高浓度气体吸收
高浓度气体吸收填料层高度的计算
Ⅱ
Ⅰ
Y2 Y2＇ Ｘ2＇ Ｘ２ X1＇ Ｘ１
图9-21
降低X2对出塔气液组成的影响
降低吸收剂入塔温度 t2 改变了物系的平衡关系，气体溶解度增大，平衡线下移，传质 推动力也增大。当气、液进塔浓度 Y1、X2 以及液气比L/V不 变时，气体出塔浓度 Y2 降低，分离程度增加。
适当调节上述三个参数均可强化吸收传质过程，提高分离程度。 但实际生产过程的影响因素较多，对具体问题要作具体分析。 吸收剂再循环流程 设吸收剂再循环量与新鲜吸收 剂加入量 L 的比值为 β = L′ L ， 两股吸收剂混合后浓度为
等温吸收时 Z 的计算 图解积分求解步骤
Z =∫
y1 V (1 y )m dy V dY =∫ Y2 k ' a Y Y y 2 k a ( y yi )(1 y )2 Y i y Y1
（1）将 y1 至 y2 的区间分成 n 等份，得 n+1 个 y； （2）由操作线方程算出所取 y 对应的 x； （3）由 Vs=V/(1-y)和Ls=L/(1-x) 计算浓度为 y、x 截面的气液流率； （4）由传质系数关联式计算出 y、x 截面处对应的 kya， kxa； （5）由四式联立求解出气液界面浓度 yi、xi； x
等温吸收时 Z 的计算 因数群 Vs/(kya) 随 Vs 的变化小，因此沿塔高变化不大，可取塔顶和 塔底的平均值，从而可将其提出积分号外
y1 (1 y )m dy = H N V Z= s ∫ G G k y a y2 (1 y )( y yi )
NG =
∫
y1
y2
(1 y )m dy (1 y )( y yi )
等温吸收时 Z 的计算 高浓度吸收填料层高度 Z 的计算式要注意引入漂流因子的影响。
化工原理 第五章 气体吸收
Y
*
mX 1 (1 m) X
当溶液浓度很低时,上式右端分母约等于1,于是上式可简化为:
Y*=mX
20
三、 相平衡关系在吸收中的应用
（一）判断过程进行的方向
* pA pA * pA pA * pA pA
A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态
A由液相向气相传质，解吸过程
*或x* >x或 c * y
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； dz
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行
28
理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
25
吸收过程： （1）A由气相主体到相界面，气相内传递； （2）A在相界面上溶解，溶解过程； （3）A自相界面到液相主体，液相内传递。
单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。
26
一、 分子扩散与菲克定律
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，
物系一定， E T 2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
对于理想溶液，亨利常数即为纯溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度 较小。一般E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
16
（二）亨利定律其它形式
cA 1）p H
体主体浓度线相交于一点E，则厚度zG为E到相界
面的垂直距离。
（二）气相传质速率方程
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
华东理工大学化工原理考研资料课后习题第08章蒸发
第八章习题气液相平衡1．在盛水的鼓泡吸收器中通入纯CO2气，经长期接触后测得水中CO2的平衡溶解度为2.857×10-2mol/L溶液。
鼓泡器中的总压为101.3kPa，水温30℃，溶液的密度ρm=996kg/m3。
求亨利系数，并将此实验值与文献值E=188.5MPa 作比较。
2．惰性气与CO2的混合气中含CO230% (体积百分数)，在1MPa(表压)下用水吸收。
设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至20kPa(表压），放出大部分CO2，然后再在解吸塔中吹气解吸。
设全部操作范围内水与CO2的平衡关系服从亨利定律，操作温度为25℃。
求1kg水在膨胀槽中最多能放出多少kgCO2气。
习题1 附图习题2附图3．20℃的水与N2气逆流接触以脱除水中溶解的O2气。
塔底入口的N2气中含氧0.1% (体积)，设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。
求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量。
以mg/m3水表示。
（1）操作压强为101.3kPa（绝对）。
（2）操作压强为40kPa（绝对）。
4．气液逆流接触的吸收塔，在总压为101.3kPa下用水吸收Cl2气，进入塔底的气体混合物中含氯1%（体积），塔底出口的水中含氯浓度为x=0.8×10-5（摩尔分率）。
