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。
1.分离过程包括均相物系的分离和非均相物系的分离，其中均相物系不能通过简单的机械方法分离， 需通过某种物理（或化学）过程实现分离。 2.相际传质过程：根据不同组分在各相中物性的差异，使某组分从一相向另一相转移： 3.气液传质过程是指物质在气、液两相间的转移，它主要包括气体的吸收（或脱吸）、气体的增湿 （或减湿）等单元操作过程。 4.汽液传质过程是指物质在汽、液两相间的转移，该汽相是由液相经过汽化而得，它主要包括蒸馏 （或精馏）单元操作过程。 5.液液传质过程是指物质在两个不互溶的液相间的转移，它主要包括液体的萃取等单元操作过程。 6.液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。 7.气固传质过程是指物质在气、固两相间的转移，它主要包括气体吸附（或脱附）、固体干燥等单 元操作过程。 8.平衡常数一般大于1，当偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，越大越容易分 离。 9.膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。 包括：超滤、反渗透、渗析、点渗析 10.场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的 单元操作过程。包括：电泳、热扩散、高梯度磁场分离 11.分离方法选择的原则：被分离物系的相态、被分离物系的特性、产品的质量要求、经济程度 12.由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象——分子传质。分子传质又称为分子扩散，简称 为扩散。 分子传质在气相、液相和固相中均能发生。 13.描述分子扩散过程的基本定律——费克第一定律。 14.用示例说明：总体流动现象：（示例：用水吸收空气中的氨） 设由A、B组成的二元气体混合物，其中A为溶质，可溶解于液体中，而B不能在液体中溶解。这样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分B不能进入液相。由于A分子不断通过相界面进入液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”。根据流体连续性原则，混合气体会自动地向界面递补，这样就发生了A、B 两种分子并行向相界面递补的运动，这种递补运动就形成了混合物的总体流动。 15.设由A、B两组分组成的二元混合物中，组分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则称 为等分子反方向扩散。 16.通常，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分 的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力的函数。 17.由于流体质点的湍动和旋涡而形成的物质传递现象—涡流扩散。涡流扩散在湍流流体中发生。 18.用示例说明相际间的对流传质过程。（设组分A从气相传递到液相（如吸收），该过程由以下3步 串联而成：①组分A从气相主体扩散到相界面；②在相界面上组分A由气相转入液相；③组分A由相界面扩散到液相主体。一般来说，相界面上组分A从气相转入液相的过程很快，相界面传质阻力可以忽略。因此，相际间传质的阻力主要集中在气相和液相中。若其中一相传质阻力较另一相大得多，则另一相传质阻力可以忽略，此种传质过程即称之为“该相控制”。） 19.惠特曼(Whiteman)于1923年提出，最早提出一种传质模型——停滞膜模型（双阻力模型） 20.绘制双模模型示意图，并描述其特点。 ①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞 膜—气膜和液膜，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处，气液两相处于平衡状态，无传质阻力。③在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。
化工分离工程 第一章 化工分离工程概述 分离过程的分类：机械分离、传质分离 传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生，按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率分离过程。 平衡分离过程是借助分离媒介（如热量、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。分离媒介可以是能量媒介（ESA ）或物质媒介（MSA ），有时也可两种同时应用。 蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附 速率分离过程是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。 