气相
B+A
A
液相
S+A
吸收
A 脱吸
❖气体的减湿 吸收的一种特殊情况。
为水蒸气所饱和的气体与冷水接触，水蒸 气则从气相转入液相，传质只在气相中进行。
逆过程 增湿
气相
B+A A
减湿 A 增湿
液相（水相）
A（水）
❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
❖相际传质（物质从一相通过相界面 进入另一相）
分离的目的：
❖ 浓缩：除去溶剂； ❖ 纯化：除去杂质； ❖ 分离：将混合物分成两种或多种目的产物； ❖ 反应促进：把化学反应或生化反应的产物连
续取出，以提高反应速率。
２．以相际传质为特征的单元操作
常见的有：
❖吸收 气体混合物的分离。
物质由气相转入液相 逆过程 脱吸
CA xAC
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。
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: pA = PyA
摩尔比与分压之间的关系:
YA
p
pA pA
摩尔浓度与分压之间的关系:
cA
nA V
pA RT
三、传质设备简介
❖ 板式塔： 在板式塔内气流与液流依次在各层塔板上接触、
传质，其浓度沿塔高呈阶跃式变化。 逐级接触式传质设备
5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分，高的为 难挥发组分
2. 蒸馏分离的特点
蒸馏操作需要消耗大量的能量，流程简单 蒸馏操作既可用于气体混合物的分离，也
1. 对传质设备的要求（设计原则）： ❖ 给传质的两相（或多相）提供良好的接触机
会，包括增大相界面积和增强湍动程度。 ❖ 两相在接触后能分离完全。
❖ 结构简单、紧凑，操作便利，稳定，运转可 靠，周期长，能量消耗小等。
2. 填料塔和板式塔：
❖ 填料塔： 在填料塔内气液两相沿着塔高连续接触、传质，
因而两相的浓度也沿塔高连续变化。 连续接触式传质设备
二、双组分理想物系的气液平衡函数关系
所谓理想物系，即指液相为理想溶液，遵循拉乌 尔定律；气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。 拉乌尔定律：
p A p A 0 x Ap B p B 0 x B p B 0 1 x A 5 2
pA0、 pB0为溶液温度下纯组分A和B的饱和蒸气压 可查有关手册或由下面安托因方程求得：
质量比：a= m A/mB 摩尔比：X= n A/nB
换算
Y= n A/nB
a
a= 1 - a
a=
a 1+a
X= x
1 -x
X
X=
1+X
质量
3.浓度：单位体积中的物质量
摩尔量
质量浓度：
cA=
mA V
Kg/m3
摩尔浓度：
CA=
nA V
(体积浓度）
Kmol/m3
质量浓度与质量分率的关系：
cA aA
摩尔浓度与摩尔分率的关系：
lgp0A B 53
CT
当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的 蒸气压之和：
P p A p B 5 4
由式5-2和5-4得：
xApPA 0ppB 0B 0
55
yAp P ApA 0P xAp P A 0p P A 0 p p B 0 B 0
56
相平衡常数
KAp P A 0 KBp P B 0 57 y A K A x A y B K B x B 5 8
均相混合物的分离过程 1. 均相物系的分离 混合物可分为非均相物系和均相物系。
非均相物系的分离前面已经讲过；
均相物系的分离条件是必须造成一个两相物系，然后依据 物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或某些 组分从一相向另一相转移，以达到分离的目的。
均相物系分离的特点
❖引入第二个相，并使两组分在第二 个相中存在不均匀分配。
5.1.1 双组分理想物系的气液平衡 5.1.2 双组分非理想物系的气液平衡
5.1 双组分溶液的气液平衡
5.1.1 双组分理想物系的气液平衡
一、相律
在物理化学中，我们学习过相律，即：
F C 2 5 1
式中F――自由度数；
C ――独立组分数；
Φ ――相数。 对双组分的气液相平衡，由相律知其自由度数为2。
S+A
萃取
A 萃取
❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
属多相系的分离 物质固相表面或内部转入液相。
固相
B+A A －－－－－
液相
S+A 浸沥
❖结晶 溶质从液相趋附于溶质晶体的表面转
为固相，使晶体长大。逆过程 溶解
液相
S+A A
结晶 A 溶解
固相
A
❖吸附 物质从气相或液相趋附于固体表面
（多为多空性固体的内表面）逆过程 脱附
气相或液相
B+A
A
吸附
A 脱附
固相
C
❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A A －－－－－
气相
C+A 干燥
❖精馏 液体混合物的分离
不同物质在汽液两相间相互转移。
液相
A+B A
汽相
A+B
精馏 B
3.相际传质与传热的相似和区别
热量Q
极限
可用于液体混合物甚至是固体混合物的分离 蒸馏操作有时需要高压、高真空、高温或
低温条件
3. 蒸馏过程的分类
按生产方式分为间歇蒸馏和连续蒸馏 按蒸馏方式分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏
和特殊精馏等 按操作压强分为常压、减压、加压蒸馏 按待分离混合物中组分数不同分为双组分
和多组分蒸馏
5.1双组分溶液的气液相平衡
推动力
（最终的平衡状态）
热平衡 T=t
⊿t=T-t
传质 质量m
相平衡
⊿C
二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质
量的分率或百分率。 ∑ ai ＝１
摩尔分率xi 、yi：某组分摩尔数占总摩尔数的分 率或百分率。 ∑ xi ＝１ ∑ yi ＝１
2.质量比和摩尔比：常用于双组分物系
当总压不变时，相平衡常数K并非常数，随温度变化
5-1 —
三、双组分理想溶液的气液平衡相图 温度----组成（t-x-y)图
图 苯 甲 苯 混 合 液 的
化工原理第五章
5.1概述
化工过程中步骤很多,这些步骤可分为两 类:
❖ 以进行化学反应为主,通常在反应器中进 行.
❖ 物理性操作
单元操作
单元操作
流体力学：沉降、过滤、离心分离等
传热：
分离非均相混合物
传质：吸收、脱吸、精馏、萃取、干燥、
吸附、结晶等
非均相混合物
分离操作
均相混合物
传质设备
一、化工生产中的传质过程