傳質(zhì)分離過程

傳質(zhì)分離過程均相混合物分離的單元操作01產(chǎn)生過程技術(shù)展望分類目錄0302基本信息名詞定義：一類以質(zhì)量傳遞為主要理論基礎(chǔ)、用于各種均相混合物分離的單元操作。產(chǎn)生過程產(chǎn)生過程早在公元前，人們就知道從礦石中提取金屬和從植物中提取藥物的方法，這些是傳質(zhì)分離過程最早的應(yīng)用。在近代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展過程中，傳質(zhì)分離過程起了特別重要的作用。例如：經(jīng)傳質(zhì)分離制得純凈的氮氫混合氣,使合成氨的工業(yè)生產(chǎn)成為可能;將原油分離制得各種燃料油、潤滑油和石油化工原料，后者是石油化工的基礎(chǔ)；同樣，沒有分離提純制得高純度的乙烯、丙烯、丁二烯、氯乙烯等單體，就不可能生產(chǎn)出各種合成樹脂、合成橡膠和合成纖維。幾乎沒有一個化工生產(chǎn)過程是不需要對原料或反應(yīng)產(chǎn)物進行分離和提純的。用來作為傳質(zhì)分離裝置的高聳塔群是化工廠最醒目的標(biāo)志，而且傳質(zhì)分離過程的應(yīng)用不限于化學(xué)工業(yè)的范圍，例如核工業(yè)用各種分離方法提取核燃料，并對其廢棄物進行后處理?？梢哉f在現(xiàn)代生活中，從航天飛機到核潛艇、從生物化工到環(huán)境保護，都離不開對混合物的分離。分類速率分離過程平衡分離過程分類平衡分離過程借助分離媒介（如熱能、溶劑和吸附劑），使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再以混合物中各組分在處于相平衡的兩相中不等同的分配為依據(jù)而實現(xiàn)分離。根據(jù)兩相的狀態(tài)可分為：①氣（汽）液傳質(zhì)過程，如蒸餾、吸收等；②液液傳質(zhì)過程，如萃??；③氣（汽）固傳質(zhì)過程，如吸附、色層分離、參數(shù)泵分離等；④液固傳質(zhì)過程，如浸取、吸附、離子交換、色層分離、參數(shù)泵分離等。平衡時組分在兩相中的濃度關(guān)系，可以用相平衡比（或分配系數(shù)）Ki表示：式中yi和xi分別表示組分i在兩相中的濃度。對于x和y相的命名,按習(xí)慣把吸收、蒸餾中的氣相或汽相稱為y相，把萃取中的萃取液作為y相。一般說,相平衡比取決于兩相的特性以及物系的溫度和壓力。i和j兩個組分的相平衡比Ki和Kj之比值稱為分離因子αij：在某些傳質(zhì)分離過程中，分離因子往往又有專門名稱。例如：在蒸餾中稱為相對揮發(fā)度；在萃取中稱為選擇性系數(shù)。一般將數(shù)值大的相平衡比Ki作分子,故αij大于1。只要兩組分的相平衡比不相等（即αij≠1），便可采用平衡分離過程加以分離，αij越大就越容易分離。大多數(shù)系統(tǒng)的相平衡比和分離因子都不大，一次接觸平衡所能達到的分離效果很有限，需要采取多級逆流操作來提高分離效果。為適應(yīng)各種不同的系統(tǒng)以及操作條件和分離要求，要相應(yīng)地使用多種不同類型的傳質(zhì)設(shè)備。速率分離過程在某種推動力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，有時在選擇性透過膜的配合下，利用各組分?jǐn)U散速度的差異實現(xiàn)組分的分離。這類過程所處理的原料和產(chǎn)品通常屬于同一相態(tài)，僅有組成上的差別。速率分離方法可分為：①膜分離，如超過濾、反滲透、滲析和電滲析等。②場分離，如電泳、熱擴散、超速離心分離等。膜分離與場分離的區(qū)別是：前者用膜分隔兩股流體，后者則是不分流的。不同類型的速率分離過程，分別應(yīng)用不同的設(shè)備，并采用不同的方法進行設(shè)計計算和操作控制。技術(shù)展望技術(shù)展望傳質(zhì)分離過程中的蒸餾、吸收、萃取等一些具有較長歷史的單元操作已經(jīng)應(yīng)用很廣，并進行過大量的研究，積累了豐富的操作經(jīng)驗和資料。但在進一步深入研究這些過程的機理和傳質(zhì)規(guī)律，開發(fā)高效的傳質(zhì)設(shè)備,研究和掌握它們的放大規(guī)律,改進設(shè)備的設(shè)計計算方法等方面，仍有許多工作要做。傳質(zhì)分離過程的能量消耗,常構(gòu)成單位產(chǎn)品能耗的主要部分,因此降低傳質(zhì)分離過程的能耗，受到普遍重視。膜分離和場分離是一類新型的分離操作，在處理稀溶液和生化產(chǎn)品的分離、節(jié)約能耗、不污染