（精）第七章 吸收.ppt

蒸馏与吸收操作对比 蒸馏改变状态参数产生第二相，吸收从外界引入另一相形成两相系统； 蒸馏直接获得轻、重组分，吸收混合液经脱吸才能得到较纯组分； 蒸馏中气相中重组分向液相传递，液相中轻组分向气相传递，是双相传递；吸收中溶质分子由气相向液相单相传递，惰性组分及溶剂组分处于“停滞”状态。 二、 亨利定律（Henry’s law） 亨利定律各系数间的关系推导 亨利定律各系数间的关系 小结 吸收过程是气、液相间的单方向传质问题；相间接触方式有逐级接触式及微分接触式；一个完整的工业吸收过程包括包括吸收与脱吸两部分。 相平衡关系对传质过程的分析与描述有重要作用。Henry定律所描述的是稀溶液(不管理想还是非理想溶液)中溶质的蒸汽压与其浓度成正比，当物系为理想溶液时，Henry定律与Raoult定律一致。 依据气、液相平衡原理可以判断吸收过程的方向，指出吸收过程进行的极限(它限制了吸收设备内气、液出口处的极限浓度)及计算吸收过程的推动力。但是，相平衡关系并末说明吸收过程进行的快慢。 吸收剂是吸收过程成败的关键，其选择的主要原则是溶解度高、选择性好、易于再生。 见Ｐ83　例2－2 一、分子扩散与菲克定律 二、气相中的稳定分子扩散 过程分析 稳态等分子反向扩散 总体流动 1．等摩尔反向扩散---适合于描述理想的精馏过程中的传质速率关系。 扩散系数 是物性参数 气相：种类、温度、压强有关 液相：种类、温度、浓度有关 一些常用物质的扩散系数 表2－2，物质在空气中的扩散系数 表2－3，物质在水中的扩散系数 扩散系数的来源 实验测定 物理化学手册，化学工程手册等查阅 经验或半经验公式估算 四、对流传质 小结 传质：单相内的分子扩散、涡流扩散，对流传质； 两相间的传质模型与传质速率问题。 Fick定律描述了由浓度梯度引起的扩散速率关系式；而扩散速率方程则描述了存在主体流动时的分子扩散速率关系式，此主体流动是由于分子单向扩散使界面压力低于主体压力，而造成主体向界面的流动。 等分子反向扩散速率方程式实为Fick定律的直接积分结果，而单向分子扩散中，由于伴生总体流动，使分子扩散速率比等分子反向扩散速率增大了一个倍数，此倍数称为漂流因子。 分子扩散系数是物质的传递性质，其数值可从三种途径获得。在用经验关联式估其物性数值时，明确关联式的适用范围，了解物性的影响因素及校正关系是重要的。 对流扩散包括分子扩散和涡流扩散。由于流体的流动，尤其是涡流的混合作用，大大强化了传质过程。 引入有效膜模型后，虽然使对流扩散过程的数学描述得以简化，但由于有效膜厚度及界面浓度难以测定，工程计算问题并未得到解决。 六、吸收速率方程式 一、吸收塔的物料衡算与操作线方程 二、吸收剂用量的确定 1 液气比L/V 操作线的斜率 增大吸收剂用量，斜率增大，推动力增大，操作费增大 减小吸收剂用量，斜率减小，推动力减小，设备费增大 适宜液气比需根据经济指标优化计算 经验值 2 最小液气比(L/V)min 定义：操作线与平衡线相交或相切时的斜率 四、填料层高度的计算 五、理论板层数的计算 填料层高度 Z=等板高度 (HETP)P187? 理论板层数 板式塔高度 Z=板间距 ?（理论板层数/总板效率） 7.5.1 吸收系数的测定 1 总吸收系数的测定 要求：平衡关系为直线，结果为平均值 2 膜吸收系数的测定 要求： 另一相的阻力可以忽略或可以推算 例：用水吸收低浓度氨气 7.5.2 吸收系数的经验公式 用水吸收氨气 适用条件： 填料塔 直径为12.5mm的陶瓷环形填料 G，W- 分别为气相与液相空塔质量速率 2 常压下用水吸收二氧化碳 适用条件： 常压、填料塔 直径为10-32mm的陶瓷环 喷淋密度U=3-20m3/(m2.h) 气体的空塔质量速度为130-580kg/(m2.h) 温度为21-27°C 3 用水吸收二氧化硫 适用条件： 气体的空塔质量速度G为320-4150kg/(m2.h) 液体的空塔质量速度W为4400-58500kg/(m2.h) 直径为25mm的环形填料 2 计算气膜吸收系数的准数关联式 适用条件： 湿壁塔：l为塔径 填料塔：l为拉西环外径 3 计算液膜吸收系数的准数关联式 l：填料直径，m 4 气相及液相传质单元高度的计算式 空隙率：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。 填料因子：填料比表面积与空隙率三次方的比值(1/m)，表示填料的流体力学性能，值越小，流动阻力越小。 拉西环（Raschig ring） 鲍尔环（Pall ring） 阶梯环填料（Stair ring） 弧鞍形(Berl saddle) 填料 矩