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1、目录目录 第九章第九章 吸收吸收第一节 概述一、什么是吸收二、吸收的目的三、吸收分类四、吸收设备及流程五、吸收剂的选择1化工原理电子教案化工原理电子教案/目录目录目录目录 第九章第九章 吸收吸收第二节 气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线二、亨利定律 第三节 吸收过程模型及吸收速率方程 一、双膜模型 二、吸收速率方程 第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算 一、物料衡算和操作线方程 二、吸收剂用量的确定 三、塔径的计算 四、填料层高度的计算2化工原理电子教案化工原理电子教案/目录目录目录目录 第九章第九章 吸收吸收习题课 第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算 五、高浓气体吸收 六、解吸 第五
2、节 其他类型的吸收简介第三版第18次印刷的教材更正第九章小结3化工原理电子教案化工原理电子教案/目录目录化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第一节第一节 概述概述二、吸收的目的二、吸收的目的1制取产品制取产品例如，用98%的硫酸吸收SO3气体制取98%硫酸；用水吸收氯化氢制取31%的工业盐酸；用氨水吸收CO2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苯等。3除去有害组分以净化气体除去有害组分以净化气体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
3、或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳； 燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱SO2等。5化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第一节第一节 概述概述三、吸收分类三、吸收分类相界面相界面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6化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章请点击观看动画请点击观看动画第一节第一节 概述概述四吸收设备及流程四吸收设备及流程1 1、吸收设备、吸收设备-塔设备塔设备 7化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章3吸收过程及设备 8化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第一节第一节
4、概述概述2吸收流程吸收流程单一吸收塔流程：单一吸收塔流程： 吸收剂常常需要回收再利用9化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章4吸收流程 吸收与解吸流程吸收与解吸流程含苯煤气含苯煤气脱苯煤气脱苯煤气洗油洗油苯苯水水过热蒸汽过热蒸汽加加热热器器冷冷却却器器10化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第一节第一节 概述概述2吸收流程吸收流程多塔吸收流程多塔吸收流程 11化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第一节第一节 概述概述五吸收剂的选择五吸收剂的选择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
5、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4黏性黏性-黏度要低黏度要低12化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第二节第二节 气液相平衡气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线一、溶解度及溶解度曲线( (对双组分气体对双组分气体) ) 气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为溶解度溶解度，记作，记作对双组分气体吸收，所有变量共对
6、双组分气体吸收，所有变量共4个：个：温度温度T、总压、总压P、气相组成、溶解度、气相组成、溶解度-独立变量只有独立变量只有3个，例如：个，例如：T、P、pA在几个大气压以内、温度在几个大气压以内、温度T一定条件下，一定条件下，（溶解平衡）（溶解平衡）13化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章第二节第二节 气液相平衡气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线一、溶解度及溶解度曲线上述具体函数关系目前尚无法理论推得，需通过实上述具体函数关系目前尚无法理论推得，需通过实验方法对具体物系进行测定。验方法对具体物系进行测定。如下图示出了四种气体在如下图示出了四种气体在20 C下在水中溶解度曲线。下在水
7、中溶解度曲线。 14化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章难溶体系难溶体系溶解度适中体系溶解度适中体系 易溶体系易溶体系说明：说明：（1 1）不同气体的溶解）不同气体的溶解度差异很大度差异很大（2）对于稀溶液或极）对于稀溶液或极稀溶液，溶解度曲线近稀溶液，溶解度曲线近似为直线，即似为直线，即-亨利定律亨利定律pA=723cApA=25.5cApA=0.36cApA=0.0136cA15化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章二、亨利定律二、亨利定律通常由实验测定。可从有关手册中查得。通常由实验测定。可从有关手册中查得。如如图图，H越越大大，表表明明在在相相同同的的pA下下
8、cA*越小，故越难溶。越小，故越难溶。T ，H P在在几几个个大大气气压压范范围围内内对对H影影响响可可忽忽略略。其其他他情情况况下下，一一般般P ，H 属物性属物性获取方法：获取方法：影响因素：影响因素：-亨利定律亨利定律亨利系数，亨利系数，m3 Pa/kmol思考：思考：H H越大，表明越易溶还是越难溶？越大，表明越易溶还是越难溶？16化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章二、亨利定律二、亨利定律-亨利定律亨利定律亨利定律的其他形式：亨利定律的其他形式：E越大，越难溶；越大，越难溶；亨利系数，亨利系数，Pa相平衡常数，无量纲相平衡常数，无量纲思考：思考：E E越大，表明越易溶还
