【学习课件】第二章吸收(下册)

传质速率N：单位时 间、单位传质面积上 通过的物质量”。在 只有等分子反方向扩 散的传质过程中，传 质速率=扩散通量
（１） 分离和净化原料气 （原料气在加工以前，其中无用 的或有害的成分都要预先除去）。 （２）．分离和吸收气体中的有用组分 。 （３）．制取液体产品 。 （４）．废气的治理 。
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吸收的分类
吸收
物理吸收： 溶质不与溶剂发生明显的化学反应
化学吸收：溶质与溶剂发生明显的化学反应
吸收
当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶
液上方气相中溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着
p 如下的关系： i
Exi
式中: Pi* --溶质A在气相中的平衡分压, kPa
xi--溶质在液相中的摩尔分率 , E—亨利系数， kPa
p 亨利定律其它几种表达形式: i
yi mxi
Yi
ci
mH Xi
（重点）
X 液 液相 相中 中溶 溶剂 质的 的摩 摩尔 尔 1数 数 xx
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Y 气气相相中中惰溶性质气的体摩的 数尔摩 1数尔 yy
亨利定律各系数之间的关系: 2.1.3 吸收剂的选择：P85
H s
EM s
mE P
１.对被吸收的组分要有较大的溶解度，且有较好的选择性。
Y 4 .9 X 7 4 .9 7 0 .0 0 0 .0 29 Y 5 吸收 8
XY 0.10.002X1 4.9 7 4.9 7
当液相组成 X0.003 X X
该过程为解吸过程。
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2．确定传质的推动力
在吸收过程中，通常以实际 的气、液相组成与其平衡组 成的偏离程度来表示吸收过 程推动力。实际组成偏离平 衡组成越远，过程推动力越 大，过程速率也越快。
Yi Yi(或X ） iXi 吸收过程
Yi Yi(或X ） iXi 平衡过程
Yi Yi(或X ） iXi 解吸过程
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例题：在总压为101.3kPa，温度为30℃的条件下，二氧化硫组 成为Y=0.1的混合空气与二氧化硫组成分别为X=0.002和 X=0.003的水溶液接触，试判断过程进行的方向。已知操作条 件下气、液平衡关系为Y=47.9X。
溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在气 相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从相平 衡关系。
加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。 但加压、减压费用太高一般不采用。
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2ห้องสมุดไป่ตู้1-2 亨利定律 （适用于稀溶液）
用液体吸收气体中某一组分，是该组分从气相转移到液相的传 质过程。它包括：
（1）该组分从气相主体传递到气、液两相的界面。
（2）在相界面上溶解而进入液相。
（3）从液相一侧界面向液相主体传递。
在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。
分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分子 热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分子扩 散。
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2.1 气体吸收的相平衡关系
2-1-1 气体的溶解度
在一定温度和压力下，气液两相接触时将发生溶质气体向液 相转移，使其在液相中的浓度增加，当长期充分接触后，液相 中溶质浓度不再增加达到饱和，这时两相达到相平衡。此时， 溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度。简称为溶解度。
湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动 （湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍流 扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流扩散。
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2-2-1 分子扩散与费克定律
A、B分子在浓度差的作用下，向低浓区作分子 扩散。由于容器中P始终恒定，可知: 右移的A分子数=左移的B分子数。
以气相表示的吸收过程推动力
以液相表示的吸收过程推动力
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YYi Yi
XXiXi
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3 指明传质过程的极限
在一定的操作条件下，当气液两相达到平衡时，过程即行 停止，可见平衡是过程的极限 。
在工业生产的逆流填料吸收塔中，即使填料层很高，吸收剂
用量很少的情况下，离开吸收塔的吸收液组成也不会无限增
大，其极限是与进塔气相组成成平衡 当吸收剂用量大，气体流量小时，即使
X 1,m ax
Y1 m
填料层很高，出塔气体组成也不会低于 与吸收剂入口组成成平衡的气相组成
Y2,minmX2
相平衡关系限制了吸收剂出塔时的最高浓度和气体混合物出 塔时的最低浓度。
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2.2 传质机理与吸收速率
２.要有较低的蒸气压，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失
３ 要有较好的化学稳定性，以免使用过程中变质。
４ 腐蚀性要小,以减小设备费用和维修费。
5 吸收后的溶剂应易于再生。
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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
不平衡的气液两相接触后所发生的传质过程是吸收还是解 吸，取决于相平衡关系。
单组分吸收：混合气中只有一个组分被吸收 多组分吸收：混合气体中有两个或多个组分被吸收
等温吸收：在吸收的过程中，温度变化很小
吸收 非等温吸收：吸收过程中温度发生显著地变化
本章重点：单组分等温物理吸收
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吸收操作必须解 决的问题包括：选 择合适的溶剂、提 供气液接触的场所 和溶剂的再生。
第2章 吸收
本章重点：填料吸收塔的工艺计算
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吸收 ：利用气体中各组分在溶剂中溶解度的差异而分离气体 混合物的操作称为吸收。
所用溶剂称为吸收剂（S）。气体中被溶解的组分称为吸收质 或溶质（A） 。不被溶解的组分称为惰性气体或载体（B） 。
吸收操作的依据：混合气体中各组分溶解度的不同。 吸收操作的目的
这是一个非稳态分子扩散过程
扩散速率（扩散通量）：单位时间、单位面积通过
扩散传递的物质量。
费克定律 :
JA
DAB
dCA dZ
JA---组分A在Z方向上的扩散速率，kmol/(m2.s)
式中负号表示扩散沿着组分浓度降低的方向进
行 在等分子反方向扩散时，有：JA=-JB
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2-2-2 气相中的稳定分子扩散 1、等分子反向扩散