传质分离过程原理.ppt

《传质分离过程原理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、传质分离过程原理121.1分离过程综述(Seperation)在生产中遇到的分离问题是各式各样的，可以将待分离物系分为均相混和物和非均相混和物两大类。非均相混和物——机械分离或称水力学分离：过滤，沉降，离心分离等，如烟气中粉尘的分离。均相混和物——须引入或产生另一相。一般属于传质分离过程，常伴有动量和热量传递，如烟气中SO2的脱除,即是气相中引入液相完成的。空气＋氨水空气氨水吸收塔3大多数传质分离过程的分离基础是被分离组分在两个不同相中的分配，这类分离过程被称为平衡分离过程。如蒸馏、物理吸收、萃取等。另一类分离过程是靠不同组分在某种推动力（如压差、电动势差、浓度差、重力等

2、）的作用下通过某种介质（如半透膜）的速率不同而达到分离，被称为速率分离过程或场分离过程。如沉降、离心分离、电泳、过滤、膜分离、电磁分离等。此外还有一些分离过程是借助于化学反应来实现分离，这类分离过程称为反应分离过程，如离子交换、化学吸收。41.2常见分离过程1.2.1分离程度的表示分离效率一般用产品组成之间的比例关系表示。分离效率的指标：选择性系数，截留率。二元体系的选择性系数（分离因子）可定义为两个组分（组分i，j）在两相（y，x）中的浓度之比，或两个组分的相平衡常数（mi，mj）之比：（1-1）x和y分别为两相的浓度（摩尔分率）。比如：当离子交换达到平衡时，两种反荷离

3、子（counterion，与交换剂表面电荷符号相反的交换性离子）在离子交换剂中的浓度比与在溶液中的浓度比的比值称为选择性系数，式中，y，x分别为反荷离子在离子交换剂和溶液中的平衡浓度分率，下标A，B分别表示反荷离子A和反荷离子B。选择性系数是离子交换剂的重要特性参数之一，它反映对一种离子亲和力的大小，当αBA>1时，离子A优先交换，当αBA<1时，离子B优先交换。5速率分离过程常用截留率表达分离的效果，其定义为某一组分i被截留的百分率：（1-2）x可以是摩尔分数、质量分数等，xiF为截流前i组分浓度，xip为截流后i组分浓度。61.2.2平衡分离过程平衡分离过程系借助分离

4、媒介（如热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物系统变为两相系统，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），有时也可以两种同时应用。7根据两相状态不同,平衡分离过程可分为如下几类。气液传质过程:如吸收、气体的增湿和减湿汽液传质过程:如液体的蒸馏和精馏液液传质过程:如萃取液固传质过程:如结晶、浸取、吸附、离子交换、色层分离、参数泵分离等气固传质过程:如固体干燥、吸附等8借助于流体在填充柱内的流向同某个明显影响平衡关系的热力学参数（温度、压力或酸度等）同步地作周期变化，实现气体或液体混合物组分间的分离，

5、是一种属于传质分离过程的新分离技术。参数泵分离能在小设备内连续操作，使溶质在填充柱两端的浓度比达到很高的数值。此分离技术目前尚处于实验室试验阶段。往复运动的活塞推送流体混合物在床内作往复运动，活塞运动的方向与进入夹套的冷热流体作同步变化：床内流体向上运动时通热水,吸附质在较高温度下脱附下来,被流体带往较高处；流体向下运动时通冷水，吸附质在较低温度下被吸附。由于当流体上行时带至高处的吸附质在流体下行过程中被吸附，不能随流体返回原处，因此，每一个循环都使吸附质在柱内的位置有所升高。经过若干周期后，几乎所有的吸附质都从底槽迁至顶槽，从而达到很高的分离程度。(类似于POPs的蚱蜢

6、效应）910平衡分离过程的基础是相平衡。对于一个含n个组分、P个相的系统，当其温度、压力和各组分的浓度不再变化时，即达到了平衡。一般地，把相平衡定义为各组分在各相中的化学势µ或逸度ƒ(物质迁移时的推动力或逸散能力)相等：（1-3）或（1-4）相平衡从热力学的角度阐明了分离能够进行的程度，同时也指出了相平衡分离进行的限度。目前研究较多的是气-液、气-固、液-液、液-固四类相平衡。通常可以从以下几方面着手来强化分离。（1）增大界面面积（2）充分利用相平衡（3）多级操作111.2.3反应分离过程能用于分离的反应有可逆反应、不可逆反应和分解反应三类。能够对所分离的组分进行选择性可

7、逆反应的物质称为可逆反应体，一般为液体或固体，在反应达到平衡后还要进行逆向反应，使反应体再复活。如化学吸收、化学萃取、离子交换等。在不可逆反应分离中，比较常见的是反应结晶，再将晶体分离，例如石灰石法烟气脱硫。分解反应分离是利用分解反应使有害物质分解为无害物质而除去的方法，这种方法多数需要催化剂。例如烟气脱硝。121.2.4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的分离操作。这类过程的特点是所处理的物料和产品通常属于