吸收操作的基本理论
吸收操作技术—吸收工艺计算(化工原理课件)
示的传质推动力。
y* （x*-x）
传质推动力的表示方法可以不同 o ，但效果一样。
x
x* x
【例】在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率 为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试 问：⑴从液相分析SO2的传质方向；⑵从气相分析，其它条 件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向；⑶其它条件不变， 从气相分析，总压提高到202.6kPa时SO2的传质方向，并计 算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
在一定温度下，吸收达到平衡时，气液相 组成符合亨利定律。
亨利定律表达式： pA* Ex 意义：在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中 的摩尔分数成正比，其比例系数为亨利 系数。
pA* Ex
讨论：E来源：实验测得，查手册，其单位
同压力。
E值的影响因素：溶质、溶剂、温度、压 力。
扩散的基本方式有分子扩散和涡流 扩散两种，而实际操作中多为对流扩散。
传质过程也称为扩散过程。 扩散的推动力是浓度差。
1、 分子扩散： 在静止或滞流流体内部，若某一组分
存在浓度差，则因分子无规则的热运动使 该组分由浓度较高处传递至浓度较低处， 这种现象称为分子扩散。
2. 涡流扩散： 在流体作湍流运动的主体区时，流体
nA n
mwA
/MA
mwA / M A mwB / M B mwN
/MN
wA /M A
wA /M A wB /M B wN /M N
两组分
w A/M A
w A/M A w B/MB
2.比质量分数与比摩尔分数
质量比：
WA
mA mB
wA wB
wA 1 wA
吸收操作
N A KG p p*
化工单元操作技术
KG:气相吸收总系数,单位kmol/（m2· s· kPa）
第四章 吸收操作技术
总吸收速率方程
（2） 以(c*-c)表示总推动力的总吸收速率方程
* p A pi ci c A HpA Hpi c* c c A i A cA NA 1 1 H H H 1 kG kL kG kG kG k L
废气治理，保护环境
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
填料塔的结构与特点
（1）结构简单，便于安装，小直径的填料塔造价低。 （2）压力降较小，适合减压操作，且能耗低。 （3）分离效率高，用于难分离的混合物，塔高较低。 （4）适于易起泡物系的分离，因为填料对泡沫有限制和破碎作用。 （5）适用于腐蚀性介质，因为可采用不同材质的耐腐蚀填料。 （6）适用于热敏性物料，因为填料塔持液量低，物料在塔内停留时 间短。 （7）操作弹性较小，对液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小 时，填料表面不能和好地润湿，传质效果急剧下降；当液体负 荷过大时，则易产生液泛。 （8）不宜处理易聚合或含有固体颗粒的物料。
N A K L c* c
KL:液相吸收总系数，单位m/s，KG=H · KL
同理可有：N A K X X * X
NA
K Y Y
* Y
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
传质阻力的控制
对于易溶气体，吸收阻力主要集中在气膜中，这种吸收称为 气膜控制。
例如:用水吸收氨，氯化氢气体
线B:有液体喷淋，液体量小
线C:有液体喷淋，液体量大
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
吸收单元操作的基本原理和目的
吸收单元操作的基本原理和目的
吸收单元操作是一种常用的化工过程，其基本原理是利用吸收剂与气体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度差异，将气体中不同组分从气相转移到液相中。
吸收单元操作的目的主要包括以下几个方面：
1.分离气体混合物
吸收剂可以将气体混合物中的不同组分进行选择性吸收，使其从气相转移到液相中，从而实现气体混合物的分离。
例如，用碳酸钾溶液吸收二氧化碳，从混合气体中分离出二氧化碳后，剩余的气体则主要为氧气。
2.提纯和浓缩
吸收剂可以选择性吸收混合物中的某一组分，同时将其他组分留在气相中。
通过控制吸收剂的浓度、温度等条件，可以将被吸收组分从液相中释放出来，从而实现提纯和浓缩的目的。
例如，用稀硫酸吸收氨气，可以将氨气从混合气体中分离出来并浓缩成浓氨水。
3.化学反应
吸收剂可以与气体混合物中的某些组分发生化学反应，从而将其转化为液相中的化合物。
例如，用碱性溶液吸收二氧化碳，可以将其转化为碳酸盐类化合物。
4.回收和利用
吸收剂可以将气体混合物中的有用组分回收并加以利用。
例如，用有机溶剂回收天然气中的乙烷、丙烷等组分，可以将它们用于化工生产或其他领域。
5.环境保护
吸收剂可以去除气体混合物中的有害组分，从而减少对环境的污染。
例如，用碱性溶液吸收烟气中的二氧化硫，可以减少二氧化硫对大气的污染。
总之，吸收单元操作是一种有效的气体混合物处理方法，可以用于分离、提纯、浓缩、化学反应、回收和环境保护等领域。