气体扩散、热扩散、电渗析、电泳、反渗透、超过滤 分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度，其定义为 2 211//j i j i s ij x x x x = α 分离方法的选择 可行性、分离过程类别的选择、产品的价格、产品的热敏性、物质与分子的性质、经济性、安全与环保、经验 分离过程类别的选择 ? 分子特性：分子重量、V an der Waals 体积、Van der Waals 面积、 偶极矩、极化度、双电常数、电荷、旋转 半径 ? 热力学与传递性质：蒸气压、溶解度、吸附活性、扩散特性 第二章 精馏 蒸馏（Distillation ）：借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作方法。 简单蒸馏（simple distillation)：混合液受热部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝，分批收集不同组成的馏出液产品。 平衡蒸馏（equilibrium distillation)：釜内液体混合物被部分汽化，使气相与液相处于平衡状态，然后将气相与液相分开，是一种单级蒸馏操作。 精馏 （rectification)：液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。 精馏计算：物料衡算，热量衡算，相平衡关系 计算方法：双组份常用图解法；多组分常用简捷法、严格计算法 普通精馏不适用下列物料的分离： （1）待分离组分间的相对挥发度很接近于1。此时，它们的分离需要很多理论板数和很大的回流比，因此设备投资和操作费用很大，不经济。一般认为，当分离所需的理论板数大于100时，精馏已不适用。 （2）待分离组分形成恒沸物，此时相对挥发度等于1，平衡的汽液两相组成一样，普通精馏无法实现分离。 （3）待分离物料是热敏性的，或是在高温下易发生聚合、结垢、分解等不良反应的。 （4）待回收的组分是难挥发组分，且在料液中含量很低。此时能量消耗太大，不经济。 理论板、板效率和填料的理论板当量高度 理论板：进入该板的不平衡的物流发生了充分的接触传质，离开了两相的物流间达到了平衡；在该板上发生传质接触的汽液两相各自完全混合，板上各点的汽相和液相浓度各自一样；该板上充分接触后的汽液两相实现了机械上的完全分离，离开该板的汽流中不夹带雾滴，液流中不夹带气泡，也不存在漏液。 板效率： 1 *1++--= j j j j MV y y y y E
第六章 精馏 §1 传质过程概述 6-1 传质过程的定义 传质过程的定义——物质以扩散的方式，从一相转移到另一相的相界面的转移过程，称为物质的传递过程，简称传质过程。 日常生活中的冰糖溶解于水，樟脑丸挥发到空气中，都有相界面上物质的转移过程。 例如某焦化厂里，用水吸收焦炉气中的氨。OH NH O H NH 423→+。如图6-1所示。 图6-1 吸收传质示意图 再如某酒精厂里，酒精的增浓与提纯。即利用乙醇与水的沸点不同，或挥发度不同，使乙醇与水分离的过程。如图6-2所示。 图6-2 精馏传质示意图 这两个例子说明，有物质()O H OH H C NH 2523 , , 在相界面的转移过程，都称为传质过程。 6-2 传质过程举例 焦化厂的例子，是吸收操作。——利用组成混合气体的各组分在溶剂中溶解度不同来分离气体混合物的操作，称为吸收操作。 焦炉气中不仅含有3NH ，还有242 , , , H CH CO CO 等气体，利用3NH 易溶于水，以水为吸收剂，使3NH 从焦炉气中分离出来。吸收主要用来分离气体混合物，所以有的教
材称吸收为气体吸收。如图6-3所示。 图6-3 吸收局部示意图 水称为溶剂，3NH 称为溶质，炉气中其他气体称为惰性组分。 用水吸收氯化氢气体)(HCl ，制备盐酸，也是一种吸收操作。 酒精厂的例子，是精馏操作。——利用液体混合物各组分沸点（或挥发度）的不同，将物质多次部分汽化与部分冷凝，从而使液体混合物分离与提纯的过程，称为精馏操作。 精馏主要用来分离液体混合物，所以有的教材称精馏为液体精馏。 传质过程还有， 萃取——利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。 例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。如图6-4所示。 图6-4 萃取示意图 此例中醋酸乙酯称为萃取剂)(S ，醋酸称为溶质)(A ，水称为稀释剂)(B 。萃取操作能够进行的必要条件是：溶质在萃取剂中有较大的溶解度，萃取剂与稀释剂要有密度差。 干燥操作——利用热能使湿物料的湿分汽化，水汽或蒸汽经气流带走，从而获得固体产品的操作。如图6-5所示。
