化 工 原 理复习

1、化 工 原 理第7章 传质与分离过程概论1、掌握平衡分离与速率分离的概念（基本原理）及各自有哪些主要类型。传质 是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程（推动力为浓度差）。分相内传质和相际传质。平衡分离：借助分离媒介（热能、溶解、吸附 剂）使均相混合物变为两相，两相中，各组分达到某种平衡。速率分离 ：借助推动力（压力、温度、点位差）的作用，利用各组扩散速度的差异，实现分离。平衡分离的分类 （1）气液传质过程 （2）汽液传质过程 （3）液液传质过程 （4）液固传质过程（5）气固传质过程相平衡状态:在一定的温度和压力下,气液两相之间达到平衡状态时, 两相组成 之间的关系称为气液平衡关系.平衡

2、常数（分配系数）i组分在互成平衡的两相中的组成关系常用平衡常数K表示 xi、yi分别表示组分在两相中的组成;分配因子: 通常将K值大的当作分子，故一般大于1。当偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，越大越容易分离。 速率分离过程的分类（1） 膜分离 膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。 （2） 场分离 场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。2、了解质量传递的两者方式（分子扩散和对流扩散）。分子扩散现象：由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象，分子扩散在气相、液相和固相

3、中均能发生。涡流扩散 由于流体质点的湍动和旋涡而形成的物质传递现象。涡流扩散在湍流流体中发生且时刻存在分子扩散，涡流扩散的通量远大于分子扩散的通量对流传质 运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程双膜模型的要点 (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄的流体膜层（气膜和液膜）。溶质以分子扩散方式通过此两膜层 (2) 溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。无传质阻力。 (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。3、掌握对传质设备的性能要求、主要种类。对传质设备的基本要求（

4、1） 单位体积中，两相的接触面积应尽可能大（2） 两相分布均匀，避免或抑制沟流、短路及返混等现象发生（3） 流体的通量大，单位设备体积的处理量大（4） 流动阻力小，运转时动力消耗低（5） 操作弹性大，对物料的适应性强 （6） 结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行安全可靠对流传质设备的主要种类（1） 板式塔 板式塔为逐级接触式的气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。 （2） 填料塔 填料塔为连续接触式的气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、液体分布器、填料支承板、塔填料、填料压板及液体再分布装置等部件构成。 .气体扩散系数与哪些因素有关？ 扩散系数与系统的温度、

5、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力的函数。第8章 吸收1、掌握吸收的概念、基本原理、推动力，吸收的用途吸收概念：使混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体内而形成溶液，于是原混合气体的组分得以分离。这种利用各组组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。吸收的基本原理：当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即吸收。利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混合气体的分离。吸收的推动力:气体吸收是混合气体中某

6、些组分在气液相界面上溶解、在气相和液相内由浓度差推动的传质过程。吸收操作的用途：(1) 制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液，碳化氨水吸收CO2制碳酸氢氨等。 (2) 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目的。如从焦炉气或城市煤气中分离苯，从乙醇催化裂解气中分离丁二烯等。 (3) 气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体中的杂质，如合成氨原料气脱H2S、脱CO2等；另一类是尾气处理和废气净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气，冶炼废气等脱除SO2，硝酸尾气脱除NO2等。2、掌握吸收剂、吸收液、解吸（脱吸）、物理吸收、化

7、学吸收的概念吸收剂：吸收操作中所用的溶剂，以S表示。吸收液（溶液）：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂S和溶质A。解吸或脱吸：与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等。化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等过程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。 操作线方程吸收塔内任一横截面上，气液组成Y与X之间的关系称为操作关系，描述该关系的方

8、程即为操作线方程3、理解相平衡关系在吸收中的应用，掌握温度和压力对吸收过程的影响。理解相平衡关系在吸收中的应用 相平衡关系描述的是在吸收过程中气液两相接触传质的极限状态，因此，根据气液的实际组成与相应条件下平衡组成的比较，可以判断传质进行的方向，确定传质推动力的大小，并可指出传质所能达到的极限。温度和压力对溶度的影响（1）温度的影响 对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小（2）压力的影响 对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。4、了解亨利定律的表达式及物理意义。亨利定律的表达式 1.p x关系 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔分数x表示，亨利定律

9、为 E 亨利系数，kPa 亨利系数由实验测定。一般随温度或溶解度升高增大，且难溶气体的E大。2.p c关系 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度 c 表示，亨利定律为 H 溶解度系数，kmol/(m3·kPa)且难溶气体的H小。随溶解度增大而增大。3. y x关系 若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数y、x表示 ，亨利定律为 m 相平衡常数，随溶解度增大而减少，难溶气体的m大4. Y X关系 (摩尔比） 亨利定律的各种表达式所描述的都是互成平衡的气液两相组成之间的关系，它们既可用来根据液相组成计算与之平衡的七项组成，也可用来根据气相组成计算与之平衡的液相组成。5、掌握液气

