《第五章吸收2F教程教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章吸收2F教程教案（204页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化 工 原 理Unit Operations of Chemical Engineering湖北师院卢 莲 英生物技术专业生物技术专业3/28/20221化工原理 第五章 吸收第五章第五章 吸收吸收Absorption3/28/20222化工原理 第五章 吸收n教学目标教学目标n1、了解气体吸收的工业应用、传质方式、基、了解气体吸收的工业应用、传质方式、基本计算、吸收设备的构造及性能特点和发展趋本计算、吸收设备的构造及性能特点和发展趋势等。势等。n2、理解相平衡关系，并利用相平衡关系分析、理解相平衡关系，并利用相平衡关系分析和判断过程进行的方向、限度和难易程度。和判断过程进行的方向、限度和难易
2、程度。n3、掌握吸收的分离原理、适宜条件的选择、掌握吸收的分离原理、适宜条件的选择、影响因素等。影响因素等。n4、吸收塔的计算：物料衡算，吸收剂用量计、吸收塔的计算：物料衡算，吸收剂用量计算，塔径，填料层高度计算算，塔径，填料层高度计算n授课学时授课学时n10学时学时3/28/20223化工原理 第五章 吸收第一节第一节 概述概述n一、传质过程一、传质过程n二、吸收操作及应用二、吸收操作及应用n三、工业吸收过程三、工业吸收过程n四、吸收传质设备四、吸收传质设备n五、吸收操作的分类五、吸收操作的分类n六、吸收剂的选用六、吸收剂的选用n七、吸收操作的经济性七、吸收操作的经济性n八、吸收计算引论八、
3、吸收计算引论主目录主目录3/28/20225化工原理 第五章 吸收利用某种性质利用某种性质分离过程在全厂的设备投资分离过程在全厂的设备投资费和操作费上占很大比重。费和操作费上占很大比重。对一典型的化工厂，分离设对一典型的化工厂，分离设备的投资占备的投资占60-7060-70，分离过，分离过程的能耗约占程的能耗约占3030。转下页转下页-在浓度差、温度差、压力在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下，从一处向差等推动力作用下，从一处向另一处的转移过程。包括相内另一处的转移过程。包括相内传质和相际传质两类。传质和相际传质两类。主目录主目录 次目录次目录3/28/20226化工原理 第五章 吸收可被可
4、被利用利用于分于分离的离的性质性质物理化学生物学力学性质密度、表面张力、尺寸、质量等密度、表面张力、尺寸、质量等如重力沉降、过滤如重力沉降、过滤热力学性质熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、溶解度、分配系数等。如吸收、精馏溶解度、分配系数等。如吸收、精馏电、磁性质电导率、介电常数、迁移率、电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度、磁化率等电荷、淌度、磁化率等输送性质扩散系数、分子飞行速度扩散系数、分子飞行速度反应速度性质反应速度常数反应速度常数热力学性质反应平衡常数、化学吸附平衡常数、反应平衡常数、化学吸附平衡常数、离解常数、电离电位离解常数、电离电位生物学亲和
5、力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数主目录主目录 次目录次目录3/28/20227化工原理 第五章 吸收化工生产中的常规分离方法化工生产中的常规分离方法主目录主目录 次目录次目录3/28/20228化工原理 第五章 吸收表表5-1 物系分离方法及依据物系分离方法及依据主目录主目录 次目录次目录3/28/20229化工原理 第五章 吸收一、传质过程一、传质过程mass transfern传质过程是指传质过程是指物质物质借借扩散作用扩散作用通过相界通过相界面从面从一相迁移至另一相一相迁移至另一相的过程，如下图的过程，如下图图图5-1主目录主目录 次
