第八章-传质过程导论.ppt

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1、第八章传质过程导论混合物A+B分离过程组分B组分A加入分离介质─能量或功§8.1概述一、工业生产中的传质过程传质分离过程：物质从一相到另一相的传递过程。依据：混合物中各组分在两相间平衡分配不同。化工生产中常见的传质过程有：吸收、气体增减湿、液-液萃取、固-液萃取、结晶、吸附、干燥、精馏等。(1)吸收—利用不同气体组分在某种液体溶剂中的溶解度差异，对其进行选择性溶解，从而将气体混合物各组分分离的传质过程。工业典型应用：水吸收空气中的氨气；碱溶液吸收烟道气中SO2；气相液相B+AS+A吸收脱吸AA相界面(2)气体增湿、减湿气相水相B+AA(水)减湿增湿AA液相液相B+AS+A萃取A(3)液-液

2、萃取——利用液体混合物中各组分对溶剂溶解度的差异来分离或提纯物质的传质过程。例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。（4）浸沥（固－液萃取）固相液相B+AS+A浸沥A1)用有机溶剂（如己烷）从大豆、花生、葵花籽等农作物中浸取菜油；2)用水从甘蔗和甜菜中浸取可溶蔗糖；3)用硫酸从固态矿石中浸取铜。工业典型应用：（5）结晶液相固相S+AA（或S+A）结晶溶解AA（6）吸附气相或液相固相B+AC吸附脱附AA工业典型应用：从天然气中除去含硫化合物；从空气中分离气味物质；从废水中除去有机物；从有机物中脱除带色物质等。（7）干燥固相气相B+AC+A干燥A液相汽相A+BABA+B(8)精馏—利用液体混合物中各组

3、分挥发度的差异来分离或提纯物质的传质过程。乙醇—水溶液蒸馏生产富集的乙醇；氨-水溶液的蒸馏生产富集的氨气；天然石油的蒸馏分离各种馏分产品。工业典型应用：蔗糖制取：用甘蔗提取蔗糖时，将甘蔗粉碎放到水中搅拌，得到蔗糖溶液和蔗渣的混合物：蔗糖溶液和蔗渣的混合物过滤蔗糖溶液吸附脱色蒸发、结晶蔗糖蔗糖成品干燥蔗糖溶液传质过程与传热过程比较：(1)平衡差别传热过程的推动力为两物体(或流体)的温度差，平衡时两物体的温度相等；传质过程的推动力为两相的浓度差，平衡时两相的浓度不相等。例如1atm,20ºC下用水吸收空气中的氨，平衡时液相的浓度为0.582kmol/m3，气相的浓度为3.28×10-4kmol

4、/m3，两者相差5个数量级(2)推动力差别传热推动力为温度差，单位为ºC(或K)，推动力的数值和单位单一；而传质过程推动力浓度有多种表示方法，不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。1．质量分数与摩尔分数质量分数：在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。摩尔分数：在混合物中某组分的摩尔数占混合物总摩尔数的分率。二、相相组成的表示方法mA－组分A的质量，㎏m－混合物的总质量，㎏nA－组分A的千摩尔数，kmoln－混合物的千摩尔数，kmol气相：液相：质量分率与摩尔分率的关系：双组份质量分率与摩尔分率的关系：2．质量比与摩尔比质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）

5、的质量之比。摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩尔数之比。气相：液相：质量分数与质量比的关系：摩尔分数与摩尔比的关系：3.质量浓度与摩尔浓度质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量。摩尔浓度：单位体积混合物中某组分的摩尔数。质量浓度与质量分率的关系：摩尔浓度与摩尔分率的关系：C－混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3；－混合物液相的密度，kg/m3。理想气体：4．气体总压与理想气体中组分的分压总压与某组分的分压之间的关系:摩尔比与分压之间的关系:摩尔浓度与分压之间的关系:质量浓度与分压之间的关系:总结：相组成的表示法质量分数：摩尔分数：质量比：摩尔比：质量浓度：摩尔浓度：例1：在

6、一常压、298K的吸收塔内，用水吸收混合气中的SO2。已知混合气体中含SO2的体积百分比为20%，其余组分可看作惰性气体，出塔气体中含SO2体积百分比为2%，试分别用摩尔分数、摩尔比和摩尔浓度表示进、出塔气体中SO2的组成。解：混合气可视为理想气体，以下标1表示进塔气体状态，2表示出塔气体状态。（a）摩尔分数y1y2（b）摩尔比（c）摩尔浓度例2：空气中含有四氯化碳(CCl4)蒸气，由101.3kPa、293K压缩到1013kPa后通入冷却-冷凝器，测得313K下CCl4冷凝，混合气出冷凝器时的温度为300K,求：(1)压缩前及冷凝前、后，CCl4的质量分数、质量比和摩尔浓度；(2)CCl

7、4蒸气冷凝的百分率。（四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下）T/K273283288293300313p0/kPa4.497.419.4811.9716.428.0空气+CCl4101.3kPa，293K压缩空气+CCl41013kPa冷凝器冷却300K求：(1)压缩前及冷凝前、后，CCl4的质量分率、比质量分率和摩尔浓度；(2)CCl4蒸气冷凝的百分率。空气+CCl4P1=101.3kPa，293K，V1空气+CCl4P2=1