10、比的概念，理解其大小对吸收操作有何影响，若何确定？最小液气比 在液气比下降时，只要塔内某一截面处气液两相趋于平衡，达到指定分离要求所需的塔高为无穷大，此时的液气比即为最小液气比。液气比 由操作线方程可知，塔内任一截面上的气相组成Y与液相组成X成线性关系，直线 的斜率为 ，通常称为液气比。操作线斜率将变小，其结果是使出塔吸收液的组成增大，吸收的推动力相应减小，吸收将变得困难液气比 的确定方法是，先求出吸收过程的最小液气比 然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比。6、理解填料塔的基本结构、工作原理及特点填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填

11、料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。7、掌握填料特性参数(比表面、空隙率、填料因子)的定义，了解常见填料形状类型。填料的性能评价1.填料的几何特性比表面积 a：单位体积填料

12、层所具有的表面积(m2/m3)。被液体润湿的填料表面就是气液两相的接触面。大的 a 和良好的润湿性能有利于传质速率的提高。对同种填料，填料尺寸越小，a 越大，但气体流动的阻力也要增加。空隙率 e：单位体积填料所具有的空隙体积(m3/m3)。代表的是气液两相流动的通道， e 大，气、液通过的能力大，气体流动的阻力小。 e = 0.450.95。填料因子 f：填料比表面积与空隙率三次方的比值(1/m)，a/e3，表示填料的流体力学性能，值越小，流动阻力越小。液泛速度可以提高。2.填料的性能评价 填料的性能评价指标 生产能力大 传质效率高 填料层压降低 操作弹性大 造价低填料类型1.散装填料 拉西环

13、填料 鲍尔环填料 弧鞍填料 矩鞍填料 阶梯环填料 金属环矩鞍填料2.规整填料 格栅填料 波纹填料 脉冲填料填料塔的流体力学性能与操作特性1. 流体力学性能 （1） 填料层的持液量 (m3液体/m3填料）填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积 HtHo Hs Ht总持液量 Ho动持液量Hs 静持液量 （2） 填料层的压降 液膜与填料表面的摩擦与液膜与上升气体的摩擦构成了流动阻力，形成了填料层的压降第9章蒸馏 利用液体混合物中各组分挥发性的差异，以热能为媒介使其部分气化，从而在气相富集轻组分(易挥发组分），液相富集重组分(难挥发组分），使液体混合物得以分离的方法。

14、1、掌握蒸馏的特点、分类及原理。蒸馏的分离特点（1）蒸馏处理的对象液体混合物，分离流程简单；（2）应用广泛、历史悠久；（3）以热能为推动力热能消耗大 分类：（1）按蒸馏方式分：简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差大，对组分分离程度要求又不高的情况下。精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸液（azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离时，借助某些特殊手段进行的精馏。（2）按操作流程分间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。连续精馏：多用于大批量工业生产中。（3）按操作压力分：常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。减压蒸馏

15、：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操作温度。加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸气相的冷凝不能采用常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温常压下为气体的物系（如空气）进行精馏分离，可采用加压以提高混合物的沸点。（4）按混合物组分：多组分精馏：例如原油的分离。双组分精馏：例如乙纯-水体系的分离。原理 利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸气部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。是一种属于传质分离的单元操作。以分离双组分混合液为例。将料液加热使它部分汽化，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上

16、实现了两组分的分离。两组分的挥发能力相差越大，则上述的增浓程度也越大。2、掌握简单的蒸馏操作流程，原理及产品浓度特点。操作流程见教材P96 简单蒸馏也称微分蒸馏，为持续加热，逐渐蒸馏的过程，是间歇非稳态操作。加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾气化，产生的蒸气由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。特点：釜内任一时刻的气、液两相组成互成平衡。蒸馏过程中系统的温度和气、液相组成均随时间改变。任一时刻，易挥发组分在蒸气中的含量 y 始终大于剩余在釜内的液相中的含量 x，釜内组分含量 x 由原料的初始组成 xF 沿泡点线不断下降直至终止蒸馏时组成 xE，釜内溶液的沸点温度不断升高，蒸气相组成 y 也随之沿露点线

17、不断降低。3、掌握恒沸混合液，相平衡常数、挥发度，相对挥发度的概念 恒沸点：乙醇-水溶液物系的泡点线和露点线在M点重合，该点溶液的泡点比两纯组分的沸点都低，这是因为该溶液为具有较大正偏差的溶液，组成在M点时两组分的蒸气压之和出现最大值。M点称为恒沸点，此溶液称为恒沸液。 相平衡常数：精馏计算中，通常用Ki表示i组分的相平衡常数，其定义为 式中yi 和 xi 分别表示 i 组分在互为平衡的气、液两相中的摩尔分数。 对于易挥发组分，Ki >1，即 yi > xi。Ki 并非常数，当p一定时， Ki 随温度而变化。Ki 值越大，组分在气、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易。 挥发度