试求两种不同温度下塔底的吸收推动力，分别以(x e-x)及(y-y e)表示。
（1）塔底温度为20℃。
（2）塔底温度为40℃。
5．某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质x=2×10-4（摩尔分率）, 进口气体中含溶质2.5%（体积），操作压强为101kPa。
气液平衡关系为y=50x。
现将操作压强由101kPa增至202kPa，问塔底推动力(y-y e)及(x e-x)各增加至原有的多少倍。
扩散与相际传质速率6．柏油马路上积水2mm，水温20℃。
水面上方有一层0.2mm厚的静止空气层，水通过此气层扩散进入大气。
大气中的水汽分压为1.33kPa。
吸收实验原理、要求
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的(1)了解填料吸收塔的结构和流程；(2)了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；(3)掌握吸收总传质系数的测定方法．二、基本原理1.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定:Na = Ky A Δym式中 Ky 为气相总传质系数，mol/m2*h；A 为填料的有效接触面积，m2；Δym 为塔顶、塔底气相平均推动力。
a 为填料的有效比表面积，m2/m3；V 为填料层堆积体积， m3 ；Kya 为气相总容积吸收传质．系数，mol/m3*h。
从上式可看出，吸收过程传质速率主要由两个参数决定：Δym为过程的传质推动力，Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。
2．填料吸收塔的操作吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。
在低浓度气体吸收时，回收率可近似用下式计算：η = （y1 – y2）/y1吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，一般认为稳定不变。
控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件：流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。
由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率η增加，溶质吸收量增加，出口气体的组成y2随着减小，回收率η增大。
当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。
但当液相阻力较大时，增加液体的流量，可明显降低传质阻力，总传质系数大幅度增加，而平均推动力却有可能减小（视调节前操作工况的不同而不同），但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。
吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大，也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。
降低吸收剂的温度，使气体的溶解度增大，相平衡常数减小。
对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力随之减小，使吸收效果变好，y2降低，但平均推动力Δym或许会有所减小。
高浓度气体吸收填料层高度的计算
（2）气体流率增加20%，而溶剂量以及气、液进口组成不变？溶质的 回收率有何变化？单位时间被吸收的溶质量增加多少？
（3）入塔气体溶质含量增高至2.5%时，为保证气体出塔组成不变， 吸收剂用量应增加为原用量的多少倍？
Y1 Y2 Y1
Y2 (1)Y1
说明：为求高度，必须先求HOG和NOG
（1）流向选择
HOG与设备形势和操作条件有关，NOG与平衡关系和进出口浓度有关， 要计算平均推动力，必须选定流向， 气液两相可逆流操作也可并流操作， 进出口浓度相同时，逆流推动力大于并流推动力，逆流优于并流，但逆 流操作气流阻碍液流流动，需要加大液体流量的吸收可以采用并流。
✓吸收塔的操作型计算
命题 计算目的：预测给定条件下的出口浓度X1、Y2 已知条件：V,L,Y1,X2,Z,平衡关系，传质单元高度或传质系数 计算方法：
Z V Y1 dY KY a Y2 Y Y
Y
L V
X
Y2
L V
X2
Y fe(X )
操作型计算是联立求解上述方程组，当上述方程组联解的结果变为下式
X1
X
b
图9-22 吸收剂再循环的操作
但对于有显著热效应的吸收过程，大量吸收剂再循环可减小吸 收剂在塔内的温升，因而平衡线可以下移，传质推动力增大， 有利于吸收。
➢ 吸收过程计算
✓ 设计型计算
命题
设计要求：计算完成指定分离任务所需的塔高
给定条件：气体流率
气体入塔浓度
平衡关系 分离要求
规定有害物质浓度Y2 规定产品回收率η
X1＇ Ｘ１
✓ 降低吸收剂入塔温度 t2
有机气体去除方法
有机气体去除方法有机气体是指由碳和氢元素组成的气体，如甲烷、乙烷等。
