化工原理课件9 吸收

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1、9吸收9.1.1吸收的应用（目的）9.1概述1.原料气的净化：煤气中H2S的净化2.有用组分回收：合成氨厂放空气中氨回收、DMF回收3.某些产品的制取：HCL、NOx、SO3气体制酸4.废气的治理：工业废气SO2吸收1.根据溶质与溶剂是否反应：物理吸收和化学吸收2.根据热效应：非等温吸收和等温吸收3.根据被吸收溶质的数目：单组分吸收和多组分吸收4.根据操作压力：常压吸收和加压吸收5.根据溶质的浓度不同：低浓度吸收和高浓度吸收本章主要研究：常压、等温、填料塔中单组分、低浓度物理吸收9.1.2吸收操作分类水粗苯水直接蒸汽焦炉煤气

2、脱苯煤气贫油富油吸收塔解吸塔换热器冷却器冷却-冷凝器吸收液贮槽脱吸液贮槽图9-1从焦炉煤气中回收粗苯的流程示意图9.1.3吸收的流程gasinletliquidoutletgasoutletliquidinletⅢⅠⅡ图9-2a气液逆流串联1.气液流向2.多塔吸收9.1.3吸收的流程gasinletliquidoutletgasoutletliquidinletⅢⅠⅡ图9-2b气体串联、液体并联2.多塔吸收3.加压吸收：p↑，有利于吸收；p↓，有利于解吸4.关于脱吸（解吸）9.1.3吸收的流程吸收剂应具有的特点：溶解度：大敏

3、感性：好选择性：好蒸汽压：低（不易挥发，减少溶剂损失，避免在气体中引入新的杂质）粘度：低（利于传质及输送）比热：小（再生时耗热量小）发泡性：低（以免过分限制气速而增大塔的体积）腐蚀性：低（减少设备费和维修费）安全性：好（避免易燃易爆）经济性：易得到易再生T↓、p↑，，有利于吸收；T↑、p↓，有利于解吸9.1.4溶剂选择9.2.1吸收相平衡关系1、溶解度曲线pA↓，cA↑，NA↓，当→0时，推动力→0，cA→cA*，气液相平衡溶解度单组分物理吸收，变量：p、T、pA、cA三个组分：溶质A、溶剂S、惰性气体B两个相：气相、液相自

4、由度数：F=C-φ+2=3-2+2=3T，p一定或9.2吸收基本理论T=273KNH3SO2CO2O2溶解度曲线气体O2CO2SO2NH3n3210图9-3293K下几种气体在水中的溶解度曲线（1）T、pA相同时，不同气体溶解度区别很大：难溶气体：O2、CO2易溶气体：NH3中等溶解度：SO2（2）在低浓度范围内，可将溶解度曲线看作直线：溶解度系数，kmol/(m3.Pa)（9-3）与气相溶质分压pA成平衡关系的液相中溶质的浓度9.2.1吸收相平衡关系2、亨利定律（Henrylaw）——适用稀溶液与液相溶质浓度cA成平衡关系

5、的气相中溶质的分压亨利系数，Pa（9-5）H↑，E↓，越易溶。E=f(T)p↑，H↑，E↓，有利于吸收T↑，H↓，E↑H=f(T)：一般p的影响可忽略E=f(T,c):E=c/Hm=f(T,p,c):m=E/p=c/(Hp)（9-7）与液相摩尔分率xA成平衡的气相摩尔分率相平衡常数，无因次，m=E/p9.2.1吸收相平衡关系摩尔比表示相平衡关系若m=1或稀溶液，XA很小，则9.2.1吸收相平衡关系3、应用（1）判断传质方向:y*=mxx*=y/m若y>y*，吸收过程若x>x*，解吸过程y=y*，平衡过程x=x*，平衡过程y<

6、y*，解吸过程x0[y–x（不是传质推动力，因为不同相)]x*-x>0,pA-pA*>0，cA*-cA>0解吸：y*-y>0，x-x*>0，pA*-pA>0，cA-cA*>0（3）确定传质过程极限y-y*>0为吸收过程，x↑，当x→x*时，达到最大9.2.1吸收相平衡关系例9.1：已知在总压101.3kPa及温度20℃下，液相中氨的摩尔浓度为0.582kmol/m3，气相中氨的平衡分压为800Pa，若在此浓度范围内的相平衡关系符合亨利定律，试求其H、E、m之值。例9.3：在总压

7、1200kPa、温度303K下，含CO25%（体积分数）的气体与含CO2为1.0g/L的水溶液相遇，问：会发生吸收还是脱吸？以分压差表示的推动力有多大？若要改变其传质方向可采取哪些措施？9.2.1吸收相平衡关系双膜理论的三个基本要点：（twofilmtheory）（1）气液两相传质阻力集中在一定厚度的膜内；（2）在膜内只有分子扩散，没有涡流扩散；（3）相界面处pi、ci符合相平衡关系，即相界面的传质阻力为零。距离zp或c组成气相主体液相主体相界面气膜液膜传质方向图9-4气液相界面两侧的浓度分布（双膜模型）9.2.2气体吸收传

8、质速率方程气相：气相传质推动力液相：液相传质推动力稳态下：9.2.2气体吸收传质速率方程距离zp或c组成气相主体液相主体相界面气膜液膜传质方向图9-4气液相界面两侧的浓度分布（双膜模型）0EPQI相平衡线图9-5气液相界面组成的图解pi=f(ci)9.2.2气体吸收传质速率方程1、以pG-