18、：溶液中各组份的挥发性由挥发度来衡量，其定义为组分在气相中的平衡蒸气压（分压）与在液相中的摩尔分数的比值。对双组分物系nA、nB 溶液中 A、B 两组分的挥发度。对纯组分液体，其挥发度就等于该温度下液体的饱和蒸气压。 xA，xB溶液中A、B组分的摩尔分数。相对挥发度：溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比，称为相对挥发度。用 a 表示 。a 是相平衡时两个组分在气相中的摩尔分数比与液相中摩尔分数比的比值，由其大小可以判断该混合液能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。4、回流比的概念、对精馏塔理论板数的影响及适宜回流比的选择方法。回流比：用R表示，R=回流量/塔顶产品量=L/D，回

19、流比是精馏过程计算不可缺的重要参数，塔所需的理论板数，塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热负荷均与回流比有关。精馏过程的投资费用和操作费用都取决于回流比的值。回流比对理论板数的影响：全回流时操作线和平衡线的距离为最远，达到相同的分离程度所需的理论板数最少。R，达到指定分离程度所需理论板数将增多。回流比的选择：最适宜的回流比：精馏过程总费用（操作费用与设备费用之和）最低时的回流比。根据实验和生产数据统计。Ropt=（1.2-2）Rmin5、液泛、漏液、液沫夹带及汽泡夹带的概念、原因及后果。（1）液泛：塔内液体不能顺畅逐板流下，持液量增多，气相空间变小，大量液体随气体从塔顶溢出。（塔内若气、液两相中之一的流

20、量增大，使降液管内液体不能顺利下流，管内液体必然积累，当管内液体增高到越过溢流堰顶部，于是两板间液体相连，该层塔板产生积液，并依次上升，这种现象称为液泛，亦称淹塔。）原因：气速一定，液体流量­时，D、how、hf 及 hp ­，Hd ­，即塔板具有自动调节功能.上层塔板溢流堰上缘为 Hd 极限。若再加大液体流量， Hd 与板上液面同时升高，降液管调节功能消失，板上累积液量增加，最终引起溢流液泛。若气速过高，液体中的气泡夹带加重，降液管内的泡沫层随之增高，也易造成溢流液泛。板压降hf 过大必导致 Hd 大，易发生液泛。如降液管设计过小或发生部分堵塞， hp 急剧增大

21、，也会导致溢流液泛。夹带液泛与溢流液泛互为诱因，交互影响。过量液沫夹带阻塞气体通道，板阻急增，降液管中泡沫层堆积，从而引发溢流液泛。而溢流液泛发生时，塔板上鼓泡层增高，分离空间降低，夹带液泛也将随之发生。后果：塔板压降上升，全塔操作被破坏。液泛使整个塔不能正常操作，甚至发生严重的设备事故，要特别注意防范。（2）漏液：部分液体不是横向流过塔板后经降液管流下，而是从阀孔直接漏下。原因：气速较小时，气体通过阀孔的速度压头小，不足以抵消塔板上液层的重力；气体在塔板上的不均匀分布也是造成漏液的重要原因。后果：严重的漏液使塔板上不能形成液层，气液无法进行传热、传质，塔板将失去其基本功能。（3）液沫夹带：气

22、体鼓泡通过板上液层时，将部分液体分散成液滴而部分液滴被上升气流带入上层塔板。原因：影响的主要因素有空塔速度和板间距。空塔气速增高，液沫夹带量增大；塔板间距增大，可使液沫夹带量减少。后果：液沫的生成固然可增大气、液两相的传质面积，但过量的液沫夹带造成液相在塔板间的返混，严重时会造成液沫夹带液泛，从而导致塔板效率严重下降。（4）气泡夹带：液体在降液管中停留时间太短，大量气泡被液体卷进下层塔板。后果：液沫夹带是液体的返混，气泡夹带是气体的返混，均对传质不利。严重时可诱发液泛，完全破坏塔的正常操作。液沫夹带和气泡夹带是不可避免的，但夹带量必需严格地控制在最大允许值范围内。6、理解精馏操作流程，精馏段，

23、提馏段的概念及作用精馏操作流程、精馏段，提馏段的概念及作用。精馏操作流程：原料液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气浸入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。塔顶回流和塔底再沸器产生上升蒸汽是精馏得以连续稳定操作的两个必要条件。精馏段：加料板以上的塔段称为精馏段。其作用为

