上海交通大学：《过程工程》课程教学资源（PPT课件）传质分离过程（Mass Transfer & Separation）

本章内容 ◆概述 ◆蒸馏 ◆吸收 ◆其它传质单元操作

本章内容 概述 蒸馏 吸收 其它传质单元操作

概述 ◆相( phase):体系内部物理性质和化学性质完全均匀 的一部分 ◆均相物系的分离:吸收、蒸馏、萃取等 ◆非均相物系的分离:筛分、沉降、过滤等 ◆相际传质: 物质从一个相转移到另一个相 过程涉及两个相内的传质以及相界面的传质 过程的极限是达到相平衡 ◆分子扩散( Fick's law): D

概述 相（phase）：体系内部物理性质和化学性质完全均匀 的一部分 均相物系的分离：吸收、蒸馏、萃取等 非均相物系的分离：筛分、沉降、过滤等 相际传质： 物质从一个相转移到另一个相 过程涉及两个相内的传质以及相界面的传质 过程的极限是达到相平衡 分子扩散（Fick’s Law)： NA dc D A dn = −

概述(续一) ◆对流扩散(涡流扩散) ◆扩散系数D: 物质的特性常数,与扩散组分以及介质的性质有 关,还与温度、压力有关。 ◆双膜理论( Double- Film Theory): 气液界面两侧,存在停滞的气膜和液膜; 每一相的传质阻力集中于膜内; 相界面传质阻力可忽略,即气液两相成平衡。 ◆传质速率=推动力/阻力=传质系数×推动力 N=k(p-pi)=k,(c-c) N=KGlp-p)=kc-c)

概述(续一） 对流扩散（涡流扩散） 扩散系数D： 物质的特性常数，与扩散组分以及介质的性质有 关，还与温度、压力有关。 双膜理论（Double-Film Theory）： 气液界面两侧，存在停滞的气膜和液膜； 每一相的传质阻力集中于膜内； 相界面传质阻力可忽略，即气液两相成平衡。 传质速率=推动力/阻力=传质系数×推动力 ( ) ( ) ( ) ( ) A G i L i A G L N k p p k c c N K p p K c c   = − = − = − = −

概述(续二) ◆填料塔:连续接触式 ◆填料:传质面积大、湍动程度高、传质充分 ◆几个参数: 比表面积 空隙率 填料几何形状 ◆填料的分类:乱堆(散装)填料、整砌(规整)填 料 ◆常见填料 ◆填料塔的附属结构: 填料支撑结构、液体分布和再分布装置、除沬装置

概述(续二） 填料塔：连续接触式 填料：传质面积大、湍动程度高、传质充分 几个参数： 比表面积 空隙率 填料几何形状 填料的分类：乱堆（散装）填料、整砌（规整）填 料 常见填料 填料塔的附属结构： 填料支撑结构、液体分布和再分布装置、除沫装置

概述(续三 ◆板式塔:逐级接触式 ◆气液流动方式:总体上呈逆流、单块板上呈错流 ◆评价塔设备性能的主要指标: 生产能力塔板效率操作弹性塔板压降 ◆几种水力学现象: 1>液泛(淹塔)液沫夹带气泡夹带漏液 ◆塔板负荷性能图

概述(续三） 板式塔：逐级接触式 气液流动方式：总体上呈逆流、单块板上呈错流。 评价塔设备性能的主要指标： 生产能力 塔板效率 操作弹性 塔板压降 几种水力学现象： 液泛（淹塔）液沫夹带 气泡夹带 漏液 塔板负荷性能图

蒸馏( Distillation) 液态均相混合物的分离

蒸馏（Distillation） ——液态均相混合物的分离

蒸馏的依据 不同组分的挥发性(沸点)差异 易挥发组分—低沸点组分轻组分 难挥发组分—高沸点组分—重组分

蒸馏的依据 不同组分的挥发性（沸点）差异 易挥发组分——低沸点组分——轻组分 难挥发组分——高沸点组分——重组分

蒸馏的分类 ◆按操作流程: 间歇蒸馏、连续蒸馏 ◆按蒸馏方式: 简单蒸馏、平衡蒸馏〔闪蒸)、精馏、特殊蒸馏 ◆按操作压强: 常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏 ◆按组分多少: 双组分(二元)蒸馏、多组分(多元)蒸馏

蒸馏的分类 按操作流程： 间歇蒸馏、连续蒸馏 按蒸馏方式： 简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏、特殊蒸馏 按操作压强： 常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏 按组分多少： 双组分（二元）蒸馏、多组分（多元）蒸馏

蒸馏中的质量传递 汽相与液相之间的双向传质过程 部分汽化、部分冷凝 易挥发组分往汽相富集 难挥发组分往液相富集

蒸馏中的质量传递 汽相与液相之间的双向传质过程 部分汽化、部分冷凝 易挥发组分往汽相富集 难挥发组分往液相富集

蒸馏过程的理论基础 汽液相平衡(VLE) ◆相律:F=C-P+2 ◆拉乌尔定律( Raoult 's la):p=pxA ◆理想溶液: 各组分均满足拉乌尔定律 各组分的分子大小相同、分子间作用力相等 ◆非理想溶液: pyi= ripixi

蒸馏过程的理论基础 ——汽液相平衡（VLE） 相律：F=C-P+2 拉乌尔定律（Raoult’s Law）: 理想溶液： 各组分均满足拉乌尔定律 各组分的分子大小相同、分子间作用力相等 非理想溶液： s A A A p p x = s i i i i py p x = 