传质分离过程 课件

化工分离过程ChemicalSeparationProcessesclasshours:48credits:3.0中文教材刘家祺主编，李韡、吴洪、姜忠义参编.化学工业出版社，2005年12月.曾用教材20021995TextbookJ.D.Seader,E.J.Henley.SeparationProcessPrinciplesJ.D.Seader199820062002J.D.Seader20041.Developmentofnewmathematicalmethodsforsolvinglargesetsofnonlinearequationstoobtainmultiplesolutions.2.Mathematicalstudiesofcomputer-aidedprocesssynthesisanddesign.References---Books■PhillipC.WankatSeparationProcessEngineering(2006)■J.L.Humphrey,G.E.KellerSeparationProcessTechnology(1997)■Kirk-othmerEncyclopediaofChemicalTechnology.4thed,NewYork,Wiley.■CaryJudsonKingSeparationprocesses(1980)■ErnestJ.Henley,J.D.SeaderEquilibrium-stageseparationoperationsinchemicalengineering(1981)References---JournalsAIChEJournal,ACSChemicalEngineeringScience,ElsevierScienceIndustrial&EngineeringChemistryResearch,ACSChemicalEngineeringTechnology,WileySeparationandPurificationTechnology，ElsevierScienceReferences---JournalsJournalofmembraneScience,ElsevierScienceFundamentalsofvariousseparationprocessesandthetoolsnecessaryforselectingthemostsuitableseparationsequenceforarequiredtask.Equilibrium-basedprocessessuchasdistillation,extraction,absorptionandstripping,adsorptionandcrystallizationaswellasrate-governedprocessessuchasmembraneseparation.Discussionofcomparativeenergyrequirements,economics,advantageanddisadvantagesofproposedseparationtasks.CourseDescriptionCourseobjectiveGetanoverviewonseparationprocessesrelevanttothechemicalandprocessindustryLearnsomeoftheseseparationprocessesinvaryingdegreesofdetail:PrinciplesApplicationsCalculationsChemicalSeparationPrinciplesContentsChapter1SeparationProcessesChapter2ThermodynamicsofSeparationOperationsChapter3MassTransferandDiffusionChapter4SingerEquilibriumStagesandFlashCalculationsChapter5CascadesChapter6AbsorptionandStrippingofDiluteMixturesChapter7DistillationofBinaryMixturesChapter8Liquid-liquidExtractionwithTernarySystemsChapter9ApproximateMethodsforMulticomponent,MultistageSeparationsChapter10Equilibrium-basedMethodsforMulticomponentAbsorption,Stripping,Distillation,andExtrationChapter11EnhancedpproximateMethodsforMulticomponent,MultistageSeparationsChapter12Rate-basedModelsforDistillationChapter13BatchDistillationChapter14MembraneSeparationsChapter15Adsorption,IonExchange,andChromatographyContents(contd)《传质分离过程》第1章绪论第2章传质分离过程的热力学基础第3章气液传质分离过程第4章液液传质分离过程第5章传质分离过程的严格模拟计算第6章气固、液固传质分离过程第7章分离过程的节能优化与集成√√√√√教学目标---Objective利用已学的物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程等课程中有关相平衡热力学和动力学机理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。着重基本概论的理解，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的特征。强调将 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 和工艺相结合的观点及 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和分析能力的训练；强调理论联系实际，提高解决问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的能力。