化工原理 吸收.ppt

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1、第二章吸收吸收概述基本原理：吸收相平衡吸收计算传质机理→吸收机理吸收速率（吸收系数）吸收塔计算操作线方程塔径和填料层高度理论板数其它：脱吸及几种条件下的吸收目的：掌握吸收概念、吸收过程的相平衡关系与速率关系；掌握低组成气体吸收的计算；了解吸收系数的获取途径和解吸过程的概念与计算方法。吸收概述吸收操作1.定义分离物系：气体混合物（溶质A+载体B）造两相方式：引入吸收剂S传质原理：溶解度差异吸收结果：吸收液（大部分A+S）＋吸收尾气（B+微量A）吸收：利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的单元操作。吸收概述2.分类①化学反应物理吸收：水吸

2、收CO2化学吸收：碱液吸收CO2②组分数目单组分吸收：水吸收合成氨原料气（N2、H2、CO及CO2等）多组分吸收：洗油吸收焦炉气（苯、甲苯和二甲苯等）③温度变化等温吸收：吸收时温度变化不明显非等温吸收：吸收时温度明显上升（热效应和反应热）④溶质组成高低低组成吸收高组成吸收重点：低组成单组分等温物理吸收的原理与计算吸收概述3.吸收与蒸馏之异同吸收与蒸馏比较吸收概述4.吸收用途①净化气体：用水或碱液脱除合成氨原料气中的CO2；②制备某种气体的溶液：用水吸收氯化氢气体制取盐酸；③回收混合气体中所需组分：用洗油处理焦炉气以回收芳烃；④治理工业

3、废气：脱除废气中含有SO2、NO2等有害气体。5.吸收剂的选择①溶解度：吸收剂对A的溶解度要大；②选择性：吸收剂对混合气体中除A外的其他组分不吸收或吸收甚微；③挥发度：挥发度小，其损失小；④黏度：黏度低，利于改善流动状况；⑤其他：无毒、无腐蚀、价廉易得，且化学性质稳定。吸收相平衡1.气体溶解度吸收剂S气体（A＋B）A溶解A逸出气体吸收相平衡恒温和恒压时，气体混合物（A＋B）与吸收剂S接触，当气、液两相处于平衡时，其饱和组成（平衡组成）为xA，饱和分压（平衡分压）为pA*，关系为气体溶解度：指气体在液体中的饱和组成，习惯上用单位质量（或

4、体积）液体中所含溶质质量表示。吸收相平衡易溶：氨在水中的溶解度中等：二氧化硫在水中的溶解度难溶：氧在水中的溶解度规律：①同温下，气相分压↑，溶解度↑；②同分压下，温度↓，溶解度↑。加压和降温有利于吸收吸收相平衡2.亨利定律亨利定律：在总压不高和恒温下，稀溶液上方的饱和分压与其饱和组成之间的关系。①p－x若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔分数x表示，关系为（E：亨利系数，kPa）②p－c若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度c表示，关系为[H：溶解度系数，kmol/(kN•m)]吸收相平衡③y－x若溶质在气、液相中的组成

5、分别以摩尔分数y和x表示，关系为（m：相平衡常数或分配系数）④Y－X（最常用）若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔比Y和X表示，关系为（低组成吸收，xi很小）吸收相平衡⑤小结－8种形式吸收相平衡⑥系数换算a.H－E若溶液组成为cikmol(A)/m3、密度为ρkg/m3→1m3溶液中溶质A为cikmol，溶剂S为（ρ－ciMA）/MSkmol（低组成吸收）吸收相平衡b.m－Ec.H－m吸收相平衡3.吸收相平衡的应用①判定传质方向若气相中溶质的实际组成为yi，溶液中溶质的实际组成为xi,传质方向由气相到液相,进行吸收传质方向由液相到气相,

6、进行脱吸吸收相平衡②确定传质推动力以气相表示的传质推动力为：以液相表示的传质推动力为：吸收推动力吸收相平衡③指明传质极限平衡过程是传质过程进行的极限x2x1y1y2相平衡关系限定了出塔气体的最低组成和吸收液离塔的最高组成。吸收计算－传质机理与菲克定律1.吸收中的传递现象吸收是溶质从气相转移到液相的单元操作，含2步：溶质由气相主体向相界面的传递和由相界面向液相的传递；物质在单一相中的转递是靠扩散完成的。①传递步骤②扩散方式吸收计算－传质机理与菲克定律2.分子扩散与菲克定律扩散现象①分子扩散：在一相内部有组成差异的条件下，由于分子无规

7、则热运动而形成的物质传递现象；习惯上简称为扩散；扩散在气相、液相和固相中均能发生。扩散通量(J)：反映扩散进行的快慢程度，指单位面积上单位时间内扩散传递的物质量，kmol/(m2•s)。吸收计算－传质机理与菲克定律②菲克定律：描述扩散过程的基本方程。（DAB：物质A在介质B中的扩散系数，m2/s）两组分扩散体系时，扩散现象吸收计算－传质机理与菲克定律3.气相中的稳态扩散①等分子反向扩散等分子反向扩散稳态的等分子反向扩散传质速率（NA）：亦称传质通量，指在任一固定的空间位置上，单位时间内通过单位面积的A物质量。吸收计算－传质机理与

8、菲克定律②一组分通过另一停滞组分的扩散组分A通过停滞组分B的扩散总体流动：在多组分中，各组分在进行扩散的同时其微团也处于运动状态。吸收计算－传质机理p/pBm：漂流因数，反映总体流动对传质速率的影响。（吸收）（精馏）吸