下册第2章 吸收

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2.确定传质的推动力 2.确定传质的推动力
未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸 ， 未达平衡的两相接触会发生相际间传质 吸收或解吸)，离平 吸收或解吸 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 方法： 方法 ： 用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际 传质过程的推动力。 传质过程的推动力。 对吸收过程： 对吸收过程： (y-y*)：以气相摩尔分数 ： 差表示的传质推动力； 差表示的传质推动力； ( x*-x)： 以 液 相 摩 尔 分 ： 数差表示的传质推动力。 数差表示的传质推动力 。 传质推动力的表示方法 可以不同，但效果一样。 可以不同， 但效果一样。
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液相浓度(y,x)在平 气 、 液相浓度 在平 衡线下方(Q点 ： 衡线下方 点)： 相对于液相浓度 x 而言 气相浓度为欠饱和 (y<y*)，溶质 A 由液相 ， 向气相转移。 向气相转移。 相对于气相浓度而言实 际液相浓度过饱和 (x>x*)，故液相有释放 ， 的能力。 溶质 A 的能力。
y y
释放溶质 吸收溶质
P
y*=f(x)
y* o x
x* x
结论：若系统气、液相浓度 在平衡线上方， 结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生 在平衡线上方 从气相到液相的传质， 吸收过程。 从气相到液相的传质，即吸收过程。
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吸收剂 吸收尾气 吸 收 塔 混合气
气体
溶剂
气体
溶剂
1
填料
n
吸收液
被吸收气体
被吸收气体
逆流吸收操作示意图
板式塔
填料塔
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概述
2．吸收流程 ． 单一吸收塔流程： 单一吸收塔流程： 吸收剂常常需 要回收再利用
吸 收 塔 解 吸 塔
吸收-解吸流程
----独立变量只有 个，例如：T、P、pA 独立变量只有3个 例如： 、 、 独立变量只有
在几个大气压以内、温度 一定条件下 一定条件下， 在几个大气压以内、温度T一定条件下，
或 p ∗ = g (c A ) A
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2.1.1 溶解度及溶解度曲线
0 oC 10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
500
20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
0
20
40
60 80 pNH3/kPa
100
120
pSO2/kPa
100
120
在相同条件下， 大得多。 在相同条件下，NH3 在水中的溶解度较 SO2 大得多。 用水作吸收剂时，称 NH3 为易溶气体，SO2为中等溶解气体， 用水作吸收剂时， 易溶气体， 中等溶解气体， 溶解度更小的气体则为难溶气体 难溶气体(如 溶解度更小的气体则为难溶气体 如O2 在 30℃ 和溶质的分 ℃ 的条件下， 压为 40kPa 的条件下，1kg 水中溶解的质量仅为 0.014g)。 。
目录
第2章 吸收 2.1 气体吸收的相平衡关系 2.1.1 溶解度及溶解度曲线 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 2.2 传质机理与吸收速率 2.1.1 双膜模型 2.1.2 吸收速率方程 2.3 吸收塔的计算 2.3.1 物料衡算和操作线方程 2.3.2 吸收剂用量的确定 2.3.3 塔径的计算 2.3.4 填料层高度的计算
y y*
吸收溶质
y*=f(x)
y
释放溶质
Q
o
x*
x
x
结论： 若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方， 则体系将 在平衡线下方， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 在平衡线下方 发生从液相到气相的传质，即解吸过程 吸过程。 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
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y* —— 与组成为 x 的液相呈平衡的气相中溶质的摩尔分数； c —— 溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3； m —— 相平衡常数； H —— 溶解度系数；kmol/(m3⋅kPa)； 三个比例系数之间的关系： 三个比例系数之间的关系Leabharlann E m= Pcm H= E
cm =
ρ
Ms
为溶液的总浓度（ 式中 cm 为溶液的总浓度（kmol/m3）。 对于稀溶液，因溶质的浓度很小， 对于稀溶液，因溶质的浓度很小，因此 cm = ρ / Ms ，其中 ρ 为溶液的密度， 为溶剂的摩尔质量。 为溶液的密度，Ms 为溶剂的摩尔质量。
例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺；用洗油从煤气中回收粗 苯等。
3．除去有害组分以净化气体 ．
主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。 例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳； 燃煤锅炉烟气、 冶炼废气等脱SO2等。