教学要求---Requirements掌握各种常用分离过程的基本原理，操作特点，简捷和严格计算方法，强化改进分离过程操作的途径，并了解一些新型分离技术。讲授内容第1章绪论第2章传质分离过程的热力学基础两组分平衡计算，已知一相中的浓度，求另一相的浓度。泡点温度、露点温度、闪蒸计算。第3章气液传质分离过程过程分析：e.g.精馏中温度分布、组成分布、流量分布。简捷计算（short-cut）：确定关键组分、最少理论板、最小回流比、实际板数、实际回流比。萃取精馏和共沸精馏——特殊精馏。气体吸收：过程分析；吸收的简捷计算。讲授内容第5章传质分离过程的严格模拟计算建立通用模型，求解三对角矩阵（泡点法，流率加合法）。第7章分离过程的节能优化与集成分离过程最小功和热力学效率，精馏的节能技术，分离流程优化和集成第一章绪论第一章绪论Chapter1Introduction1.1传质分离过程的分类ClassesofSeparationOperation1.2分离过程的研究和技术开发StudyonSeparationProcessandDevelopment主要内容及要求：了解分离操作在化工生产中的重要性，分离过程的分类。了解化工分离过程的研发现状和发展趋势。WhatisSeparation?BasicDescriptionofOperationsOperationsareclassifiedaskeyoperationsandauxiliaryoperations•KeyOperation:involvesreactionorseparationsExamples:distillation,leaching,reactor•AuxiliaryOperation:involvesnochangeinchemicalcompositionExamples:pumps,heaters,compressorsWhatisSeparation?纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之，混合物变成纯净物则需作功。Mixingisinherentinnature:TheincreaseinentropyassociatedwiththerandomnessofamixturelowerstheGibbsfreeenergy.To“unmix”asolutionwemustovercometheentropicdrivingforcetomix.WhatisSeparation?借助一定的分离剂，实现混合物中的组分分级（Fractionalization）、浓缩（Concentration）、富集（Enrichment）、纯化（Purification）、精制（Refining）与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。WhySeparate？InHumanBodySeparationprocesses:OurlifedependsontheseKidney:theperfectultrafilter静脉动脉肾小球输尿管CriticalseparationsinhumanbodySeparationofoxygenfromairandofCO2frombloodinthelungsSelectiveremovalofwaterandwasteproductsofmetabolismfrombloodinthekidneysSelectiveabsorptionofnutrientsintheintestines.InIndustryWhySeparate？•工程应用需要纯物质（如半导体 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ）；Needforpurematerialinengineeringapplication(semiconductors)•原料提纯；Preparationofrawmaterialsintotheircomponents•材料加工需要纯物质；Needforpurematerialformaterialsprocessing•有毒有害物质或非活性物质的去除（如药物）；Needtoremovetoxinsorinactivecomponentsfromsolution(drugs)•测试或检测用超纯标准品；Needforultrapuresamplesfortesting•混合物组成检测（如DNA检测）；Needforanalysisofthecomponentsofthemixture(DNAtesting)•……SeparationProcessTheseparationprocessmaybedefinedasthoseoperationswhichtransformamixtureofsubstancesintotwoormoreproductswhichdifferfromoneanotherincomposition.AnalyticalSeparations•smallscale•quantitativeanalysisPreparativeSeparations•smallscale•materialsforR&DIndustrialSeparations•largescale•economicalExample:ChromatographyExample:CentrifugationExample:DistillationDistillationColumnExample:RefineryofcrudeoilRefineryforconvertingcrudeoilintoavarietyofmarketableproducts.Example:Productionofp-xyleneDistillationCrystallizationExample:Productionofp-xyleneTherearefourdifferentclassesofseparationprocessinvolvedintheproduction1.Vapor-LiquidSeparation(Hydrogenrecovery);2.Distillation(Debutanizer,Regenerator,Splitter,Recover;3.Extraction;4.Crystallization先修课程物理化学、化工热力学、化工原理、传递过程化工原理（unitoperations），涉及热力学（物理化学）、三传两组分精馏多组分非理想物系如何分离？