化工原理吸收教案

1、第八章吸收第一節(jié)概述、基本概念: 吸收：是利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的一個單元操作I吸收劑 t_Cs）吸收嬴吸收塔混合氣體、吸收過程如下|（A+S） 吸收操作過程示意圖三、吸收操作的應(yīng)用四、吸收操作分類五、吸收：溶質(zhì)A由氣相轉(zhuǎn)入液相；脫吸傳質(zhì)：溶質(zhì)A由液相轉(zhuǎn)入氣相；除了制取溶液產(chǎn)品等少數(shù)情況只需單獨(dú)進(jìn)行吸收外，一般都需要對吸收后的 溶液繼續(xù)脫吸，使溶劑再生，能夠循環(huán)使用，同時也得到有價值的溶質(zhì)。六、吸收與解吸的操作流程脫苯煤氣脫吸塔9 1fill I到III直摟蒸溝 從焦?fàn)t氣中回收莖的流程示意圖吸收劑的選擇: 溶解度大，選擇性好第二節(jié)吸收的基本理論溶解度曲線：溶質(zhì)的平衡氣、液相含量分

2、別用分壓和濃度表示時，平衡曲線又稱為溶解度曲線；1溫度低對吸收有利2壓力高對吸收有利012 345 67 K 9 1.0 I/kmobiir3圖9 3 293K時幾種氣體在水中的溶解度曲線 亨利定律在一定的溫度和平衡狀態(tài)下，稀溶液中氣體溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓與其在 液相中的摩爾分率成正比；用公式表示；p*=Ex1亨利系數(shù)E與溫度有關(guān)，TT ET，溶解度對吸收不利。2 易溶氣體E難溶氣體E溶質(zhì)在液相中的含量用摩爾濃度表示時（x=ca/C）:P*=ca/H易溶氣體H >> 難溶氣體H溶質(zhì)的平衡氣、液相組成均用摩爾分率表示:y=m x亨利定律適用于低濃氣體。六、思考題工程上如何將溶質(zhì)從吸

3、收劑中釋放出來？第二節(jié)、吸收傳質(zhì)速率方程(一)雙膜理論A以分子擴(kuò)散的方1、氣液兩相之間存在穩(wěn)定的相界面，兩側(cè)各有一個停滯膜, 式通過此兩膜；2、在相界面處氣液兩相相互平衡；3、兩相之間傳質(zhì)阻力全部集中在滯流膜內(nèi)。(J雙膜模型雙翼模型的主要論點(diǎn)如下撰94 ，滄相界面惘側(cè)的跋度分布 1以修模型，(一)相際傳質(zhì)速率方程1 .氣膜吸收速率方程 以分壓表示推動力kG的D PNa(p - Pi) =kG(p- Pi) =(p- Pi)/(1/kG)RTZg PBm一以分壓差為推動力 氣相給質(zhì)系數(shù)， kmol/m2?s?kPa;kG 二 D PRTZg PBm以摩爾分?jǐn)?shù)差表示推動力NA=ky(y-y i)=

4、 (y-y i)/(1/k y)ky以摩爾分?jǐn)?shù)差為推動力的氣相給質(zhì)系數(shù)，kmol/m2?s;2.液膜吸收速率方程 以摩爾濃度表示推動力一 DC /N A-(G- c) -kL(ci- c) -(ci- c) /(1/kL )ZL csmkL =DCZ LcskL以摩爾濃度差為推動力的液相給質(zhì)系數(shù)，m/s;以摩爾分率表示推動力NA=kx(xi-x) = (x i-x)/(1/k x)kx以摩爾分?jǐn)?shù)差為推動力的液相給質(zhì)系數(shù)，kmol/m2?s;3.界面濃度0c Ci"界面濃度的被液蹴度N=kG (p-p i) = k L(Ci-c) 平衡關(guān)系：Pi = f ( c i )作圖確定界面濃度

5、在低濃情況下，亨利定律適用，yi=mx與 ky(y-y i) =kx(xi-x)聯(lián)立，可解出界面濃度yi與xi4.總吸收系數(shù)及總吸收速率方程1)、以p-p*表示總推動力的總吸收速率方程N(yùn) a = K G(p-p*) = (p-p*) / (1/ Kg)氣相吸收速率方程：Na = "(p - pi) = (p - pi)/(1/kG)液相吸收速率方程：Na = kL(Ci -Cl) =(G -Cl)/。/"平衡關(guān)系符合亨利定律：NA;=kL(Ci -c) ； = kLH(R - p*)= (Pi -p*)/(1/HkL)1/根據(jù)串聯(lián)過程特點(diǎn)可得：1 _ 11Kg 二 kG H

6、kL對易溶氣體，H值很大，1/HkL << 1/k g K g? kG ;傳質(zhì)阻力主要集中在氣膜之內(nèi)，吸收過程稱為“氣膜控制”。減小氣膜阻力 有利于強(qiáng)化吸收操作。傳質(zhì)阻力主要集中在液膜之內(nèi)，吸收過程稱為“液膜控制”。減小液膜阻力 有利于強(qiáng)化吸收操作。2)、以c*-c表示總推動力的總吸收速率方程N(yùn) A = K L(c*-c) = (c*-c) / (1/ KL)3)、以y-y*表示總推動力的總吸收速率方程N(yùn)A=Ky(y-y *)=(y-y *)/(1/K y)4)、以X*-X表示小推動的總吸收速率方程N(yùn)A=Kx(x*-x)=(x *-x)/(1/K x)5)、速率方程說明 速率方程中

7、吸收系數(shù)(或阻力)與吸收推動力單位必需統(tǒng)一；在實(shí)際吸收計算中，上述各方程只能描述定態(tài)操作時吸收塔任一橫截面上 的速率關(guān)系； 總傳質(zhì)系數(shù)K與分給質(zhì)系數(shù)k和H等有關(guān)，k還與流速等有關(guān)，只有在低 濃度吸收中，總系數(shù)K在整個吸收塔內(nèi)才可近似當(dāng)作常數(shù)處理。各速率方程計算的M數(shù)值相同，低濃度吸收常用總速率方程，高濃度吸 收必須使用分速率方程；自己寫出其它濃度推動力的分傳質(zhì)速率方程和總傳質(zhì)速率方程；四. 思考題1)工程上氣膜吸收常見還是液膜吸收常見？2)對于氣膜吸收和液膜吸收，如何提高總傳質(zhì)系數(shù)?第三節(jié)吸收過程的計算一、物料衡算和操作線方程低濃吸收的全塔物料衡算G yb - ya )： = L 刈-xa最小

8、液氣比) minyb - ya*Xb -Xa 實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.1-2倍。全塔物料衡算式的主要應(yīng)用：確定吸收劑用量；計算吸收塔出塔氣體、液體的溶質(zhì)含量等五.思考題1 .若操作線的斜率比平衡線的斜率小，吸收塔的最大吸收率為多少?第四節(jié)、填料吸收塔填料層高度ybdyKya ya y - y*yb dykyaa y - yiL % dxKxa xa x -xL xb dxkxa Xa xi -x體積傳質(zhì)系數(shù)Kya, Kxa, kxa, kya kmol/m3 s作為一個系數(shù)平衡線為直線1.對數(shù)平均推動力法適用條件：平衡線為直線，不一定過原點(diǎn)Gyb - yaKyaym對數(shù)平均推動力為塔頂 推動力和塔底推動力的 對數(shù)平均值Wb - YaWayb - -m>b2 .吸收因數(shù)法 適用條件：平衡線是直線，而且過原點(diǎn)Nog=