由于有机气体具有易燃、易爆等特性，对人体健康和环境造成威胁。
因此，有机气体的去除成为了重要的问题。
本文将介绍几种常见的有机气体去除方法。
一、物理方法物理方法是通过物理性质的差异将有机气体与空气分离，常见的物理方法有吸附、吸附剂、冷凝和活性炭等。
1. 吸附吸附是指利用吸附剂将有机气体吸附在其表面，常用的吸附剂有活性炭、分子筛等。
吸附方法适用于低浓度有机气体的处理，但吸附剂饱和后需要进行再生或更换。
2. 冷凝冷凝是指将有机气体冷却至其饱和蒸汽压以下，使其转变为液体。
冷凝方法适用于高浓度有机气体的处理，但需要耗费大量的冷量。
3. 活性炭活性炭是一种具有高度孔隙结构的吸附剂，具有很强的吸附能力。
将有机气体通过活性炭床层，有机气体会被吸附在活性炭表面，从而实现去除。
二、化学方法化学方法是通过化学反应将有机气体转化为无害物质，常见的化学方法有氧化、还原和催化等。
1. 氧化氧化是指将有机气体与氧气发生反应，生成二氧化碳、水和其他无害物质。
常见的氧化剂有臭氧、过氧化氢等。
2. 还原还原是指将有机气体与还原剂发生反应，使其转化为无害物质。
常见的还原剂有氢气、氨气等。
3. 催化催化是指在适当的催化剂存在下，使有机气体与其他物质发生反应，转化为无害物质。
常见的催化剂有金属催化剂、氧化物催化剂等。
三、生物方法生物方法是利用生物体的代谢功能将有机气体转化为无害物质，常见的生物方法有微生物降解和植物吸收等。
1. 微生物降解微生物降解是指利用特定的微生物将有机气体降解为无害物质。
常见的微生物有厌氧菌和好氧菌等，它们能够通过代谢将有机气体转化为二氧化碳、水和其他无害物质。
2. 植物吸收植物具有较强的吸收能力，能够将有机气体通过气孔吸收，并转化为无害物质。
植物吸收方法适用于有机气体浓度较低的情况。
有机气体的去除方法包括物理方法、化学方法和生物方法。
在实际应用中，需要根据有机气体的浓度、成分和处理要求选择合适的方法。
化工原理第四版课件(第五章吸收)
第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。
化工原理吸收习题
化⼯原理吸收习题1.依据溶解度曲线所表现的规律性可以得知，___________压⼒和___________温度对吸收操作有利，因为可以增加⽓体的溶解度；反之，___________压⼒和___________温度则有利于脱吸过程。
（提⾼，降低）2.某⾼度⽆穷⼤的连续逆流吸收塔，吸收剂为纯溶剂，⼊塔⽓体的体积浓度为7 %，相平衡关系式为Y*=2X，问：吸收率为100%时，液⽓⽐（摩尔）为____________；吸收率为75%时，液⽓⽐（摩尔）为_____________。
1)对⼀定⽓体和⼀定溶剂，⼀般来说，亨利系数E随温度升⾼⽽，溶解度系数H随温度升⾼⽽；在同种溶剂中，难溶⽓体的E值易溶⽓体的E值，难溶⽓体的H值易溶⽓体的H值。
2)若⽓体处理量V已确定，减少吸收剂⽤量L，吸收操作线斜率变⼩，结果使出塔吸收液浓度，吸收推动⼒。
若塔底流出的吸收液与刚进塔的混合⽓达到平衡，此时吸收过程的推动⼒变为，此种状况下吸收操作线斜率称为。
⼆、选择（10分）１、对于易溶⽓体，H值__________，K G_________ k G 。
( )A．很⼤，< B．很⼩，> C．很⼩，≈D．很⼤，≈．对于难溶⽓体，H值________，K L ____ k L。
（）A：很⼤，< B：很⼩，> C：很⼩， D：很⼤，=三、请回答下列问题（10分）1.吸收实验采⽤了什么物系？实验⽬的是什么？2、何谓双膜理论：⑴溶质A由⽓体主体传递⾄两相界⾯，传质阻⼒集中在有效⽓膜中;⑵在两相界⾯上溶解，两相界⾯上传质阻⼒很⼩，⼩到可以忽略，即界⾯上⽓液两相处于平衡状态，⽆传质阻⼒存在;⑶A由两相界⾯传递⾄液相主体，传质阻⼒集中在有效液膜中。
2．根据双膜理论，两相间的传质阻⼒主要集中在什么地⽅？增加⽓液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？相界⾯两侧的液膜和⽓膜中；增⼤3．对于⾼浓度⽓体吸收，为什么不能⽤脱吸因⼦法或对数平均推动⼒法，⽽必须⽤图解积分或数值积分的⽅法进⾏吸收过程计算？因为脱吸因⼦法和对数平均推动⼒法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，⽽对于⾼浓度⽓体吸收，该假设不再成⽴，所以这两种⽅法不再适⽤，必须针对相平衡曲线运⽤数值积分或图解积分的⽅法进⾏吸收过程的相关计算。
吸入麻醉药的药动学及药效学
橡胶中溶解度大
麻醉机上有橡胶
延长诱导期，苏醒缓慢
二、理化性质与分类
根据吸入麻醉药在常温常压下是挥发性液体还
是气体，分别称之为挥发性吸入麻醉药和气体吸入
麻醉药。
分配系数：指分压相等，即达到动态平衡时，
麻醉药在两相中浓度的比值。
★ 血/气分配系数（溶解度）：
血 / 气分配系数是指在体温（ 37℃ ）条件下，
6
75 4.5
33
18.1 1.09
14.5
5.4 0.32
12.5
1.5 0.08
在紧急手术麻醉时，为加速麻醉诱导，可 以让病人吸入一些二氧化碳。 因为： ⑴二氧化碳可兴奋呼吸、增加肺通气量、加 速动脉血中麻醉药分压的上升；
⑵二氧化碳能扩张脑血管，增加脑血流量， 从而加快脑内麻醉药分压的上升速度而加速麻 醉诱导。
★ 第二气体效应产生机理：