通过选择合适的吸收剂和控制操作条件，可以实现不同的目的和应用。
化工原理之有关吸收的基本理论
化工原理之有关吸收的基本理论吸收是化工工艺中常用的操作之一，其基本原理是利用溶液中组分的亲和力，使其被吸附到吸收剂表面或内部而从气相或液相中去除。
本文将介绍吸收的基本原理、影响吸收效率的因素以及常用的吸收剂和吸收塔设计等方面的内容。
一、吸收原理吸收是一种质量传递过程，化学吸收可以分为气液吸收和液液吸收两种类型。
1.气液吸收气液吸收是利用气体和液体之间的相互作用，从气相中去除有害或有用的组分，使气相在液态吸收剂中被溶解或被吸附到其表面上。
气体在液体中的溶解度和化学平衡有关，也与吸收液体的物理、化学性质有关，主要包括吸收液体的pH值、粘度、表面张力、渗透性、活性、极性等。
2.液液吸收液液吸收是一种纯化分离和萃取的操作过程。
一般是利用两种不相溶的液体之间的界面质量传递过程，从一种溶液中分离、去除有害或有用的化学性质不同的组分，例如萃取精制中间体、脱色、脱酸等。
吸收过程中，液体中吸收剂与吸收物之间的反应确定了吸收的效率。
吸收反应可以分为化学吸收和物理吸收。
化学吸收是指吸收剂与dissolved phase 中的吸收物之间发生反应，例如H2SO4 与SO2 的反应：SO2 ＋H2O + 1/2O2 →H2SO4物理吸收是指吸收剂通过对分子间力的作用力将吸收物与吸收剂分子吸附在一起，例如气体分子通过范德华力来作用于吸收剂分子。
二、影响吸收效率的因素吸收效率受许多因素的影响，其中包括吸收剂的物理和化学特性、进料浓度和流量、温度、压力和气液物理化学性质等。
1.吸收剂性质吸收剂的物理和化学特性对吸收效率有着重要影响。
吸收剂的表面张力、极性、分子量和黏度等属性都会影响它与气体或液体相互作用及吸附的能力。
吸收剂的HFAC值（Henry气液分配系数）是衡量吸收效率的重要参考指标。
2.浓度和流量吸收剂的浓度和进料流量在吸收过程中扮演着关键的角色。
当进料浓度较高或流量过大时，吸附剂不能迅速吸收吸收物，从而限制了吸收过程中的质量传递速率。
化工原理吸收教案
化工原理吸收教案第八章吸收第一节概述一、基本概念：吸收：利用各组分的不同溶解度分离气体混合物的单元操作。
二、吸收过程如下三、吸收操作的应用四、吸收操作分类五、吸收：溶质a从气相转移到液相；脱吸传质：溶质a从液相转移到气相；除了制取溶液产品等少数情况只需单独进行吸收外，一般都需要对吸收后的溶液继续脱吸，使溶剂再生，能够循环使用，同时也得到有价值的溶质。
六、吸收与解吸的操作流程吸收剂的选择：高溶解性和良好的选择性第二节吸收的基本理论溶解度曲线：当溶质的平衡气体和液体含量分别用分压和浓度表示时，该平衡曲线也称为溶解度曲线；1.低温有利于吸收；2.高压有利于吸收图9－3293k时几种气体在水中的溶解度曲线亨利定律在一定的温度和平衡状态下，稀溶液中气体溶质在气相中的平衡分压与其在液相中的摩尔分率成正比；用公式表示；p*=ex1亨利系数e与温度t有关↑ E↑, 溶解度↓, 这不利于吸收。
2可溶性气体e＜不溶性气体e溶质在液相中的含量用摩尔浓度表示时（x=ca/c)：P*=Ca/h可溶性气体h>>不溶性气体h溶质的平衡气、液相组成均用摩尔分率表示：y=mx亨利定律适用于低浓气体。
六、思考题工程中如何从吸收剂中释放溶质？第二节、吸收传质速率方程（一）双膜理论1、气液两相之间存在稳定的相界面，两侧各有一个停滞膜，a以分子扩散的方式通过此两膜；2.在相界面，气液两相处于平衡状态；3、两相之间传质阻力全部集中在滞流膜内。
（一）相间传质速率方程1．气膜吸收速率方程以分压表示推动力kg―以分压差为推动力dp（p？pi）？千克（p？pi）？（P？PI）/（1/kg）气相传质系数，na？rtzgpbmkmol/m2？s千帕；kg?dprtzgpbm表示为摩尔分数差na=ky(y-yi)=(y-yi)/(1/ky)KY——由摩尔分数差驱动的气相传质系数，KMOL/m2？s2．液膜吸收速率方程以摩尔浓度表示推动力dcna？（ci？c）？吉隆坡（ci？c）？（ci？c）/（1/kl）zlcsm吉隆坡？Dczlcsmkl——摩尔浓度差驱动的液相传质系数，M/S；以摩尔分率表示推动力na=kx（xi-x）=（xi-x）/（1/kx）kx―以摩尔分数差为推动力的液相给质系数，kmol/m2?s;3.界面浓度Na=kg（p-pi）=KL（ci-c）的平衡关系：pi=f(ci)作图确定界面浓度在低浓度的情况下，亨利定律适用，Yi=MXI和ky(y-yi)＝kx(xi-x)联立，可解出界面浓度yi与xi4．总吸收系数及总吸收速率方程1）、以p-p*表示总推动力的总吸收速率方程na=kg(p-p*)=(p-p*)/(1/kg)气相吸收速率方程：娜娜？千克（p？pi）？（P？PI）/（1/kg）液相吸收速率方程：na?kl(ci?cl)?(ci?cl)/(1/kl)平衡关系符合亨利定律：不？？吉隆坡（ci？c）？？klh（pi？p*）？（Pi？P*）/（1/hkl）根据串联工艺的特点：111??kgkghkl1/对易溶气体，h值很大，1/hkl<<1/kgkg?kg;传质阻力主要集中在气膜中，吸收过程称为“气膜控制”。
化工原理之有关吸收的基本理论
化工原理之有关吸收的基本理论-----------------------作者：-----------------------日期：9.吸收9.1概述利用不同组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物的过程，称为吸收； 能被溶解的组分——溶质A ； 不能被溶解的组分——惰性组分（载体）B ；所用溶剂——吸收剂S 。
