【化工原理 课件】第二章 吸收第四次课

1 总传质系数与膜传质系数的关系 2 溶解度对传质系数的影响 a 气膜阻力控制gasfilmresistance 对于易溶气体 溶解度很大 H很大 m很小 如以水吸收NH3 Kg kg 传质阻力主要集中气相侧膜内 故称之为气膜控制 Ky ky 3 气膜控制增加气相流率和提高ky 加快吸收过程 增加液相流速 效果不明显 4 b 液膜阻力控制 liquidfilmresistance 难溶气体 溶解度很小 H很小 m很大 Kl klKx kx 总阻力 液相传质阻力主要集中液相侧膜内 液膜控制 如以水吸收CO2 5 液膜控制 增加液相湍动程度如提高液相流率 提高kx 加快吸收过程 增加气相流速 效果不明显 6 C 双膜阻力联合控制 两者均不可忽略 对溶质的溶解度比较适中的吸收过程 则界面两侧的传质阻力相当 对过程传质速率的影响相当 故表现为界面两侧的膜对传质速率具有相同控制作用 7 用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液 服从亨利定律 操作压力为850 mmHg 平衡常数m 0 25 已知其气膜吸收分系数kg 1 25 Kmol m h atm 液膜吸收分系数kl 0 85 m h 试分析该气体被水吸收时 是属于气膜控制过程还是液膜控制过程 课堂练习 8 解 m E P所以E mP 0 25 850 760 0 28atm因为是稀溶液所以H ps Ms E 1000 0 28 18 198 4 kmol atm 根据1 KG 1 kg 1 Hkl 即1 KG 1 1 25 1 198 4 0 85 所以KG Kg 1 25 kmol atm 因此 是气膜控制过程 9 常压25 下 气相溶质A的分压为0 054大气压的混合气体分别与溶质A浓度为0 002mol l的水溶液 溶质A浓度为0 001mol l的水溶液 溶质A浓度为0 003mol l的水溶液 接触 求以上三种情况下 溶质A在二相间的转移方向 若将总压增至5大气压 气相溶质的分压仍保持原来数值 与溶质A的浓度为0 003mol l的水溶液接触 A的传质方向又如何 注 工作条件下 体系符合亨利定律 亨利常数E 0 15 104大气压 10 1 根据双膜理论 吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为 A 两相界面存在的阻力 B 气液两相主体中的扩散的阻力 C 气液两相滞流层中分子扩散的阻力 2 对于难溶气体 吸收时属于控制的吸收 强化吸收的手段是 3 物理吸收的极限取决于当时条件下 吸收速率取决于吸收质从气相主体传入液相主体的 4 用 p为推动力的气膜传质速率方程有两种 以气相传质系数表达的传质速率方程为 以总传质系数表达的传质速率方程为 填空题 11 第三节吸收塔Absorptiontower的计算 工业吸收过程的特点 混合气体中溶质浓度不高 5 10 低浓度气体的吸收 流经全塔的混合气体量 液体量变化不大 吸收塔设备 溶质的溶解热引起的温度变化很小 等温吸收 板式塔 逐级接触 填料塔 连续接触 12 2 3 1吸收塔的物料衡算及操作线方程 1 物料衡算Materialaccounting逆向接触 溶剂 惰性气体的流量为常数气液浓度使用摩尔比设计计算 工艺给定设计条件 即给定混合气体的处理量G及组成y1 给定分离要求y 或规定溶质组分的回收率 13 二 逆流吸收塔的操作线方程TheOperationLineofCountercurrentAbsorptionTower V 惰性气体通量 kmol h L 溶剂用量 kmol s Y X 任意塔截面上气液相组成 摩尔比 14 L V X2 Y2均为定值稳定吸收 操作线为直线 斜率为L V 操作线由物料衡算得出 与其他因素无关 气相中溶质分压p 与液相溶质成平衡的分压pe操作线在平衡线的上方 塔内任一截面P气液两相浓度的关系A Y2 X2 塔顶B Y1 X1 塔底 15 3 并流吸收操作线TheOperationLineofparallelcurrentabsorptiontower 16 4 逆流和并流对比 逆流的推动力 并流的推动力 处理气量较大时常采用并流逆流推动力均匀气相组成相同时 逆流出塔液相组成浓度高 17 1 传质推动力 操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力为 y x 18 液气比 L V 是吸收设计中的重要参数随操作线斜率 即 L V 减小 操作线向平衡线靠近 传质推动力减小 完成相同分离要求所需Z或NT板数增大 即塔增高 此时相应的液气比为 L V min 当 L V 减小至操作线与平衡线相交时如图所示 相交处传质推动力为零 所需Z 无穷高 2 3 2吸收剂absorptionagent用量的确定 1 最小液气比minimumliquidtogasratio和最小溶剂用量 19 对于相平衡关系不同的体系 则 L V min的确定方法也不相同 在塔底气液达到平衡状态 X1 X1max X1e X1e的求法 1 由相平衡方程求得 如X1e Y1 m 2 由图解法求得 3 对于相平衡关系不同的体系 则 L v min的确定方法也不相同 如图 b 所示 由其切点E确定 20 3 操作液气比及溶剂用量的确定 L V