单元操作与分离过程UnitOperationvs.SeparationProcess单元操作尽管人们在1893年对单元操作就有所认识，但真正的提出是在1915年。ArthurDLittle（1863-1935）在给MIT校长的信中写到：任何化学过程，不管规模大小，都可以认为是由一系列可以被称为“单元操作”的过程组成的。ArthurDLittlecoinedtheterm“unitoperations”in1915todistinguishchemicalengineeringfromallotherprofessionsandalsotogivechemicalengineeringprogramsacommonfocus,andheadedupAIChE'sCommitteeonChem.Eng.Educationwhichemphasizedthe"unitoperation"conceptalongwithaccreditationtostandardizecoursesinchemicalengineeringprograms.分离过程“分离过程”形成一个独立领域的两个重大事件是：1984年NormanLee组织召开的分离技术工程基础会议和1987年美国国家研究院的研究报告提出：“分离和纯化：迫切需要和现实机会”，对分离过程的定义、分类、研究目标和任务等进行了更为明确的描述。1991年，美国化学工程师协会（AIChE）把国家项目委员会（NationalProgramCommittee）中的第二组由“单元操作组”更名为“分离组”，标志着单元操作向分离过程的过渡。对于大学教育来说，分离过程是为数不多的带有纯粹工程特点的课程。同反应器和过程设计一样，分离过程是一门帮助化学工程与工艺专业的学生建立起工程概念的很好的课程。SeparationprocessesThelegacyExamplesforearlyseparationtechniquesSaltbyevaporatingseawater晒盐Metalsextractedfromores冶金Perfumesextractedfromplants香料提取Variousdrinks,medicinesextractedfromplants天然饮料和药物生产Liquorsdistilledfromplants果酒生产SeparationsinModernChemicalIndustryCrucialinChemicalEngineeringMostequipments-purifyingproductsChemicalPlants50-90%capitalinvestment化工厂中分离设备投资约占总投资的50～90％！！！BasisofSeparationSize尺寸Shape形状Charge荷电性Polarity极性Solubility溶解性Volatility挥发性Mobility运动性DistillationSeparationdependsondistributionofcomponentsbetweengasandliquidphaseAllcomponentsdistributeatequilibriumGasphase-applicationofheatLiquidphase-removalofheatAbsorption/StrippingGasmixturecontactedwithliquidAbsorption-dissolvingcomponentsofgasintoliquidStripping-masstransfergoesfromliquidtogasAdsoprtionAsurfacephenomenonDependsonselectivebindingofasolutetoasurfaceUsedfor:GasseparationFractionationofindustrialchemicalWastetreatmentDe-hydrationorde-humidificationofgasesWaterpurificationFractionationandrecoveryofbiopolymersChromatographyUtilizesdifferentialmigrationvelocitiesofcomponentswithinaseparationdeviceAnovelseparationprocessUsedfor:PharmaceuticalandfinechemicalfractionationsBioseparationEnvironmentalseparationsAnalysisofchemicalsDiagnosticsSampleanalysisforprocesscontrolLiquidExtractionLiquidsolutioncontactedwithanotherinsolubleliquid.ConstituentsdistributedifferentlybetweenthetwoliquidphasesSupercriticalfluidextractionAnovelseparationprocessUsedfor:Separationandpurificationofoils,flavoursandmedicinalcomponentsRemovalofgreasymaterialConversionofazeotropicwater-ethanolmixturetoananhydrousethanolFractionationandpurificationofpolymersMembraneseparationprocessesNovelseparationprocessesUtilizesselectivebarrierUsedfor:BioseparationMedicalseparationsClarificationRecoveryofcellsfrombioreactorsWastetreatmentGasseparationSeparationprocessesLiquid-liquidextraction液液萃取Adsorption