化工原理28吸收复习篇

1、1,石新雨 化学与环境工程学院 2011.09.26,第九章 吸 收-6 Absorption,化工原理2 电子课件-8,湖北民族学院 2011年秋,2,第九章 吸收 Absorption-复习篇,3,3,一、本章要求：,注意学习传质过程的基本研究方法； 掌握吸收过程的基本概念和基础知识； 能够进行吸收过程的分析计算； 能够进行吸收过程的工艺设计。,4,本章具体要求：,吸收过程的基本原理、分类、基本流程及对吸收剂的要求； 吸收过程中的质量传递： 传质的基本方式、组分运动速度及扩散速度、传质通量以及传质速度、费克定律、双组份等分子反向扩散及单向扩散； 相际传质的基本理论： 气液相平衡、相际传质推

2、动力、传质方向与传递极限； 双膜模型、相际传质速率方程，气膜控制和液膜控制过程。,5,低浓度气体吸收的特点及分析方法： 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； 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。 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。 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。 解吸：气提解吸法。,本章具体要求：,6,重点内容概要：,气体吸收,气液相平衡,传质机理,物料衡算,吸收设备,溶解度,亨利定律,分子扩散,涡流扩散,对流传质双膜模型,传质速率方程,操作线方

3、程,填料塔,板式塔,溶剂选择,T、p选择,吸收解吸填料层高度计算,吸收剂用量的确定,低浓气体吸收,高浓吸收解吸,多组分吸收,化学吸收,低浓气体解吸,传质单元数,理论板数,平均推动力法,吸收因数法,图解法,数值积分,图解法,解析法,7,二、基本概念,1、吸收、溶解度、脱吸； 2、吸收质（溶质）、吸收剂（溶剂）、吸收液（溶液）； 3、惰性组分（载体）、吸收尾气、吸收率； 4、亨利定律及其表达方式； 5、分子扩散、涡流扩散； 6、费克定律、吸收率； 7、吸收速率、吸收速率方程式； 8、吸收塔的操作线与操作线方程； 9、最小液气比、适宜液气比； 10、传质单元高度与传质单元数； 11、脱吸因子； 12

4、、理论板 13、高浓度、多组分、非等温、化学吸收。,8,三、重要公式,1、亨利定律,H-溶解度系数， kmol/(m3Pa) T，H；H越大，越易溶。,E=c/H -亨利系数，Pa T，E；P对E影响可忽略。 E越大，越难溶；,m=E/p -相平衡常数，无量纲 T，m；P，m。 m越大，越难溶。,9,2、相际传质速率方程,10,2、相际传质速率方程,11,3、低浓度气体吸收 (溶质体积分数10%),1）全塔物料衡算：,2）操作线方程：,低浓时：,3）最小液气比：,-回收率,12,4、填料层高度,13,4、填料层高度,14,取决于设备型式、物系性质及操作条件，表明了过程的传质动力学性能。,思考：

5、影响传质单元高度HTU的因素？,5、传质单元高度HOG,常用吸收设备的HTU约为0.21.5m。,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： HTU越大越好，还是越小越好？,HTU越小越好。,代表吸收塔传质性能的高低，由过程条件所决定。,15,6、传质单元数NOG的计算方法,（1）对数平均推动力法,（2）吸收因数法,（3）图解（或数值）积分法,（4）近似梯级法,是指达到分离要求所需要的传质单元的数量； 仅与分离前后的浓度变化以及相平衡关系有关（或分离任务和过程平均推动力），与设备类型无关。 其大小反映分离任务的难易程度和净化要求。,传质单元数NOG：,计算方法：,16,6、传

6、质单元数的计算方法,（1）对数平均推动力法（相平衡关系为直线）,17,（2）吸收因数法（也叫解析法，相平衡关系为直线）,18,NOG,（yb-mxa）/（ya-mxa）,S增大,19,（3）图解（或数值）积分法： 通用、严格、准确,Y,o,Y1,Y2,1/(Y-Y*),Y2+,20,（4）近似梯级法（平衡线为直线）,若气液相平衡关系不是直线方程，可采用近似梯级图解法求传质单元数。,M1,D,F,E,亦称为贝克（Baker）法,21,7、吸收与传热过程的比较,吸收与传热过程部分相似公式,22,二者相似之处：,都是用界面两侧膜中的分子传递这一类似的简化模型来描述； 一些概念公式亦有相似之处（见上表

7、）。,二者不同之处：,推动力不同； 界面阻力； 传递方向的总体流动； 公式表达的单一性与复杂性。,23,解吸（脱吸）举例,【例4】吸收解吸联合操作系统如图所示。两塔填料层高度均为7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解吸气量G=300kmol/h，组分浓度为：yb=0.015，ya=0.045，yb=0，xb=0.095（均为摩尔分率），且知：吸收系统相平衡关系为y = 0.15x，解吸系统相平衡关系为y = 0.6x。试求： （1）吸收塔气体出口浓度ya， 传质单元数NOG； （2）解吸塔传质单元数NOG； （3）若解吸气体流量减少为 250kmol/h，则吸收塔气体 出口

8、浓度ya又为多少？（其 余操作条件均不变，且气体 流量变化时，解吸塔HOG基本不变）,24,解吸（脱吸）举例,【解】（1） 求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数NOG,对整个流程（包括两塔）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。,25,解吸（脱吸）举例,ya=0.0015,对吸收塔：,26,解吸（脱吸）举例,ya=0.0015,（2）求解吸塔传质单元数NOG,27,解吸（脱吸）举例,（3）若解吸气体流量减少为250kmol/h ，则吸收塔气体出口浓度ya又为多少？（其余操作条件均不变，且气体流量变化时，解吸塔HOG基本不变）,250kmol/h,分析： 解吸气量减小，则对解吸不利，因而xb（xa）将变大，对吸收不利，所以ya 将变大。,ya=0.0015,28,250kmol/h,ya=0.0015,吸收塔： L、G不变，所以HOG不变， 故NOG也不变，,解之得：,(1),又S=1不变，,29,解吸（脱吸）举例,解之得：,(2),解吸塔：因HOG不变，故NOG不变