化工原理 PPT 吸收

化工原理PPT吸收第1页，课件共57页，创作于2023年2月第一节概述第2页，课件共57页，创作于2023年2月

使混合气体与选择的某种液体相接触时,利用混合气体中各组分在该液体中溶解度的差异,有选择的使混合气体中一种或几种组分溶于此液体而形成溶液,其它未溶解的组分仍保留在气相中,以达到从混合气体中分离出某些组分的目的。

吸收塔混合气体溶液尾气吸收剂吸收定义第3页，课件共57页，创作于2023年2月依据：利用混合气体中各组分在液体中溶解程度的差异,溶解程度大的被吸收,难溶的则被留下了。作用：（1）原料气的净化。（2）有用组分回收。（3）制备有用溶液。（4）废气治理。吸收的依据和目的第4页，课件共57页，创作于2023年2月必须解决问题：1、选择合适的吸收剂；2、提供合适的气液传质设备；3、吸收剂的再生循环使用。吸收塔解吸塔工业吸收过程第5页，课件共57页，创作于2023年2月从合成氨原料气中回收CO2的流程第6页，课件共57页，创作于2023年2月1、板式塔2、填料塔吸收设备中气液两相接触方式第7页，课件共57页，创作于2023年2月吸收剂的选择1溶解度溶解度越大，吸收速率越大,吸收剂用量越越少。2选择性吸收剂要对溶质组分有良好的吸收能力,对其它组分基本上不吸收,或吸收甚微,否则不能实现有效的分离。3挥发度挥发度越大,则溶剂损失量越大,分离后气体中含溶剂量也越大。4粘度粘度越小,流动性越好,吸收速率越大,泵的功耗越小,且传质阻力减小。5其它要求无毒,无腐蚀性,不易燃,不发泡,冰点底,价廉易得,具有化学稳定性。

第8页，课件共57页，创作于2023年2月按是否有化学反应分:物理吸收、化学吸收按有无明显温度变化分:等温吸收、非等温吸收按组分数分:单组分吸收、多组分吸收按浓度分:低浓度气体吸收、高浓度气体吸收本章主要讨论:低浓度单组分等温的物理吸收。吸收操作的分类第9页，课件共57页，创作于2023年2月相组成表示法

气相组成表示——y，Y，p,P，C`M液相组成表示——x，X,，CA，CM1.摩尔浓度——单位体积混合物中所含溶质的kmol数CA=

[

kmol/m­3][

kmol/m­3]

CM=

2.摩尔分数xA=

(液相中)

yA=

(气相中)3.比摩尔分数(液相中)(气相中)第10页，课件共57页，创作于2023年2月第二节吸收相平衡关系

第11页，课件共57页，创作于2023年2月气体的溶解度

在一定温度与压力下，溶质气体最大限度溶解于溶剂中的量，即溶解度。气体溶解示意图第12页，课件共57页，创作于2023年2月溶解度曲线——平衡曲线

若固定温度、压力不变，测得某动平衡下，溶液上方氨的分压为，此时溶于水的氨的浓度为，将这个点，标绘在图上，即得在一定温度、压力下的溶解度曲线。

第13页，课件共57页，创作于2023年2月p*cA

(或xA)O2SO2NH3(30℃)(10℃)平衡溶解度由此图可知，要得到一定浓度的溶液，易溶气体所需分压低，难溶气体所需分压高，即p*O2>p*SO2>p*NH3，溶解程度NH3>SO2>O2第14页，课件共57页，创作于2023年2月当总压不高时,在一定温度下,稀溶液上方气体溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分数成正比,这就是亨利定律。其表达式为:p*=ExE:亨利系数,由实验测定，单位与压强单位一致。TE溶解度在同一溶剂中，难溶气体的E值很大，易溶气体的E值则很小。亨利定律第15页，课件共57页，创作于2023年2月亨利定律示意图第16页，课件共57页，创作于2023年2月相平衡关系在吸收过程中的应用pApA*PxAxA*pApA*xAxA*Q判别过程的方向第17页，课件共57页，创作于2023年2月x=0.05y=0.1y*=0.94xy*=0.94×0.05=0.047>y吸收

