化工原理南林教材22课件

化工原理南林教材222024/4/18化工原理南林教材22要求：1.理解吸收原理、分类与目的，掌握亨利定律四种表达形式、相关计算及溶剂选择的原则；2.理解吸收机理，掌握吸收速率方程式；3.掌握吸收塔的计算；4.掌握吸收系数的测定，理解吸收系数的影响因素；5.了解脱吸及其他条件下的吸收。2化工原理南林教材22重点：1.吸收速率方程式；2.吸收塔的计算；3.吸收系数的测定。3化工原理南林教材22吸收：利用气体混合物中各组分溶解度的不同而实现的分离操作。4化工原理南林教材22A：吸收质或溶质B：惰性组分或载体S：吸收剂5化工原理南林教材22气体吸收的目的：1.获得一定的组分；2.除去有害组分以净化气体；3.制备某种气体的溶液。6化工原理南林教材22物理吸收化学吸收单组分吸收多组分吸收等温吸收非等温吸收吸收解吸分类：重点：低浓度单组分等温物理吸收的原理与计算。7化工原理南林教材22第一节气—液相平衡2-1-1气体的溶解度溶解度：气体在液相中的饱和浓度。单位质量（体积）的液体中所含溶质的质量。气体的溶解度的影响因素：物系的温度、压强及溶质在气相中的浓度。8化工原理南林教材22溶解度、温度、压力、气相浓度四个独立参数，其自由度数为：F=C－

+2=3–2+2=3若压强、温度一定，则自由度数为1。在同一溶剂中，不同气体的溶解度有较大的差异。9化工原理南林教材22氨的溶解度较大，为易溶气体10化工原理南林教材22二氧化硫具有中等溶解度11化工原理南林教材22氧的溶解度较小，为难溶气体。12化工原理南林教材22从以上图中可看出：加压、降温对吸收有利。13化工原理南林教材222-1-2亨利定律

总压不太高（

5

105Pa）时，恒定温度下，稀溶液上方的气体溶质的平衡分压与该溶质在液相中的浓度存在以下关系：14化工原理南林教材221.p*=Exp*：溶质在气相中的平衡分压，kPa；E：亨利系数，其单位与压强的单位一致;x：溶质在液相中的摩尔分率。物系（气体和溶剂）一定，E=E(t)t

，E

难溶气体E大，易溶气体E小。15化工原理南林教材222.p*=c/Hc：单位体积溶液中溶质的摩尔数，kmol/m3；H：溶解度系数，kmol/(kPa.m3)。对稀溶液来说，c很小，故有：t

，H

难溶气体H小，易溶气体H大。16化工原理南林教材223.y*=mxm：相平衡常数，无因次17化工原理南林教材224.Y*=mX引入摩尔比Y、X的必要性：在吸收过程中，气相中惰性组分和液相中溶剂的摩尔流量是不变的。18化工原理南林教材22小结：亨利定律的四种表达形式：19化工原理南林教材222-1-3吸收剂的选择吸收剂的选择要从以下几个方面来考虑：溶解度、选择性、挥发度、粘性及其它(无毒性、无腐蚀性、不易燃、不发泡、冰点低、价廉具有化学稳定性。20化工原理南林教材22第二节传质机理与吸收速率吸收过程：1.溶质由气相主体向气液界面的传递；2.由界面向液相主体的传递。21化工原理南林教材222-2-1分子扩散与菲克定律分子扩散：是在一相内部有浓度差异的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。扩散通量：单位面积上单位时间内扩散传递的物质量，kmol/(m2﹒s)。22化工原理南林教材2223化工原理南林教材2224化工原理南林教材222-2-2气相中的稳定分子扩散一、等分子反向扩散传递速率NA：在任一固定的空间位置上，单位时间单位面积上通过A的物质量。25化工原理南林教材2226化工原理南林教材2227化工原理南林教材22二、一组分通过另一停滞组分的扩散28化工原理南林教材2229化工原理南林教材2230化工原理南林教材2231化工原理南林教材2232化工原理南林教材222-2-3液相中的稳定分子扩散经验式，仿照气相。33化工原理南林教材222-2-4扩散系数分子扩散系数简称扩散系数，它是物质的特性之一，与介质的种类、温度、压强及浓度等。气体A在气体B中的扩散系数：马克斯韦尔—吉利兰（Maxwell-Gilliland）34化工原理南林教材22非电解质稀溶液中的扩散系数：35化工原理南林教材222-2-5对流传质一、涡流扩散DE：涡流扩散系数，不是物性常数，与湍动程度有关。36化工原理南林教材2237化工原理南林教材22二、对流扩散对流扩散：发生在运动着的流体与相界面之间的传质过程。38化工原理南林教材222-2-6吸收过程的机理一、双膜理论惠特曼（W.G.Whitman）在19世纪20年代提出的。假设：1.相互接触的气液两相流体间存在稳定的相界面，界面两侧各有一层停滞的膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两层膜，由气相主体进入液相主体。39化工原理南林教材222.在相界面，气液两相达相平衡。3.在停滞膜以外的气液两相主体中，流体充分湍动，无扩散阻力，故浓度均匀；传质阻力集中在停滞膜内。40化工原理南林教材22二、溶质渗透理论三、表面更新理论41化工原理南林教材22一、气膜吸收速率方程式2-2-7吸收速率方程式42化工原理南林教材22二、液膜吸收速率方程式43化工原理南林教材22三、界面浓度四、总吸收系数及其相应的吸收速率方程式44化工原理南林教材221.以（p-p*）表示总推动力的吸收速率方程式45化工原理南林教材2246化工原理南林教材222.以（c*-c）表示总推动力的吸收速率方程式47化工原理南林教材2248化工原理南林教材223.以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式49化工原理南林教材224.以（x*-x）表示总推动力的吸收速率方程式50化工原理南林教材22五、小结51化工原理南林教材22第三节吸收塔的计算