24、：气相中的重组分向液相（回流液）传递，而液相中的轻组分向气相传递，从而完成上升蒸气的精制。提馏段：加料板以下的塔段（包括加料板）成为提馏段。其作用为：下降液体（包括回流液和料液中液体部分）中的轻组分向气相（回流）传递，而气相中的重组分向液相传递，从而完成下降液体重组分的提浓。7、理解理论塔板、塔板效率的概念。理解精馏分离原理（用Txy图分析）见教材P97理论塔板 是指离开该塔板的蒸汽和液体呈平衡状态的塔板。踏板效率 理论塔板数与实际塔板数之比叫塔板效率，它的数值总是小于18、进料的五种热状态及对精馏操作的影响。理解解精馏物料衡算原理和方法见教材P100精馏塔五种进料热状况（1） 冷液进料 （2

25、） 饱和液体进料（泡点进料）（3） 气液混合物进料（4） 饱和蒸气进（露点进料）（5） 过热蒸气进料精馏连续稳定进行的条件回流：升到塔顶的汽流组成在冷凝器中冷凝后，只放出一部份作为塔顶产品，另一部分返回塔顶作为液流，这部份液流称为回流。 再沸器：提供一定量上升的蒸气流。9、理解用作图法求精馏塔理论塔板数的原理及作图的方法步骤详见教材P10610、了解板式塔的基本结构、工作原理及主要类型名称，理解泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的基本结构、工作原理及特点。见教材P14011、了解影响塔板操作状况和分离效果的主要因素及塔的适宜操作范围。 第10章 液液萃取1、液液萃取的操作原理、特点（用三角形坐标图及溶解度

26、曲线进行分析说明）原理:在液体混合物中加入与其不互溶或部分互溶的液体溶剂（萃取剂），形成液-液两相，利用液体混合物中各组分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的。也称溶剂萃取，简称萃取。特点：（1）萃取过程本身并未完全完成分离任务，而只是将难于分离的混合物转变成易于分离的混合物，要得到纯产品并回收溶剂，必须辅以精馏（或蒸发）等操作。（2）常温操作，适合于热敏物料分离。萃取剂应满足一下条件：原溶液的溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶液中的溶解度；萃取剂英语原溶液中的容剂不互溶2、萃取相、萃余相、萃取剂、萃取液、萃余液、分配系数、选择性系数的概念萃取剂S：萃取过程中加入的溶剂，以S表示。萃取剂对溶

27、质应有较大的溶解能力，对于稀释剂则不互溶或仅部分互溶。萃取相E： 萃取分离后，含萃取剂多的一相，主要由A+S组成。萃余相R：萃取分离后，含稀释剂多的一相，主要由B+A组成。萃取液E´：从萃取相E中回收S后得到的液体，主要由A组成萃余液R´：从萃余相R中回收S后得到的液体，主要由B组成共轭相：溶解度曲线将三角形分为两个区域，曲线以内的区域为两相区，以外的为均相区。两相区内的混合物分为两个液相，当达到平衡时，两个液层称为共轭相，联结共轭液相组成坐标的直线称为联结线。分配系数：一定温度下，A 组分在互成平衡的两液相中的浓度比。一般 kA 不为常数，而随温度、溶质 A 的浓度变化。

28、在 A 浓度变化不大和恒温条件下，kA 可视为常数（平衡常数 m），其值由实验测得。选择性系数：两相平衡时，萃取相 E 中 A、B 组成之比与萃余相 R 中 A、B 组组成之比的比值。 b 表示 S 对 A、B 组分溶解能力差别，即 A、B 的分离程度。3、理解液液萃取的操作流程，试在三角形坐标图中表示单级萃取的过程及各相的位置。操作流程：混合；沉降分离；脱除溶剂4、掌握三级错流式和逆流式萃取的操作流程图，各自的特点见教材P174,1785、掌握溶剂比的概念，其大小对萃取有何影响，若何确定？见教材P1846、超临界流体的概念、定义、超临界流体的有关性质。概念：一纯物质的临界温度TC是指该物质处

29、于无论多高压力下均不能被液化时的最高温度，该温度对应的压力称临界压力PC ，状态在临界温度与临界压力以上的流体称超临界流体。常用的超临界流体：二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨、正戊烷、甲苯等。超临界流体萃取定义：流体（溶剂）在临界点附近某一区域（超过临界区）内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能、且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的技术。超临界流体有关性质：（1）超临界流体的 P-V-T 性质： 在稍高于临界温度的区域内，压强稍有变化，就会引起流体密度很大变化。（2）超临界流体的传递性质：超临界流体密度接近液体，黏度接近气体，具

