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传质过程及塔设备介绍1. 传质过程简介传质是指物质在两相界面上的传递过程，即在两个相互接触的相中，从一个相传递到另一个相的物质传递。
在化工过程中，传质过程是非常重要的，它涉及到多种物质的拆分、合成、分离等操作。
传质过程的效率直接影响到化工过程的效果和经济性。
一般来说，传质过程包括质量传递和热量传递两个方面。
质量传递是指物质的传递，而热量传递是指通过传热介质的传递。
传质过程的方式有多种，常见的包括扩散、对流、吸附等。
传质过程在化工工艺中有广泛的应用，例如在化学反应中的溶解、吸附过程中的质量传递、萃取过程中的相互传质等。
在化工过程设计中，正确选择传质方式以及相应的设备，对于提高化工过程的效率和经济性至关重要。
2. 塔设备介绍在化工过程中，塔设备是实现传质过程的关键设备之一。
不同的传质过程需要采用不同的塔设备，下面介绍几种常见的塔设备。
2.1 吸收塔吸收塔是一种用于气液吸收的设备。
其原理是通过将气体通过填充物与液体相接触，使气体中的物质被液体吸收。
吸收塔在化工过程中应用广泛，例如石油化工中的气体脱硫、环保领域中的废气处理等。
2.2 萃取塔萃取塔是一种用于液体相萃取的设备。
其原理是通过将萃取剂与待处理液体相接触，使其中的特定组分被相对亲和力更强的萃取剂萃取出来。
萃取塔在化工过程中常用于提取纯度高的物质或分离混合物中的不同组分。
2.3 脱硫塔脱硫塔是一种用于脱除硫化物的设备，在石油化工等领域广泛应用。
其原理是通过将硫化物所在气体与溶液相接触，使硫化物被溶液吸收，从而达到脱硫的效果。
脱硫塔在燃煤电厂、石油炼制等领域中起着重要作用。
2.4 蒸馏塔蒸馏塔是一种用于液体蒸馏的设备。
其原理是将混合液体加热至其中的组分沸腾，然后凝结回液体，通过蒸馏塔的不同区域实现组分之间的分离。
蒸馏塔在化工领域广泛应用，例如在石油炼制中提炼石油产品时的分馏过程中就需要使用蒸馏塔来分离不同碳链长度的烃类化合物。
3. 总结传质过程是化工过程中非常重要的一环，在许多操作中都扮演着关键角色。
化工原理第二版下册化工原理是化学工程专业的重要基础课程，它涉及到化学工程领域的基本理论和知识，对于培养学生的工程思维和解决实际问题的能力具有重要意义。
本文将就化工原理第二版下册的内容进行介绍和解析，希望能够对学习化工原理的同学们有所帮助。
第一章，传质过程。
传质过程是化工过程中非常重要的一部分，它涉及到物质在不同相之间的传递和分布。
在本章中，我们将学习到各种传质过程的基本理论和计算方法，包括扩散、对流、质量传递系数等内容。
通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的传质现象，并能够进行相应的传质计算和设计。
第二章，传热过程。
传热过程是化工过程中不可或缺的一部分，它涉及到热量在不同物质之间的传递和分布。
在本章中，我们将学习到各种传热过程的基本理论和计算方法，包括导热、对流、辐射传热等内容。
通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的传热现象，并能够进行相应的传热计算和设计。
第三章，化工流程。
化工流程是化工工程中的核心内容，它涉及到物质在设备和管道中的流动和转化。
在本章中，我们将学习到各种化工流程的基本原理和计算方法，包括流体力学、动量平衡、能量平衡等内容。
通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的流动现象，并能够进行相应的流程设计和优化。
第四章，化工反应工程。
化工反应工程是化工工程中的重要组成部分，它涉及到物质在化学反应中的转化和产物的选择。
在本章中，我们将学习到各种化工反应的基本原理和计算方法，包括反应动力学、反应速率、反应器设计等内容。
通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的化学反应过程，并能够进行相应的反应工程设计和优化。
总结。
化工原理第二版下册涵盖了化工工程中的传质、传热、流程和反应等重要内容，通过学习本书，我们可以更好地掌握化工工程的基本理论和方法，为将来的工程实践打下坚实的基础。
希望同学们能够认真学习本书，并将所学知识运用到实际工程中，不断提高自己的专业能力和素质。