1.浓缩效应：高浓度气体吸入浓度愈高，由肺 泡向血中扩散的速度愈快，肺泡迅速缩小，低浓
度气体在肺泡中浓度迅速升高，即浓缩效应。
2. 增量效应：高浓度气体被大量吸收后，产
生较大负压，使肺通气量增加，吸入的混合气体
也增多，混合气体又可以带来一些低浓度气体， 即增量效应。
第二气体：1.66% O2 ： N2 O： 31.66% 66.66%
1.麻醉药在血中的溶解度 常以血气分配系数表示。血气分配系数
越大，表示麻醉药在血中的溶解度越大（分
配系数，λ ）。
2.心排血量（Q）
在通气量不变的条件下：
心排血量增加，肺循环血流量增加，血液摄取
药物增加，PA上升缓慢
休克等，心排血量减少，血液摄取药物减少，
PA、Pa、Pbr上升快 心排血量对吸入麻醉药的影响与溶解度有关， 对易溶性麻醉药影响明显。
化工单元操作-气体吸收
解：
117
n苯
1.5
78
p苯 n苯RT 1.58.314 (273 25) 3.1 kPa
V
1200
y苯 p苯 3.1 0.029 p 108
Y苯 y苯 0.029 0.0299 1- y苯 1- 0.029
二. 气体在液体中的溶解度
1. 气-液相平衡关系
➢ 吸收的相平衡关系：气液两相达到平衡后，被吸收组分（吸收质）在两相 中的组成关系。
混合尾气 (A+B)
吸收剂(S)
吸收尾气
吸
(A+B)
收
塔
吸收液(A+S)
逆流操作吸收塔示意图
二、吸收操作的用途：
➢ (1) 制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收SO3制浓硫酸， 水吸收甲醛制福尔马林液，水吸收氯化氢制盐酸等 。
➢ (2) 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目的。例如石油馏 分裂解生产出来的乙烯、丙烯，还与氢、甲烷等混在一起，可用分子量较大的液态烃 把乙烯、丙烯吸收，使与甲烷、氢分离开来 。
(1) 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质)； (2) 溶质在界面上溶解(通过界面的传质)； (3) 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。
因此，在讨论吸收机理之前，首先要 说明物质在单相（气相或液相）中的 传递规律。
相界面
气相主体
液相主体
溶解
气相扩散
液相扩散
1. 传质基本方式
气体吸收：混合气体中某些组分在气液相界面上溶解、在气
相和液相内由浓度差推动的传质过程。
相界面
气相主体
液相主体
分离的依据：混合气中各组分在液体溶剂中溶解度的
化工原理第八章气体吸收
实验结果讨论与误差分析
03
分析实验过程中可能出现的误差来源，如测量误差、操作误差、环境误差等，并提出相应的改进措施。
误差分析
根据实验数据和分析结果，讨论气体吸收过程中的传质机理、影响因素以及优化措施。
实验结果讨论
总结实验结果和误差分析，得出关于气体吸收实验的结论，为后续研究和应用提供参考。
实验结论
过程模拟软件介绍
2
1
3
过程模拟软件是一种基于计算机技术的数值模拟工具，可以对化工过程进行建模和模拟，预测过程的性能和行为。
过程模拟软件可以用于气体吸收过程的建模和模拟，包括吸收塔的设计、操作条件的优化、过程性能的预测等。
在气体吸收中的应用
在使用过程模拟软件时，需要注意模型的准确性、数据的可靠性以及计算结果的合理性等方面。
第二小节
气体吸收设备类型及特点
填料塔结构与工作原理
填料塔结构
主要包括塔体、填料、液体分布器、气体进出口管等部分。塔内装有一定高度的填料，以增加气液接触面积，促进吸收过程。
工作原理
气体从塔底进入，通过填料层时与从塔顶喷淋下来的吸收液充分接触，完成吸收过程。填料的存在使得气液两相在较小的空间内得到充分混合，提高了吸收效率。
制定详细的实验步骤和操作规范，包括装置启动、气体和液体流量调节、温度控制、数据记录等。
实验操作规范
实验装置搭建
数据采集、处理和分析方法
使用流量计、压力表、温度计等测量仪器，实时记录气体和液体的流量、压力、温度等参数。
对实验数据进行整理、筛选和计算，得到气体吸收量、吸收速率、传质系数等关键指标。
采用图表、曲线等形式对实验数据进行可视化分析，探讨气体吸收过程中的影响因素和规律。
软件使用注意事项
化工原理(下)复习
吸 收亨利定律 Ex p e =，HC p e =； 相平衡 mx y e = 费克定律 dzdC D J AABA -= 传递速率 A A A Nx J N +=； )(21A A Bm MA C C C C D N -=δ 1212ln B B B B Bm C C C C C -=对流传质 )()()()(x x k y y k C C k p p k N i x i y i L i g A -=-=-=-= 总传质系数 xy y k m k K +=11传质速率方程式 )()(x x K y y K N e x e y A -=-= 吸收过程基本方程式 my y y e y OG OG y y y a K G y y dy a K G N H H ∆-=-==⎰2112 对数平均推动力 22112211ln)()(mx y mx y mx y mx y y m -----=∆吸收因数法 ])1ln[(112221L mGmx y mx y L mG LmG N OG +----=最小液气比 2121min )(x x y y GL e --=物料衡算式 )()(2121x x L y y G -=-问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性? 