吸收液)(A S 。
一．工业生产中的吸收过程1．工业上的应用（1） 原料气的净化：如煤气中的H 2S 除去。
（2） 有用组分的回收：如合成氨厂的放空气中用水回收氨。
（3） 某些产品的制取：将气体中需要的成份以指定的溶剂吸收出来，成为液态的产品或半成品，如：从含HC ｌ气体中盐酸(4) 废气的治理：如含SO 2，NO ，NO 2等废气中，要除去这些有害成份。
2．吸收的分类 (1) 按性质划分物理吸收：溶质不发生明显的化学反应，如水吸收CO 2，SO 2等。
化学吸收：溶质与溶剂或溶液中其它物质进行化学反应。
（如用NaOH 吸收 CO 2） (2) 温度是否变化等温吸收：当溶剂用量很大，温升不明显时 非等温吸收：(3) 被吸收组分数目分单组分吸收：只吸收一种组分 多组分吸收二．吸收过程的极限及方向极限：气液两相呈平衡状态；方向或推动力：一相浓度与同另一相浓度呈平衡的该相浓度之差；比如：溶质A 在气相中的分压为A P ，液相中溶质浓度为A c ，与A c 呈平衡的气相分压为*A P ，则推动力为（*-A A P P ）。
三．吸收的流程流程说明：1． 气液流向： ——逆流（推动力大）2． 多塔吸收：单塔所需太高时，可分解成几个塔串联使用。
3． 加压吸收： 提高总压，可以提高传质推动力，同时提高溶解度，有利于吸收。
4． 脱吸（解吸）过程：吸收的逆过程。
１．具有选择性：对溶质Ａ的溶解度应尽可能大２．不易挥发性：减少溶剂的损失及避免在气体中引入新的杂质 ３．腐蚀性小：减少设备费和维修费 ４．粘度低：以利于传质及输送５．毒性小，不易燃，以利于保证安全生产 6．来源丰富，价格低廉，易于再生五．本章重点及学习方法本章主要讨论单组分、等温、常压、物理吸收，以掌握基本原理和方法。
吸收
NA
p pi 1 kg y yi NA 1 ky Y Yi 1 Ky
NA
kg 、ky、kY — 与不同推动力对应的气相传质 系数； p、y、Y — 溶质A在气相主体的分压(kPa)、 摩尔分率和摩尔比； pi 、yi、Yi — 溶质A在界面气相侧的分压 (kPa)、摩尔分率和摩尔比。
V , Y2
L, X 2
V—惰气流量，kmol(B)/s
L—纯吸收剂流量， kmol(S)/s
Y—气体中溶质的比摩尔浓度, kmol(A)/kmol(B) X—液体中溶质的比摩尔浓度, kmol(A)/kmol(S)
V , Y1
L, X 1
吸收率
被吸收的溶质量 Y1 Y2 A 随气体进塔的溶质量 Y1
吸收速率 是指单位传质面积上单位时间内吸收的溶质量。 表明吸收速率与吸收推动力之间关系的数学式即为 吸收速 率方程。
过程推动力 吸收速率 = = 吸收系数 过程推动力 过程阻力
其中：
1 吸收系数 = 过程阻力
23
1、气相（膜）传质速率方程
三种表达形式：
N A k g p pi
N A k y y yi
* NA K（ X X A XA）
总阻力：
1 1 1 K X mky k x
对难溶气体，平衡常数 m 值大，平衡线很陡，这时：
1 1 kx m ky 1 1 K x kx K x kx
因此，难易气体的传质阻力主要集中在液相，称为“液相 阻力控制”，或“液膜控制”。
11
2、亨利定律
PA = Ex A
三种形式
CA PA = H
y A = mx A
华南理工大学化工原理课件 第六章 吸收
图6-2 两类气液传质设备
4
第一节 概 述
三、吸收过程的分类 1.物理吸收与化学吸收 对于CO2气体的吸收, 用水做吸收剂而主要发生物理溶解过程, 用碱液做 吸收剂而主要发生化学反应过程。前者的本质是吸收质与吸收剂间无化 学反应,或者只有微弱的化学反应，吸收主要依靠吸收质在吸收剂中的物 理溶解度。后者是吸收质与吸收剂之间发生了明显的化学反应,由此将吸 收分为物理吸收与化学吸收。二者的特点如下： (1)物理吸收:是可逆的,其逆过程就是解吸过程；吸收的极限是吸收质的 溶解度；吸收速率为吸收质的扩散速率；热效应小；外加条件的影响是 ①加压有利于吸收,减压有利于解吸；②降温可增大吸收质溶解度,有利 于吸收,但扩散速率减慢,有可能降低速率,故温度要适中。 (2)化学吸收：其吸收平衡取决于化学平衡；吸收速率取决于扩散速率或 反应速率中最慢的一步；热效应大；既有可逆的又有不可逆的。 2.单组分吸收与多组分吸收:若混气中只有一个组分进入液相而被吸收, 则称为单组分吸收,否则为多组分吸收。
11
第二节 吸收中的气液相平衡
相平衡关系随物系的性质、温度和压力而异，通常由实 验确定。图6-3是由实验得到的SO2和NH3在水中的溶解度 曲线，也称为相平衡曲线。图中横坐标为溶质组分(SO2、
NH3)在液相中的摩尔分数xA，纵坐标为溶质组分在气相中
的分压 p。A 从图中可见：在相同的温度和分压条件下，不 同的溶质在同一个溶剂中的溶解度不同，溶解度很大的气 体称为易溶气体，溶解度很小的气体称为难溶气体；同一 个物系，在相同温度下，分压越高，则溶解度越大；而分 压一定，温度越低，则溶解度越大。这表明较高的分压和 较低的温度有利于吸收操作。在实际吸收操作过程中，溶
2
第一节 概 述
二、吸收在化工生产中的应用
吸收操作技术—吸收理论知识(化工原理课件)
判别过程 的方向
亨利 定律
传质过程 的极限
亨特 定律
判别气液两 相传质过程
的方向
指明传质过 程的极限
计算出传质 过程的推动
力
例1中能否用x * >x 来判断传质的方向？
化工原理
那么气液两相之间是怎样进行传 质的呢?
