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1、第五章气体吸收气体吸收操作的主要目的是分离气体混合物的组分。气体吸收是气体溶解于液体的过程。解吸操作中溶质气体的转移方向是自液相至气相。吸收？解吸对一定的气、液体系，温度升高，气体溶解度减小。p t有利于吸收p t有利于解吸五、溶剂的选择 p229吸收操作对吸收剂的要求是对欲吸收的溶质气体的溶解度大，选择性好，溶解度随温度改变的变化大，挥发度小，无毒，价廉易得。5.2气液相平衡亨利定律稀溶液p*=Exp *=c/H y*=mx m=E/P如总压1atm (绝压)，20 C的空气与水长期接触，则水中02的摩尔分数x=5.24 X10-6 ,E=4.01 xi04atm，空气中 02的摩尔分数 y
2、= 0.21如含有79 % (体积)N2的空气与水接触，温度为 25 C,总压为100kPa，查得亨利系数E =8.76 xi05kPa,则液相中 N2 的平衡浓度 C* = 5.01 X10-4 kmol/m 3。相平衡与吸收过程的关系(y -y*)以气相浓度差表示的吸收推动力；若相平衡常数为m，塔内某截面的气液相含易溶组分的摩尔分数为 y及x，当以y-y*表示总推动力，y*= mx 。(x*-x )以液相浓度差表示的吸收推动力。对塔内任一气液浓度分别为y,x的截面，相际传质推动力为(x*-x) , x* = y/m5.3分子扩散费克定律T、P 一定的一维定态：Ja Dab 警dZ对于二元物
3、系，设 A为溶质气体，B为惰气，二者摩尔浓度之和为常量，Ca + Cb =恒值，则分子扩散系数 Dab与Dba的关系是Dab=D ba，由费克定律算出 A与B的分子扩散速率 JA与JB。二者关系是JA= Jb。非电解质稀溶液，液相分子扩散系数dab与绝对温度的1次方成正比对非电解质稀溶液，液相分子扩散系数D与黏度 的1次方成反比。气体分子扩散系数 Dab T1.5/ p分子扩散传质速率等分子反向扩散 等摩尔相向扩散体现在气体解吸操作中二、分子扩散单向传质1主体流动吸收中分子扩散单向传质的物质扩散过程须考虑“主体流动”。在分子扩散的气体吸收过程中，除了有溶质气体 A分子与惰气B分子的等摩尔相向扩
4、散外，尚存在着气相的主体流动。漂流因子：气体吸收过程中，由于有主体流动，溶质气体的传质速率须考虑“漂流因子”。“漂流因子”值恒大于1。当气相中溶质气体的浓度愈高则“漂流因子”的值愈大。在分子扩散的气体吸收过程中，按费克定律算得的A的分子扩散速率为JA，实际A的传质速率为Na,二者关系是NaJa542对流传质理论一、双膜理论双膜论的要点是在紧邻气液界面的两侧，流体均为层流可把层流层适当延伸，使湍流、 过渡流的传质阻力折合为当量的层流传质阻力，倂入原层流层，形成“有效层流膜”过程定态双膜论假设气液两相接触且流动时，在界面两侧均存在着层流，这一论点已被实验否定544总传质系数Na=Ky(y-y *)
5、1/Ky =1/k y+m/k x1/Ky：两膜总阻力1/k y :气膜阻力m/k x：液膜阻力易溶气体气膜控制：Ky kyNa=K x (x*-x)1/Kx =1/mk y+1/k x1/Kx：两膜总阻力1/mk y :气膜阻力1/kx：液膜阻力难溶气体液膜控制：Kx栋X必须知道ky、kx及m,才能判断某吸收过程属气相或液相控制。如 ky = 0.013kmol/(s.m2), kx=0.026 kmol/(s.m 2),相平衡常数 m=100,则气相阻力占总阻力的多少？(1/k y) / (1/Ky ) =1.96 %5.5低浓度气体吸收低浓度气体吸收的特点是全塔L、V不变，等温，ky、k