问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?问题4. 扩散流J A , 净物流N, 主体流动N M , 传递速率N A 相互之间有什么联系和区别? 问题5. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？问题6. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系? 问题7. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?问题8. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?问题9. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式? 问题10. 吸收塔高度计算中，将N OG 与H OG 分开, 有什么优点?问题11. 建立操作线方程的依据是什么?问题12. 什么是返混?问题13. 何谓最小液气比? 操作型计算中有无此类问题?问题14. x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的? 技术上的限制主要是指哪两个制约条件?问题15. 有哪几种N OG的计算方法? 用对数平均推动力法和吸收因数法求N OG的条件各是什么?问题16. H OG的物理含义是什么? 常用吸收设备的H OG约为多少?问题17. 吸收剂的进塔条件有哪三个要素? 操作中调节这三要素, 分别对吸收结果有何影响?问题18. 高浓度气体吸收的主要特点有哪些?问题19. 化学吸收与物理吸收的本质区别是什么? 化学吸收有何特点?1、在填料塔中用清水吸收混合气体中的氨，当水量增大时，气相总传质单元数N OG将( )（填：增加，减少或不变）。
吸收氧化法处理恶臭气体
从国外对近年恶臭处理工艺的应用情况统计，结果表明应用最多的是吸收工艺和吸附工艺，对高浓度、无机气体以吸收为主，低浓度以吸附为主，高浓度有机气体以催化燃烧为主。
下面对比较常用的吸收氧化法处理方法进行详细的介绍。
1 原理化学吸收是利用臭气成分与化学药液的主要成分间发生不可逆的化学反应生成新的无臭物质以达到脱臭的目的。
臭气成分不同，其对应的化学药剂也各异，一般用酸液（盐酸、硫酸等）去除NH3 及胺类；用碱液（氢氧化钠等）吸收H2S 及低级脂肪酸类；由于低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类、卤代烃以及脂肪族的、芳香族的、杂环的氮或硫化物都带有活性基团，容易被氧化，因此也可以用氧化剂溶液如NaClO、H2O2、O3、K2MnO4、K2CrO4 等氧化上述臭气去除异味。
化学氧化法是利用氧化剂如臭氧、高锰酸钾、次氯酸钾、氯气等氧化恶臭物质，使之无臭或少臭。
氧化除臭主要靠两种作用来实现：一是将恶臭物质氧化分解，二是靠氧化的气味将恶臭掩蔽。
化学吸收氧化法结合了吸收与氧化两种机理，首先恶臭气体被吸收进入氧化吸收液，然后在吸收液中，恶臭气体某一组分或者某些组分被氧化成新的物质，以达到除臭的目的。
2 氧化吸收法的特点吸收氧化法是一种被广泛应用的恶臭控制工艺，该工艺最适合于处理大气量、高浓度的恶臭气流，如污泥稳定、干化处理和焚烧过程所产生的恶臭等。
常用的设备有填料塔、喷雾塔和文丘里洗涤塔。
最显著的特点是：①操作弹性大，脱除硫化氢效率高，可使净化后的气体含硫量低于10ppm，甚至可低于1~2ppm；②可将H2S一步转化为单质硫，无二次污染；③可在常温、常压下操作；④大多数吸收剂可以再生，运行成本低。
在吸收氧化法处理工艺中，恶臭气体首先被化学溶液吸收，然后被氧化，处理效果取决于恶臭气体在化学溶液中的溶解度。
当恶臭气流中同时含有氨气、硫化氢和其它含硫气体时，通常需采用多级吸收系统。
优点是通过两级或三级吸收系统，可以广泛地除去多种恶臭气体，并达到很高的去除效率。
化工原理-气体吸收_图文
• 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的 溶解度增高。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。例：图2-2，2-3，2-4。
本章以分析单组分的等温物理吸收为重点，以便掌握最基本 的原理。
• 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 • 混合气体中某一组分能否进入溶液里，既取决于该组分的分压，