x*=0.1/0.94=0.106>x吸收

x=0.1y=0.05y*=0.1×0.94=0.094>y解吸

x*=0.05/0.94=0.053<x解吸1.判断过程进行方向第18页，课件共57页，创作于2023年2月2、计算过程推动力吸收塔VY1LX1VY2LX2(X,Y)X*-XY-Y*(X`,Y`)XYXYY*X*Y`*X`Y`X`*Y`*-YX`-X`*第19页，课件共57页，创作于2023年2月3、判断过程进行极限吸收塔VY1LX1VY2LX2设塔足够高：L减小，X1增大，X1max=X1*=Y1/m;L增大,Y2减小,Y2min=Y2*=mX2第20页，课件共57页，创作于2023年2月吸收机理（对比传热过程）1溶质由气相主体传递到相界面气相一侧（气相内物质传递）2溶质跨越相界面——溶解而进入液相3溶质由界面液相一侧转移到液相主体（液相内物质传递）第21页，课件共57页，创作于2023年2月分子扩散：在一相内部有浓度差的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。菲克定律

DAB:扩散系数,m2/s；dCA/dz:物质A的浓度梯度,kmol/m4;JA:分子扩散通量，kmol/(m2·

s)分子扩散和菲克定律第22页，课件共57页，创作于2023年2月气相中的稳定分子扩散1、等分子反向扩散2、一组分通过另一停滞组分的扩散第23页，课件共57页，创作于2023年2月液相中的稳定分子扩散液相中的扩散速度远远小于气相中的扩散速度，而且发生等分子反向扩散的机会很少，一组分通过另一停滞组分的较多见。扩散系数均由实验测定。第24页，课件共57页，创作于2023年2月1、涡流扩散凭藉流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。2、对流传质发生在流动着的流体与相界面之间的传质过程。在滞流内层主要是分子扩散。在过渡层既有分子扩散,也有对流扩散。在湍流主体中主要是对流扩散,阻力很小,可以忽略,即认为浓度一致。对流传质第25页，课件共57页，创作于2023年2月两相间传质的双膜理论扩散方向相界面气膜液膜气相主体液相主体ZGZLpAcApiciGL第26页，课件共57页，创作于2023年2月双膜理论基本论点：1.当气液两相接触时，两相之间有一稳定的相界面。在界面两侧各有一很薄的有效层流膜层，吸收质以分子扩散方式通过此两膜层。2.在相界面上，气液两相成平衡。3.在膜层外的主体中，由于充分湍动，溶质的浓度基本上是均匀的。即两相主体浓度中浓度梯度为零——换句话说，浓度梯度全部集中在两膜层内——膜层内包括了吸收的全部阻力，膜外不存在阻力。第27页，课件共57页，创作于2023年2月第三节吸收塔的计算第28页，课件共57页，创作于2023年2月吸收塔分板式塔和填料塔,本章主要讨论填料塔。主要计算任务:（1）吸收剂用量的计算（2）塔底排除液浓度的计算（3）塔高度的计算（4）塔径的计算第29页，课件共57页，创作于2023年2月吸收塔的物料衡算和操作线方程1、物料衡算VY1+LX2=VY2+LX1或V(Y1-Y2)=L(X1-X2)Y2=Y1(1-A)2、吸收操作线吸收塔VY1LX1VY2LX2第30页，课件共57页，创作于2023年2月1、吸收剂用量的影响2、最小液气比和液气比吸收剂用量的选择第31页，课件共57页，创作于2023年2月塔径的计算

