如果需要分离多个组分，则需要进行多次传质过程，每次使用不同的移动相。

常见的传质分离方法包括：
1.气相色谱（Gas Chromatography，GC）：适用于分离挥发性有机化合物，利用化合物在固定相表面的亲和力不同来实现分离。

2.液相色谱（Liquid Chromatography，LC）：适用于分离不挥发性有机化合物和生物大分子等，通过液相将混合物分离成不同的组分。

3.电泳（Electrophoresis）：适用于分离大分子，如DNA、RNA和蛋白质等。

该方法利用大分子在电场中的运动速度差异实现分离。

传质分离方法的选择取决于需要分离的混合物的性质和要求。

传质分离在化学、生物学、制药等领域有广泛的应用。

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。

第一章 绪论略第二章习题1. 计算在0.1013MPa 和378.47K 下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，当x 1 = 0.3125、x 2 =0.2978、x 3 =0.3897时的K 值。

汽相为理想气体，液相为非理想溶液。

并与完全理想系的 K 值比较。

已知三个二元系的wilson 方程参数（单位： J/mol ）：λ12－λ11=－1035.33； λ12－λ22=977.83 λ23－λ22=442.15； λ23－λ33=－460.05 λ13－λ11=1510.14； λ13－λ33=－1642.81在T =378.4 K 时液相摩尔体积（m 3/kmol ）为： =100.91×10 -3 ；=177.55×10 -3 ；=136.69×10 -3安托尼公式为（p s ：Pa ； T ：K ）： 苯：1n =20.7936-2788.51/（T -52.36）； 甲苯：1n=20.9065-3096.52/（T -53.67）；对 -二甲苯：1n =20.989 1-3346.65/（T -57.84）；解：由Wilson 方程得：Λ12=l lV V 12exp[-(λ12-λ11)/RT]=331091.1001055.177⨯⨯×exp[-(1035.33)/(8.314×378.47)]=2.4450Λ21=0.4165 Λ13=0.8382 Λ31=1.2443Λ23=0.6689 Λ32=1.5034 lnγ1=1-ln(Λ12X 2+Λ13X 3)-[3322311313233221122131321211X X X X X X X X X X X X +Λ+ΛΛ+Λ++ΛA +Λ+Λ+]=0.054488 γ1=1.056同理,γ2=1.029; γ3=1.007lnP 1S =20.7936-2788.51/(378.47-52.36)=12.2428, P 1S =0.2075Mpa lnP 2S =20.9062-3096.52/(378.47-53.67)=11.3729, P 2S =0.0869Mpa lnP 3S =20.9891-3346.65/(378.47-57.84)=10.5514, P 3S =0.0382Mpa 作为理想气体实际溶液,K 1=P P S11γ=2.16, K 2=0.88, K 3=0.38003若完全为理想系,K 1=P P S1=2.0484 K 2=0.8578 K 3=0.37712. 在361K 和4136.8kPa 下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷0.60387%（ mol ）,与其平衡的液相含甲烷0.1304%。

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。