化工工程技术下的传质与分离技术研究 摘要：在化工工程技术领域，传质与分离技术是非常重要的研究方向之一。 传质与分离技术在化工生产中广泛应用，例如在石油精炼、化学品生产、环境治 理等过程中，需要对各种混合物进行分离和纯化。因此，对传质与分离技术的研 究和优化具有重要意义。基于此，本文章对化工工程技术下的传质与分离技术研 究进行探讨，以供参考。 关键词：化工工程技术；传质技术；分离技术 引言 传质与分离技术的研究旨在提高传质效率、速率和选择性，以达到更好的分 离效果。为此，我们需要了解传质与分离技术的基本原理，并使用恰当的评价方 法对其进行评估。此外，我们还需不断创新和改进传质与分离技术，引入新材料、优化操作参数和引入辅助技术等，以提高分离效果并降低成本和能耗。 1传质与分离技术的基本原理 1.1传质技术的基本原理 扩散是指物质在两相接触界面上由高浓度向低浓度自发传递的过程。扩散速 率受到浓度梯度、界面性质、温度等因素的影响。对流是指物质通过流体介质的 流动而传递的过程。对流传质速率快于扩散，可通过调节流速和增加流体搅拌来 增强传质效果。某些传质过程与化学反应伴随进行，例如气体吸收和溶解反应。 反应速率决定了传质速率。 1.2分离技术基本原理 蒸馏利用物质沸点的差异，将液体混合物分离为纯液体和纯气体组分。当混 合物加热至液体沸点时，低沸点组分首先蒸发，然后通过冷凝收集为纯液体。吸 附是指溶液中的组分通过相互作用被吸附剂固定在其表面上。根据吸附剂与目标
组分的亲和力不同，可以实现目标组分的分离和富集。结晶基于物质的溶解性差异，使溶液中的溶质逐渐形成晶体颗粒，从而分离出纯溶质。通过控制温度、浓度和结晶速率等条件，可以实现高纯度单一晶体的得到。色谱利用组分在固定相封装柱中的分配平衡差异，实现物质的分离和定量测定。根据传递方式的不同，色谱可分为气相色谱和液相色谱。膜分离是利用多孔或选择性渗透性膜，根据组分分子大小、电荷、亲疏水性等特性实现不同组分的分离和富集。萃取是指通过溶剂在两相之间传递目标物质的方法。利用不同溶解度、分配系数等特性，可以实现液-液、液-固相之间的组分分离。 2化工工程技术下的传质技术研究 2.1传质性能的评价方法 传质速率是评价传质性能的重要指标之一。可以通过测定传质物质浓度变化的方法来计算传质速率，或者通过传质通量来表示。传质速率越大，表示传质效果越好。传质效率是评价传质性能的另一个重要指标。传质效率以目标物质的转移率或分离因数为衡量标准，代表了传质过程中目标物质分离或转移的效果。传质过程中物质的平衡状态也是评价传质性能的一个方面。通过测定不同相之间的物质浓度或组分变化，可以判断传质是否达到平衡。评价传质性能时还需要考虑物质损失和副产物生成情况。传质过程中可能会导致目标物质的损失或产生不需要的副产物，因此需要关注这些问题并进行评价。 2.2传质过程的优化与改进 根据传质的需求和要求，选择适合的传质装置和设备。不同的传质装置和设备具有不同的传质特性和适用范围，对实际操作的传质效果会有重要影响。调整操作条件可以改善传质效果。例如，控制温度、压力、流速等操作参数，以提高传质速率和效率。选择合适的传质介质，可以提高传质效率。改变传质介质的物理和化学性质，如孔隙结构、活性表面处理等，可以增强其传质性能。改变传质界面的结构和性质，可以改善传质速率和效率。例如，增加传质界面的面积、使用增强型材料或添加表面改性剂等。引入适当的辅助技术可以改进传质过程。例如，超声波、电场、微波等辅助技术的应用，可以增强传质效果。
化工工艺中的传质和反应动力学传质是液体、气体和固体之间的物质转移过程，它在化工工艺 中非常重要。在化工过程中，传质过程通常是化学反应的限制因 素之一。因此，深入了解化工过程中的传质和反应动力学是非常 必要的。 一、传质 传质是指物质在不同相界面之间的迁移过程。在化工过程中， 常见的传质包括气体-液体，固体-液体和液体-液体传质。在这些 过程中，分子或原子的迁移是通过扩散和对流实现的。 扩散是指物质的分子或原子根据其热力学概率在不同相间扩散，从高浓度到低浓度的移动。在化工过程中，扩散通常在边界层内 完成。 对流是指物质通过流体运动的方式从高浓度到低浓度的移动。 在化工过程中，对流通常是在液体中通过强制流动来实现的，例 如通过搅拌、气泡和外加压力等。
二、反应动力学 反应动力学是涉及化学反应中反应速率和其控制因素的研究。 在实验条件下，测量反应速率并关联反应物浓度变化和仪器时间，以获得反应动力学信息。在反应动力学研究中，通常使用质量作 为时间的函数来描述反应速率。 反应速率取决于反应物分子张力情况和反应物浓度。当反应物 浓度越高时，反应速率越快。此外，用反应速率常数k表示，k值因反应温度不同而不同，满足阿伦尼乌斯方程。 三、传质和反应动力学的应用 传质和反应动力学在化工工艺中的应用非常广泛。其中，传质 过程在物质分离、析出和沉淀等过程中起着重要作用。例如，在 吸附、萃取和混合等过程中，通过传质过程可以快速、高效地将 有价值的物质分离出来。 另一方面，反应动力学通常用于化学反应的优化和控制。在化 学反应的初期，需要测量反应速率和反应物浓度等因素。这些数
据可以指导我们进一步考虑操作条件和反应机制，以实现最高的效率和最小的成本。 总之，在化学工程中，传质和反应动力学是进行化学反应和物质分离的基础。深入了解传质和反应动力学的原理和应用，是保证化工工艺高效稳定运行的关键。
天津大学化工分离工程完整教案
