化工原理(天大版）---（下册）第二章 吸收.pptVIP

第二章 吸收 吸收定义 利用组成混合气体各组分在溶剂中溶解度不同，来分离气体混合物的操作，称为吸收操作。 溶质A 惰性组分B 溶剂S 吸收溶液 吸收尾气 吸收操作示意图 吸收的分类 按有无化学反应 物理吸收 化学吸收 按溶质气体的数目 分单组分吸收 多组分吸收 按有无明显热效应， 等温吸收 非等温吸收 吸收与蒸馏的不同 原理不同 蒸馏可获得较纯的产品，而吸收则不能 2.1气体吸收的相平衡关系 2-1-1 气体的溶解度 2-1-1 气体的溶解度 相平衡 平衡分压（饱和分压） 平衡浓度（饱和浓度） 气体的溶解度：指气体在液相中的饱和浓度，用单位质量（或体积）的液体中所含溶质的质量来表示 温度 该溶质在气相中的浓度（分压） 物系的特性 2-l-2 亨利定律 亨利定律: 当总压不高(不超过5xl05Pa)时，在恒定的温度下，稀溶液上方的气体溶质平衡分压与该溶质在液相中的浓度之间存在如下的关系 pi-xi关系 2-l-2 亨利定律 Pi-ci关系 2-l-2 亨利定律 xi—yi关系 2-l-2 亨利定律 Xi-Yi关系 2-1-3 吸收剂的选择 溶解度 选择性 挥发度 粘性 其它 无毒性 无腐蚀性 不易燃 不发泡 冰点低 价廉易得 具有化学稳定性 2.1.4相平衡关系在吸收过程中的应用 判断传质进行的方向 气液相平衡关系为?y*i=mxi 或xi*=yi/m y ?y*i或xixi*进行吸收 反之，解吸（或脱吸） 确定传质的推动力 2.2 传质机理与吸收速率 2.2.1分子扩散与菲克定律 2.2.1分子扩散与菲克定律 扩散通量 2-2-2 气相中的稳态分子扩散 等分子反方向扩散 2-2-2 气相中的稳态分子扩散 一组分通过另一停滞组分的扩散 2-2-2 气相中的稳态分子扩散 2-2-2 气相中的稳态分子扩散 2-2-3 液相中的稳定分子扩散 液相中的稳定分子扩散属于一组分通过另一停滞组分的扩散 2.2.5 对流传质 涡流扩散 凭借流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象 2.2.5 对流传质 对流传质 发生在运动着的流体与相界面间的传 质过程是湍流主体与相界面间的涡流 扩散与分子扩散两种作用的总和 2.2.5 对流传质 2.2.6 吸收过程的机理 、双膜理论 2.2.7吸收速率方程式 一、气膜吸收速率方程式 2.2.7吸收速率方程式 二、液膜吸收速率方程式 2.2.7吸收速率方程式 三、界面组成 2.2.7吸收速率方程式 四、总吸收系数及其相应的吸收速率方程式 1、以pA-pA*表示总推动力的吸收速率方程式 若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 2.2.7吸收速率方程式 讨论 总传质阻力是由气膜阻力与液膜阻力两部分组成 对于易溶气体，H值较大的，在kL与kG数量级相同或接近的情况下 2.2.7吸收速率方程式 2、以液相浓度差cA * -cA表示总推动力的吸收速率方程式 若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 2.2.7吸收速率方程式 讨论 总传质阻力是由气膜阻力与液膜阻力两部分组成 对于难溶气体，H值很小，在kL与kG数量级相同或接近的情况下 2.2.7吸收速率方程式 3、YA * -YA表示总推动力的吸收速率方程式 2.2.7吸收速率方程式 4、XA * -XA表示总推动力的吸收速率方程式 2．3吸收塔的计算 塔设备一般分为 逐级接触式 连续接触式? 吸收塔的设计型计算包括 吸收剂用量 吸收液浓度 塔高和塔径等计算。 吸收塔计算的依据： 2．3．1物料衡算和操作线方程 1．物料衡算 稳态逆流的吸收塔；塔底截面以“1”下标，塔顶截面以“2”截面 V—单位时间通过任一塔截面惰性气体B的量，kmol/s； L—单位时间通过任一塔截面的纯吸收剂S的量，kmol/s； Y1,Y2—分别为进出塔气体中溶质组分的摩尔比，A/B X1,X2—分别为进出塔液体中溶质组分的摩尔比，A/S 对单位时间内进出塔的A作物料衡算得： VY1+LX2=VY2+LX1 或V（Y1－Y2）=L（X1－X2） 已知：进塔混合气的组成Y1与流量V ，吸收剂的组成X2与流量L，溶质A的吸收率φA 2．3．1物料衡算和操作线方程 2、吸收塔的吸收操作线方程与操作线 对吸收塔内任取m-n截面与塔底间对A进行物料衡算： VY+LX1=VY1+LX 2.3.2吸收剂用量 的决定 吸收塔的设计计算：V（Y1－Y2）=L（X1－X2） 2.3.2吸收剂用量 的决定 另外 2.3.3 塔径的计算 2.3.4 填料层高度的计算 1．填料层高度的基本计算式 传质速率