平衡状态
pA pA* A由液相向气相传质，解吸过程
吸收过程： y > y *或x * >x 或 CA*> CA
判别过程的方向
例1：设在101.3kPa、20℃下，稀氨水的相平
衡方程为 y* 0.94x ，现将含氨摩尔分数为10 ％的混合气体与 x 0.05 的氨水接触，试判 断传质方向。若以含 x 0.10 氨摩尔分数为5
y2min y2* mx2
V，Y2
分别为进 塔和出塔 气体中溶 质组分摩 尔比
分别为出塔 和进塔液体 中溶质组分 摩尔比
V，Y1 L，X1
单位时间通过吸收塔的吸收剂量
计算过程的推动力
例2、理想气体混合物中溶质A的含量为0.06（ 体积分数），与溶质A含量为0.012（摩尔比） 的水溶液相接触，此系统的平衡关系为 Y*=2.52X。①判断传质进行的方向；②计算 过程的传质推动力。
可得X*＞X，故为吸收过程。
计算过程的推动力
吸收过程通常以实际浓度与平衡浓度的差值来表示吸 收传质推动力的大小。推动力可用气相推动力或液相 推动力表示，气相推动力表示为塔内任何一个截面上
气相实际浓度 y 和与该截面上与液相实际浓度 x 成平 衡的 y*之差，即 y y* 以气相浓度差（摩尔比差）
计算过程的推动力
吸收基本理论
精品课件
1、定义 吸收：利用混合气体各组分在液体中溶解度 差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液， 不溶或难溶组分仍留在气相，实现混合气体 分离。 解吸：也称为脱吸，是与吸收相反的过程， 即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。
精品课件
吸收质或溶质：易溶解 组分（A）。 惰性气体或载体：不溶 或难溶组分(B)。 吸收剂：所用的溶剂 （S）。 吸收液：得到的溶液， 主要为A+S。 吸收尾气：吸收后排出 的气体，主要为B和 少量A。
精品课件3、吸收分离操作来自分类物理吸收与化学吸收：
• H2O吸收CO2 （单纯溶解） • NaOH溶液吸收CO2 单组分吸收与多组分吸收：
• H2O吸收乙醇（单一组分） • 液态烃吸收气态烃
等温吸收与非等温吸收：
• H2O吸收丙酮（温度不变）
• H2O吸收SO3
低浓度吸收与高浓度吸收：溶质在气液两相摩尔分
解度越大。。 （3）吸收剂、温度T、P一定时，不同物质的溶解度不
同。
易溶（NH3）；中等（SO2）；难溶（O2）。
（4）温度、溶液的浓度一定时，难溶物质溶液上方分 压大。
加压和降温对吸收操作有利。
精品课件
亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正 比。
精品课件
气体的溶解度
一定操作温度和压力下，平衡状态下溶质在 气相中的分压称为平衡分压或饱和分压，相 应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中 的溶解度。
定义：气体在指定液体（溶剂）中的饱和浓度
常用单位：kg(A)/kg(S)或kg(A)/m3(S)。
它决定了吸收的极限（终点）； 推动力：偏离平衡状态的程度→过程速率。
化工原理2012-9 吸收
y+dy x+dx 单位体积填料的有效传质面积a h H dh NAadh=GBdY=LSdX， NA=KY（Y-Y*） y x KYa(Y-Y*) dh= GBdY
四、填料层高度的计算：
∫0Hdh= ∫YaYb(GB/KYa)dY/(Y-Y*)
yb
xb
23
H=(GB/KYa)∫YaYbdY/(Y-Y*) 同理可推出:H= (LS/Kxa)∫XaXbdX/(X*-X)
G,y
Lx
Gb,yb
G、L、y、x----塔中任一截面处的 Lb,xb 气相、液相kmol/h流量和吸收质 摩尔分率。
GB、LS---气相中惰性气体、液相 中吸收剂的kmol/h流量
20
GB=G(1-y), Ls=L(1-x) Y=y/(1-y), X=x/(1-x) GB(Yb-Ya)=Ls(Xb-Xa) 全塔物料衡算:
8
亨利定律：
稀溶液，气体的溶解平衡关系可以表示成过原点 的直线。其函数表达式为： Henry定律： pA*=ExA 溶解关系：cA*=HpA 拉乌尔定律： pA=pA°xA
相平衡关系：y*=mx
E---亨利系数[Pa]； m---相平衡常数；
H---溶解度系数[kmol/（m3kPa）]。
气体越易溶，H越大，E越小；
(Yb-Ya)/(Xb-Xa)=Ls/GB
对虚线方块作物料衡算: GB(Y-Ya)=Ls(X-Xa) Y=(Ls/GB)X+(Ya-LsXa/GB) -----逆流吸收操作线方程
此方程为一直线,斜率=Ls/GB称为液气比
若并流吸收:Y=-(Ls/GB)X+(Ya+LsXa/GB)
并流吸收操作线方程,(直线)
吸收基本理论
吸 收––––基本概念和基本原理 利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的单元操作称为吸收。
混合气体中能够溶解的组分称为吸收质或溶质（A ）；不被吸收的组分称为惰性组分或载体（B ）；吸收操作所用的溶剂称为吸收剂（S ）；吸收所得溶液为吸收液（S+A ）；吸收塔排出的气体为吸收尾气。