吸附Filtration过滤Solid-liquidextraction(leaching)固液萃取Elutionchromatography洗脱色谱Membraneseparationprocesses膜分离Distillation精馏Affinityseparationprocesses亲和分离Dryingandevaporation干燥和蒸发Freeze-drying冷冻干燥Precipitation沉淀Crystallization结晶Electrophoresis电泳Centrifugation离心分离Mechanicalsieving机械筛分Technologicalandusematuritiesofseparationprocesses分离过程的分类级数：相态：单级、多级固—固、固—液、固—气、气—液、液—液、气—气操作方式：连续、间歇、半连续规模：分析型分离、制备型分离、工业分离分离方法按机理的分类phasecreationMechanismofSeparationphaseadditionbarriersolidagentforcefieldMostcommonGainingpopularityOfteninlabsPhaseCreationPhaseAdditionPhaseCreationPhase1Phase2FeedSeparationbyphasecreationoraddition通过相的创造和加入来进行分离Separationbybarrier通过障碍物分离分离过程的分类有无传质发生：机械分离、传质分离处理两相以上的混合物如过滤、沉降、离心分离等。处理均相混合物ClassificatinofSeparationOperationMechanicalSeparationprocesses(feedconsistingofmorethanonephaseofmatterandsimplyservestoseparationthephasesfromoneanother)HeterogeneousMixtureMasstransferSeparationprocesses(Thereisonlyonephaseinfeed)HomogeneousMixtureSettlingFiltrationCentrifugationVortrapSEPARATIONPROCESSESMechanismofSeparations•UNMIXINGisnotaspontaneousprocessinnatureAprocessrequiringnoexternaldrivingforceReducesrandomnessandthustheentropyofthesystem•Separationsinvolvenonspontaneousprocesses•Usuallythemixturetoseparateisahomogeneous,singlephase:Ifnot,thenoftenonewillphaseseparatefirst•gravity•centrifugation•filtration.1.1ClassificationsofMassTransferSeparationProcesses按物理化学原理的不同，传质分离可分为：传质分离过程的分类平衡分离过程：速率分离过程：借助分离剂使均相混合物系统变成两相系统，再利用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配而实现分离。在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。MasstransferSeparationprocessesEquilibrationSeparationProcessesIfthemixturetobeseparatedisahomogeneoussingle-phasesolution,asecondphasemustgenerallybedevelopedbeforeseparation,andthesubsequentseparationofchemicalspeciescanbeachievedbyemployingdifferenceinpartitionfordifferentspeciesbetweentwophases.Thissecondphasecanbecreatedbyanenergyseparationagent(ESA)orbyamassseparationagent(MSA).平衡分离过程混合物（气、液、固）分离过程产品1产品2产品n能量分离剂ESA质量分离剂MSA极限程度------热力学分离速率------动力学Limits:Extent=ThermodyanmicsRate=TransportBackgroundMaterialforSeparationsThefundamentalsthatwewillapplytostudyseparationsinthiscourseinvolve:•Materialsandenergybalances:conservationofenergyandmatter• Thermodynamics:phaseequilibriumandsolutionthermodynamics•Transportphenomena•Chemicalreactionkinetics:rateofconversionofonespeciestoanotherForthemostpartouranalysisofvariousseparationsprocesseswillfocusonusingphaseequilibriumandmaterialsandenergybalances.AnMSAmaybepartiallyimmisciblewithoneormoreofthespeciesinthemixture.Inthiscase,theMSAisfrequentlytheconstituentofhighestconcentrationinthesecondphase.ApplicationofanESAinvolvesheattransferand/orworktransfertoorfromthemixturetobeseparated.Alternatively,asecondphasemaybecreatedbyreducingthepressure.ESA&MSA闪蒸（Flash）部分冷凝（PartialCondensation）精馏（Distillation）特殊精馏（EnhancedDistillation）萃取精馏（ExtractiveDistillation）共沸精馏（AzeotropicDistillation）萃取（Extraction）、超临界流体萃取（SCFE）吸收（Absorption）、解吸（Desorption）结晶（Crystallization）吸附（Adsorption）、离子交换（IonExchange）膜蒸馏、膜萃取、双水相萃取、反胶团萃取、变压吸附……ExamplesofEquilibrationSeparationProcessesTherate-governedseparationprocessesisusuallydiffusionundertheinfluenceofaconcentrationfield,temperaturedifference,electricalfield,etc.Aseparationofspeciescanbeachievedbasedondifferenceintransportrates.Separationprocessesproduceproductstreamswhicharethesamephaseoffeedstreamsandwhicharemisciblewithoneanother.Rate-governedSeparationProcesses速率分离过程在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，或在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。膜分离过程示意MembraneSeparationProcessesTheuseofmicroporousandnonporousmembranesassemipermeablebarriersforapplicationtodifficultandhighlyselectiveseparationisrapidlygainingadherentsinindustrialseparationprocesses.Forthemicroporousmembranes,separationiseffectedbydifferingratesofdiffusionthroughthepores;whilefornonporousmembranes,separationoccurbecauseofdifferenceinbothsolubilityinthemembraneandtherateofdiffusionthroughthemembrane.MembraneSeparationMechnismsSolution-diffusionRestricteddiffusionDiffusionthroughporesBulkflowthroughporesDiffusionthroughamembranemembranefeedpermeateDiffusionthroughamembranemembranefeedpermeatediffusionDiffusionthroughamembranemembranefeedpermeateMicroporousMembraneSeparation膜分离过程的主要特点（1）多数膜分离过程无相变，一般能耗较低；（2）一般无需另加物质，可节约资源，保护环境；（3）分离与浓缩、分离与反应可同时进行，提高过程效率；（4）通常在温和条件下进行，特别适用于热敏性物质分离；（5）适用于特殊溶液体系分离，如共沸物或近沸物；（6）膜性能可灵活调节；（7）膜组件简单，可连续操作，易与其它过程耦合，易于自控和维修，易于放大。主要的膜分离过程微滤（Microfiltration）超滤（Ultrafiltration）纳滤（Nanofiltration）反渗透（ReverseOsmosis）气体膜分离（Gasseparation）渗透蒸发（Pervaporation）电渗析（Electrodialysis）液膜分离（LiquidMembrane）MembraneMaterialsMembranesareusuallyfabricatedfromnaturalfibers,syntheticpolymers,ceramics,ormetals,buttheymayalsoconsistofliquidfilms.MembraneModulesSolidmembranesarefabricatedintoflatsheets,tubes,hollowfibers,orspiral-woundsheets.板框式管式螺旋卷式中空纤维式SummaryMorethan25differentseparationoperationsarecommerciallyimportant.近30种分离操作在工业上具有重要地位。2.Theextentofseparationachievablebyaparticularseparationoperationdependsonexploitationofthedifferencesincertainpropertiesofthespecies.分离效率取决于组分在性质上的差异。3.Themorewidelyusedseparationinvolvethetransferofspeciesbetweentwophases,oneofwhichiscreatedbyenergytransferorthereductionpressure,orbyintroductionasaMSA.依靠ESA或MSA的传质分离过程应用最为广泛。1.2ResearchandDevelopmentinSeparationTechnology化工分离过程的特点(1)化工分离技术的多样性由于化工分离技术的应用领域十分广泛，决定了分离技术的多样性。Keller于1987年总结了一些常用分离技术和应用成熟度关系图。精馏、萃取、吸收、结晶等仍是当前应用最多的分离技术。液膜分离虽然构思巧妙，但技术上仍有局限性，仅在药物缓释等方面得到了应用。