传质及分离过程概述.pdf

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占混淆物总摩尔数n的分率。
A

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

质量浓度定义为单位体积混淆物中某组分的质量。

摩尔浓度是指单位体积混淆物中某组分的摩尔数。

4．气体的总压与理想气体混淆物中组分的分压

总压与某组分的分压之间的关系为

摩尔比与分压之间的关系为

摩尔浓度与分压之间的关系为

2

第二节质量传达的方式与描绘

一、双膜理论

双膜理论鉴于双膜模型，它把复杂的对流传质过程描绘为溶质以分子扩散形式经过两个

串连的有效膜，以为扩散所碰到的阻力等于实质存在的对流传质阻力。其模型如图7-12所

示。

二、双膜模型的基本假定：

（1）互相接触的气液两相存在一个稳固的相界面，界面双侧分别存在着稳固的气膜和

液膜。膜内流体流动状态为层流，溶质A以分子扩散方式经过气膜和液膜，由气相主体传达

到液相主体。

（2）相界面处，气液两相达到相均衡，界面处无扩散阻力。

（3）在气膜和液膜之外的气液主体中，因为流体的充分湍动，溶质A的浓度平均，溶

质主要以涡流扩散的形式传质。

汲取过程的总传质速率方程

1．用气相构成表示汲取推进力时，总传质速率方程称为气相总传质速率方程。

2．用液相构成表示汲取推进力时，总传质速率方程称为液相总传质速率方程。

3．总传质系数与单相传质系数之间的关系及汲取过程中的控制步骤

若汲取系统听从亨利定律或均衡关系在计算范围为直线，则：

依据双膜理论，界面无阻力，即界面上气液两相均衡，关于稀溶液。

往常传质速率能够用传质系数乘以推进力表达，也可用推进力与传质阻力之比表示。从

以上总传质系数与单相传质系数关系式能够得出，总传质阻力等于两相传质阻力之和，这与

两流体间壁换热时总传热热阻等于对流传热所碰到的各项热阻加和同样。但要注意总传质阻

力和两相传质阻力一定与推进力相对应。

（1）气膜控制

能够看出，以气相分压差表示推进力的总传质阻力是由气相传质阻力和液相传质阻

力两部分加和构成的，当k与k数目级相当时，关于H值较大的易溶气体，有≈，即传
GL

质阻力主要集中在气相，此汲取过程由气相阻力控制（气膜控制）。如用水汲取氯化氢、氨

气等过程即是这样。

（2）液膜控制

能够看出，以液相浓度差表示推进力的总传质阻力是由气相传质阻力和液相传质阻力

两部分加和构成的。关于H值较小的难溶气体，当k与k数目级相当时，有≈，即传质
GL

3

阻力主要集中在液相，此汲取过程由液相阻力控制（液膜控制）。如用水汲取二氧化碳、氧

气等过程即是这样。