当气相中溶质的的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质从气相向液相转移，发生吸收过程；反之当气相中溶质的的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质从液相向气相转移，发生脱吸（解吸）过程。
一、 气–液相平衡–––––––传质方向与传质极限平衡状态下气相中溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度––––––溶解度。
对于同一种溶质，溶解度随温度的升高而减小，加压和降温对吸收操作有利，升温和减压有利于脱吸操作。
亨利定律： Ex p =*AE 为亨利系数，单位为压强单位，随温度升高而增大，难溶气体（稀溶液）E 很大，易溶气体E 很小。
H c p A*A =H 为溶解度系数，单位：kmol/(kN·m)，S1ρS EM H = 随温度升高而减小，难溶气体H 很小，易溶气体H 很大。
mx y =*m 相平衡常数，无因次，p Em =m 值愈大，气体溶解度愈小； m 随温度升高而增加，随压力增加而减小。
mX Y =*当溶液浓度很低时大多采用该式计算。
X=x/(1-x); Y=y/(1-y); x,y ––––摩尔分率， X,Y ––––摩尔比浓度二、 传质理论––––传质速率 分子扩散–––凭借流体分子无规则热运动传递物质的现象。
推动力为浓度差，由菲克定律描述：ZA AB A d dc D J -= J A ––扩散通量，kmol/(m 2·s) D AB ––扩散系数 涡流扩散–––凭借流体质点的湍动和旋涡传递物质的现象。
等分子反向扩散传质速率：气相内 )(21A A A p p R T z D N -=液相内 )('21A A AB A c c zD N -= 单相扩散传质速率： 气相内 )(21A A BmAB A p p p P RTz D N -= 液相内 )('21A A Bm AB A c c c C z D N -=一般而言，双组分等分子反向扩散体现在精馏单元操作中，而一组分通过另一组分的单相扩散体现在吸收单元操作中。
化工单元操作-传质过程(吸收)
• 2.解吸方法 • 解吸方法有汽提解吸、减压解吸、加热解吸、
加热减压解吸。工程上很少采用单一的解吸方 法，往往是先升温再减压至常压，最后采用汽 提法解吸。 • （1）汽提解吸 也称为载气解吸法。 • 向解吸塔中通入不含溶质的惰性气体或溶剂蒸 气等气体，降压液面上溶质气体的分压，使吸 收剂中溶质气体更完全的解吸出来，常以空气 、氮气、二氧化碳、水蒸气、吸收剂蒸气作为 载气。
经济上：X 2L (1.1 ~ 2.0)Lmin
4、塔内返混
吸收塔内气液两相可因种种原因造成少量流体发生
与主流提方向相反的流动，这一现象称为返混。
传质设备发生返混会使传质推动力下降、效率降低
或填料层高度增加。
5、吸收剂是否再循环
吸收剂再循环会降低吸收推动力，使填料层 高度加大，但当喷淋密度不足以保证填料的 充分润湿时，必须采用溶剂再循环。
• 第五节 解吸和吸收流程
一、基本概念——解吸
• 从吸收液中分离岀已被吸收的气体吸收 质的操作称为解吸。显然，解吸与吸收 是相反的过程。生产中解吸的作用有两 个：一个是把吸收剂中吸收的气体重新 释放出来，获得高纯度的吸收质气体； 另一个是使吸收剂释放了被吸收的气体 ，使吸收剂从新具有吸收作用，再返回 吸收塔循环使用，节约操作费用。
1、液气比
操作线斜率L/V称为液气比，是吸收剂与惰性气体摩 尔流量之比，反映了单位气体处理量的吸收剂消 耗量的大小。
当气体处理量一定时，确定吸收剂用量就是确定液 气比，是一个重要参数。
化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解
被吸收NH3的体积： VNH3＝80*(0.25-0.053) =15.8 m3
传热过程
吸收过程
理论 将对流给热视为壁 实质 附近滞流层的热传
导过程—付立叶定
将吸收视为A穿过相界面附 近滞流双膜的分子扩散过 程—费克定律
At
T
T
t
t
A1 (T tw1 ) A2 (tw2 t )
N
DAC
DgP
RTpBg
A(
Dl (CA CS
CSl
p )
pi) A(Ci C)
作业： P185 7
§5-3 吸收速率
吸收速率决定吸收达到平衡的时间，决定吸收操作的 生产强度，是吸收设备选型和设备设计的重要依据。
一、吸收速率定义：NA= dnA/dτ 对于稳定吸收过程：NA=nA/τ mol(A)/s 吸收过程是物质的相转移过程，通过扩散方式进行。
二、扩散 1、分子扩散：物质以分子热运动方式穿过静止或滞流流 体的传递过程——特点：传递速率慢。 2 、对流扩散：物质以相对运动方式穿过湍流流体的传递 过程——特点：传递速率快。
A(Ci
C) =klA(Ci-C)
kl
DlCT
lCS
所以，可用界面附近气膜中的扩散速率：
NA=kgA(p-pi) 或液膜中的扩散速率：
计算吸收速率。
NA=klA(Ci-C)
作业： P185 12、13
六、吸收速率方程 1 气膜吸收分速率方程
吸收
