传质分离过程的分类按物理化学原理的不同,传质分离可分为:平衡分离过程:借助分离剂使均相混合物系统变成两相系统,再利用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配而实现分离。
速率分离过程:在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下,利用各组分扩散速率的差异实现分离。
分离媒介分为能量媒介(ESA)和物质媒介(MSA)速率分离过程一一借助某种推动力(如浓度差、压力差、电位差等)的作用,某些情况下在选择性透温度差、过膜的配合下,用各组分扩散速度的差异而实现混合物的分离操作。
膜分离过程的主要特点(1)多数膜分离过程无相变,一般能耗较低;
(2)一般无需另加物质,可节约资源,保护环境;
(3)分离与浓缩、分离与反应可同时进行,提高过程效率;
(4)通常在温和条件下进行,特别适用于热敏性物质分离;
(5)适用于特殊溶液体系分离,如共沸物或近沸物;
(6)膜性能可灵活调节;
(7)膜组件简单,可连续操作,易与其它过程耦合,易于自控和维修,易于放大。
相平衡: 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状态,从动力学看,相间无物质的传递。
1.说明分离过程与分离工程的区别?答:分离过程:是生产过程中将混合物转变组成不同的两种或多种相对纯净的物质的操作;分离工程:是研究化工及其它相关过程中物质的分离和纯化方法的一门技术科学,研究分离过程中分离设备的共性规律,是化学工程学科的重要组成部分。
2.机械分离过程: 原料由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。
3.传质分离过程: 传质分离过程用于均相混合物的分离,其特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。
4.相平衡: 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,整个物系的自由处于最小状态,从动力学看,相间无物质的静的传递。
5.相对挥发度:两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。
6.泡点温度: 当把一个液相加热时,开始产生气泡时的温度。
7.露点温度: 当把一个气体冷却时,开始产生气泡时的温度。
设计过程需要指
8.设计变量数:定的变量数,等于独立变量总数与约束数的差。
10.约束数: 变量之间可以建立的方程的数目及已知的条件数目。
11.回流比: 回流的液相的量与塔顶产品量的比值。
12.精馏过程: 将挥发度不同的组分所组成的混合物,在精馏塔中同时多次地部分气化和部分冷凝,使其分离成几乎纯态组成的过程。
1.简述绝热闪蒸过程的特点答;绝热闪蒸过程是等焓过程,节流后压力降低,所以会有汽化现象发生,汽化要吸收热量,由于是绝热过程,只能吸收本身的热量,因此,体系的温度度降低。
2.普通精馏塔的可调设计变量是几个?试按设计型和操作型指定设计变量。
答;普通精馏塔有4 个,可调设计2.变量。
按设计型:两个分离要求、回流比、再沸器蒸出率;按操作型:全塔理论板数、精馏段理论板数、回流比、塔顶产品的流量。
3.闪蒸过程:闪蒸是连续单级蒸馏过程,该过程时进料混合物部分汽化或冷
凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。
3.共沸蒸馏:如果所加入的新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出,这种特殊精馏被称为共沸精馏,加入的新组分叫共沸剂。
4.清晰分割:若溜出液中出了重关键组分外没有其他组分,而斧液中除了轻关键组分外没有其他轻组分,这种情况称为清晰分割。
5.电渗析:是在直流电场的作用下,水溶液中的离子选择性的透过离子交换膜达到离子的脱除或浓缩的电化学分析过程。
2、实际分离因子与固有分离因子的主要不同点是什么?前者是根据实际产品组成而计算,后者是根据平衡组成而计算。
两者之间的差别用级效率来表示。
错误:固有分离因子与分离操作过程无关。
第二章
2.等温闪蒸和绝热闪蒸计算: 给定物料的量与组成,计算在一定P 和
T 下闪蒸得到的汽相量与组成, 以及剩余的液相量与组成。
相平衡常数;% y i / X i
分离因子:j 鹽
K K j
状态方程
?L ・j X i 可
活度系数法
y i i f i oL
?7P
X i
(汽相:?y i P 液相:
OL 、
i X i f i
)
K 仏昔J exp 噫暮史化简得:K 善 X i
1.相平衡常数计算:状态方程法,活度系数法
相平衡常数计算的两种方法:
(1)
气相为理想气体,液相为理想溶液:
K i 仅与T 和P 有关,与溶液组成无关。
特点是气相服从道尔顿定律, 液相服从拉乌尔定律。
(2) 气相为理想气体,液相为非理想溶液
K
牛罟exp 晋2
化简得:
K
K i 不仅与T 和P 有关,还与溶液组成x i 有关。
低压下的大部分物系, 如醇,醛、酮与水形成的溶液属于这类物系 (3) 气相为理想溶液,液相为理想溶液 K 肛
X i
i
P S i S
V i L (P P s )
V
exp
?P
RT 化简得: K
P S
V i L
(P
P )
L v
K
v
exp '
7
K i f i /f i
V
P RT
K i 仅与T 和P 有关,与溶液组成无关。
(4)气相为理想溶液,液相为非理想溶液 K y i s s i p i
exp V i L (P P s )
化
简
得
X i ?P RT
K
y i P s s i i i exp V i L (P P s )
X i
i V P RT
K i 与T 、P 和液相组成X i 有关,与气相组成无关。
什么样的情况下可将气相看作理想气体,液相看作理想溶液呢? 低压不易液化的气体,压力一般<10atm (是否容易液化,如果易液化 则有偏差)可视作理想气体;
非常相似的物质(分子大小和形状相近,分子间相互作用力近似相等) 组成的溶液接近理想溶液。
例如苯、甲苯二元混合物。