VS---操作条件下混合气体的体积流量m3/su----空塔气速,即按空塔截面积计算的混合气体的线速度,塔底气量最大,一般以塔底气量计算第32页，课件共57页，创作于2023年2月填料层高度的计算1、基本计算式将两式从塔顶至塔底积分，得：第33页，课件共57页，创作于2023年2月2、传质单元高度和传质单元数气相总传质单元数,无单位。它与气相进出口浓度及平衡关系有关。反映吸收过程进行的难易程度，与吸收塔的结构以及气液流动状况无关。NoG值大,吸收进行困难,为使Z减小,应选高效填料使HoG小,或改吸收剂使Y-Y*增大,NoG减小.气相总传质单元高度,单位m,与操作条件、设备形式有关。反映吸收设备效能高低。第34页，课件共57页，创作于2023年2月3、传质单元数的计算（1）解析法适用范围：平衡关系为Y*=mX,符合亨利定律将相平衡关系、操作线方程代入传质单元数式，积分得到：称为“脱吸因数”，无因次。第35页，课件共57页，创作于2023年2月反映吸收率的高低对传质单元数的影响。当Y1,X2一定,↑Y2=Y1(1-)↓,↑对于同一S,NoG↑S——反映吸收推动力的大小。当Y1，(Y2),X2,m一定,S=mVB/Ls↑,即Ls/VB↓,X1↑,Y-Y*↓,NoG↑,反之S↓,NoG↓。S大，对吸收不利，S小，则Ls大，操作费用大，一般S=0.7～0.8之间。第36页，课件共57页，创作于2023年2月（2）对数平均推动力法适用范围：平衡线为直线,或在吸收操作范围内近似为直线仿照传热过程，用平均推动力代替全塔推动力。第37页，课件共57页，创作于2023年2月（3）图解积分法适用范围：普遍适用于各种平衡关系步骤：i在X--Y作标系中绘出平衡线,与操作线ii选点,列表

iii作Y—1/（Y-Y*）图iv求面积第38页，课件共57页，创作于2023年2月理论板的定义:气液相接触充分,传质良好,离开时达平衡状态。1、图解法求NT:在吸收操作线与平衡线之间画梯级YX理论板数的计算第39页，课件共57页，创作于2023年2月2、若交替使用相平衡方程与操作线方程，由塔顶至塔底计算，相平衡使用次数即理论板数。A≠1若A=1第40页，课件共57页，创作于2023年2月对比NOG与N:即NOG=N第41页，课件共57页，创作于2023年2月解吸塔的计算推动力＝Y*-Y=X-X*全塔物料衡算：VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2)操作线方程：第42页，课件共57页，创作于2023年2月1、解吸气体用量的计算一般LS,X1,Y2,X2一定，VB↓,LS/VB↑,Y1↑.Y2X2Y2X1Y1*第43页，课件共57页，创作于2023年2月2、解吸填料层高度的计算吸收因数法：平均推动力法：图解积分发：第44页，课件共57页，创作于2023年2月第六节填料塔

第45页，课件共57页，创作于2023年2月填料塔的结构及填料的特性一、塔体金属或陶瓷塔体一般均为圆柱形大型耐酸石或耐酸砖则以砌成放形或年多角形为便二、填料第46页，课件共57页，创作于2023年2月对操作影响较大的填料特性有：1比表面积=s/v=m2/m3=单位体积填料层所具有的表面积传质面积2空隙率单位体积填料层所具有的空隙体积应尽可能大,以提高气液通过能力和减小气液阻力3填料因子把有液体喷淋条件下实测的/2相应数值称湿填料因子,也称填料因子,单位:l/m填料阻力发生液泛时的气速亦即流体力学性能好4单位堆积体积的填料数目填料尺寸数目

气流阻力填料造价填料尺寸塔壁处气流易短路,为控制气流不均匀,填料尺寸不应大于（1/10----1/8）D第47页，课件共57页，创作于2023年2月填料的种类：1、实体填料第48页，课件共57页，创作于2023年2月2、网状填料第49页，课件共57页，创作于2023年2月三、填料支承装置删板填料支承升气管式支承第50页，课件共57页，创作于2023年2月四、液体的分布装置1塔顶液体分布装置a莲蓬头式喷洒器b盘式分布器c齿槽式分布器2液体再分布器壁流效应:液体沿填料下流时,逐渐向塔壁汇流的现象a截锥式液体再分布器b升气管式支承板作液体再分布器第51页，课件共57页，创作于2023年2月第52页，课件共57页，创作于2023年2月填料塔的流体力学特性一塔内气液两相的流动当液体自塔顶向下借重力在填料表面作膜状流动时,膜内平均流速决定于流动的阻力。而此阻力来自于液膜与填料表面,及液膜与上升气流之间的摩擦。液膜厚度不仅取决于液体流量,而且与气体流量有关气量液膜厚填料内的持液量图7-29为不同液体喷淋量下取得的填料层压力降与空塔气速的双对数关系线：线A:气体通过干填料层时,压力降与空塔气速的关系,为直线线B:有液体喷淋,液体量小线C:有液体喷淋,液体量大第53页，课件共57页，创作于2023年2月以线B为例:u较低（点L以下