30、有与液体相近的溶解能力，同时其传质速率远大于液体溶剂并能很快达到萃取平衡。（3）超临界流体的溶解能力：超临界流体的溶解能力c与密度有关，一般密度越大、溶解能力越大。综上所述，超临界流体密度接近液体，黏度接近气体，具有与液体相近的溶解能力，同时其传质速率远大于液体溶剂，其密度对压力和温度的变化非常敏感，从而其溶解能力也随压力和温度的变化发生敏感的变化。 7、 超临界流体萃取的基本原理、常见的3种流程及超临界流体萃取的特点。原理：一纯物质的临界温度TC是指该物质处于无论多高压力下均不能被液化时的最高温度，该温度对应的压力称临界压力PC ，状态在临界温度与临界压力以上的流体称超临界流体。超临界流体萃

31、取以高压、高密度的超临界流体为萃取剂，从液体或固体中提取高沸点或热敏性的有用成分，以达到分离或纯化的目的。（超临界流体萃取过程包括萃取和分离两个阶段。在萃取阶段，超临界流体从原料液中萃取出所需组分；在分离阶段，通过改变某个参数或其他方法，使被萃取的组分从超临界流体中分离出来，萃取剂则循环使用。）常见的3种流程：（1）等温变压流程：利用不同压力下超临界流体萃取能力（溶解度）的差异，通过改变压力使溶质与超临界流体分离。（2）等压变温流程：利用不同温度下超临界流体萃取能力（溶解度）的差异，通过改变温度使溶质与超临界流体分离。（3）等温等压吸附流程：在分离器内放置仅吸附溶质而不吸超临界流体的吸附剂，通

32、过吸附过程来达到溶质与超临界流体分离的目的。特点：超临界萃取在溶解能力、传质性能以及溶剂回收方面有突出的优点，主要表现在：（1） 超临界流体的密度与溶解能力接近于液体，而又保持了气体的传递特性，故传质速率高，可更快达到萃取平衡；（2）操作条件接近临界点，压力、温度的微小变化都可改变超临界流体的密度与溶解能力，故溶质与溶剂的分离容易，费用低；（3）超临界萃取具有萃取和精馏的双重特性，可分离难分离物质；（4）超临界流体一般具有化学性质稳定、无毒无腐蚀性、萃取操作温度不高等特点，故特别适用于医药、食品等工业；（5）超临界萃取一般在高压下进行，设备投资较大。8、了解萃取设备的分类及各种设备的基本结构，

33、特点。教材P192第11章 物料干燥学习要求1、 理解干燥原理，为什么说干燥是传质、传热同时进行的过程？干燥基本原理: 温度为 t、湿份分压为 p 的湿气体与湿物料的表面接触，当物料表面湿份分压大于主湿气体湿份分压时，则存在传质推动力。在推动力（分压差）的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散而干燥，气化需要能量，为此，需加热。干燥是热、质同时传递的过程：2、 掌握湿空气的湿度，相对湿度，湿比热，水蒸气分压，干球温度，湿球温度，露点，绝热饱和温度的概念及其相互关系，掌握公式：（1）湿度：又称湿含量，为空气中水汽的质量与绝干空气体的质量之比。若水汽和绝干空气的摩尔数 (nw , ng) 和摩尔质量

34、 (Mw , Mg) （Kg水汽/kg绝干空气）（2）相对湿度：一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分压 pV 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压 ps 之比。 j 值在01之间（3）湿比热cH （比热容）：1kg 绝干气体及所含湿份蒸汽温度升高1所需要的热量。kJ/(kg绝干气体·) 式中：cg 绝干气体的比热，J/(kg绝干气体·)；cv 湿份蒸汽的比热，J/(kg湿份蒸汽·) 。（4）干球温度：是空气的真实温度；湿球温度的形成过程是一个与空气的传质、传热，最终达到动态平衡的过程，其值与空气的状态有关。（5）湿球温度：用纱布包裹温度计的感温部分（水银球），纱布下

35、端浸在水中，保证纱布一直处于充分润湿状态，这种温度计称为湿球温度计。当温度计上的温度不再变化，此时的温度为该空气的湿球温度。（6）露点：将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度称露点，用 td 表示。露点时为饱和状态，=1，由得此时总压一定时，露点仅与空气的湿度有关。因此，可由露点得空气的湿度，或由湿度得露点。（7）绝热饱和温度：是湿空气初始温度和湿度的函数，它是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。3、 理解湿空气的HI图的制成原理，包括了哪些参数，熟练应用HI图查找状态点（已知两个状态参数查状态点的作图法，如已知干湿球温度查状态点等），查露点，分析状态变化过程及相关的计算（熟练间