第一章绪论 一、学习目的与要求 通过本章的学习，能对传质分离过程有一个总体了解。 二、考核知识点与考核目标 （一）、化工分离操作在化工生产中的重要性（一般） 识记：化工分离操作在化工生产中的重要性分析。 （二）、分离过程的分类和特征（次重点） 识记：分离过程的分类和特征，传质分离过程的分类和特征。 §1.1 本课程的内容和任务 §1.1.1课程内容、性质与特点 该课程是化学工程专业所开设的一门专业基础课之一。分离过程是将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作，它是一门与实际生产联系极其紧密的课程，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等技术知识后的一门必修课，它利用这些课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。 由理想理想气体实际气体 理想溶液实际溶液 由简单复杂二元精馏多元精馏 单组分吸收多组分吸收 §课程设置的目标 开设本课程，为了使学生掌握各种常用的分离过程的基本理论、操作特点、简捷和严格计算方法和强化改进操作的途径。对一些新分离技术有一定的了解。 1、注重基本概念的理解，为分离工程的选择、特性分析和计算奠定基础； 2、分离过程的共性出发，讨论各种分离过程的特征； 3、强调工程和工艺相结合的观点，注意设计和分析能力的训练，强调理论联系实际，提高解决问题的能力。
§1.1.3与本专业其他课程的关系 与该专业课相关的基础课《物理化学》、《传递过程原理》、《化工原理》、《化工热力学》等与本课程有着相当密切的关系，是本课程的技术基础课，同时本课程又是《化工工艺设计与化工过程开发》的基础，它与《化工反应工程》紧密相连，只有这些课学好了才能学好这门课,做好毕业设计。 §学习方法及要求 1. 理解重要公式的推导过程及推导假设，掌握公式及公式的使用范围； 2. 掌握各种分离过程的基本原理、理论、操作特点，简捷法（FUG）和 严格计算法及强化改进操作的途径，对设备的特殊要求； 3. 该课程应用性、技能性较强，须认真地做习题，加深对所学内容的理 解； 4. 会用计算中常用到的手册和图表提高使用图表的能力。 §教材和参考书 教材：《化工分离过程》陈洪钫刘家祺主编。 参考书： 《化工分离过程》刘家祺主编化工出版社 《分离工程》邓修主编科学出版社 《石油化工分离工程》张一安徐心茹主编华东理工大学出版社。 《有机化工分离过程》，许其佑等编著，华东化工学院出版社。 抓住重点，理清思路，善于分析，旨在应用。认真听课，积极思索，必要预习，独立解题。 §1.2 分离操作在化工生产中的重要性（作用和地位） §分离过程在化工生产中的重要性 无论化学、石油、冶金、食品、轻工、医药、生化和原子能等工业都广泛应用分离过程， 总而言之，广泛的应用，科技的发展，环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用，并展示了分离工程的广阔前景：现代社会离不开分离技术，分离技术发展于现代社会。
1、分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。 2、分离过程分为（机械分离）和（传质分离）两大类两种同时应用。 3、分离剂可以是（能量）或（物质），有时也可 4、若分离过程使组分i 及j 之间并没有被分离，则（ asij = 1 ）。 5、平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其它影响归纳于（级效率）中。 6、传质分离过程分为（平衡分离）和（速率分离）两类。 7、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离。 8、工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因子）。 9、速率分离的机理是利用传质速率差异，其传质速率的形式为（透过率）、（迁移率）和（扩散速率）。 分离过程：将一股或多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。 分离因子：表示任一分离过程所达到的分离程度 分离剂：分离过程中加入的分离介质。 固有分离因子：根据汽液相平衡组成时的x 、y 值计算得到的分离因子。 机械分离过程：原料本身两相以上，所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。 传质分离过程：传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。 平衡分离：利用两相平衡组成不等的原理进行分离的过程。 速率分离：利用溶液中不同组分在某种推动力（如压差、浓度差、电位差）作用下经过某种介质（如半透膜）时的传质速率（透过率、迁移率、扩散速率）差异而实现分离。 膜分离：利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。 分离工程：研究分离过程中分离设备的共性规律，分离与提纯的科学 1、何为分离过程？分离过程的特征？ 1、答：分离过程是将一混合物转变为组成互不相同的两种或几种产品的哪些操作。 分离过程的特征：分离某种混合物成为不同产品的过程，是个熵减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功（或输入能量和加入物质）方能进行。 2、什么是分离因子，它与固有分离因子有何不同？ 2、答：表示任一分离过程所达到的分离程度，因为分离装置的目的在于生产不同组成的产品，故以产品组成之间的关系来定义分离因子。 3、分离过程按有无物质传递现象发生分成几类？ 2211j i j i s ij x x x x =α根据实际产品组成 而固有分离因子（理想分离因子） j i j i ij x x y y =α 根据汽液相平衡组成