也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体的 分压大于溶液的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移至液相， 即被吸收。由于转移的结果，溶液里这个组分的浓度便增高，它 的平衡蒸汽压也随着增高，到最后，可以增高到等于它在气相中 的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。 • 反之，如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组 分的分压，这个组分便要从溶液中释放出来，即从液相转移到气 相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 • 所以根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且 ，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也 愈大。 • 吸收操作的分析，应该从气液两相的平衡关系与传质速率关系着 手，本章各节即如此展开讨论。
y
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
o
溶质 A 的能力。
y*=f(x)
吸收溶质
Q
释放溶质
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 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)处于
长江大学董盛富-8.4吸收过程的设计型计算(47) (1)
思考题第八章 传质过程导论1.常用相组成的表示方法有哪几种？2.不同单位时通用气体常数R 值如何换算？3.质量比与质量分数、摩尔比与摩尔分数有何不同，它们之间的关系如何？4.对于二元气体混合物，当总的摩尔浓度为常数时，请证明分子扩散系数BA AB D D =5.某组分的绝对速度、扩散速度和平均速度各表示什么意义？6.试推导出等摩尔相互扩散和一组分通过另一停滞组分扩散（单向扩散）时的浓度分布式。
7.传质的速度和通量为何有不同的表达方式，各种表达方式有何联系？8.分子传质（扩散）与分子传热（导热）有何异同？9.在进行分子传质时，主体流动是如何形成的，主题流动对分子传质通量有何影响？10.气体中扩散系数、液体中扩散系数和固体中扩散系数各与哪些因素有关，如何获取相应的分子扩散系数？11.对流传质与对流传热有何异同？12.提出对流传质模型的意义是什么？13.双膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么，各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么？14.何为湍流传质的一层模型、两层模型和三层模型，各模型分别用哪一个类比关系式来表达？15.三传类比具有哪些理论意义和实际意义？16.对流传质系数有哪几种求解方法，其适用情况如何？第九章 气体吸收1.如何用相律来分析指导实验，举例说明之。
2.Henry 定律有哪几种表达形式，其影响因素有哪些，各系数之间的相互关系如何，试作推导。
3.相平衡关系在气体吸收中有什么作用？4.请写出6中总吸收速率方程和总传质系数的关联表达式5.试推导以()x x -*为总推动力时的总吸收系数的计算式。
6.试分析气体或液体的流动情况如何影响吸收速率。
7.试写出吸收塔并流操作时的操作线方程，并在X-Y 坐标图上示意地画出相应的操作线。
8.如何建立填料层高度表达式，试作推导。
9.试说明解析法、对数平均推动力法、数值积分法、梯级图解法求解传质单元数的方法和应用场合。
10.传质单元高度、传质单元数的物理意义是什么？11.请证明当相平衡曲线为直线或弯曲不大时，梯级图解法中的梯级数目就代表传质单元数。
[7-6]高浓度气体吸收和化学吸收
![[7-6]高浓度气体吸收和化学吸收](https://img.taocdn.com/s3/m/bccf920acc1755270722083a.png)
高浓度气体吸收过程的计算特点是将全塔分 为若干段，逐段计算，在每一段中认为吸收温度
不变。
6
西北大学化工原理课件
本章作业：
思考题：4,6,11,15
习题：1,3,6,10,13,16,18
7
ky = (DP/(RT))(P/pBm) = (DP/(RT))(1/(1y)m) kx = (DCm /(RT))(Cm /CBm) = (DCm /(RT))(1/(1x)m) Cm/CBm=1/((((CmCA)1 (CmCA)2)/Cm)/ln(((CmCA)1/Cm)/( (CmCA)1/Cm)))) =1/(((1x)1 (1x)2)/ln((1x)1/(1x)2))=1/(1x)m
1 / Ky = 1 / ky + m / kx
1
西北大学化工原理课件
高浓度气体吸收的特点
ห้องสมุดไป่ตู้• 吸收过程中，气体流率G和液体流率L都不再是常量， 但惰性气体流率 GB 和纯溶剂流率 LS 却可认为是常 量。
• 吸收过程是非等温的
• 传质膜系数与浓度相关
下面就这三条予以详细介绍
2
西北大学化工原理课件
西北大学化工原理课件
7.6 高浓度气体的吸收和化学吸收简介
一、高浓度气体吸收
当混合气的入塔浓度较高，被吸溶质量较多时，低浓度气 体吸收的简化处理便不再适用；这时需要采用高浓度气体吸收 的特点来分析计算。
二、化学吸收
化学吸收的计算，简而言之，须考虑化学反应对吸收过程 的增强效应。在传质总系数的计算式中引入增强因子 ：
