大学课件-化工原理-吸收小结

第7章吸收（小结）概述吸收操作是将气体混合物的各个组分予以分离的单元操作。依据：依各组分在溶剂中的物理溶解度或化学反应的差异实现组分分离。吸收剂溶质惰性组分吸收液净化气目的：回收有用物质，如用水吸收HCl气体制取盐酸.净化气体：原料气净化，防止污染。分类方法：1、物理吸收与化学吸收：依有无化学反应；2、单组分吸收与多组分吸收：依吸收组分数；3、等温吸收与非等温吸收：依温度是否变化。要解决的主要问题：1.吸收剂的选择原则（1)溶解度要大（2）良好的选择性（3）蒸汽压要低（4）较低的粘度,不易起泡（5）便于再生（6）安全、经济2、吸收操作条件的确定（1）吸收剂用量（2）操作温度和压力3、设备形式,、尺寸板式塔、填料塔。第一节汽液相平衡7-1-1气液相平衡关系及其表示方法1、气液相平衡溶质在液相中的浓度受T、P以及Pe的影响。当T、P确定后则：)P(fxe2、相平衡关系的表示方法(1)溶解度曲线(2)公式表示法（享利定律）ExpeHcpemxyeXmYe*E，H之间的关系：sHCEE,m之间的关系:PEmm~m*之间的关系：*mm7-1-2相平衡关系在吸收过程中的应用1、判断传质过程的方向2、确定相际传质过程的推动力3、指明传质过程的极限第二节传质机理与传质速率吸收过程：气相主体—相界面——液相主体单向传质—界面溶解—单向传质单相内的传质机理：（1）分子扩散，分子随机热运动（2）涡流扩散，质点的湍动和旋涡7-2-1分子扩散与传质分子扩散：费克定律：dZdcDJAABA双组分等分子反向扩散：DDDJJBAABBA2A1AABAccZDN2A1AAppRTZDN一组分通过另一停滞组分的扩散：总体流动：在压力差的作用下，单相主体向界面移动称为总体流动。21210)(AABmAAABmApppPRTZDNccCCZDN其中和称为漂流因子，其值大于1BmpPBm0CC意义：漂流因子反映了总体流动对传质速率的影响，其值愈大，总体流动作用越强。7-2-4对流传质理论1.对流传质的停滞膜模型1)模型要点:(1)相界面处存在一层虚拟的停滞膜;(2)膜外为流体流动的湍流区,(3)停滞膜非常薄,膜内无物质累积,为稳态分子扩散.(4)对流传质阻力全部集中于停滞膜内。2）传质速率方程:AiAGAppkNcckNiLA7-2-5吸收过程（相际传质）的双膜模型一．双膜模型要点：基于停滞膜模型.1．气液相间有稳定的相界面2．相界面两侧各有一停滞膜，膜内的传质以分子扩散方式进行（虚拟膜或者有效膜）3．传质阻力全部集中在虚拟膜内，膜外相主体中高度湍流传质阻力为0，即无浓度梯度。界面上气液成平衡状态。二、吸收过程传质速率方程式传质速率方程小结AiAGAppkNiyAyykNGykPkAAiLAcckNxxkNixALxkCk0以总推动力表示的传质速率方程:eyAyyKN)(eGAppKNGyKPKxxKNexA)(ccKNeLALxKCK0传质系数间的关系:xyykmkK11xyxkmkK111yxmKKLGGkHkK11LGLkHkK111GLHKK第三节低浓度气体吸收低浓度：溶质〈10%（体积）假设：（1）气、液两相摩尔流率恒定；（2）等温吸收。7-3-1吸收塔的物料衡算及操作线方程在吸收塔的设计中，混合气体的处理量，进出口浓度为设计条件，而溶剂的用量则由计算得出一．物料衡算（1）操作线方程22xqqyxqqynGnLnGnL21212121min/xmyyyxxyyqqenGnLxyx2xx1y2yy1APB0E（qnL/qnG）maxy=y1y1qnL/qnG(qnL/qnG)minx2y2ABCx1xe1min)/)(0.2~1.1(/nGnLnGnLqqqq121121yyyyqyqyqnGnGnG)1(12yy=饱和度%10011exx7-3-2填料层高度的计算将其它速率方程代入12yyAaN)Gy(dh可得一系列相应的公式OGOGNHhaKGHyOG12yyeOG)yy(dyNGGNHhakGHyG12yyiG)yy(dyNOLOLNHhaKLHxOL12xxeOL)xx(dxNLLNHhakLHxL12xxiL)xx(dxN7.0Gkya3.0GkGHyaG7-3-4传质单元数的计算1.平衡线为直线（1）平均推动力法:mOGyyyN212121yyLnyyym（2）吸收因子法AmxymxyALnANOG11111122212、平衡线为曲线时采用图解积分或数值积分的方法求解。3、近似梯级图解法7-3-5吸收过程塔板数的计算1、图解法求理论塔板数2、解析法求理论塔板数7-3-6吸收过程的操作型计算第四节高浓度气体的吸收高浓度气体吸收的特点第五节多组分吸收、化学吸收与解吸多组分吸收22)(jjjnGnLjyxxqqy化学吸收特点：增强因子：表达液相中化学反应的存在对液相传质系数的强化作用。7-5-3解吸操作线方程最小气液比：21212121minymxxxyyxxqqenLnG第六节气体吸收问题的讨论7-6-1吸收剂的选择7-6-2吸收温度和压力的选择7-6-3吸收流程和分析第七节填料塔7-7-1填料塔和塔填料1、填料塔特点：通量大；压降低；持液量少；弹性大。2、填料塔结构：塔体；填料；填料支撑板和填料压板；液体分布器和液体再分布器；除雾沫器和气体分布器。7-7-2填料塔的流体力学性能7-7-3填料塔的传质性能空气气速，u压降PL=0L3L2L1BA