化工原理-化工分离过程教学设计 摘要 化工分离过程是化工工程领域中的重要组成部分，涉及到许多基本的物理、化 学原理和设备。对于化工专业学生而言，学好化工分离过程对他们今后从事化工工程的研究和生产具有重要意义。本文将重点介绍在化工分离过程教学中的教学目标、教学内容、教学方法、教学手段以及教学效果的评价等方面。 一、教学目标 通过本节课的学习，学生应掌握以下知识和技能： 1.了解化工工程中的基本分离过程和设备。 2.了解化工工程中常见的操作步骤以及所需设备的原理和特点。 3.掌握化工分离过程中的常见材料平衡和能量平衡方程式，以及其计算 方法。 4.掌握化工分离过程中的设备选择、操作参数的调节、数据处理等基本 技能。 5.了解化工分离过程的应用前景和发展趋势。 二、教学内容 本节课程是以化工分离过程为主线的课程，主要涉及以下内容： 1.化工分离过程概述：将分离过程分为物理分离和化学分离，并介绍常 用的分离设备，如离心机、蒸馏器、萃取塔等。 2.分离工艺流程的设计：根据分离工艺的需要，设计工艺流程，如线性 回归、逻辑回归、支持向量机等。
3.设备选型与操作参数的调节：介绍化工分离设备的性能参数，如传热 系数、传质系数、压降等，以及如何调节操作参数以优化设备运行。 4.材料平衡与能量平衡的计算：介绍化工分离过程中常用的材料平衡和 能量平衡方程式，以及其计算方法。 5.数据处理与分析：介绍化工分离过程中所涉及的数据处理和分析方法， 如其他工序的数据整理、清洗和分析。 三、教学方法和教学手段 在本节课程的教学过程中，应以学生为主体，注重培养学生的实践能力和综合 素质。具体教学方法和手段可包含以下几个方面： 1.课堂讲授：通过上课讲解和图表、图像的对比展示，让学生了解基本 的化工分离过程及其原理。 2.实验操作：导入化工实验中的化工分离过程，让学生更加深入地了解 工艺流程与设备的选择。 3.课程设计：教师在课堂结束后，可提供分离过程的设计题目，让学生 独立完成课程设计，在实践中掌握所学知识。 4.论文阅读：通过对化工分离过程的相关文献阅读，引导学生了解干预 过程的基本方法，以及探讨不同干预方法对实验结果的影响。 四、教学效果的评价 为了评价学生的学习效果，教师可从以下几个方面进行评价： 1.考核：利用化工分离过程的考核题目，实现对学生掌握程度的考核。 2.实验操作：通过实际体验，考评学生的操作技能。 3.课程设计：通过学生的课程设计，考评学生的实际应用能力。 4.论文阅读：通过摘要写作、论文讲解等方式，考评学生的阅读和理解 能力。
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。 授课教材：刘家祺主编《传质分离过程》，高等教育出版社，2005年. 参考教材：
化工分离过程重点 1、相平衡：指混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态，从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小的状态；从动力学看，相间表观传递速率为零。 2、区域熔炼：是根据液体混合物在冷凝结晶过程中组分重新分布的原理，通过多次熔融和凝固，制备高纯度的金属、半导体材料和有机化合物的一种提纯方法。 3、独立变量数：一个量改变不会引起除因变量以外的其他量改变的量。 4、反渗透：是利用反渗透膜选择性地只透过溶剂（通常是水）的性质，对溶液施加压力克服溶液的渗透压，使溶剂从溶液中透过反渗透膜而分离出来的过程。 5、相对挥发度：溶液中的易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。 6、理论板：是一个气、液两相皆充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。 7、清晰分割：若馏出液中除了重关键组分外没有其他的重组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其他轻组分，这种情况为清晰分割。 8、全塔效率：完成给定任务所需要的的理论塔板数与实际塔板数之比。默弗里板效率：实际板上的浓度变化与平衡时应达到的浓度变化之比。 9、泡点：在一定压力下，混合液体开始沸腾，即开始有气泡产生时的温度。露点：在一定压力下，混合气体开始冷凝，即开始出现第一个液滴时的温度。10、设计变量：设计分离装置中需要确定的各个物理量的数值，如进料流率，浓度、压力、温度、热负荷、机械工的输入（或输出）量、传热面大小以及理论塔板数等。这些物理量都是互相关联、互相制约的，因此，设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量称设计变量。 简答题：1、分离操作的重要意义