L、V为变量，平衡线和操作线不再是直线，均为曲线。
4
西北大学化工原理课件
◆ 吸收过程是非等温的
第五章吸收
第五章吸收5．1 概述5．1．1化工生产中的传质过程传质分离过程:利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的差异来造成一个两相物系，使其中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，即进行相际传质，并由于混合物中各组分在两相间平衡分配不同，则可达到分离的目的。
以传质分离过程为特征的基本单元操作：气体吸收, 液体蒸馏, 固体干燥, 液-液萃取, 结晶, 吸附, 膜分离等。
本章介绍气体吸收。
5．1．2相组成表示法1．质量分数与摩尔分率（质量分数与摩尔分数）质量分数：是指在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。
摩尔分率：摩尔分率是指在混合物中某组分的摩尔数n A占混合物总摩尔数n的分率。
气相：液相：质量分数与摩尔分率的关系为：＝2．质量比与摩尔比质量比：是指混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比。
摩尔比：是指混合物中某组分A的摩尔数与惰性组分B（不参加传质的组分）的摩尔数之比。
质量分数与质量比的关系为摩尔分率与摩尔比的关系为3．质量浓度与摩尔浓度质量浓度定义为单位体积混合物中某组分的质量。
摩尔浓度是指单位体积混合物中某组分的摩尔数。
质量浓度与质量分数的关系为摩尔浓度与摩尔分率的关系为4．气体的总压与理想气体混合物中组分的分压压力不太高（通常小于500kPa），温度不太低时，总压与某组分的分压之间的关系为摩尔比与分压之间的关系为摩尔浓度与分压之间的关系为5．1．3气体吸收过程吸收操作的依据：是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。
一个完整的吸收分离流程包括吸收和解吸两部分。
能耗主要在解吸过程。
5．1．4气体吸收过程的应用（1）分离混合气体以获得一定的组分或产物；（2）除去有害组分以净化或精制气体；（3）制备某种气体的溶液；（4）工业废气的治理；实际吸收过程往往同时兼有净化和回收等多重目的。
5．1．5吸收剂的选用在选择吸收剂时，应从以下几方面考虑：（1）溶解度；（2）选择性；（3）溶解度对操作条件的敏感性；（4）挥发度；（5）黏性；（6）化学稳定性；（7）腐蚀性；（8）其它等要求。
8.5 吸收系数
1 uF 1 n
8.7 填料塔 三、填料塔塔径的计算
D
4VS u
3 m VS ——塔底气体的体积流量， s
8.7 填料塔 ④弧鞍与矩鞍——敞开型 优点： *气流阻力小； *表面利用率高; *液布均匀； *制造方便。 缺点： 弧鞍易套叠，强度差。
8.7 填料塔 工业填料合适尺寸：25mm
8.7 填料塔 ⑤金属矩鞍环： *流阻小,通量大; *表面利用率高; *强度高,液布好;
*传质效率高； *综合性能优于鲍尔环、矩鞍和阶梯环。
8.7 填料塔 ②计算方法：
L V ( ) V L
1 2
2 uF V 0.2 ( ) L uF u (0.5 ~ 0.8)uF 查泛点线 g L u 2 V 0.2 ( ) L g L p 动力消耗 Z 查压降线
③液气比一定，若填料因子 2 n1 ，则 uF 2
V (Y1 Y2 ) G ——塔的吸收负荷，kmol/s K Ya ZYm YmVT ——填料层体积，m3
注意：实验测定的吸收系数用于吸收或解吸塔 设计计算时，设计体系的物性、操作条件及设备性 能应与实验测定时的情况相同或相近。
8.5 吸收系数 2. 膜系数 kG a
1 1 1 1 1 1 K G a kG a HkLa kG a K G a HkLa
8.7 填料塔 ⑥球形——空心 优点： *结构对称，装填均匀； *气液分散性能好； *制造方便，多为塑料件。
缺点： 工业应用受限。
8.7 填料塔
8.7 填料塔 ⑦格栅——条状单元体 优点： *压降小；
*载荷重;
*防堵。 缺点：比表面积小。⑧波纹板
8.7 填料塔 二、填料塔流体力学性能
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L,t, x
h dh+h
x+dx L+dL t+dt
4 热量衡算微分方程
简化上式
因吸收剂用量与被吸收的溶质的量相比很大，
忽略dL变化的影响，则上式为：
Ldx=CmLLdt dx=CmLdt
即：tn
tn1
CmL
xn xn1
5 传质速率方程及填料层高度计算
对塔内某一微元段dh
气相：d Gy NAadh kya y yi dh
o
L
L min
解
吸yb
xb
剂 低浓端
E
逆流解吸塔
A
B
yb
L G
xb
x
b
xa
xa
ya
x
y
L G
x
xa
ya
解吸（脱吸）举例
例4 吸收－解吸联合操作系统如图所示。两塔填料层 高度均为7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解吸气量 G=300kmol/h ， 组 分 浓 度 为 ： yb=0.015 ， ya=0.045 ， yb=0，xb=0.095（均为摩尔分率），且知：吸收系统相 平衡关系为y = 0.15x，解吸系统相平衡关系为y = 0.6x。 试求：
