《化工原理下册 吸收 课堂笔记》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理下册 吸收 课堂笔记（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工原理第八章 吸收概述、吸收的目的和依据目的：（1）回收有用物质；（2）脱除有害物质组分；（3）制备溶液。 依据：混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异。二、吸收的流程$溶质A；惰性组分B；溶剂S。吸收过程的主要能耗在解吸上。三、溶剂的选择：技术方面：溶解度要高，选择性要强，对温度要敏感，容易解吸。经济及安全方面：不易挥发，较好的化学稳定性；价廉、易得；无毒、不易爆易燃。四、吸收的分类：物理吸收与化学吸收 等温吸收与非等温吸收单组份吸收与多组分吸收低浓度吸收（直线）与高浓度吸收（曲线）相际传质过程单相传质速率方程气相主体T界面：N = K (P - P ) = K P (y - y )AG A
2、 AiG iN = KP (y - y )AyiK = PK , K 气相传质分系数，P 总压。y G G界面T液相主体：N = k (C C ) = k C (x x)A L Ai A L 总 iN = k ( x x)A x i/k = C k ， k 液相传质分系数， C 总浓度x 总 L L总界面浓度亨利定律适用时，有解析法：联立求解得y、i=k (y y ) = k (x x); y i x i y = mx ii图解法画图相际传质速率方程假设亨利定律适用，1、以气相分压(P - P *)表示总推动力AAN = K (P P ) = k (C C )A G A Ai L Ai A1
3、1 1= + K k HkG G LN = K (P P *), K 气相总传质系数 kmol/(m2 -s -Pa)A G A A G2、以液相浓度(C *c )表示总推动力AAN 二 K (C * C )A G A A1 1 H= + - KkkLLGKl液相总传质系数m/sL比较之,有 K =HKGL3、以气相摩尔分率(y y*)表示总推动力N = K (y y*)AyK气相总传质系数，kmol I (m2 - s)y11 m= +Kkk yyxK =P KyG4、以液相摩尔分率(x * x)表示总推动力N = K (x * x)AxK液相总传质系数，kmol / (m2 - s)x1
4、1 1 = + K k mkx x yK =mK , K =C Kx y x M L传质阻力分析1、传质阻力1=111=1H111m11111KGkGHk，LKLkLk ,GKykyk ,xKxkx卜mky相际传质总阻力=气相（膜）阻力+液相（膜）阻力（界面处无阻力）2、气相阻力控制（气膜控制：总阻力=气相阻力）条件：11m,or HkkkL y x（易溶气体的H很大、m很小）K沁kK沁k结论： y y G Gx q x C q Ci Ai A强化方法：增加气相的湍动程度3、液相阻力控制（液膜控制：总阻力=液相阻力）条件：H11,or-k k mkGxy（溶气体的H很小、m很大）K q k K
5、 q k 结论： x xL Ly q y P q Pi Ai A 强化方法：增加液相的湍动程度低浓度气体吸收的计算特点低浓度：y不大于10%1、G、L(kmol / s)为常量(传递忽略不计)2、等温吸收)3、k、k为常数，丄=丄+m, k和k均是物性和流量的函数 x yK k k y xyyx物料衡算Gy + Lx - Gy + Lx1 2 2 1G(y - y ) = L(x - x )1 2 1 2吸收率：耳=+ 丄xlOO% =2 x 100%Gyy11出口组成：y = (1-耳)y21操作线和推动力1、逆流操作：Gy + Lx = Gy + Lx22操作线方程：y = x + (y
6、x )或y = x + (y x )。其中，二为液气比。G 2 G 2G 1 G 1G操作线上任一点描述了吸收塔内对应截面的组成操作线在平衡线之上吸收操作操作线在平衡线之下解吸操作操作线与平衡线之间的距离反应了推动力的大小垂直距离气相推动力y = y - y *水平距离一一液相推动力x = x*-x改变操作线与平衡线的办法:L增大-L，使操作线上移;G(增大体系的P和降低体系的T，使m J，平衡线下移。2、并流操作Gy + Lx - Gy + Lx22操作线方程：y 一 G 7+存2)或y=Lx + (y + Lx )G i G i逆流时：推动力沿塔分布均匀；在两相进出口组成相同的情况下，逆流
