第08章_吸收.pptVIP

相界面 pA pAi=0 cMi cM 气相主体 液相主体 cBi cB 如果液相中活性组分B： 浓度足够大， 扩散速率足够快 溶质A： 在相界面处与B完全反应 在液膜内没有扩散 化学吸收就完全等同于气膜阻力控制的物理吸收 极端情况：反应面发生在界面上： 第三节 化学吸收 活性组分B的浓度较大，扩散速率也较快，化学反应发生在液膜中，此时的传质过程和反应过程就会相对复杂。 相界面 pA pAi cM 气相主体 液相主体 cAi cB ?G ?L1 ?L2 反应面： 取决于A、B传质速率的相对大小 反应面发生在液膜： 第三节 化学吸收 第三节 化学吸收 对于液膜控制的吸收过程，采用化学吸收过程可以消除液相传质阻力，大大提高传质速率。 但对于气膜控制的吸收过程，化学吸收是否有作用？ 第三节 化学吸收 化学吸收与物理吸收的主要区别是什么。 化学反应对吸收过程有哪些影响。 如何联系化学吸收的气液平衡和化学反应平衡。 如何解释化学吸收中传质速率的增加。 化学反应速率的不同如何影响化学吸收。 化学吸收的适用范围是什么。 本节思考题 第三节 化学吸收 一、吸收设备工艺简述 二、填料塔吸收过程的物料衡算与操作线方程 三、吸收剂用量的计算 四、填料层高度的基本计算 本节的主要内容 第四节 吸收设备的主要工艺计算 低浓度气体吸收为对象。 板式塔：气液两相在塔内逐级接触 填料塔：气液两相在塔内连续接触 气液两项流动方式：逆流、并流 逆流优点:平均传质推动力大于并流；利用气、液两相的密度差；有利于两相分离。 一、吸收设备工艺简述 第四节 吸收设备的主要工艺计算 第四节 吸收设备的主要工艺计算 二、填料塔吸收过程的物料衡算与操作线方程 假定： 气液两相摩尔流量恒定 等温吸收 （一）全塔物料衡算 qnG L（溶剂） Y2 X2 G 气体 L Y1 X1 Y X Y+dY X+dX dh qnL m n 第四节 吸收设备的主要工艺计算 对全塔作溶质A的物料衡算： qnG—通过吸收塔的惰性气体摩尔流量，kmol/s qnL—通过吸收塔的溶剂摩尔流量，kmol/s 由上式可以计算出口处尾气中的溶质组成Y2。 低浓度气体吸收，流经全塔的混合气体流率和液体流率变化不大，因此可以混合气体/液体流率代替惰性气体/液体溶剂流率, 并用摩尔分数y、x代替摩尔比Y、X。 第四节 吸收设备的主要工艺计算 （8.4.1） 在吸收塔的任一个横截面，气液两相逆向接触流动，都可以跟塔底截面或塔顶截面作溶质的物料衡算： 或 （二）操作线方程式与操作线 X2 X* X1 X Y1 Y* Y2 操作线(qnL/qnG) 平衡线 A B 第四节 吸收设备的主要工艺计算 （8.4.3） （8.4.4） 三、吸收剂用量的计算 吸收剂用量的变化会引起操作线相应的变化 X2 X* X1 X Y1 Y* Y2 操作线(qnL/qnG) 平衡线 (qnL/qnG)min (qnL/qnG)max A B C B1 D 吸收剂用量增加 吸收剂用量无穷大 最小吸收剂用量 吸收液中溶质浓度达最大 传质面积无穷大 第四节 吸收设备的主要工艺计算 根据全塔的物料衡算，吸收剂用量为： 最小吸收剂用量条件下，塔底截面气液两相平衡,由亨利定律，得： 最小吸收剂用量为： 实际吸收剂用量qnLmin 吸收剂用量 吸收塔高度 第四节 吸收设备的主要工艺计算 （8.4.5） （8.4.6） （8.4.7） 四、填料层高度的基本计算 涉及到吸收过程的物料衡算、传质速率方程和相平衡关系。 （一）填料层高度的计算式 1.基本计算式 Y X dh 对微元填料层作溶质A的物料衡算 ： 微元填料层内的传质速率方程： dqn—经过微元填料层传递的溶质A的量，kmol/s ?—塔的横截面积，m2 a—填料层的有效传质比表面积，m2 / m3 第四节 吸收设备的主要工艺计算 将微元填料层物料衡算方程和传质速率方程联立： 稳态低浓度吸收： 单位传质推动力下，单位时间单位体积填料层内传递的溶质的量，可实验测定。 第四节 吸收设备的主要工艺计算 令： ……气相总传质单元数 ……总传质单元高度，m 2.传质单元高度和传质单元数 第四节 吸收设备的主要工艺计算 （8.4.16） 传质单元：是指通过一定高度的填料层传质，使一相的组成的变化恰好等于其中的平均推动力。 传质单元数：分子为气相（液相）组成的变化，分母为传质推动力。只决定于传质前后气液相的组成和相平衡关系，与设备的情况无关，其值大小反映了吸收过程的难易程度。 传质单元高度：是完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，主要决定于设备情况、物系特性及操作条件等，其值大小反映了填料层传质动力学