[工学]第七章 其他传质分离技术.ppt

第七章 其他传质分离技术 1.3超过滤与微孔过滤 1 超滤：截留大分子溶质，而允许低分子溶质和溶剂通过，从而将大分子与小分子分开。 2超过滤膜与微孔过滤膜 3 浓度极化与膜污染 浓度极化：在操作过程中，由于膜的选择透光性，被截留组分在膜料液侧表面都会积累形成浓度边界层，其浓度大大高于料液的主体浓度，在膜表面与主体料液之间浓度差的作用下，将导致溶质从膜表面向主体的反向扩散。 4 应用 超滤：主要适用于大分子溶液的分离和浓缩，广泛应用在食品、医药、工业废水处理、超纯水制备及生物技术工业等 微滤：是所有膜过程中应用最普遍的一项技术，主要用于细菌、微粒的去除，广泛应用饮料和制药产品的除菌和净化。 1.5 气体膜分离 （1）气体膜分离的机理： 气体混合物在膜两侧分压差的作用下，各组分气体以不同渗透速率透过膜，使混合气体得以分离或浓缩的过程。 第八章 化学反应工程学基本原理 化学反应工程学是化学工程学科的重要组成部分。 以工业反应器为研究对象，从化学反应动力学和传递过程原理出发，研究反应器内物料的流动与混合、传热与传质等物理过程对化学反应过程的影响，找到工业反应器内宏观反应体系的反应规律，建立数学模型，为反应器的放大和优化提供可靠依据。 化学反应工程导论 “化学反应工程”主要解决下列问题： 反应过程解析 反应技术开发 反应器设计 它涉及诸多有关学科理论，是一门多科性的交叉学科。 化学反应工程涉及学科： 化学（化学热力学，化学动力学） 化工传递过程（反应器中流体流动，混合传热与质） 化学工艺学（反应工艺路线及设备） 工程控制论（反应过程动态特性，反应过程的测量与反应过程最佳化） §1 工业反应器的基本类型 一、按化学反应的相态不同，可分为均相反应器与非均相反应器。 均相反应特性是，无相界面，反应速率只与浓度或温度有关。非均相反应特征是，有相界面，反应速率与相界面大小及相间扩散速率有关。 二、按反应器的结构型式不同，可分为反应釜（包括多釜串联），管式反应器，鼓泡塔，固定床，流化床，回转筒式反应器，喷嘴式反应器等。 三、按操作方不同，可分为间歇式，连续式，半连续式。 间歇式反应器——物料一次投入，反应达到要求的转化率之后，物料一次放出。 连续反应器——进料，反应和出料都连续进行。 半连续反应器——是间歇与连续操作的组合。如青霉素的生产，菌种和青霉素母体是间歇加入和排出，但糖分、空气是连续加入，废气是连续排出。 半连续反应器示意图 （1）全混流连续搅拌釜 加料量不随时间而变，釜内各点浓度不但均匀一致，而且不随时间而变；物料微团在釜内停留时间可能由0→∞，有的在釜内停留时间很短即被排出。 （2）多级串联连续搅拌釜 鼓泡塔，固定床，流化床，回转筒式反应器，喷嘴式反应器，都可以用多釜串联的模型来逼近。 （3）活塞流管式反应器 反应物沿管长方向流动，反应时间是管长的函数，最快的反应速度是管长上的某一点。 （4）间歇式反应器 间歇加料和间歇出料，它可以作为间歇操作的代表类型。 尽管反应器的类型很多，可以说是五花八门，但实质上可以归纳成上述四种基本反应器。 本章围绕基本反应器过程讨论，掌握了基本反应器的设计方法，其它类型反应器就可以迎刃而解。 （1）连续搅拌釜———釜中反应物浓度不随时间和位置而变，其数值等于CA=(CA) （2）多釜串联———釜内反应物浓度不变，釜之间不混合，反应物浓度呈阶梯逐渐降低。 （3） 管式反应器———反应物的浓度沿管长逐渐降低到出口浓度。 CA(CA)出 如图的c线 （4）间歇搅拌釜———釜中反应物浓度仅是时间的函数 [CA=(Ft)] 而且任何时刻的反应物浓度都大于出口浓度。 CA (CA)出 。如图的的c线。 §2 化学反应的转化率 2-1 反应速度 对于一个反应式 VAA+VBB→VCC+VDD 常数ζ称为反应进度。 2-2 转化率 转化率是指参加化学反应的某一物质消耗的百分率，其定义为： 转化率与反应进度的关系 2-3 收率与选择性 由于存在副反应，必然要消耗原料，其反应转化率并不等于收率。 收率φ 选择性 转化率x、收率φ、选择性β三者之间的关系 §3 流动系统的反应动力学 3-1 流动系统的反应动力学和反应时间 设物料的总体积流量为qv，0，反应物的起始浓度为：cA，0，当物料通过微元体积dVR时，反应物的转化率由xA → xA+dxA 对其物料做衡算： 空间时间