7、时的平均推动力大于 并流。故，传质中：逆流优于并流。吸收剂用量的确定#G(y - y ) = L(x - x )，气相所失=液相所得1 2 1 2在吸收条件中：G、y 、y 一一 由生产任务确定； x 一一 由工艺条件决定； L、x 一一 经选择决定1 2 2 1最小液气比：()。定义：针对一定的分离任务，塔内某截面处吸收推动为0,达到分离G min 程度所需塔高无穷大时的液气比。最小液气比：()=22G min x * - x12亨利定律适用时，x* = ，即有：&)=琴三mG min 伴-xm2当 x = 0时，（色）=厶_y2 =mn2G minym对于平衡曲线为特殊形状时，如图所示，以
8、切点计算最小液气比 操作液气比（自H推动力二完回定的、粘设备费故，需均衡考虑设备费与操作费。一般情况下：G =2）（l）min填料层高度的计算一、基本计算式：Na = ky（y - y*）气夜两相传质设0 塔截面积，m2 a 有效比表面积，m2 /m3%Gdy = Ldx = dG （传递量）AdG = N dA = N adV = N a0dHAAAGdy = N a0dh = LdxA:.k a0（y 一 y*）dh = Gdy or k a0（x * 一x）dh = Ldx yxG dyL dxdh =, dh =k a0 y 一 y *k a0 x * 一 xyx最终积分式：H =-
9、J yi= H N k a 0 y y 一 y *OG OGy2H =-Mx丄=h N k a0 x x * 一xol olx2习惯上，将k、k和a结合起来xyk a的单位km01 气相体积总传质系数ym3 ska的单位如?液相体积总传质系数xm3 s二、传质单元数和传质单元高度1、传质单元数 NTUN =f yi d气相总传质单元数OGy2 y - y *N =f xi dx液相总传质单元数OLx2 x *-x=J yy2 y- yi气相传质单元数N = Jxi d液相传质单元数OLx2 xi - x意义：以ng为例：N = Jy dy = y - y： = 组成变化ogy - y * (y
10、 - y*)平均推动力2mN 、 N 反映了吸收分离过程的难易程度 oG oLN 越大，吸收越难进行，反之亦然oG影响N的因素：物系的相平衡关系，及进、出口组成 oG一个传质单元(N =1)的意义：oGN =J 几王=_4二=1oGya y - y* (y - y*)am y - y = (y - y*)b am如果气体流经一段填料层，其溶质组成变化(y - y )，恰好等于该段填料层内平均推动力ba( y - y*) 时，则该段填料层为一个传质单元。m2、传质单元高度 HTUHog =烽气相总传质单元高度，myH。广Kd 液相总传质单元高度，mxHg =盒气相传质单元高度，my【H =一液相
11、传质单元高度，mL k adx传质的阻力Kya传质面积意义： H 、H 为完成一个传质单元所需的填料层高度，反应了设备效能的高低， OG OLH、H 4,设备效能TOG OL影响因素：填料特性、流体物料、操作条件其他：变化范围小， 0.15 1.5mH 、H 随 G、L 的变化影响较小OG OLk a g G0.7 0.8,气膜控制: yHOGGk adg G0.3 0.2yk a g L0.7 0.8x液膜控制：H = L g L0.3 0.2 ol k ad三、传质单元数的计算1、平衡线为直线(1)对数平均推动力法NoGy y12(yy*) m操作线y-x为直线。假设平衡线y*-x也为直线
12、。 y y* = AyoGy2 y y*N J 儿A y = (y y*)x( y)为直线令y = k Ay + b则 dy = kd (Ay) y yK =12Ay Ay12 N =J人止oGy2 yy*y y12y yAyAy AyIn i =i2 i Ay ln iAy2= iAyAy AyAy12令Ay =1咅m AyAy2 N =ogAym同理，有N x x1 2 olAxmAx AxAx = 12-mAxlniAx2注意：对数平均推动力法适用于平衡线与操作线均为直线的情况，平衡线可不过原点。逆流并流操作皆可。（2）吸收因数法y* = g （x） n x = f （y） 假设平衡线：
13、y* = mx 逆流操作线：y = x + （y 一纟x ）G2 G 2LmG操作线的斜率。1 mG 平衡线的斜率A LA吸收因数（对比：塔截面因数Q）S解吸因数积分得：N =丄1 n（ls） yi -mX2 + sog Sy 一 mxJ2讨论：l mG（1） S = - = mG反应了吸收推动力的大小:ALs Tn - In推动力In n T （解吸因数）GoGA Tn - Tn推动力Tn N 1（吸收因数）GoG为增大吸收推动力，应使刍m,即S 1.G实际操作时，取S = 0.7 0.8S=1时，平衡线|操作线，推动力处处相等y 一 yoG y 一 mx22y 一 mxll（2） yi 一mx2反映了溶质吸收率的高低，其越大，N T y 一 mxoG223）吸收因数法适用于平衡线过原点，且逆流操作的情况4）液相总传质单元数