按放大容易程度的递减顺序多级布置的容易程度平行单元的需要精馏容易不需要吸收容易不需要萃取和共沸精馏容易不需要液液萃取容易有时需要膜分离级间需要加压需要 吸附容易需要再生循环结晶不容易有时需要干燥不方便有时需要 (2)化工分离技术的复杂性化工分离技术的多样性决定了它的复杂性。即使对于精馏、萃取这些较为成熟的技术，多组分体系大型设备的设计仍是一项困难的工作，问题是缺乏基础特性数据和大型塔器的可靠设计方法。化工分离过程的特点对于高温、高压、多组分和强非理想体系，不仅平衡数据和分子扩散系数难以准确计算，就连界面张力粘度等物性数据也难以求得。催化剂和反应萃取之类的耦合分离技术的基础特性数据更为缺乏。大型塔器设计的放大的主要难度在于塔内两相流和传质特性十分复杂，数字模型尚不完善。沿用了百余年的平衡级模型虽然简单直观，但用于多组分分离过程的缺点已显而易见。非平衡模型被称为"可能开创板式分离设备设计和模拟新纪元"优点显著，但缺乏传质系数实验数据和模型参数过多，使其工程应用存在困难。已开发出的软件功能强大，已在工程设计中得到应用，但工程经验和中试实验仍是不可缺少的。(3)分离技术的广适性随着能源、资源、环境、新材料等基础工业和高新技术的发展，分类技术面临着新的机遇和挑战。石化领域的分离过程必需进一步节能和降耗，充分利用能源和资源。生产装置大型化步伐正在加快，能耗和成本不断降低。化工分离过程的特点在生物制药工程方面，随着基因工程和细胞工程的发展，生物药品得到迅速发展。利用CO2作为溶剂的超临萃取具有不污染产品和选择性高等优点。色谱分离、电泳分离等方法由于其高效、常温常压特点而成功地应用于实验室研究和生产。随着环境意识的加强，"三废"处理引起了重视。从工业生态学的角度分析，许多工艺过程排出的"废物"，不再是"无用"的，而是没有完全利用的物质，"三废处理"对分离技术是一种新的挑战。专用化学品和新材料等方面       无论是高附加值的专用化学品还是纳米材料、C60等新材料的发展，都需要有相匹配的分离技术，也是产品成功的主要关键之一。其中有的分离过程需要数百、上千个理论级，有的分离过程需要在超洁净条件下进行，对分离技术有更严格的要求，同时也为分离技术提供了广阔的发展空间。(4)分离技术的特殊性竞争促进了分离过程的强化，分离过程的强化包括新装置新工艺方法两个方面。任何能使设备小型化、能量高效化和有利于可持续性发展的化工分离新技术均属于分离过程的强化之列。这是化工分离技术发展的重要趋势之一。化工分离过程的特点耦合分离技术受到关注。催化剂精馏、膜精馏、吸附精馏、反应萃取、络合吸附、反胶团、膜萃取、发酵萃取、化学吸附和电泳萃取等新型耦合分离技术得到了长足的发展，并实现了工业化。耦合分离技术可能解决许多传统分离难以完成的任务。电动耦合色谱可以高效地分离维生素。信息技术推动了分离技术的发展。分离科学和技术具有多学科交叉的特点，信息技术和传统化工方法结合加速了分离技术的进步。化工分离过程的研发热点1.低成本的N2、O2和稀有气体Ar、Kr、Xe的分离方法膜分离：高选择性，高通量的膜如聚酰亚胺膜，碳分子筛膜，含沸石膜吸附：专用吸附剂Gas(air,N2/O2)separation二、流程                                                                           Gasseparationbyadsorption碳分子筛制氮机，是一种新型的空气分离设备，以压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附流程（简称P.S.A.），在常温低压下，利用空气中的氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同，把氧和氮加以分离，从而在不吸附相中获得带有一定压力不含油污的洁净氮气，2.低成本H2的分离方法吸附：活性炭、碳分子筛、碳纳米管3.酸性气体脱除石油馏分和天然气中存在的CO2、H2S、SO2…吸收：胺类溶剂洗涤吸附膜分离：气体分离膜4.CO2、CH4等温室气体的捕集方法吸附吸收膜分离　5.有机物/有机物分离汽油中脱苯；柴油中脱芳烃；有机异构体（如二甲苯）分离特殊精馏膜分离：渗透蒸发萃取吸附　6.稀溶液分离从稀溶液中回收有价值的物质，循环物料，减少污染物排放VOCs和非挥发性有机物的脱除吸附：活性炭，反应金属络合吸附生化处理：微生物分解膜分离：气体分离，渗透蒸发　7.异构体及手性物质分离结晶吸附高效液相色谱膜分离:手性分离膜8.清洁燃料的生产油品脱硫、脱苯二硫化物、H2S、硫醇、硫醚和噻吩苯、甲苯、乙苯、二甲苯吸附膜分离　9.超纯化合物的制备结晶吸附膜分离　10热敏性化合物分离膜分离结晶吸附分子蒸馏萃取（超临界萃取、反胶团萃取、双水相萃取）　11海水淡化和水资源循环利用膜分离（反渗透、电渗析）蒸发离子交换蒸馏　12饮用水的制造膜分离蒸发离子交换蒸馏　13.生物质加工利用蒸馏膜分离超临界流体萃取14.同位素分离ElectromagneticseparationGascentrifugationLaserseparation15.精馏技术的改进热串级：冷凝器放出的热量供再沸器反应精馏：反应-分离一体化耦合过程：膜分离＋精馏JCPT塔板(并流喷射填料塔板的传质机理与普通塔板有着本质的区别，它是填料与塔板的复合体，靠填料实现传质，靠塔板实现多级并流。StudyonstructuresofcolumnplatesReactivedistillation反应精馏“神舟”四号蛋白质空间电泳分离试验　地面上的重力影响使分离过程中出现沉降和对流现象，大大降低了生物材料的分离纯度和产量。科研人员以细胞色素Ｃ和牛血蛋白两种蛋白质为材料，在太空中进行连续自由流电泳分离试验，提高电泳技术的制备能力，使之成为未来空间制药的重要途径。美国２０世纪８０年代在航天飞机上成功地进行了垂体细胞、生长激素等多种细胞和蛋白的分离，证实了其分离物的纯度和制备量均比地面有很大提高。化工分离过程的发展机遇（1）提高分离过程选择性；（2）从稀溶液中浓缩溶质；（3）界面现象及其调控；（4）提高分离过程的速率和能力；（5）开发分离设备的适宜型式；（6）提高分离系统的能量效率；（7）研制新型高效分离介质。发展趋势1）传统分离技术改造：如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。2）新型分离过程开发：如膜分离、反胶团萃取、超临界萃取等。3）分离与反应耦合以及分离过程之间的耦合：如反应精馏、吸附精馏、膜精馏等。总趋势：多样化、精细化、洁净化（环境友好）。