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1、第六章精餾§1傳質(zhì)過程概述6-1傳質(zhì)過程的定義傳質(zhì)過程的定義一一物質(zhì)以擴(kuò)散的方式，從一相轉(zhuǎn)移到另一相的相界面的轉(zhuǎn)移過程，稱為物質(zhì)的傳遞過程，簡稱傳質(zhì)過程。日常生活中的冰糖溶解于水，樟腦丸揮發(fā)到空氣中，都有相界面上物質(zhì)的轉(zhuǎn)移過程。例如某焦化廠里，用水吸收焦?fàn)t氣中的氨。NH3?H2o>NH4OH。如圖6-1所示。556-2所示。相弁面十1卄*（）圖6-1吸收傳質(zhì)示意圖再如某酒精廠里，酒精的增濃與提純。即利用乙醇與水的沸點(diǎn)不同，或揮發(fā)度不同,使乙醇與水分離的過程。如圖圖6-2精餾傳質(zhì)示意圖這兩個例子說明，有物質(zhì)NH3,C2H5OH,H2O在相界面的轉(zhuǎn)
2、移過程，都稱為傳質(zhì)過程。6-2傳質(zhì)過程舉例焦化廠的例子，是吸收操作。一一利用組成混合氣體的各組分在溶劑中溶解度不同來分離氣體混合物的操作，稱為吸收操作。焦?fàn)t氣中不僅含有nh3，還有CO,co2,ch4,h2等氣體，利用nh3易溶于水,5以水為吸收劑，使NH3從焦?fàn)t氣中分離出來。吸收主要用來分離氣體混合物，所以有的教5'?■.U-..*■*-材稱吸收為氣體吸收。如圖6-3所示?！?.JO.fr*仏v?'■C*'*?*"*?I>Ha,COa,C0?Hz,Clh含賦的蛆水圖6-3吸收局部示意圖水稱為溶劑，NH3稱為溶質(zhì)，爐氣中其他氣體稱為惰性組分。用
3、水吸收氯化氫氣體（HCI），制備鹽酸，也是一種吸收操作。酒精廠的例子，是精餾操作。一一利用液體混合物各組分沸點(diǎn)（或揮發(fā)度）的不同,將物質(zhì)多次部分汽化與部分冷凝，從而使液體混合物分離與提純的過程，稱為精餾操作精餾主要用來分離液體混合物，所以有的教材稱精餾為液體精餾。傳質(zhì)過程還有，萃取一一利用混合物各組分對某溶劑具有不同的溶解度，從而使混合物各組分得到分離與提純的操作過程。例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。如圖6-4所示。醋酸級站酬酸乙能凋酸醋腹十水溶液圖6-4萃取示意圖此例中醋酸乙酯稱為萃取劑（S），醋酸稱為溶質(zhì)（A），水稱為稀釋劑（B）。萃
4、取操作能夠進(jìn)行的必要條件是：溶質(zhì)在萃取劑中有較大的溶解度，萃取劑與稀釋劑要有密度差。干燥操作一一利用熱能使?jié)裎锪系臐穹制?，水汽或蒸汽?jīng)氣流帶走，從而獲得固體產(chǎn)品的操作。如圖6-5所示。5氣流卵（水汽）濕產(chǎn)品dQ圖6-5干燥傳質(zhì)示意圖還有固一液萃取，結(jié)晶，吸附等操作。要研究傳質(zhì)過程，主要從三個方面進(jìn)行研究。相平衡關(guān)系（氣-液溶解度，液-液溶解度,干燥中的水蒸氣分壓），物料衡算關(guān)系和傳質(zhì)速率關(guān)系。濃度表示法及其換算：重量百分率（質(zhì)量分率）質(zhì)量百分率（質(zhì)量分率）WamAkgmAkg摩爾分率A的摩爾數(shù)xA一A的摩爾數(shù)?B的摩爾數(shù)摩爾比分率XaXaA的
5、摩爾數(shù)B的摩爾數(shù)XaXa1Xa§2理想溶液的汽-液平衡6-3由制酒作坊引出相平衡大慶油田開采出來的是原油，如何將原油加工成汽油、煤油、柴油、重油呢？釀酒廠釀制出了原酒，如何將粗酒加工成60的白酒呢？先介紹以下古老的燒酒作坊吧！目前江浙一帶仍有這種家庭小作坊，主要分三步：(1)粬的制作一-發(fā)酵過程（獲得菌種）(2)粗酒的制作-將酒粬與蒸熟的米飯，按一定比例混合發(fā)酵，制成酒、水、酒糟的糊狀混和物（生物降解）。(3)酒的提純-蒸餾操作過程。5圖6-6制酒作坊裝置圖鍋為汽化器，頂蓋為冷凝器。如圖6-6所示。這就是一種簡單蒸餾的操作過程。我還不知道“對酒
6、當(dāng)歌”源于哪個朝代的帝王將相，但可以肯定，從“對酒當(dāng)歌”那個時候起，勞動人民已經(jīng)掌握了簡單精餾這種操作過程。為什么能使乙醇增濃呢？主要因為乙醇比水的沸點(diǎn)低（或說乙醇比水的揮發(fā)度高）。這樣蒸汽中乙醇的含量yA高于粗酒中乙醇的含量Xa，即yAXa。蒸汽冷凝之后，就得到乙醇含量高的酒。yA――蒸汽中乙醇所占的摩爾分率乙醇的摩爾數(shù)乙醇的摩爾數(shù)水的摩爾數(shù)Xa——液相中乙醇所占的摩爾分率本章中，y均代表蒸汽的組成（摩爾分率），x均代表液體的組成（摩爾分率）我們要問，yA與Xa服從什么規(guī)律呢？即y二fXa的函數(shù)關(guān)系如何呢？本節(jié)就要回答這個問題。6-4理想溶液
7、及拉烏爾定律0Pa=PaXaPb二pBxb二pB—Xa圖6-7拉烏爾定律示意圖5如圖6-7所示，在一定的溫度下，溶液上方任意組分的蒸汽分壓，等于該純組分在同溫度下的蒸汽壓與該組分在溶液中的摩爾分率之乘積。一一拉烏爾定律。P；(pB)的意思是Xa=1(xB=1)時的蒸汽分壓。道爾頓分壓定律的表達(dá)式為：Pa二yAP在一定外壓條件下P，沸點(diǎn)t與汽液相組成(X,y)的關(guān)系，繪在圖上即是t-x-y圖。xA(K)(泡點(diǎn)線｝5圖6-8溫度-組成圖如圖6-8所示，對于一定組成的溶液(x,)加熱到與t-X相交的點(diǎn)，即出現(xiàn)第一個氣泡，所以t-X線亦稱泡點(diǎn)線。對于組
8、成為y,的蒸汽，冷卻至與t-y線相交，出現(xiàn)第一個露珠，所以稱t-y線為露點(diǎn)線。若t-x線與t-y線重合，則表示該溶液不能分離。若兩線相距愈遠(yuǎn)，則表示愈