36、壁式加热和冷却以及冷却减湿过程，不同状态的混合过程，绝热过程）。HI 图是在一定的总压下制得，一般常压P=101330Pa纵坐标为湿度H，横坐标为焓I，为表达清楚，横坐标和纵坐标夹角为135º，横坐标为斜轴。1) 等湿度线（等H线）群为平行于纵坐标的线群2）等焓线（等I线）群为平行于横坐标（斜轴）的线群3) 等干球温度线(等t 线) 当t为一定值时,I 和 H为直线关系，不同的t直线斜率不 4）等相对湿度线（等线）当值为某一定值1时，H与ps成曲线， ps而又是温度t的函数，算出若干组H和t的对应关系，描绘在HI坐标中，即为等1线，同理得其他等线。5）蒸气分压线因 H<<

37、0.622，故上式近似为直线。4、 掌握物料湿基水分，干基水分，平衡水分（平衡湿度）的定义。物料的平衡水分与介质的H、t、相对湿度等有何关系？湿基湿含量 w：单位质量的湿物料中所含液态湿分的质量。干基湿含量 X：单位质量的绝干物料中所含液态湿分的质量。5、 掌握影响干燥速度的因素，何谓理论干燥过程。1）物料尺寸和气固接触方式 物料尺寸：减小物料尺寸，干燥面积增大，干燥速率加快。气固接触方式：(a) 干燥介质平行掠过物料层表面 (差)；(b) 干燥介质自上而下穿过物料层，不能形成流化床 (中)；(c) 干燥介质自下而上穿过物料层，可形成流化床 (好)。 2）干燥介质条件 Ø 通过强化外

38、部干燥条件 (­t，¯H，­u) 来增加传热传质推动力，减小气膜阻力，可提高恒速段 (表面汽化控制) 的干燥速率，但对降速段 (内部扩散控制) 的改善不大。Ø 强化干燥条件将使 Xc 增加，更多水分将在降速段汽化。Ø 气体温度的提高受热源条件和物料耐热性的限制。Ø ­u，¯H ，需使用更大量的气体，干燥过程能耗增加。 3）物料本性 Ø 物料本性不影响恒速段的干燥速率；Ø 物料结构不同，与水分的结合方式、结合力的强弱不同，降速段干燥速率差异很大。Ø 强化干燥速率时，须考虑物料本性。若恒速

39、段速率太快，有些物料会变形、开裂或表面结硬壳；而在降速段则应考虑物料的耐热性，如热敏性物料不能采用过高温度的气体作为干燥介质。6、 理解干燥速度、干燥曲线、干燥速度曲线、恒速干燥、降速干燥的概念。干燥速率 U：干燥器单位时间内在物料单位表面积上汽化的湿分量（kg湿分/(m2·s)）。微分形式为如果物料的形状规则，干燥面积容易求出，使用干燥速度较为方便。式中：N 干燥器的干燥速率，kg/(m2·s)； S 物料表面积，即干燥面积，m2。 干燥曲线：物料湿含量 X 及物料表面温度与干燥时间 t 的 关系曲线。干燥速率曲线：干燥速率 U 或干燥通量 N 与湿含量 X 的关系曲线。

40、干燥过程的特征在干燥速率曲线上更为直观。恒速干燥 ：物料温度恒定在 tw，Xt 变化呈直线关系，气体传给物料的热量全部用于湿份汽化，干燥速度为常数。降速干燥：物料开始升温，X 变化减慢，气体传给物料的热量仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温，当 X = X* ，q = t。干燥速度逐级降低。7、 熟练热风干燥的各种操作流程及在HI图上的表示。8、 熟练热风干燥的有关计算（物料衡算、热量衡算，并结合HI图及湿空气的有关状态参数及状态变化过程）。9、 掌握干燥热效率及影响干燥效率的因素。掌握干燥器热效率的计算。10、了解常见干燥器类型，基本结构和特点。 1、厢式 (室式) 干燥器小型的称为烘箱，大

41、型的称为烘房，可同时处理多种物料。通常在常压或真空下间歇操作。厢内设有支架，湿物料放在矩形浅盘内，或悬挂在支架上(板状物料)，空气经加热器预热并均匀分配后，平行掠过物料表面，离开物料表面的湿废气体，部分排空，部分循环，与新鲜空气混合后用作干燥介质。对各种物料的适应性强，但物料得不到分散，气固两相接触不好，干燥时间长。可用多孔底板浅盘，使气体自上而下穿流通过物料层 (穿流型厢式干燥器)，以提高干燥速率。优点：对物料适应性强，可以用于各种物料的干燥，适用于小规模多品种、干燥条件变动大的场合。缺点：热效率较低，产品质量不易均匀。 2、带式干燥器将物料通过布料机构 (如星型布料器、摆动带、粉碎机或造粒