8 气体吸收8．1概述一、基本概念：吸收－－利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。
传质过程——在混合物中因存在着组分浓度的差异，发生自发的物质迁移，该过程称为传质过程（扩散过程）。
溶质－－混合气体中，能够溶解的组分称之（或称吸收物质），一般以A表示。
载体－－混合气体中，不能被溶解的组分称之(或称惰性组分),一般以B表示。
吸收剂－－吸收操作中所用的溶剂称之，一般以S表示。
吸收液－－吸收操作中所得到的溶液称之（或称溶液），由S+A组成。
尾气－－吸收操作中排出的气体称之，由B+A组成。
吸收是一个传质过程，现以从空气与氨气混合物中除去氨为例，当此混合物与水接触时，因氨易溶于水，则在靠近水面处气相中的氨浓度就低于远离水面处氨的浓度。
氨的转移速率是开始时大，以后逐渐减少，当氨在气相与液相呈平衡状态时，氨的转移速率为零。
可见：1）要实现均相混合物的组分分离，须加入一新的物质，使之与原均相混合物构成不同的相；2）当转移的组分在两相邻的相中的浓度处于不平衡时，传质就会发生；若转移的组分在两相中的浓度距平衡态愈远，组分的转移速率愈大；反之亦然；3）当转移的组分在接触的不同相中的浓度呈平衡态时，该组分的转移成分率为零；4）传质过程是实现均相混合物分离的基本过程。
传质过程的分类：吸收、精馏、干燥、萃取。
须说明的是：精馏（蒸馏）分离过程不同相的生成不是靠外加另一物质，而是靠输入热能，使液体汽化，产生汽、液并存的两相。
二、吸收分离的目的1．回收气体混合物中的有用物质以制取产品。
如用洗油处理焦炉气以回收其中的苯、甲苯、二甲苯等芳烃；用碱液吸收烟道气中的CO2；用水吸收HCl、SO3制成酸。
2．除去工艺气体中的有害成分以净化气体。
如合成氨中原料气中的CO2，或除去工业放空尾气中的有害物以免污染大气。
三、吸收操作的基本流程及设备洗油四、吸收必须解决下列问题1.选择合适的溶剂，以选择性地溶解某些组分2.适当的传质设备，以实现气液两相接触3.溶剂再生可见一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分五、溶剂的选择原则吸收操作是气液两相之间的接触传质过程，其成功关键是溶剂的性能，溶剂的选用原则：1.对被分离组分要有较大的溶解度，即在一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。
化工原理吸收
化工原理吸收
化工原理中的吸收操作是一种常见的气体和液体分离技术。
通过将气体溶解在液体中，可以有效地将气体成分从气相转移到液相中。
吸收过程的基本原理是利用液体对气体的亲和力来实现分离。
通常，吸收塔中的液体称为溶液或吸收液，而气体称为被吸收物质或吸收剂。
在吸收过程中，气体在吸收液中的分子间发生物理或化学吸附，从而被有效地捕集和固定在液体中。
当溶液饱和或达到一定浓度时，吸收过程结束。
吸收操作常用于以下方面：
1. 气体净化：吸收操作可以去除气体中的污染物质，如二氧化硫、氨气等。
通过选择适当的吸收剂和调整操作条件，可以有效地将这些有害物质从气体中去除。
2. 气体回收：吸收操作可用于回收有用气体。
例如，在石油炼制过程中，吸收操作常用于回收烃类气体或气体中的有机物。
3. 气体分离：吸收操作可以实现气体的分离和回收。
根据气体在吸收液中的溶解度差异，可以将混合气体分离成不同组分的吸收器。
吸收操作的关键参数包括吸收剂的选择、操作温度、压力、气体流量和溶液流量等。
合理地选择和控制这些参数可以提高吸收操作的效果和经济性。
总之，吸收操作是一种重要的化工分离技术，可用于气体净化、
气体回收和气体分离等应用领域。
通过合理选择吸收剂和调整操作条件，可以实现高效、经济的气体和液体分离过程。
化工基础吸收知识点总结
化工基础吸收知识点总结一、吸收的基本概念吸收是化工过程中常用的一种分离技术，通过将气体、液体或固体混合物中的一种或几种物质吸收到另一种物质中来实现分离和净化。
吸收的基本原理是在可逆或不可逆的化学反应或物理吸附作用下，将气体或液体中的一种或几种物质通过传质作用，吸附到用来吸收的溶剂中。
吸收通常是以溶剂为中介进行的，随着被吸收物质的浓度在溶剂中的增加，溶解度逐渐增大，在达到一定平衡后形成溶液。
吸收在化工生产中广泛应用，例如在石油化工、化学工程、环保等领域都有重要的作用。
二、物理吸收和化学吸收吸收可以分为物理吸收和化学吸收两种类型。
物理吸收是指在物理条件下，溶质分子在溶剂中通过相互作用形成溶液的过程。
物理吸收对于气体在溶液中的溶解有着重要的影响，常用于气体分离和净化的工艺中。
化学吸收是指通过发生化学反应将气体中的一种或几种物质吸收到液体中，常用于气体净化和废气处理的过程。
三、吸收的装置和设备吸收操作通常需要辅助装置和设备来进行，常见的吸收装置包括吸收塔、填料塔、板式吸收塔、直接接触吸收器等。
其中，吸收塔是常见的一种吸收装置，它通常是由塔筒、填料、进口、出口和料液分布器等组成。
在填料塔中，填料可以增加表面积，有利于气液传质和溶液形成，是提高吸收效率的关键。
而板式吸收塔是以板作为介质，通过气体和原液的接触和传质来实现吸收分离的一种装置。
直接接触吸收器则是由于气体和液体直接接触而形成的一种吸收设备，用于一些特殊的气体净化或气体液体传质操作。