9、是越大，表明越易溶还是越难溶？越难溶？E的影响因素：的影响因素：T ，E ；P对对E影响可忽略。影响可忽略。m的影响因素：的影响因素：T ，m ；P ，m 思考：思考：m m越大，表明越易溶还是越大，表明越易溶还是越难溶？越难溶？m越大，越难溶；越大，越难溶；17化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章v例：在常压及例：在常压及2020下测得氨在水中平衡数据为：浓度为下测得氨在水中平衡数据为：浓度为0.5gNH0.5gNH3 3/100gH/100gH2 2O O的稀氨水上方的平衡分压为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa400Pa。在该。在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示。试求
10、（浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示。试求（1 1）亨）亨利系数利系数E E、H H、m m；（；（2 2）若氨水浓度与温度不变，而氨水）若氨水浓度与温度不变，而氨水上方总压强变为上方总压强变为200kPa200kPa，又求亨利系数，又求亨利系数E E、H H、m m；（；（3 3）若氨水的浓度与总压不变，而氨水的温度升为若氨水的浓度与总压不变，而氨水的温度升为5050，已，已知此时氨水上方氨的平衡分压为知此时氨水上方氨的平衡分压为500Pa500Pa，再求亨利系数，再求亨利系数E E、H H、m m。氨水密度可取为。氨水密度可取为1000kg/m1000kg/m3 318化工原理化工原理电
11、子教案电子教案/ /第九章第九章相平衡关系在吸收过程中的应用1判断过程进行的方向 y y*或x* x或 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，解吸过程吸收过程：19化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2指明过程进行的极限过程极限：相平衡。yPyxABCxy*y*y20化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章1）逆流吸收，塔高无限，G，y2G，y1L，x2L，x12）逆流吸收，塔高无限，3确定过程的推动力1)吸收过程推动力的表达式 y - y*或x* -x或21化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2）在xy图上 APyy*xx*22化工原理
12、化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章6.3.6.3.分子扩散分子扩散与单相传质与单相传质6.36.3.1. .1. 分子扩散分子扩散6.3.2. 6.3.2. 单相分子扩散单相分子扩散6.3.3. 6.3.3. 单相对流传质单相对流传质6.3.4.6.3.4. 界面上的浓度界面上的浓度23化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章传质方式传质方式传质的两种方式传质的两种方式分子扩散分子扩散对流传质（给质过程）对流传质（给质过程）-发生在静止流体、层流流动的流体中，发生在静止流体、层流流动的流体中， 靠分子运动进行的。靠分子运动进行的。 -发生在湍流流动的流体中，发生在湍流流动的流
13、体中， 靠流体微团的脉动进行的。靠流体微团的脉动进行的。 返回目录返回目录24化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章菲克定律菲克定律菲克定律的其它表达形式：菲克定律的其它表达形式：AAAAAAAABBBBBBBB质量中心面质量中心面组分组分A的扩散量的扩散量JA,z组分组分B的扩散量的扩散量JB,z25化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章费克定律费克定律说明：说明：（1）JA,z、JB,z是相对扩散通量是相对扩散通量（绝对扩散通量用（绝对扩散通量用NA,z表示）表示）组分组分A移走后，出现空位，其他移走后，出现空位，其他分子（可能是分子（可能是A也可能是也可能是B）将
14、会）将会补位，若补位，若A、B分子量不等，那么分子量不等，那么质量中心会局部发生漂移。质量中心会局部发生漂移。JA,z、JB,z是为了使是为了使JA,zJB,z0而定义的，而定义的，即即JA,z、JB,z是相对于一个移动的扩是相对于一个移动的扩散面而定义的扩散通量。散面而定义的扩散通量。组分组分A的扩散量的扩散量JA,z组分组分B的扩散量的扩散量JB,zAAAAAAAABBBBBBBB质量中心面质量中心面（2）JA,zJB,z由由JA,zJB,z0可证得。可证得。26化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章费克定律费克定律（3）DA,B是物性。是物性。DA,B（气）（气） 10-5m
15、2/sDA,B（液）（液） 10-9m2/sDA,B（固）（固） 1）代表总体流动的影响代表总体流动的影响或写成或写成35化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章思考：思考：为什么单向扩散比等摩尔相互扩散多一为什么单向扩散比等摩尔相互扩散多一个大于个大于1 1的漂流因数？的漂流因数？在等分子相互扩散中，组分在等分子相互扩散中，组分A移走后，出现的空位会移走后，出现的空位会由组分由组分B补位，故补位，故Nz0，即无总体流动。，即无总体流动。在单向扩散中，组分在单向扩散中，组分A移走后，出现的空位会由周围移走后，出现的空位会由周围混合物（混合物（AB）补位，故）补位，故Nz 0，即有总体
16、流动。考虑，即有总体流动。考虑到这部分由总体流动引起的组分到这部分由总体流动引起的组分A的扩散通量的扩散通量，因而因而单向扩散的扩散通量要比等分子相互扩散的大。单向扩散的扩散通量要比等分子相互扩散的大。思考：思考：混合物中混合物中A A组分的浓度愈高，漂流因数组分的浓度愈高，漂流因数则如何变化？为什么？则如何变化？为什么？36化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2单向扩散单向扩散前面已推得：前面已推得：若将式中带有下标若将式中带有下标2的各项的下标去掉，可得：的各项的下标去掉，可得：-cB（或（或cA）随）随z呈对数函数变化呈对数函数变化返回目录返回目录作业：作业：37化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章对流传质对流传质回忆：回忆： 如图，得到假想的气膜和液膜，如图，得到假想的气膜和液膜，并认为在气（液）膜中传质方式并认为在气（液）膜中传质方式均为分子扩散。均为分子扩散。 于是对流传质的阻力就都集中于是对流传质的阻力就都集中在假想的气膜和液膜中。在假想的气膜和液膜中。对流传质对流传质-发生在湍流流动的流体中，发生在湍流流动的流体中， 靠流体微团的脉动进行的。