6、目录次目录3/28/202210化工原理 第五章 吸收物质传递的三个步骤：物质传递的三个步骤：n1、扩散物质从一相的、扩散物质从一相的主体扩散到两相界面主体扩散到两相界面（单相中的扩散）；（单相中的扩散）；n2、在界面上的扩散物、在界面上的扩散物质从一相进入另一相质从一相进入另一相（相际间传质）；（相际间传质）；n3、进入另一相的扩散、进入另一相的扩散物质从界面向该相的主物质从界面向该相的主体扩散（单相中的扩散）体扩散（单相中的扩散）。主目录主目录 次目录次目录惰性组分惰性组分 吸收剂吸收剂 溶质溶质 相界面相界面ABCD气体混合物气体混合物液体液体S3/28/202211化工原理 第五章 吸
7、收什么叫吸收操作呢？做有机、无机实验时，我们常用洗气瓶，洗去气体中的某个成份。如果要除去含酸的气体，我们在洗气瓶中装上碱液。这就是吸收的例子。 主目录主目录 次目录次目录3/28/202212化工原理 第五章 吸收 当我们打开碳酸饮料瓶口时，就有气体冲出。这是气体的反溶解，这就是碳酸气的解吸。 主目录主目录 次目录次目录3/28/202213化工原理 第五章 吸收 吸收塔混合气体溶液尾气吸收剂二、吸收操作及应用二、吸收操作及应用n处理对象：处理对象：气体混合物气体混合物n吸收操作分离依据吸收操作分离依据：混合：混合物各组分在某种溶剂（吸物各组分在某种溶剂（吸收剂）中收剂）中溶解度（或化学溶解度
8、（或化学反应活性）的差异反应活性）的差异。n溶质溶质n惰性组分惰性组分n吸收液吸收液图图5-2主目录主目录 次目录次目录3/28/202214化工原理 第五章 吸收1制取产品制取产品例如，用例如，用98%的硫酸吸收的硫酸吸收SO3气体制取气体制取98%硫酸；用水吸收氯化氢硫酸；用水吸收氯化氢制取制取31%的工业盐酸；用氨水吸收的工业盐酸；用氨水吸收CO2生产碳酸氢铵等。生产碳酸氢铵等。2从气体中回收有用的组分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。苯等。3除去有害组分以净化气体除去有害组分以净化
9、气体主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。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；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、燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱冶炼废气等脱SO2等。等。吸收操作的应用吸收操作的应用主目录主目录 次目录次目录3/28/202215化工原理 第五章 吸收吸收塔解吸塔三、工业吸收过程三、工业吸收过程n必须解决问题必须解决问题：n1、选择合适的吸收、选择合适的吸收剂；剂；n2、提供合适的气液、提供合适的气液传质设备；传质设备；n3、吸收剂的再生循、吸收剂的再生循环使用。环使用。图图5-3主目录主目录
10、次目录次目录3/28/202216化工原理 第五章 吸收四、吸收四、吸收( (传质传质) )设备设备n图5-4 填料塔n图5-5 板式塔降液管液体塔板气体液体气体填料层气体液体气体液体主目录主目录 次目录次目录1 1、吸收设备、吸收设备-塔设备塔设备 3/28/202217化工原理 第五章 吸收2吸收流程吸收流程单一吸收塔流程：单一吸收塔流程： 从合成氨原料气中回收从合成氨原料气中回收COCO2 2的流程的流程主目录主目录 次目录次目录3/28/202218化工原理 第五章 吸收2吸收流程吸收流程多塔吸收流程多塔吸收流程 次目录次目录主目录主目录3/28/202219化工原理 第五章 吸收相界
11、面相界面ABCD气体混合物气体混合物液体液体S惰性组分惰性组分 吸收剂吸收剂 溶质溶质 本章要介绍的本章要介绍的五、吸收操作的分类五、吸收操作的分类次目录次目录主目录主目录3/28/202220化工原理 第五章 吸收5其它其它-无毒、无腐蚀性、不易燃烧、无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，并具有不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性等要求。化学稳定性等要求。1溶解度溶解度-对溶质组分有较大的溶解度对溶质组分有较大的溶解度2选择性选择性-对溶质组分有良好的选择性，对溶质组分有良好的选择性，即对其它组分基本不吸收或吸收甚微，即对其它组分基本不吸收或吸收甚微，3挥发性挥发性-应不易挥发应不易挥发