答：分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或者催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率；另一方面对反应产物起着分离提纯的作用，已得到合格的产品，并使未反应的反应物得以循环利用。此外，分离操作在环境保护和充分利用资源方面起着特别重要的作用。2、精馏塔的分离顺序答：确定分离顺序的经验法：1）按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；2）最困难的分离应放在塔序的最后；3）应使各个塔的溜出液的摩尔数与釜液的摩尔数尽量接近；4）分离很高回收率的组分的塔应放在塔序的最后；5）进料中含量高的组分尽量提前分出。 3、精馏过程的不可逆答：精馏过程热力学不可逆性主要由以下原因引起：1、通过一定浓度梯度的动量传递；2、通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合；3、通过一定温度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合。 4、填料塔的选择板式塔与填料塔的选择应从下述几方面考虑1）系统的物性：A当被处理的介质具有腐蚀性时，通常选用填料塔；B对于易发泡的物系，填料塔更适合；C对热敏性物质或真空下操作的物系宜采用填料塔；D进行高粘度物料的分离宜用填料塔；E分离有明显吸热或放热效应的物系以采用板式塔为宜；2）塔的操作条件；3）塔的操作方式。 5、填料种类的选择：A填料的传质效率要高；B填料的通量要大，在同样的液体负荷条件下，填料的泛点气速要高；C具有同样的传质效能的填料层压降要低；D单位体积填料的表面积要大，传质的表面利用率要高；E填料应具有较大的操作弹性；F填料的单位重量强度要高；G填料要便于塔的拆装、检修，并能重复利用。（简述） 6.进料板位置的选择：答：从上往下计算时，如果S j HK j LK R j HK j LK y y y y ? 和提馏段操作线计算的结果，则第j 级不是进料级，继续做精馏
化工传质分离 化工传质分离是一种重要的分离技术，广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。化工传质分离的原理是利用物质在不同相之间扩散、吸附、析出等作用的差异，将混合物中的组分分离出来。本文将从传质原理、应用领域和发展趋势三个方面进一步探讨化工传质分离的相关问题。 一、传质原理 传质是指物质在不同相之间由高浓度区向低浓度区移动的过程。传质作用是化工传质分离的基础，常见的传质方式有扩散、对流、渗析、吸附、膜分离等。扩散传质是指溶质在浓度梯度作用下自发地从高浓度区向低浓度区移动，适用于气体、液体和固体之间的传质；对流传质是指流体因为外力引起的不均匀运动，使溶质随着流体的流动而移动；渗析传质是指在分离膜两侧浓度差的作用下，溶质通过分离膜的移动实现分离；吸附传质是指溶质接触吸附剂表面发生物理或化学吸附，在吸附剂表面或内部形成一个分离相来实现分离；膜分离是指利用半透膜对溶质进行分离，常常是选择用过滤或离子交换膜等分离固体或溶液中特定成分，同时扩大了分离范围和分离效率。 二、应用领域
化工传质分离技术广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。其中，化工行业是化工传质分离的主要应用领域。如石化、化学、能源等行业中的环保、化肥、塑料、化纤等产业中各自有多种传质分离技术被广泛应用。制药行业中，传质分离技术可以有效地实现药物的制备、纯化和分离等过程。食品行业中，也常用传质分离技术从食品中提取有用成分，例如：油脂、蛋白质、黄酮等。在环保领域，传质分离技术可用于废水的处理、废气的净化等。 三、发展趋势 随着化工工业的快速发展，化工传质分离技术变得越来越重要。目前，国内化学工业已基本建立了相对完整的技术体系，其中传质分离技术是其中重要组成部分，并且在化工行业的生产过程中具有十分广泛的应用。然而，由于传统传质分离技术具有效率低、生产成本高、操作复杂等缺点，因此，传质分离技术一直在不断地发展和改进。未来的发展趋势主要集中在以下三个方面：第一，进一步完善传统传质分离技术，提高效率和降低成本；第二，发展新型传质分离技术，例如：膜分离、离子液体传质分离等新型技术；第三，发展智能化和自动化控制技术，提高传质分离技术的自动化程度和生产效率。 总之，化工传质分离技术在化学工业、制药行业、食品行业、环保行业等领域中具有广泛的应用前景。未来，
简述平衡分离和传质分离的异同 一、引言 平衡分离和传质分离是化学工程中常用的两种分离技术，它们在分离原理、应用范围、操作方式等方面存在差异。本文将从这些方面对平衡分离和传质分离进行详细的比较和总结。 二、平衡分离与传质分离的定义 1. 平衡分离 平衡分离是指通过调节物质在不同相之间的平衡浓度来实现物质的分离。常见的平衡分离包括萃取、蒸馏、结晶等。 2. 传质分离 传质分离是指利用物质在不同相之间的传递过程，通过物理或化学手段将混合物中不同组成部分进行有效地隔离。常见的传质分离包括吸附、膜过滤、电渗析等。 三、平衡分离与传质分离的原理