板式塔类型填料逆流操作并流吸收塔的工艺计算：确定吸收剂用量；塔径和填料层高度。52化工原理南林教材222-3-1吸收塔的物料衡算与操作线方程一、物料衡算以逆流吸收为例：对单位时间内进出吸收塔的A物质作物料衡算，可得：53化工原理南林教材2254化工原理南林教材22二、吸收塔的操作线方程式与操作线55化工原理南林教材22思考题：若并流吸收，操作线方程和操作线如何。56化工原理南林教材222-3-2吸收剂用量的确定57化工原理南林教材2258化工原理南林教材222-3-3塔径的计算u的计算在塔设备这章讲。59化工原理南林教材222-3-4填料层高度的计算一、填料层高度的基本计算式物料衡算、传质速率、相平衡关系由于填料层内不同位置处气、液浓度不一样，使得各处吸收速率不一定相同，故采用分析微元填料层来研究。60化工原理南林教材2261化工原理南林教材2262化工原理南林教材2263化工原理南林教材22二、传质单元高度与传质单元数64化工原理南林教材2265化工原理南林教材22传质单元高度的物理意义：66化工原理南林教材22即：在高度等于传质单元高度的填料层内，吸收的平均推动力与气相组成的变化相等。传质单元高度的大小取决与过程条件。传质单元数反映吸收过程的难易程度。67化工原理南林教材22三、传质单元数的求法1.图解积分法（平衡线为弯曲程度较大的曲线）68化工原理南林教材222.解析法（要求平衡线与操作线均为直线）（1）脱吸因数式69化工原理南林教材2270化工原理南林教材2271化工原理南林教材2272化工原理南林教材22由上图可以看出：当S一定时，(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)越大，NOG越大；当(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)一定时，S越大，NOG越大。73化工原理南林教材22（2）对数平均推动式法74化工原理南林教材2275化工原理南林教材2276化工原理南林教材22（3）梯级图解法（平衡线为弯曲程度不大的曲线）步骤：作平衡线和操作线——作中线——作梯级77化工原理南林教材2278化工原理南林教材222-3-5理论板数的计算填料塔：塔高=理论板数×等板高度板式塔：塔高=（理论板数/全塔效率）×板间距一、梯级图解法方法：在操作线与平衡线之间画梯级。79化工原理南林教材22低浓度、高浓度气体吸收80化工原理南林教材22二、解析法低浓度气体吸收：有物料衡算和平衡关系可得：81化工原理南林教材2282化工原理南林教材2283化工原理南林教材2284化工原理南林教材2285化工原理南林教材2286化工原理南林教材2287化工原理南林教材22第四节吸收系数影响因素：物系、设备、填料类型和几何尺寸、流动状况、操作条件。获取途径：实验测定、经验公式、准数关联式88化工原理南林教材222-4-1吸收系数的测定注意：测定条件与应用条件一致。89化工原理南林教材222-4-2吸收系数的经验公式（了解）一、水吸收氨二、水吸收二氧化碳三、水吸收二氧化硫90化工原理南林教材222-4-3吸收系数的准数关联式一、传质过程中常用的几个准数1.施