设CmL ——溶液的平均摩尔热容。
——微分溶解热，即1kmol溶质溶解于
H
含量为x的大量溶液中所产生的热量。
吸收溶解热=d L x Ldx+ xdL
液体温度升高需热=CmLd Lt CmLLdt CmLtdL
吸收溶解热=液体温度升高需热
即 Ldx+ xdL=CmLLdt CmLtdL
2．物料衡算及操作线方程 全塔物料衡算
GB,y2 LS ,x2
GB
y1 1 y1
y2 1 y2
Ls
1
x1 x1
x2 1 x2
GB,y
LS,x
操作线方程：
GB，y1
LS ,x1
GB
y
1
y
y2 1 y2
Ls
x
1
x
x2 1 x2
操作线为一曲线
其中GB为惰性气体流率；LS为纯溶剂流率
0.0015
xb yb=0
yb=0.015 xb=0.095
G=300kmol/h
G=1000kmol/h
N OG
1 1 S
ln1
S
yb ya
ya ya
S
解吸（脱吸）举例
对吸收塔：
xa
xb
yb ya LG
0.095 0.015 0.0015 150 1000
0.005
S mG 0.15 1000 1
传质方向
Gy
Lx
❖全塔物料衡算、操作线方程、填料层高 度计算式与吸收时的完全相同
y
N OG
1 1 S
ln1
S
yb ya
ya ya
S
ya*
N OL
1
1
A
l
n1
A xa
xb
x
b
x
b
A
N OL SN OG
ya
❖最小气液比 G
L min
xa ya
xb yb
yb
G (1.2 ~ 2.0) G
吸
解
收
吸
塔
塔
7m
7m
1
1 1.2
ln1
1.2
0 0.6 0.095 0.045 0.6 0.095
液相：d Lx NAadh kxa xi x dh
底 d Gy
底 d Lx
H
顶
kya y yi
顶
kxa xi x
GB
y1 1 y1
y2 1 y2
Ls
x1 1 x1
x2 1 x2
§8.4.6 解吸（脱吸）
一．解吸方法：
高浓端
G ya L xa
(1) 吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数NOG；
(2) 解吸塔传质单元数NOG；
ya xa
(3) 若解吸气体流量减少为
xa ya
250kmol/h，则吸收塔气体
出口浓度ya又为多少？（其 余操作条件均不变，且气体
吸
解
收
吸
塔
塔
流量变化时，解吸塔HOG基本不变）
xb yb ,G
G,yb xb
解吸（脱吸）举例
1．减压解吸------闪蒸 2．应用解吸剂进行解吸 ----吸收的逆操作
传质方向常用的解吸剂有惰性气体水蒸气或贫气等GyLx
(1)气提------解吸剂用惰性气体或贫气
(2)汽提或提馏-----解吸剂用水蒸汽
解
吸剂yb
xb
低浓端
逆流解吸塔
§8.4.6 解吸（脱吸）
高浓端
G ya L xa
二．低浓气体解吸时 特点：
yb=0 G=300kmol/h
N OG
1 1 S
ln1
S
yb ya
ya ya
S
解吸（脱吸）举例
(2) 求解吸塔传质单元数NOG
S mG 0.6 300 1.2
L
150
N O G
1
1 S
ln1
S
y b y a
mxa mxa
S
ya xa L=150kmol/h
xa
ya=0.045
L
150
N OG
yb ya
mxa mxa
1
0.015 0.15 0.005 1 0.0015 0.15 0.005
18
ya xa L=150kmol/h
xa
ya=0.045
吸
解
收
吸
塔
塔
7m y=0.15x
7m y=0.6x
xb yb=0.015 xb=0.095 G=1000kmol/h
3．最小液气比
y1 y2
LS GB
min
1 y1 x1e
1 y2 x2
Y
1 x1e 1 x2
y1
B
B
P
y2 A
0 x2
x1e
4 热量衡算微分方程
简化处理：忽略溶剂汽化热、热损失及气温升高需热。 对微元体作热量衡算：在上述简化的基础上热量衡算实质
上为液相体系的热量衡算。即吸收溶解热全部用于液体温度 的升高。
高浓气体吸收
1.特点： (1)气相流率G沿塔高有明显变化，至于液相流率，则 仍可作为常数。操作线不为直线。
(2)气相传质系数在全塔范围内不再为一常数， 至 于液相传质系数，由于液相流率变化不显著，则仍 可作为常数。
(3)热效应对相平衡关系的影响不可忽略。平衡线可 能不为直线。
溶解热导致液相温度升高，相平衡常数增大，不 利于吸收。
液相：d Lx NAadh kxa xi x dh
底 d Gy
底 d Lx
H
顶 kya y yi 顶 kxa xi x
求解方法：
传质单元法及逐段计算法
传质单元法
因
d Gy
d
GB 1
y y
GB
dy
1 y 2
G dy 1 y
N Aadh kya y yi dh
解： (1) 求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数NOG 对整个流程（包括两塔）作物料衡算，可得：
G yb ya G ya yb
ya
yb
G G
y
a
yb
0.015 300 0.045 0
1000
ya xa L=150kmol/h
xa
ya=0.045
吸
解
收
吸
塔
塔
7m y=0.15x
7m y=0.6x