四、吸收过程中的影响因素吸收过程受到很多因素的影响，包括气相浓度、液相浓度、温度、压力、塔内气流速度等。
气相浓度和液相浓度是影响吸收速率和效果的主要因素，其浓度大小会直接影响溶质在溶剂中的溶解度。
温度和压力也会对吸收过程产生影响，不同温度下溶质的溶解度会有所不同，由于气相浓度、液相浓度以及温度和压力等因素的相互影响，吸收过程通常是一个复杂的传质过程。
五、吸收设备的选择和设计在化工生产中，选择合适的吸收设备和设计合理的吸收工艺是非常重要的。
吸收分离操作的基本原理
吸收分离操作的基本原理吸收分离操作的基本原理可以概括为以下几点:一、吸收分离操作的定义吸收分离操作是利用一种物质在两相间不同的溶解度和吸收capacity的原理,将某组分从混合物中吸收过渡到另一相,从而实现分离和纯化的一类化工单元操作。
二、操作原理1. 选择两相,一般为液-液或气-液,其中一相为吸收相,一相为输送相。
2. 输送相中所含的组分在吸收相中具有更高的溶解度。
3. 通过接触和界面传质,该组分从输送相向吸收相过渡。
4. 重复该操作,直至达到所需的分离和纯化效果。
三、主要过程吸收分离操作的主要过程包括:1. 组分在界面处的分子扩散。
2. 组分在两相间的界面吸收。
3. 组分在吸收相内的扩散传质。
4. 组分获吸收和輸送的动态平衡过程。
四、影响因素影响吸收分离效果的主要因素有:1. 两相组分的相互溶解度。
2. 操作温度、压力对平衡的影响。
3. 两相流量比例和停留时间。
4. 接触面积大小和界面renew速率。
5. 两相流态及混合强度等hydrodynamic条件。
五、主要应用吸收分离技术应用于各类化工分离提纯过程,主要应用有:1. 气体混合物的精制分离。
2. 流化床吸收技术。
3. 提取分离精馏过程中的组分纯化。
4. 化学反应的产物分离和提纯。
5. 废气脱硫等环境治理应用。
综上所述,吸收分离是利用物质间相互溶解度差异进行SELECTIVITY分离的重要单元操作,在化学工业中有着广泛的应用。
对其基本原理和影响因素的理解,可以指导工程的设计与优化。
吸收操作在工业生产中的应用
吸收操作在工业生产中的应用吸收操作是一种常见的工业生产技术，它可以用于分离、纯化和回收化学物质。
在化工、制药、食品、环保等领域，吸收操作被广泛应用。
本文将介绍吸收操作在工业生产中的应用。
一、吸收操作的基本原理吸收操作是指将气体或液体中的某种物质通过接触液体或固体吸收剂，使其被吸收到吸收剂中的过程。
吸收剂可以是水、有机溶剂、固体颗粒等。
吸收操作的基本原理是利用吸收剂与被吸收物质之间的化学或物理作用力，将被吸收物质从气体或液体中分离出来。
1. 气体吸收气体吸收是吸收操作的一种常见形式。
在工业生产中，气体吸收可以用于去除废气中的有害物质，如二氧化硫、氮氧化物、氨等。
气体吸收的吸收剂可以是水、碱液、酸液等。
气体吸收的设备包括吸收塔、填料塔、喷淋塔等。
2. 溶剂萃取溶剂萃取是一种将有机物质从水中分离的方法。
在工业生产中，溶剂萃取可以用于分离和纯化化学品、药品、食品等。
溶剂萃取的吸收剂可以是有机溶剂，如乙醇、丙酮、苯等。
溶剂萃取的设备包括萃取塔、萃取柱等。
3. 固体吸附固体吸附是一种将气体或液体中的物质吸附到固体表面的方法。
在工业生产中，固体吸附可以用于分离和回收有机物质、金属离子等。
固体吸附的吸附剂可以是活性炭、分子筛、硅胶等。
固体吸附的设备包括吸附塔、吸附柱等。
三、吸收操作的优点和局限性吸收操作具有以下优点：1. 可以高效地分离和纯化化学物质。
2. 可以回收和利用废气、废水中的有用物质。
3. 操作简单，设备成本低。
吸收操作的局限性包括：1. 吸收剂的选择和处理需要考虑环境和安全因素。
2. 吸收操作需要消耗大量的能源和吸收剂。
3. 吸收操作的效率受到吸收剂和被吸收物质的性质、操作条件等因素的影响。
四、结论吸收操作是一种常见的工业生产技术，它可以用于分离、纯化和回收化学物质。
在工业生产中，吸收操作的应用范围广泛，包括气体吸收、溶剂萃取、固体吸附等。
吸收操作具有高效、简单、低成本等优点，但也存在环境和安全等局限性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8
气体吸收过程的基本概念
• 吸收过程：利用混合气中各组分在溶液中溶解度差异而使 气体混合物中各组分分离的单元操作称为吸收过程。
• 吸收操作的依据：混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中 溶解度（或化学反 应活性）的差异。
• 溶质：混合气体中，显著溶解的组分称为溶质或吸收质； • 惰性组分：不被溶解的组分为惰性组分（惰气）或载体； • 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂； • 吸收液：吸收操作中所得到的溶液称为吸收液，其成分为
什么是平衡溶解度？
在 P、T一定的条件下，气相中的溶质在 液相中溶解并达到一最大值，此时气、液两 相达到了平衡。气液平衡时溶质在单位液体 体积或质量中的溶解量称为平衡溶解度，而 溶质在气相中的分压则称为平衡分压或饱和 分压。
在平衡状态下，溶质组分在两相中的浓 度服从相平衡关系。由此可判断溶质在相间 传质的方向和极限，以及确定传质过程推动 力的大小。
