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1、第九章第九章 吸吸 收收-6-6Absorption化工原理化工原理2电子课件电子课件-8湖北民族学院湖北民族学院2019年秋年秋1第九章第九章吸收吸收Absorption-复习篇复习篇 概述概述1 吸收的基本理论吸收的基本理论2 其他类型的吸收其他类型的吸收4 吸收（或脱吸）塔的计算吸收（或脱吸）塔的计算3 传质系数和传质理论传质系数和传质理论52一、本章要求：一、本章要求：v注意学习传质过程的基本研究方法；注意学习传质过程的基本研究方法；v掌握吸收过程的基本概念和基础知识；掌握吸收过程的基本概念和基础知识；v能够进行吸收过程的分析计算；能够进行吸收过程的分析计算；v能够进行吸收过程的工艺设
2、计。能够进行吸收过程的工艺设计。3本章具体要求：本章具体要求：v吸收过程的吸收过程的基本原理、分类、基本流程基本原理、分类、基本流程及及对吸收剂的要求对吸收剂的要求；v吸收过程中的吸收过程中的质量传递：质量传递： 传质的基本方式、组分运动速度及扩散速度、传质通量以及传质的基本方式、组分运动速度及扩散速度、传质通量以及传质速度、费克定律、双组份等分子反向扩散及单向扩散；传质速度、费克定律、双组份等分子反向扩散及单向扩散；v相际传质的基本理论：相际传质的基本理论： 气液相平衡、相际传质推动力、传质方向与传递极限；气液相平衡、相际传质推动力、传质方向与传递极限； 双膜模型、相际传质速率方程，气膜控制
3、和液膜控制过程。双膜模型、相际传质速率方程，气膜控制和液膜控制过程。4v低浓度气体吸收的特点低浓度气体吸收的特点及及分析方法分析方法： 物料衡算、操作线、平衡线、最小液气比、实际液气比、物料衡算、操作线、平衡线、最小液气比、实际液气比、溶质的吸收率、吸收因子；溶质的吸收率、吸收因子； 传质单元高度、传质单元数、传质平均推动力；灵活利用传质单元高度、传质单元数、传质平均推动力；灵活利用平均推动力和吸收因子法计算填料高度。平均推动力和吸收因子法计算填料高度。v高浓度气体吸收的特点及对吸收过程的影响：高浓度气体吸收的特点及对吸收过程的影响： 相平衡关系和操作线方程。相平衡关系和操作线方程。v多组分吸
4、收和化学吸收过程：多组分吸收和化学吸收过程： 特点、计算的基本思路；关键组分。特点、计算的基本思路；关键组分。v解吸：解吸：气提解吸法。气提解吸法。本章具体要求：本章具体要求：5重点内容概要：重点内容概要：气体吸收气体吸收气液相平衡气液相平衡传质机理传质机理物料衡算物料衡算吸收设备吸收设备溶解度溶解度 亨利定律亨利定律 分子扩散分子扩散 涡流扩散涡流扩散对流传质双膜模型对流传质双膜模型传质速率方程传质速率方程操作线方程操作线方程填料塔填料塔板式塔板式塔溶剂选择溶剂选择T、p选择选择 吸收解吸填料层吸收解吸填料层高度计算高度计算吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定低浓气体吸收低浓气体吸收 高浓吸收解
5、吸高浓吸收解吸 多组分吸收多组分吸收 化学吸收化学吸收 低浓气体解吸低浓气体解吸传质单元数传质单元数理论板数理论板数平均推动力法平均推动力法 吸收因数法吸收因数法 图解法图解法 数值积分数值积分 图解法图解法 解析法解析法6二、基本概念二、基本概念v1、吸收、溶解度、脱吸；、吸收、溶解度、脱吸；v2、吸收质（溶质）、吸收剂（溶剂）、吸收液（溶液）；、吸收质（溶质）、吸收剂（溶剂）、吸收液（溶液）；v3、惰性组分（载体）、吸收尾气、吸收率；、惰性组分（载体）、吸收尾气、吸收率；v4、亨利定律及其表达方式；、亨利定律及其表达方式；v5、分子扩散、涡流扩散；、分子扩散、涡流扩散；v6、费克定律、吸收
6、率；、费克定律、吸收率；v7、吸收速率、吸收速率方程式；、吸收速率、吸收速率方程式；v8、吸收塔的操作线与操作线方程；、吸收塔的操作线与操作线方程；v9、最小液气比、适宜液气比；、最小液气比、适宜液气比；v10、传质单元高度与传质单元数；、传质单元高度与传质单元数；v11、脱吸因子；、脱吸因子；v12、理论板、理论板v13、高浓度、多组分、非等温、化学吸收。、高浓度、多组分、非等温、化学吸收。7三、重要公式三、重要公式1、亨利定律、亨利定律H-溶解度系数，溶解度系数，kmol/(m3 Pa)T ，H ；H越大，越易溶。越大，越易溶。E=c/H-亨利系数，亨利系数，PaT ，E ；P对对E影响可
7、忽略。影响可忽略。E越大，越难溶；越大，越难溶；m=E/p-相平衡常数，无量纲相平衡常数，无量纲T ，m ；P ，m 。m越大，越难溶。越大，越难溶。82、相、相际传质速率方程速率方程气膜液膜气相液相92、相际传质速率方程、相际传质速率方程103、低、低浓度气体吸收度气体吸收(溶溶质体体积分数分数10%)1）全塔物料衡算：）全塔物料衡算：2）操作线方程：）操作线方程：低浓时：3）最小液气比：）最小液气比：-回收率114、填料、填料层高度高度12气相总传质单元高度气相总传质单元高度HTU，m（Height of Transfer Unit）4、填料、填料层高度高度13取取决决于于设设备备型型式式
8、、物物系系性性质质及及操操作作条条件件，表表明明了了过过程程的的传传质动力学性能。质动力学性能。思考：思考：影响传质单元高度影响传质单元高度HTU的的因素？因素？5、传质单元高度、传质单元高度HOG常用吸收设备的常用吸收设备的HTU约为约为0.2 1.5m。表示完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，表示完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，m。思考：思考：HTU越大越好，越大越好，还是越小越好？还是越小越好？HTU越小越好。越小越好。代表吸收塔代表吸收塔传质性能传质性能的高低，由过程条件所决定。的高低，由过程条件所决定。146、传质单元数元数NOG的的计算方法算方法（1）对数平均推