1. 平衡分离原理 平衡是指当两个或多个相接触时，它们之间会形成一种状态，使得各相中溶解物浓度达到一个稳定值。平衡浓度受到温度和压力等因素的影响。平衡分离就是通过调节不同相之间的平衡浓度来实现物质的分离。 2. 传质分离原理 传质是指混合物中不同组成部分在不同相之间通过扩散、对流、电渗等方式传递的过程。传质分离就是利用这种传递过程，通过物理或化学手段将混合物中不同组成部分进行有效地隔离。 四、平衡分离与传质分离的应用范围 1. 平衡分离应用范围 萃取、蒸馏、结晶等平衡分离技术广泛应用于制药、精细化工、石油化工等领域。例如，在制药领域，常用乙酸乙酯作为溶剂进行萃取，以提取目标物质。 2. 传质分离应用范围
吸附、膜过滤、电渗析等传质分离技术广泛应用于环保、食品加工、制药等领域。例如，在环保领域，常用活性炭吸附处理废水中的有机污染物。 五、平衡分离与传质分离的操作方式 1. 平衡分离操作方式 平衡分离通常需要进行多次萃取、蒸馏、结晶等过程，以达到预期的分离效果。操作过程中需要控制温度、压力、溶剂选择等因素。 2. 传质分离操作方式 传质分离通常需要借助特殊设备进行，例如吸附柱、膜过滤器等。操作过程中需要控制流速、温度等因素。 六、平衡分离与传质分离的优缺点比较 1. 平衡分离优点 平衡分离技术成熟，应用广泛；可对混合物中不同组成部分进行有效隔离；适用于多种物质。
分离技术与传质过程 在化学工程领域，分离技术和传质过程是两个核心概念。分离 技术是指将复杂混合物中的组分分离出来的工艺过程，而传质过 程则是指物质在不同相之间的传输现象。这两个概念的密切联系，决定了化学工程的发展方向和应用范围。 在传质过程中，分子扩散和质量传递是两个基本概念。分子扩 散是指物质在同种相中从高浓度区域向低浓度区域传输的现象， 而质量传递是指物质在不同相中由高浓度向低浓度传输的现象。 这两个过程都是重要的传质现象，在化工生产中有广泛的应用。 分离技术一般是指将混合物中的成分分离出来，以达到纯化产品、回收价值元素或去除有害物质的目的。分离技术主要包括物 理分离和化学分离两种方法。物理分离方法包括蒸馏、萃取、吸附、膜分离等，而化学分离方法主要是指离子交换、铁矾吸附、 化学凝聚等。 在化学工程的实践中，分离技术和传质过程密不可分。许多分 离技术的实现都需要传质过程的支持。例如，蒸馏是利用液体和 气体之间的相互传质现象而实现的。萃取法是利用不同物质在溶 剂中的溶解度差异而实现的。吸附技术是利用吸附剂与被吸附物
质之间的物理吸附作用而实现的。而利用膜分离技术分离物质，也是利用物质在膜中的传质现象实现的。 另一方面，传质过程的研究和发展也推动了分离技术的进步。例如，膜分离技术的发展和广泛应用，大大促进了分离技术的提高和创新。膜分离技术是利用膜的半透性质将混合物中的物质分离出来，这种技术具有分离效果好、操作简便、能耗低等优点。目前，膜分离技术在饮用水净化、废水处理、食品饮料加工等领域中得到了广泛的应用。 总之，分离技术和传质过程是化学工程中两个重要的概念，相辅相成的关系决定了化工生产的成败。在化学工程实践中，我们需要充分发挥两个概念的优点，相互融合，进行创新。同时，我们也需要加强研究和推广分离技术和传质过程的发展，为化学工程的可持续发展做出新的贡献。
化工原理中的三传的应用 1. 传质 •传质是化工过程中重要的基础操作之一，它主要包括质量传输、热量传输和动量传输。 •在化工原理中，传质起着关键作用，涉及到反应速率、分离过程和传递物质质量的效率。 •传质的应用包括溶解过程、吸附过程和扩散过程等。 1.1 质量传输 •质量传输是指物质之间的传递，包括气体与气体之间、气体与液体之间、固体与液体之间等的传递。 •在化工过程中，质量传输可以用来实现物质的分离、浓缩和净化等操作。 •例如，在萃取过程中，通过质量传输可以将有机物从溶液中分离出来。 1.2 热量传输 •热量传输是指热能在物质之间的传递，包括传导、对流和辐射等方式。 •在化工过程中，热量传输主要用于控制反应温度、提供加热或冷却等。 •例如，在化学反应中，热量传输可以控制反应速率和产品的产量。1.3 动量传输 •动量传输是指流体或气体中动能的传递，主要包括流体的运动、压力和速度的变化等。 •在化工过程中，动量传输可以用来控制流体的流速、压力等参数，以实现对过程的控制。 •例如，在管道输送过程中，通过动量传输可以控制流体的流速和阻力，提高输送效率。 2. 应用案例分析 2.1 化学反应中的传质应用 •在化学反应过程中，传质起着重要的作用。 •例如，在酯化反应中，需要通过传质来实现醇与酸的反应，促进反应的进行。 •传质的效率会直接影响反应速率和产品的质量。
2.2 分离过程中的传质应用 •在分离过程中，传质是实现分离的关键步骤之一。 •例如，在蒸馏过程中，通过传质可以将液体混合物分解为不同的组分。 •传质的选择和操作条件会直接影响分离过程的效率和能耗。 2.3 传递物质质量的效率应用 •在化工过程中，传递物质质量的效率是评价过程性能的重要指标之一。 •例如，在萃取过程中，通过提高传递物质质量的效率可以增加产物的纯度和产量。 •合理设计传递过程中的操作条件以提高传递物质质量的效率是化工工程师的重要任务之一。 3. 总结 •传质是化工原理中的重要内容，涉及到质量传输、热量传输和动量传输等方面。 •在化工过程中，传质的应用非常广泛，包括在化学反应、分离过程和质量传递效率等方面。 •了解传质原理，并合理利用传质的方法和操作条件，可以提高化工过程的效率和产品的质量。