吸收
重点： 溶解度、平衡状态、平衡分压、亨利定律 难点： 相平衡的影响因素及相平衡关系在吸收过程 中的应用
化学与环境工程学院李强
1 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 分离气体混合物的操作称为吸 收。
相界面
G A 溶质
B 惰性组分
L
S 吸收剂
12:17:35
5 吸收 （84）
12:17:35
5 吸收 （84）
3
三、吸收分类
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
低浓度吸收 高浓度吸收
本章要介绍的
12:17:35
5 吸收 （84）
4
四．吸收设备及流程
气体
溶剂
板 式 塔 填 料 塔
气体
1
溶剂 填料
n
被吸收气体
板式塔
被吸收气体
填料塔
12:17:35
y2
n2 n
v2 v
22.4 22.4
0.02
Y2
y2 1-y 2
0.02 1 0.02
0.02
pA 2 py2 101 .3 0.02 2.026 kPa
cA2
nA2 V
pA2 RT
2.026 8.314 298
8.018104 kmol/m3
12:17:35
5 吸收 （84）
20
维修费。 （8） 其它 所选用吸收剂应尽可能满足价廉、易得、易再
生、无毒、无害、不易燃烧、不易爆等要求。
• 对吸收剂作全面评价后做出经济、合理、恰当的选择。
12:17:35
5 吸收 （84）
11
2 气液相平衡关系
12:17:35
5 吸收 （84）
12
12:17:35
5 吸收--独立变量只有3个，例如：T、P、pA
自由度F=3；说明在此吸收体系下，只要确定三个独立变量即可确定该 体系。一般来说，P、T是确定量，则气相组成和液相组成两个变量是彼 此的单值函数。有：
pA f (xA) pA f (cA)
y
A
f (xA)
YA f ( X A )
12:17:35
2
二、吸收的目的
1．制取产品
例如，用98%的硫酸吸收SO3气体制取98%硫酸；用水吸收氯化 氢制取31%的工业盐酸；用氨水吸收CO2生产碳酸氢铵等。
2．从气体中回收有用的组分
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。
溶质和溶剂；
• 吸收尾气：吸收操作中排出的气体称为吸收尾气，其主要 成分是惰性气体及残余的溶质。
12:17:35
5 吸收 （84）
9
吸收剂的选用
吸收剂性能往往是决定吸收效果的关键。在选择吸收剂 时，应从以下几方面考虑： （1）溶解度 溶质在溶剂中的溶解度要大，即在一定的温 度和浓度下，溶质的平衡分压要低，这样可以提高吸收速率 并减小吸收剂的耗用量，气体中溶质的极限残余浓度亦可降 低。当吸收剂与溶质发生化学反应时，溶解度可大大提高。 但要使吸收剂循环使用，则化学反应必须是可逆的。 （2） 选择性 吸收剂对混合气体中的溶质要有良好的吸收 能力，而对其它组分应不吸收或吸收甚微，否则不能直接实 现有效的分离。 （3）溶解度对操作条件的敏感性 溶质在吸收剂中的溶解 度对操作条件（温度、压力）要敏感，即随操作条件的变化 溶解度要显著的变化，这样被吸收的气体组分容易解吸，吸 收剂再生方便。
12:17:35
5 吸收 （84）
10
（4） 挥发度 操作温度下吸收剂的蒸气压要低，因为离开 吸收设备的气体往往被吸收剂所饱和，吸收剂的挥发度愈 大，则在吸收和再生过程中吸收剂损失愈大。
（5） 粘性 吸收剂粘度要低，流体输送功耗小。 （6） 化学稳定性 吸收剂化学稳定性好可避免因吸收过
程中条件变化而引起吸收剂变质。 （7） 腐蚀性 吸收剂腐蚀性应尽可能小，以减少设备费和
5 吸收 （84）
5
单一吸收塔流程：
吸
解
收
吸
塔
塔
12:17:35
吸收-解吸流程
5 吸收 （84）
6
多塔吸收流程
（a）气、液串联（逆流）
（b）气体串联、液体并联（逆流）
多塔吸收流程
12:17:35
5 吸收 （84）
7
煤气脱苯吸收操作流程
用洗油吸收苯系物质的吸收与解吸流程
12:17:35
5 吸收 （84）
5 吸收 （84）
14
12:17:35
5 吸收 （84）
15
12:17:35
5 吸收 （84）
16
12:17:35
5 吸收 （84）
17
12:17:35
5 吸收 （84）
18
12:17:35
5 吸收 （84）
19
【例5-1】 在一常压、298K的吸收塔内，用水吸收混合气中的SO2。 已知混合气体中含SO2的体积百分比为20%，其余组分可看作惰性气体， 出塔气体中含SO2体积百分比为2%，试分别用摩尔分率、摩尔比和摩 尔浓度表示出塔气体中SO2的组成。 解： 混合气可视为理想气体，以下标2表示出塔气体的状态。
12:17:35
5 吸收 （84）
21
气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为溶解度，记作
c
A
根据相律可知， 相平衡时
自由度数 F 组分数C 相数 2
A
322 3
对双组分气体吸收，所有变量共4个： 温度 T、总压 P、气相组成、溶解度
A+B （气体）
（cS液A 体）
c
A
f
T, P, pA