化工原理是一门综合性强、理论性强、实践性强的学科，希望同学们能够在学习过程中保持好奇心，不断探索和创新，为未来的化工工程事业做出更大的贡献。
长沙学院教案（课时备课）授课日期2007年10月10日第15次课 2 学时第四章传质过程§1传质分离过程概述传质过程在含有两个或两个以上组分的混合体系中，由于存在浓度差，某一或某些组分由高浓度区向低浓度区的传递过程，称为传质过程。
传质过程可以在一相中进行，也可以在两相间进行，两相间的传质是分离过程的基础。
1-1分离操作在化工生产中的作用1．作用：分离设备费用和分离操作费用占总生产费的比例很大。
2．分类：①机械分离：过滤、沉降②传质分离：两相间：利用混合物中各组分在两相中的溶解度或挥发性等物理性质的差异，使某一或某些组分在相间转移（如吸收、精馏、萃取）。
一相中：热扩散、膜分离。
1-2化工生产中常见的传质操作1．蒸馏：分离液体混合物，利用各组分挥发性的差异2．吸收与解吸：分离气体混合物，利用气体溶解度的差异3．液-液萃取：分离液体混合物，利用各组分溶解度的差异4．吸附：分离气体或液体混合物，利用各组分在固体上吸附程度的差异5．干燥：固、气分离6．膜分离：分离气体或液体混合物7．热扩散：由于温度梯度而引起的物质扩散。
§2 传 质 过 程 机 理 传质过程：①扩散物质从一相主体向界面传递 ②扩散物质在界面上从一相进入另一相 ③扩散物质从界面向另一相传递2-1单相中的传质 一．分子扩散与菲克定律 1.分子扩散在一相内有浓度差异存在时，由于分子的热运动，而造成的物质传递现象。
分子扩散速率（通量）A,0N ：单位时间内通过单位截面积而扩散的物质量。
2.费克（Fick ）定律（只适用于双组分混合物）=-AA,0ABdc N D dl（因A dc dl 为负值，加“-”使A,0N 为正）A,0N ——组分A 的分子扩散速率，)/(2s m kmol ⋅；Adc dl——组分A 在扩散方向的浓度梯度，4/m kmol ； AB D ——组分A 在组分B 中的分子扩散系数，s m /2。
AB D 的值由试验测定，可通过手册查取，见教材P183表5-2，5-3。
对理想气体混合物，由于RTp c AA=，故有=-AB AA,0D dp N RT dl。
二、等物质的量反向定常态扩散（等摩尔反向扩散） 1、概念：如右图，两容器内，A,1A,2c c >，B,1B,2c <c ，但T ,P 相同，两容器内装有搅拌器，使容器内浓度处处相等，由于有浓差存在，故A 向右，B 向左扩散，容器大而连通管细，故认为1、2处A 、B 分压不变，故其中分子扩散是稳定的。
因为容器内总压相等，故A 分子向右和B 分子向左的扩散速度相等，为等物质的量反向扩散。
又 A A,0ABdc N D dl =-，B B,0BA dc N D dl=- 而 A,0B,0N N =- 在压力不太高时，A A A n p c V RT ==，B B B n pc V RT== M A B c c c =+=常量∴ B M A A dc d(c c )dc =-=-∴ AB BA D D D ==（对A 、B 两组分性质相似的液相也成立） ∴ AA,0B,0dc N N Ddl=-=- 如精馏操作属等物质的量反向扩散。
2、传质速率A N ①概念在一固定的空间位置上，单位时间内通过单位面积传递的A 物质量。
②表达式：在单纯的定常态等物质的量反向扩散中：AA A,0dc N N Ddl==- 定态扩散，A N 为定值，如图，l 0=时，A A,1c c =，l l =时，A A,2c c =，在1、2两截面间积分得：,,()A A 1A 2DN c c l=- 当扩散的为理想气体时，,,()A A 1A 2DN p p RTl=- 定常态传质过程，一定操作条件下，A N 、D 、R 、T 为定值，所以浓度分布为直线。
[例4-1]见教材P114。
三、单方向扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）令A 、B 两组分混合气体与液相接触，设相界面上只允许A 通过，操作条件下液相不气化，此即为A 组分的单方向扩散过程如图，单组分吸收过程即属此类。
在相界面上，由于A 的溶解，使得A,i A p p <，所以组分A 从气相主体向相界面扩散，同时，界面上气体总压略低于气相主体中的气体总压，将有A 、B 混合气体从气相主体向界面移动（称为整体流动或总体流动）。
对B 组分来说，B 在界面不溶解，而且还随总体流动从气相主体向界面移动，使得B B,i p <p ，所以组分B 会从相界面向气相主体扩散。