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。对流通常包括自然对流和强迫
第七章传质分别过程概括 第一节概括 一、化工生产中的传质过程 传质分别过程：利用物系中不一样组分的物理性质或化学性质的差别来造成一个两相物 系，使此中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，达到分别的目的，这一过程称为传质分别过程。 以传质分别过程为特点的基本单元操作在化工生产中好多，如： （1）气体汲取选择必定的溶剂（外界引入第二相）造成两相，以分别气体混淆物。如 用水作溶剂来汲取混淆在空气中的氨，它是利用氨和空气在水中溶解度的差别，进行分别。 （2）液体蒸馏关于液体混淆物，经过改变状态，如加热气化，使混淆物造成两相，它 是利用不一样组分挥发性的差别，进行分别。 （3）固体干燥对含必定湿分（水或其余溶剂）的固体供给必定的热量，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，进而使含湿固体物料得以干燥。 （4）液 - 液萃取向液体混淆物中加入某种溶剂，利用液体中各组分在溶剂中溶解度的 差别分别液体混淆物，在其分别过程中，溶质由一液相转移到另一液相。 （5）结晶对混淆物（蒸汽、溶液或熔融物）采纳降温或浓缩的方法使其达到过饱和状态，析出溶质，获得固体产品。 （6）吸附利用多孔固体颗粒选择性地吸附混淆物（液体或气体）中的一个组分或几个组分，进而使混淆物得以分别。其逆过程为脱附过程。 （7）膜分别利用固体膜对混淆物中各组分的选择性浸透进而分别各个组分。 二、相构成表示法 1．质量分率与摩尔分率 质量分率：质量分率是指在混淆物中某组分的质量占混淆物总质量的分率。 摩尔分率：摩尔分率是指在混淆物中某组分的摩尔数n A占混淆物总摩尔数n 的分率。 2．质量比与摩尔比 质量比是指混淆物中某组分 A 的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比。 摩尔比是指混淆物中某组分 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 1
三、名词解释 1、分离过程 : 将一混合物转变为组成互不相同的两种或几种产品的那些操作。 2、分离工程: 研究分离过程中分离设备的共性规律，分离与提纯的科学。 3、传统分离过程的绿色化：对过程(如蒸馏、干燥、蒸发等)利用系统工程的方法，充分考虑过程对环境的影响，以环境影响最小(或无影响)为目标，进行过程集成。 4、传质分离过程:一类以质量传递为主要理论基础、用于各种均相混合物分离的单元操作。可分为平衡分离过程和速率分离过程两大类,遵循物质传递原理。 5、平衡分离过程：大多数扩散分离过程是不相溶的两相趋于平衡的过程，而两相在平衡时具有不同的组成，这些过程称为平衡分离过程。 6、速率控制分离过程::利用溶液中不同组分在某种推动力的作用下，经过某种介质时的传质速率差异而实现分离的过程。 7、泡点温度：是指液体在恒定的外压下，加热至开始出现第一个气泡时的温度。 8、露点温度：在恒压下冷却气体混合物，当气体混合物开始凝聚出第一个液滴时的温度。 9、汽化率：液体汽化所减少的质量占原液体质量的比率。 10、液化率：e=液化量/总加入量=L/F 11、分离因子： 表示任一分离过程所达到的分离程度 表示组分i 及j 之间没有被分离 表示组分i 富集于1相，而组分j 富集于2相 表示组分i 富集于2相，而组分j 富集于1相 12、分离剂 ： 在两种相同的或不同的材料之间、材料与模具之间隔离膜，使二者间不发生粘连，完成操作后易于分离的液剂。种类为：（1）石膏分离剂（2）树脂分离剂（3）蜡分离剂 （4）其他分离剂如硅油、凡士林等。 13、固有分离因子： αij 称为固有分离因子，也称相对挥发度，它不受分离设备的影响。 14、机械分离过程：分离对象为两相以上的混合物，通过简单的分相就可以分离，而相间并无物质传递发生。 15、膜分离：是利用液体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。 16、关键组分:由设计者指定浓度或提出分离要求的两个组分称为关键组分。 17、轻关键组分（LK):关键组分的两个组分中挥发度大的组分。 18、重关键组分(HK): 关键组分的两个组分中挥发度小的组分。 19、非分配组分：只在塔顶或塔釜出现的组分为非分配组分。 20、分配组分：在塔顶和塔釜产品中同时出现的组分则称之为分配组分。 21、恒沸精馏:是在原溶液中添加恒沸剂S 使其与溶液中至少一个组分形成最低（最高）恒沸物，以增大原组分间相对挥发度的非理想溶液的多元精馏 22、恒沸物:是指在一定压力下，汽液相组成与沸腾温度始终不变的这一类溶液。 23、萃取精馏：向原料液中加入第三组分（萃取剂）以改变组分间的相对挥发度而达到分离要求的特殊精馏方法， 24、吸收：吸收是利用液体处理气体混合物，根据气体混合物中各组分在液体中溶解度的不2211j i j i s ij x x x x =α1=s ij α1>s ij α1
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