9、动力法）对数平均推动力法（2）吸收因数法）吸收因数法（3）图解（或数值）积分法（4）近似梯级法是指是指达到分离要求所需要的传质单元的数量达到分离要求所需要的传质单元的数量；仅与仅与分离前后的浓度变化以及相平衡关系分离前后的浓度变化以及相平衡关系有关（或分离任有关（或分离任务和过程平均推动力），务和过程平均推动力），与设备类型无关与设备类型无关。其大小反映其大小反映分离任务的难易程度分离任务的难易程度和和净化要求净化要求。传质单元数传质单元数NOG：计算方法：计算方法：156、传质单元数的元数的计算方法算方法v（1）对数平均推动力法（）对数平均推动力法（相平衡关系为直线相平衡关系为直线）16v（
10、2）吸收因数法（）吸收因数法（也叫解析法，相平衡关系为直线也叫解析法，相平衡关系为直线）17NOG（yb-mxa）/（ya-mxa）S增大增大18v（3）图解（或数值）积分法：）图解（或数值）积分法：通用、严格、准确通用、严格、准确YoY1Y21/(Y-Y*)Y2+19v（4）近似梯级法（）近似梯级法（平衡线为直线平衡线为直线）若气液相平衡关系若气液相平衡关系不是直不是直线方程线方程，可采用近似梯级，可采用近似梯级图解法求传质单元数。图解法求传质单元数。MM M1DFE亦称为贝克（亦称为贝克（Baker）法）法207、吸收与、吸收与传热过程的比程的比较吸收与传热过程部分相似公式吸收与传热过程部
11、分相似公式21二者相似之处：二者相似之处： 都是用界面两侧膜中的分子传递这一类似的简化模都是用界面两侧膜中的分子传递这一类似的简化模型来描述；型来描述； 一些概念公式亦有相似之处（见上表）。一些概念公式亦有相似之处（见上表）。二者不同之处：二者不同之处： 推动力不同；推动力不同； 界面阻力；界面阻力； 传递方向的总体流动；传递方向的总体流动； 公式表达的单一性与复杂性。公式表达的单一性与复杂性。22解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例【例例4】吸吸收收解解吸吸联联合合操操作作系系统统如如图图所所示示。两两塔塔填填料料层层高高度度均均为为7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解解吸
12、吸气气量量G =300kmol/h，组组分分浓浓度度为为：yb=0.015，y a=0.045，y b=0，xb=0.095（均均为为摩摩尔尔分分率率），且且知知：吸吸收收系系统统相相平平衡衡关关系系为为y=0.15x，解解吸吸系系统统相相平平衡关系为衡关系为y=0.6x。试求：。试求：（1）吸收塔气体出口浓度）吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数传质单元数NOG；（2）解吸塔传质单元数）解吸塔传质单元数N OG； （3）若解吸气体流量减少为）若解吸气体流量减少为250kmol/h，则吸收塔气体，则吸收塔气体出口浓度出口浓度ya又为多少？（其又为多少？（其余操作条件均不变，且气体余操作条件均不变
13、，且气体流量变化时，解吸塔流量变化时，解吸塔H OG基本不变基本不变）23解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例【解解】（1）求吸收塔气体出口浓度求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数，传质单元数NOG对对整个流程（包括两塔）整个流程（包括两塔）作物料衡算，可得：作物料衡算，可得：说明：当然，本题也可以分别对吸收塔、解吸塔作物料衡算而求解，但不如上面的解法简便。24解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya=0.0015对吸收塔：对吸收塔：25解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya=0.0015（2）求解吸塔传质单元数）求解吸塔传质单元数N OG26解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例（3）若解吸气体流量减少为）
14、若解吸气体流量减少为250kmol/h，则吸收塔气体出口浓，则吸收塔气体出口浓度度ya又为多少？（其余操作条件又为多少？（其余操作条件均不变，且气体流量变化时，解均不变，且气体流量变化时，解吸塔吸塔H OG基本不变基本不变）250kmol/h分析：分析：解吸气量减小，则对解吸解吸气量减小，则对解吸不利，因而不利，因而xb （xa）将变大，）将变大，对吸收不利，所以对吸收不利，所以ya将变大。将变大。ya=0.001527250kmol/hya=0.0015吸收塔：吸收塔：L、G不变，所以不变，所以HOG不变，不变，故故NOG也不变，也不变，解之得：解之得：(1)又又S=1不变，不变，28解吸（
15、脱吸）举例解吸（脱吸）举例解之得：解之得：(2)解吸塔：解吸塔：因因H OG不变，故不变，故N OG不变不变250kmol/h(1)29解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例(2)250kmol/h(1)再对解吸塔作物料衡算得：再对解吸塔作物料衡算得： (3)再对全流程或吸收塔作物料衡算得：再对全流程或吸收塔作物料衡算得： (4)30解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例250kmol/h解得：解得： 联立求解式（联立求解式（1 1）（）（4 4）对照：G =300kmol/h时，时，ya=0.001531供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)