6、x不变。物料衡算全塔物料衡算G(yi-y2)=L(x 1-X2)溶质吸收率：n =( y i-y 2)/y 1二、操作线方程逆流：G(y-y 2)=L(x-x 2)y=L/G (x i-x 2)+ y 2 直线三、吸收剂用量的确定*(L/G) min =(y 1 -y 2 )/(x 1 -X2)填料层高度计算气膜控制体系G yi dyKya y2 y y*Hog=G/K ya气相总传质单元高度，单位m kya 的单位是 kmol/(s.m 3)Nog * dy*气相总传质单元数，无因此y2 y yH=H og*N og液膜控制体系L x1 dx*Kxa x2 x xHol=L/K xa 液相总
7、传质单元高度，单位m沟dx液相总传质单元数，无因次OL*X2 X xH=H ol*N ol传质单元数的计算一、 对数平均推动力法p248Nog jymy % y2（% y；）对2 y；）ym *InIny2y2 y2二、吸收因数法（解析法）1/A=mG/L=m/（L/G）解吸因数A=L/mG=（L/G）/m吸收因数 逆流填料解吸塔，A = L/(mG)1 ，当填料层无限增高，其它条件不变，则气液在塔顶平衡 气液逆流解吸塔，A = L/(mG)1,若填料层无限高，其它操作条件不变，则气液在塔底平衡 吸收塔的设计型计算三、吸收塔的操作及调节1) 某逆流吸收塔气液流量及进口浓度均不变，操作温度下降，
8、则出塔气体浓度y2将下降。2) 逆流吸收塔，气相控制，当液、气摩尔流量L、G按原来比例同时增大，气液进塔浓度不变，其它操作条件不变，则出塔气体浓度y2升高3) 气液逆流填料塔吸收，液相控制，液、气摩尔流量不变，只有进塔气体浓度y1增加，其它操作条件不变，则出塔气相浓度y2增大第六章液体蒸馏 蒸馏分离的依据是不同组分的挥发能力有差异。蒸馏概述相对挥发度a abaAB = va/ V汽相为理想气体aAB =(y A/y b)/ (x a/x b) 相对挥发度 AB =y/(1y)。x/(1X)yA= aXA/1+( a-1)x a相平衡方程6.2双组分溶液的汽液相平衡 拉乌尔定律PA = p 0A
9、XA XA=(P-p B)/(p 0A- p 0B)泡点方程：描述平衡时温度与汽相组成的关系yA= p a/P= p axa/P=(p a/P)(P-P b)/(P 0a- p b)露点方程：描述平衡时温度与液相组成的关系6.4精馏641、精馏过程一.精馏流程和原理2全塔物料衡算连续定态过程总物料：F=D+W轻组分：Fzf=Dx d+Wx w用连续精馏塔处理含苯 30 % (均为摩尔百分数，下同)的混合液。要求馏出液含苯95 %，残液含苯1.5 %且馏出液流量为10kmol/h残液流量 W=22.81kmol/h2操作线方程对板式塔精馏操作，操作线表示任一塔板同一侧的汽、液组成(摩尔分数)y与
10、x的数量关系。(1)精馏段操作线方程精馏段操作线是对包括冷凝器在内的任意精馏塔段作易挥发组分的物料衡算导出的。yn 1 (L/V)Xn (D/V)Xd回流比r=l/dL=RD V=(R+1)D(2 )提馏段操作线方程y n= (L /V )x n-1-W/V )xw4加料板过程分析 (1)加料的热状态冷进料：t 1泡点进料：t=t泡点 q=1汽液混合进料:t泡点tt露点 0qt露点q1,则精馏段液相流量 L为回流的液相流量Lr的qR倍，L与Lr的单位都是kmol/s间歇精馏有哪两种典型的操作类型有恒Xd与恒R两种。第七章塔设备一、填料塔结构及作用常用填料环形（拉西环、鲍尔环、阶梯环）二、板式塔
11、常见的作为气液传质设备的板式塔类型有筛板塔，浮阀塔。筛板塔筛板塔的液流形式有三种，即单流型，双流型，与U形流型。在筛板塔操作中，液相是靠重力由塔顶流至塔底，气相则是靠压差由塔底流至塔顶。筛板塔的主要结构：P3321. 筛孔：提供气体上升的通道；筛板塔的筛孔直径do = 38mm。筛板塔上孔心距t与孔径do之比一般为34。筛板塔的筛板上通常按正三角形规则钻孔。入口安定区：倾向性漏夜（液层厚）。筛板塔在液相离开降液管刚入筛板时，设置有一狭长的不开孔的安全区，目的是防止倾向性漏液。出口安定区：排气。筛板塔在靠近溢流堰处设置狭长的不开孔的安全区，其目的是防止进降液管的液相中含气泡过多固定区：不开孔2. 溢流堰：维持塔板上一定高度的液层，以保证在塔板上气液两相有足够的接触面积；为了使筛板塔的塔板
