化工原理多媒体课件

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1、化工原理多媒体课件淮阴工学院生命科学与化学工程学院第2章吸收Absorption概述2.1气体吸收的相平衡关系2.2传质机理与吸收速率2.3吸收塔的计算2.4吸收系数2.5脱吸及其他条件下的吸收1吸收概念利用气体混合物中各组分在溶剂（吸收剂）中溶解度不同而进行分离的操作能够溶解的组分：溶质A不溶解的组分：惰性组分或载体B吸收剂S，吸收后为吸收液或溶液（S+A）吸收后排出的气体：尾气（B+少量A）2吸收过程吸收塔，与精馏塔类似上一页下一页概述Overview3应用获得有用组分除去有害组分制备气体水溶液工业废气治理上一页下

2、一页4分类物理吸收，化学吸收单组分吸收，多组分吸收等温吸收，非等温吸收5脱吸得到纯气体组分吸收剂再循环6吸收与蒸馏的区别引入第二相：蒸馏由内部产生，吸收加入另一组分溶剂传质方向：蒸馏为双向传质，吸收为单向传质上一页下一页本章主要内容低浓度单组分等温物理吸收的原理与计算上一页下一页返回2.1气体吸收的相平衡关系PhaseEquilibriumRelationshipofGasAbsorption2.1.1气体的溶解度2.1.2亨利定律2.1.3吸收剂的选择2.1.4相平衡关系在吸收过程中的应用上一页下一页返回1溶解度的概

3、念在恒定温度与压强下，气体与吸收剂接触，达到平衡状态时气体在吸收剂中的饱和浓度称为溶解度，溶解度由实验测定。2表示方法单位质量或体积的液体中所含溶质的质量3相律T、P、x、y四个变量；T、P一定，x、y有一一对应关系上一页下一页2.1.1气体的溶解度4规律温度升高，溶解度减小压强升高，溶解度增大不同气体，溶解度不同，而且有显著差别下一页上一页结论加压和降温对吸收有利减压和升温对脱吸有利上一页下一页返回1亨利定律描述当总压不高，温度恒定，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的关系。2表达形式1)pi-x

4、i关系2)pi-ci关系3)yi-xi关系4)Yi-Xi关系上一页下一页2.1.2亨利定律1)pi-xi关系形式理想溶液，在总压不高，温度恒定条件下，在整个浓度范围内都符合亨利定律，亨利系数等于该温度下纯溶质的饱和蒸汽压。此时，亨利定律与拉乌尔定律一致。非理想稀溶液，溶质分压不超过1×105Pa，恒定温度下，满足亨利定律。亨利系数由实验测定。亨利系数是温度的函数：温度升高，E值增大。溶解度大，E值小。下一页上一页2)pi-ci关系形式H是温度的函数，温度升高，H值减小。溶解度大，H值大。H与E的关系下一页上一页3)yi

5、-xi关系形式m与E的关系m是温度与总压的函数温度升高，m增大；压强升高，m减小。溶解度大，m小上一页下一页4)Yi-Xi关系摩尔比定义形式下一页上一页上一页下一页例2－1含有30％（体积）CO2的某种混合气与水接触，系统温度为30°C，总压为101.33kPa。试求液相中CO2的平衡浓度ci*为若干kmol/m3。解：下一页上一页例2－2已知在101.33kPa及20°C时，氨在水中的溶解度数据如本例附表1所示。试按以上数据标绘出pi*-xi曲线及Xi-Yi*曲线，并据此计算亨利系数E及相平衡常数m值，再指出该溶液服

6、从亨利定律的组成范围。解：上一页下一页上一页下一页返回（1）溶解度对溶质的溶解度要大，对操作条件要敏感（2）选择性对惰性组分溶解度要小（3）挥发度挥发度要小（4）粘性粘度要小（5）其他无毒性、无腐蚀性、不易然、不发泡、冰点低、价廉易得、化学稳定性上一页下一页返回2.1.3吸收剂的选择1判断传质进行的方向根据实际组成与平衡组成的关系判断2确定传质的推动力实际组成与平衡组成的偏离程度上一页下一页2.1.4相平衡关系在吸收过程中的应用3指明传质过程进行的极限平衡是传质过程进行的极限对逆流吸收过程出塔尾气中溶质的最低组成出塔吸

7、收液中溶质的最高组成上一页下一页第1讲小结吸收过程是气、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溶质的吸收及吸收剂的再生，即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(吸收或脱吸)，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

8、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。上一页下一页返回2.2传质机理与吸收速率2.2.1分子扩散与菲克定律2.2.2气相中的定态分子扩散2.2.3液相中的定态分子扩散2.2.4扩散系数2.2.5对流传质2.2.6吸收过程机理2.2.7吸收速率方