12、4黏性黏性-黏度要低黏度要低六、吸收剂的选用六、吸收剂的选用次目录次目录主目录主目录3/28/202221化工原理 第五章 吸收七、吸收操作的经济性七、吸收操作的经济性 n1、吸收、吸收操作费用操作费用：n(1) 气液两相流经吸收设备的能量消耗，指泵送液体、气液两相流经吸收设备的能量消耗，指泵送液体、风机送气的能耗。风机送气的能耗。n(2)溶剂的挥发损失和变质损失。溶剂的挥发损失和变质损失。n(3)溶剂的再生费用，即解吸操作费，此项所占的比例溶剂的再生费用，即解吸操作费，此项所占的比例最大。最大。n2、吸收、吸收设备费用设备费用：n吸收塔及辅助设备（泵、风机、加热器、冷却器等）吸收塔及辅助设备
13、（泵、风机、加热器、冷却器等）的费用。吸收设备分为板式塔的费用。吸收设备分为板式塔tray tower与填料塔与填料塔packed towern3、吸收操作的经济性是由、吸收操作的经济性是由总费用（即操作费用加设总费用（即操作费用加设备费用）备费用）来衡量的。来衡量的。n最经济的吸收操作应是操作费用与设备费用之和即总最经济的吸收操作应是操作费用与设备费用之和即总费用为最小。费用为最小。主目录主目录 次目录次目录3/28/202222化工原理 第五章 吸收一、首先想到与分离的物系性质有关。某溶剂对某一、首先想到与分离的物系性质有关。某溶剂对某溶质的溶解度越大，越易吸收，溶质的溶解度越大，越易吸收
14、，Z会越小。这与分子会越小。这与分子间的力有关，即间的力有关，即物系的相平衡关系物系的相平衡关系。二、与传质相界面的面积有关。单位体积填料提供二、与传质相界面的面积有关。单位体积填料提供的有效传质面积越大，达到相同分离要求的的有效传质面积越大，达到相同分离要求的Z会越小。会越小。此即与填料的形状有关。衡量填料形状的因素，可此即与填料的形状有关。衡量填料形状的因素，可用用传质速率传质速率与传质系数表达。与传质系数表达。三、若物系相同，填料形状亦相同，但处理的原料三、若物系相同，填料形状亦相同，但处理的原料气量气量G和原料气的进出口组成不同，所以又与之有关，和原料气的进出口组成不同，所以又与之有关
15、，此即与此即与物料衡算物料衡算有关。下面将分有关。下面将分相平衡关系、传质相平衡关系、传质速率、物料衡算等三个方面来展开吸收过程。速率、物料衡算等三个方面来展开吸收过程。 主目录主目录 次目录次目录八、吸收计算引论八、吸收计算引论3/28/202223化工原理 第五章 吸收第二节第二节 气液相平衡气液相平衡(Gas Liquid Equilibrium)n一、平衡溶解度一、平衡溶解度n二、亨利定律二、亨利定律n三、相平衡关系在吸收过程中的应用三、相平衡关系在吸收过程中的应用主目录主目录3/28/202224化工原理 第五章 吸收n气体气体吸收过程实质吸收过程实质上是上是溶质组分溶质组分自自气相
16、气相通过相通过相界面界面转移转移（迁移）到（迁移）到液相液相的过程。现将气体吸的过程。现将气体吸收中的传质过程与传热过程相对照来研究两个收中的传质过程与传热过程相对照来研究两个问题：问题：n(1)、气体吸收过程的推动力气体吸收过程的推动力是什么？（传热是什么？（传热过程的推动力：温差）过程的推动力：温差）n(2)、若气液两相能充分完全的接触，则、若气液两相能充分完全的接触，则吸收吸收过程的极限过程的极限是什么？（传热过程的极限：是什么？（传热过程的极限：T=t）主目录主目录 次目录次目录3/28/202225化工原理 第五章 吸收 一、平衡溶解度一、平衡溶解度n在一定温度下在一定温度下,使某一定量气体与一定量液体溶使某一定量气体与一定量液体溶剂在密闭容器中接触剂在密闭容器中接触,溶质向溶剂中转移。经过溶质向溶剂中转移。经过足够长的时间足够长的时间,气、液相浓度不再改变气、液相浓度不再改变,宏观上宏观上传质过程停止传质过程停止,达成平衡。达成平衡。微观上是气体进出液微观上是气体进出液体的分子数相等体的分子数相等,故称相际动平衡故称相际动平衡,简称相平衡。简称相平衡。n 达到平衡时达到平衡