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概述
三、吸收分类
本章要介绍的
物理吸收 化学吸收 等温吸收 非等温吸收 单组分吸收 多组分吸收
气体混合物 A 溶质 B C 惰性组分 D 相界面
液体
S 吸收剂
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概述
四．吸收设备及流程
板式塔 1、吸收设备-----塔设备 吸收设备 塔设备 填料塔
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2.1.2 亨利定律
当气、液相溶质浓度用其它组成表示法表示时， 当气 、 液相溶质浓度用其它组成表示法表示时 ， 通过浓度 换算可得其它形式的亨利定律。 换算可得其它形式的亨利定律。常用的形式有
1 p = c H
*
y * = mx
y*=f(x) R
o
x* x
x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上， 则体系从 处于平衡线上， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 处于平衡线上 宏观上讲将不会发生相际间的传质，即系统处于平 宏观上讲将不会发生相际间的传质， 衡状态。 衡状态。
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y y （y-y*） y* （x*-x） x x* x
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y*=f(x) P
o
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3.指明传质过程进行的极限 3.指明传质过程进行的极限
y y P y*=f(x)
y*
o
x
x* x
对吸收而言： 对吸收而言： 不变， 若保持液相浓度 x 不变，气相浓度 y 最低只能降到与之相 平衡的浓度 y*，即 ymin=y*； ； 不变， 若保持气相浓度 y 不变，则液相浓度 x 最高也只能升高到 与气相浓度 y 相平衡的浓度 x*，即 xmax=x*。 ， 。
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2.1.2 亨利定律
当总压不太高时， 当总压不太高时 ， 一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似 为直线， 为直线 ， 即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成 正比。 正比。
p = Ex
*
—— 亨利定律
式中： p* —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa； x —— 溶质在液相中的摩尔分数； E —— 亨利系数，kPa。 亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 物系一定， 值一般随温度的上升而增大； 物系一定，E 值一般随温度的上升而增大； E 值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度； 值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度； 在同一溶剂中， 值很大， 值很小； 在同一溶剂中，难溶气体 E 值很大，易溶气体 E 值很小； E 的单位与气相分压的压强单位一致。 的单位与气相分压的压强单位一致。
1
《化工原理》电子教案/目录 化工原理》
目录
第2章 吸收
习题课 2.4 传质系数 2.5 解吸塔的计算 习题课 小结
2
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第2章 吸收
概述
一、什么是吸收
利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来 利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来 气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异 分离气体混合物的操作称为吸收 吸收。 分离气体混合物的操作称为吸收。
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2.1.3 吸收剂的选择
1．溶解度-----对溶质组分有较大的溶解度 ．溶解度 对溶质组分有较大的溶解度 2．选择性-----对溶质组分有良好的选择性， ．选择性 对溶质组分有良好的选择性， 对溶质组分有良好的选择性 即对其它组分基本不吸收或吸收甚微， 即对其它组分基本不吸收或吸收甚微， 3．挥发性----- 应不易挥发 ．挥发性 4．黏性----- 黏度要低 ．黏性 5．其它-----无毒、无腐蚀性、不易燃烧、 ．其它 无毒、 无毒 无腐蚀性、不易燃烧、 不发泡、价廉易得， 不发泡、价廉易得，并具有 化学稳定性等要求。 化学稳定性等要求。
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A A+B 气体） （气体） S 液体） （液体）
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2.1.4 相平衡关系在吸收过程中的应用
1.判断传质进行的方向 判断传质进行的方向 判断
液相浓度(y,x)在平 气 、 液相浓度 在平 衡线上方(P点 ： 衡线上方 点)： 而言， 相对于液相浓度 x 而言， 气相浓度为过饱和 (y>y*)，溶质 A 由气相 ， 向液相转移。 向液相转移。 而言， 相对于气相浓度 y 而言， 液相浓度欠饱和(x<x*)， 液相浓度欠饱和 ， 故液相有吸收溶质 A 的 能力。 能力。