1、化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室本章要點：吸收過程的氣液相平衡關系傳質機理吸收速率吸收塔的計算：物料衡算，吸收劑用量計算，塔徑，填料層高度計算化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室吸收定義： 使混合氣體與選擇的某種液體相接觸時,利用混合氣體中各組分在該液體中溶解度的差別,有選擇的使混合氣體中一種或幾種組分溶于此液體而構成溶液,其它未溶解的組分仍保管在氣相中,以到達從混合氣體中分別出某些組分的目的。 吸收塔混合氣體溶液尾氣吸收劑化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室一、吸

2、收的根據和目的根據：利用混合氣體中各組分在液體中溶解程度的差別,溶解程度大的被吸收,難溶的那么被留下了。 作用：1原料氣的凈化。2有用組分回收。3制備有用溶液。4廢氣治理。化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室二、工業吸收過程必需處理問題：1、選擇適宜的吸收劑；2、提供適宜的氣液傳質設備；3、吸收劑的再生循環運用。吸收塔解吸塔化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室三、吸收設備中氣液兩相接觸方式1、板式塔2、填料塔四、吸收操作的分類按能否有化學反響分:物理吸收、化學吸收按有無明顯溫度變化分:等溫吸收、非等溫吸收按組分

3、數分:單組分吸收、多組分吸收按濃度分:低濃度氣體吸收、 高濃度氣體吸收本章主要討論:低濃度單組分等溫的物理吸收。化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室一、相組成的表示方法1、 質量分率 w 和摩爾分率x定義：混合物中某兩個組分的質量(摩爾比。mmwAAnnxAABBAAAAMwMwMwABBAAAAAxxMxMxMw化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室2 2、質量濃度和摩爾濃度、質量濃度和摩爾濃度定義：定義：VncVmiiiiiiiiiiMcVMnVm關系：化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化

4、職業技術學院化原教研室3 3、質量比和摩爾比、質量比和摩爾比 定義：混合物中某兩個組分的質量摩爾比。 換算關系BAmmWBAnnXWWw1XXx1BAMMXW 化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室4 4、氣體混合物、氣體混合物PpyAARTpVncAAABABAPpnnY化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室一分子分散和菲克定律分子分散：在一相內部有濃度差的條件下，由于分子的無規那么熱運動而呵斥的物質傳送景象。菲克定律DAB:分散系數,m2/s；dCA/dz:物質A的濃度梯度,kmol/m4;JA:分子分散通量，

5、kmol/(m2 s)dzdCDJAABA化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室二氣相中的穩定分子分散1、等分子反向分散21AAAppRTZDN2、一組分經過另一停滯組分的分散21AABmAppRTZPDPN化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室三液相中的穩定分子分散 液相中的分散速度遠遠小于氣相中的分散速度，而且發生等分子反向分散的時機很少，一組分經過另一停滯組分的較多見。21AAsmAcczcCDN四分散系數 均由實驗測定。化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室五對流傳質

6、1、渦流分散憑藉流體質點的湍動和旋渦來傳送物質的景象。dzdcDDJAE2、對流傳質 發生在流動著的流體與相界面之間的傳質過程。在滯流內層主要是分子分散。在過渡層既有分子分散,也有對流分散。在湍流主體中主要是對流分散,阻力很小,可以忽略,即以為濃度一致。化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室六吸收過程的機理雙膜實際的根本論點如下：1 在氣液兩流體相接觸處,有一穩定的分界面,叫相界面。在相界面兩側附近各有一層穩定的氣膜和液膜。這兩層薄膜可以以為是由氣液兩流體的滯流層組成,即虛擬的層流膜層,吸收質以分子分散方式經過這兩個膜層。2 全部濃度變化集中在這兩個膜層

7、內。3 在相界面處,氣液濃度達成平衡,即界面上沒有阻力。經過以上假設,就把整個吸收過程簡化為,吸收質經過雙膜層的過程,吸收阻力就是雙膜的阻力。故該實際又稱為雙膜阻力實際。化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室一、氣體在液體中的溶解度 在一定溫度下,使某一定量氣體與一定量液體溶劑在密閉容器中接觸,溶質向溶劑中轉移。經過足夠長的時間,氣、液相濃度不在改動,宏觀上傳質過程停頓,達成平衡。微觀上是氣體進出液體的分子數相等,故稱相際動平衡,簡稱相平衡。 到達平衡時,氣相中溶質的壓力稱當時條件下的平衡分壓pA,而液相中所含溶質氣體的濃度既為當時條件下的氣體在液體中的

8、溶解度。 氣體在液體中的溶解度闡明一定條件下吸收過程能夠到達的極限程度。溶解度曲線：1、2、3化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室二、亨利定律 當總壓不高時,在一定溫度下,稀溶液上方氣體溶質的平衡分壓與溶質在液相中的摩爾分率成正比,這就是亨利定律。其表達式為: p*=ExE:亨利系數,由實驗測定，單位與壓強單位一致。T E 溶解度在同一溶劑中，難溶氣體的E值很大，易溶氣體的E值那么很小。化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室亨利定律的不同表達方式： p*=c/HH:溶解度系數,單位:kmol/(kN m)H=/E

9、ms y*=mxm:相平衡常數總壓P一定時y*=p*/P=(E/P)x=mx m=E/PT p m溶解度化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室 y*=mx亨利定律是稀溶液定律,那么x很小,1+1-mX=1那么 Y*=mXYYy1XXx1XXmYY11*XmmXY)1 (1*化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室二、相平衡與吸收的關系1、判別過程進展方向 x=0.05 y=0.1 y*=0.94x y*=0.940.05=0.047 y 吸收 x*=0.1/0.94=0.106 x 吸收 x=0.1 y=0.05 y

10、*=0.10.94=0.094 y 解吸 x*=0.05/0.94=0.053 1/kLH，那么 KG=kG吸收阻力主要集中在氣膜中,這種吸收稱為氣膜控制。例如:用水吸收氨,氯化氫氣體對于難溶氣體,H很小,H/kG75mm LWmin=0.12m3/mh假設限于消費條件,所采用的噴淋密度使潤濕率低于上述規定數值時,就要增高填料層作為補償,即按正常方法算出的填料層高度再除以填料外表效率表表由圖7-31查查得此外,為保證填料潤濕均勻,還應留意使塔徑與填料尺寸之比大于8,即選用填料不宜過大,以免使填料與塔壁之間存在額外空隙,而易于出現壁流景象化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職

11、業技術學院化原教研室三三 壓力降壓力降以圖以圖7-30計算計算P。假設假設P超出工藝要求時超出工藝要求時,那么按那么按P由圖由圖7-30反求反求氣速氣速u,再重算塔徑再重算塔徑D普通常壓塔普通常壓塔:P=147-490Pa/m填料層填料層真空塔真空塔:P78Pa/m填料層填料層四四 填料高度填料高度1 傳質單元法傳質單元法2 等板高度法等板高度法化工原理化工原理 蘭州石化職業技術學院化原教研室蘭州石化職業技術學院化原教研室7-4 填料塔與板式塔的比較填料塔與板式塔的比較1 操作范圍操作范圍2 物料要求和清洗物料要求和清洗3 溫度要求安裝的安裝難易溫度要求安裝的安裝難易4 規模規模5 準確可靠性準確可靠性6 造價造價7 對易氣泡的物系的適用情況