42、机) 分布在输送带 (多为网状) 上，输送带通过一个或几个加热单元组成的通道，每个加热单元均配有空气加热和循环系统，每一个通道有一个或几个排湿系统，在输送带通过时，热空气从上往下或从下往上通过输送带上的物料，从而使物料能均匀干燥。传送带可以做成多层，带宽1-3m，长为4-50m，干燥时间为11-120分钟。优点：干燥过程中物料翻动少，对晶体形状保持完好，适用于处理粒状、块状和纤维状物料；缺点：热效率较低，生产能力较小。 3、气流干燥器空气过滤器 、空气加热器 、加料器 、风机 、干燥管 、旋风分离器 、 除尘器 (1) 干燥速度快(2) 气固并流操作(3) 干燥时间短(4) 气流干燥器中，固体

43、物料呈活塞流流动，每一颗粒子经历的干燥时间大致相同，因而干燥产品的湿含量均匀一致。(5) 结构简单，设备投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修量小。第12章 其他分离方法12.1结晶学习要求1、理解结晶的基本概念，理解在液固相平衡图上分析结晶操作原理。概念：结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、溶液或熔融物中析出的过程，是获得高纯度固体物质的基本单元操作。原理：熔融结晶是根据待分离物质之间的凝固点不同而实现物质结晶分离的过程。主要应用于有机物的分离提纯。图6-8双组分低共熔系固液相图，E点低共熔点，EB线上方熔融液X点冷却至Y点，开始析出B的晶体；X点在AE线上方熔融液冷却则析出A的晶体；图6

44、-9双组分固体溶液型固液相图2、理解结晶核形成的必要条件，掌握工业上晶核形成（起晶）的方法有哪几种，理解其原理和特点。一是建立过饱和度并控制过饱和度；二是从母液中分离成长达到预期大小的晶体。工业上成核（起晶）的方法：（1）晶种起晶法：在介稳区投入一定大小和数量的晶种粉体。（2）自然起晶法：在不稳区下均相成核和非均相成核；（3）二次起晶法：晶核形成于结晶液中已经存在的大量晶体。二次起晶因操作稳定、易控制，并可在低饱和读下进行，被广泛应用。3、掌握结晶中建立过饱和溶液的方法种类和原理。1）冷却结晶（不移出溶剂）（a）间接换热冷却结晶通过间壁式换热冷却来实现过饱和度（过冷度）。（b）直接换热冷却结晶

45、通过冷却介质与母液直接混合冷却来实现过饱和度（过冷度）。没有传热面，避免传热不均及在冷却面晶体结垢等不利。常用冷却介质有乙烯、氟里昂等惰性液体。2)蒸发结晶（移出部分溶剂）通过蒸发浓缩来建立过饱和度，蒸发结晶与一般的浓缩蒸发器结构基本相同。3）绝热蒸发（真空冷却）在真空下闪急蒸发，既蒸发部分溶剂又冷却降温。4、掌握晶体的成长过程及其影响因素。晶体的成长过程，分三步：（1）扩散过程：溶质质点主流体 晶体表面扩散。 （2）表面反应过程：溶质质点从晶体表面嵌入晶面，放出热量。（3）传热过程：结晶热传向主流体影响晶体的成长的因素：(1)溶液推动力C: C (饱和度高)，晶体的成长速度 因晶核多得到晶体

46、颗粒多，晶粒小的产品。C (饱和度底)，晶体的成长速度受抑， 得到晶体颗粒少，晶粒大的产品。（2）温度的影响：温度通过对扩散速度、溶解度、粘度等的影响来影响结晶，影响大，但无普遍规律；（3）机械作用的影响：一般搅拌，成长速度) ，但其机理不祥；流动等对其也有影响。（4）杂质及媒晶剂的影响：有的杂质可能在特定晶面上有吸附作用，不仅影响到晶体成长，还会使晶体发生变形，成为异型晶体（如食盐为立方形，添加微量铁氰化钾后产生树枝壮晶体），此种杂质称媒晶剂。12.2 膜分离学习要求1、理解膜分离的特点。（1）混合物组分通常是互溶的；（2）分离过程无相变，不加热；（3）分离物料的风味、香味、功能不易损失；（

47、4）分离剂为半透膜；（5）往往难于实现组分间的清晰分离。2、掌握目前工业上常见的三种膜分离方式超滤、微滤、反渗透的概念，操作原理，理解他们的不同点。超滤：用孔径10-210-3m的膜过滤含大分子的溶液，如蛋白质。要达到高效的分离，待分离组分的大小要相差10倍以上。目前主要用于高分子物质、胶体物质的浓缩、分离、提纯和净化。尤其是热敏性物料和生物活性物质的分离和浓缩。微滤：用孔径0.110m的膜过滤微细物料，如细菌等。主要用于制药和食品行业的过滤除菌，电子工业用超纯水的制备。反渗透：对溶液施加超过渗透压的压力，使溶剂分子通过半透膜。如海水淡化。反滲透分离的产品一侧几乎是纯溶剂，另一个则为原料的浓缩