在定常态扩散时，组分B 从相界面向气相主体扩散的量与总体流动中从气相主体向界面扩散的量相等，即B N 0=，表观上没有B 的传递。
对A 组分来说，其扩散方向与气体总体流动的方向相同。
由于A,M AB,MBN p N p =∴ AA,M B,MBp N N p = AA A,0A,M A,0B,MBp N N N N N p =+=+ 而 B,M B,0A,0N N N =-=（∵A B p p p +==常量，或A B c c c +==常量） ∴ ,()()()A A A A A A 0B B A p p dp dp D D p N N 11+p RT p dl RT p p dl=+=-=-- 定态吸收、一定操作条件下，A N 、D 、R 、T 为定值，将上式分离变量积分得：,lnA iA Ap p Dp N RTl p p -=- 又 ,,A B A i B i p p p p p =+=+∴ ,,,,ln ()A A i B i A A A i B,i B B B mp p p Dp D pN p p RTl p p p RTl p -==--其中，,,,ln B i BB m B i Bp p p p p -=与等摩尔反向扩散比较，多了,B mp p 一项，称,B mp p 为漂流因子。
∵ ,B m p p >，所以同条件下，单方向扩散的A N 比等物质的量反向定常态扩散的大。
原因：出现了与扩散方向一致的总体流动。
[例4-2]见教材P118。
液相中的扩散速度远小于气体，一般为单方向扩散过程。
四．扩散系数D 1．影响因素D 随介质种类、温度、压强及浓度和不同而变化，气相中，C 的影响可忽略，液相中，P 的影响可忽略。
（g l D D >）2、D 值的确定①由实验测定，或查手册（P120，表4-1，4-2） ②由某些经验、半经验公式估算③对气体体系：.175000p T D D p T ⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭[例4-3]见教材P121，[例4-4]见教材P122。
五．对流扩散 1．涡流扩散湍流流体中，凭借流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象，称涡流扩散。
2．对流扩散湍流流体与两相界面之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称。
如右图所示湿壁塔内，吸收剂自上而下流动，混合气体自下而上流过液体表面，两者逆流流动；在湍流主体中，物质传递主要靠涡流扩散，分子扩散占的比例很小；在层流底层内，只有分子扩散；过渡层内，既有分子扩散，又有涡流扩散。
有效滞流膜层模型：认为由气相主体到界面的对流扩散过程相当于一个通过有效滞流膜层的分子扩散过程。
故可按分子扩散过程写出对流扩散的速率方程： 故在气相侧：,,()A A A i G B mD pN p p RTl p =-液相侧：,()MA A,i A LB mc D N c c l c =-A N ——对流传质通量，-21mol m s -⋅⋅；G l 、L l ——有效膜厚度，m ；A p 、A c ——主体浓度；A,i p 、A,i c ——界面浓度； ,A A i p p -（A,i A c c -）——扩散过程的推动力。
令 ,G G B m D p k RTl p =， ,ML L B mc D k l c =则有A G A A i N k p p =,（-），()A L A,i A N k c c =-G k ——气膜传质分系数，211mol m s Pa ---⋅⋅⋅L k ——液膜传质分系数，1m s -⋅2-2相际间传质一、双膜理论的基本论点1．相互接触的气、液两相界存在稳定的相界面，界面两侧各有—有效滞流膜层，溶质以分子扩散的方式通过此两膜层。
2．在相界面上，气、液两相互成平衡3．在膜层以外的气液两相主体内，由于流体充分湍动不存在浓度差。
即全部浓度变化都集中在两滞流膜内，故传质阻力也集中在气、液两滞流膜中。
所以双膜理论又称双阻力模型：传质总阻力=气膜阻力+液膜阻力。
二．示意图三．双膜理论的成功与不足1．成功简化了复杂的相际传质过程，对生产实际有指导意义，对具固定相界面的体系确定符合。
2．不足：对不具稳定相界面（如高度湍流）的体系不适合。
作业：P126:T1，T2。