48、。不同点：（1）分离粒径范围不同（2）分离机理不同： 微滤和超滤分离机理为筛分，决定粒子能否通过完全由孔径决定； 反渗透为扩散，决定粒子能否通过不但由孔径决定，还由膜和粒子性质决定（有一定选择性通过）；（3）压力范围（Mpa）：微滤0.010.2, 超滤0.10.5、反渗透210;（4）生产能力（通水量L/m2.h)：微滤约1000、超滤20200、反渗透410（5）膜结构：微滤膜为多孔膜、不对称膜、复合膜，超滤膜为不对称膜、复合膜，反渗透膜为不对称膜、复合膜（致密膜）3、 理解膜渗透过程中浓度极化现象的概念，它对膜渗透有何影响，影响浓差极化的主要因素及缓和浓度极化措施。膜分离过程中，通常膜表

49、面附近被脱出物质的浓度逐渐增加，其结果是膜表面附近浓度高于浓缩液主体的浓度，该现象称浓度极化现象。浓度极化现象实际为被脱出物质在溶液和膜表面上积累，产生一个动态平衡的过程。浓度极化现象将产生三种消极作用：（1）容质透过率增加；（2）在膜上形成沉淀或凝胶，由此减少了有效膜面积或形成串联的二次膜，使透水率减少；（3）使界面渗透压升高，推动力降低，透水率减少。影响浓度极化的因素：透水率 ，浓度极化 ；粘度，浓度极化 ；溶质扩散系数K ，浓度极化 ；膜表面流动条件：湍流、快速，浓度极化 。常常以此来改善浓度极化。4、了解半透膜的膜分离机理。（1）优先吸附毛细管学说：膜表面能优先吸附（或排斥某些粒子，然

50、后从毛细管通过（2）溶解扩散学说：认为膜象有机溶剂一样，某些溶质能溶解其中，并扩散。（3）筛分学说：认为膜表面有许多微空，空眼象筛子一样截留大于空径的颗粒。（4）空隙开闭学说：认为膜的空隙能开闭。5、掌握工业上常见的膜组件的几种类型，了解主要特点膜分离装置中的膜一般都不是单膜，是由膜组件组成。工业上膜组件主要有：板框式、圆管式、螺旋式和中空纤维。（1）板框式：膜成平板在支撑体上。结构简单、可单独更换膜片，操作费低，但单位体积膜面积小，实验机常用。（2）圆管式：将膜牢固的紧贴（浇铸）在带孔支撑圆管辟上组合而成，一般由多根管束组成。优点：流动性好，流速易控制，安装、撤卸、维修方便，能处理悬浮液，合

51、理流速可防止浓度差极化。缺点：制备控制困难，管扣密封困难，单位体积膜面积不大。（3）螺旋式：由平板膜卷曲而成。优点：结构紧凑，单位体积膜面积较大。缺点：难处理悬浮液，不易密封，制作工艺复杂。（4）中空纤维：是一种极细的空心膜管，无需支撑材料。优点：不需支撑材料，结构紧凑。缺点：压降大，清洗困难，制造复杂。6、理解萃取、蒸馏、膜分离的特点、分离使用的差异，混合液体根据哪些因素决定采用分离方式？膜分离特点（1）混合物组分通常是互溶的；（2）分离过程无相变，不加热；（3）分离物料的风味、香味、功能不易损失；（4）分离剂为半透膜；（5）往往难于实现组分间的清晰分离。膜分离的应用¨ 海水淡化&

52、#168; 环境保护中污水处理¨ 溶液浓缩¨ 产品分离与精制¨ 超纯水制造¨ 微生物、细菌、病毒的分离7、膜分离概念膜分离是利用流体混合物中组分在特定的半透膜中的迁移速度不同，经半透膜的渗透作用，改变混合物的组成，使混合物中的组分分离的单元操作。混合物可以是液体，也可是气体。膜分离的推动力:¨ 压力:如超滤反渗透。¨ 浓度差。¨ 电力:如电渗析。第13章 微胶囊造粒技术1、 理解微胶囊的概念，微胶囊的主要功能。概念：胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。 微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为固体微粒的技术。功能：（1）改变物料的存在状态、物料的质量和体积；（2）隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料；（3）掩盖不良风味、降低挥发性；（4）控制释放；（5）降低食品添加剂的毒理作用。局限：一是释放速度的控制能否满足要求； 二是释放后剩下的壁材可能带来一定的负面影响。2、 理解微胶囊造粒技术的分类。 按