《吸收修改》PPT课件.ppt

1、1.第2章吸收，第1节概述第2节气液平衡，第3节吸收机理和吸收速率，第4节吸收塔的计算，第2节本章重点，第1节亨利定律，各种表达式及其关系；2.菲克定律及其应用：3.双膜理论和总吸收率方程；4.吸收过程中的物料平衡和操作线方程；5.最小液气比的概念和吸收剂消耗量的计算；6.填料层高度和传质单元数的计算；7.吸收塔的设计计算。1.什么是吸收？2.吸收目的？3.吸收分类？4.吸收剂的选择？4.第1节概述。什么是吸收？利用各组分在液体溶剂中溶解度的不同来分离气体混合物的操作称为吸收。5，第二吸收目的，第一部分概述，6，第一部分概述，第三吸收分类，7，第一部分概述，1，吸收设备-塔设备，第四吸收设备和

2、工艺，8，2吸收工艺，第一部分概述，9，第一部分概述，(3)吸收塔中的吸收剂回收工艺，(4) 1溶解度对溶质组分具有更大的溶解度；2选择性对溶质组分有很好的选择性，即对其他组分基本不吸收或吸收很少；3波动性应较低；4粘度应较低；其他成分无毒、无腐蚀性、不易燃烧、无泡沫、廉价易得，并具有化学稳定性。11，第二吸收过程中的气液平衡，1。气体溶解度，吸收极限相平衡，3。亨利定律，4。气液传质方向，12。溶解度，第二吸收过程中的气液平衡，13，14，2。吸收极限相平衡，当吸收剂中的浓度达到饱和时，任何时候进入液相的溶质分子的数量等于从溶液中送出的数量，达到相平衡，吸收操作已经达到极限，如不改变操作条件

3、，需要多少时间，溶质将不再被吸收剂吸收，吸收操作可以停止。第二节吸收过程的气液平衡，15、第二节吸收过程的气液平衡，3。亨利定律，对于稀溶液，亨利定律还有其他形式：e越大，溶解度越小；e随温度变化，t、e、m越大，溶解度越小。m随温度和总压变化，t，m，p，m，第二吸收过程中气液相平衡，17，4，气液两相的传质方向和极限，并得出以下五种情况下的传质方向。在常压和25下，气相co2的组成为0.05(摩尔分数)。现在该混合气体分别与以下溶液接触：浓度为1.0910-3mol/m3的Co2水溶液；浓度为310-3kmol/m3的Co2水溶液；气相压力保持在常压，co2的组成仍为0.05，温度降至0，

4、使气体与浓度为310-3mol/m3的co2水溶液接触；气相压力为5105pa，温度为25，co2组成仍为0.05，气相与浓度为310-3 kmol/m3的co2水溶液接触。18，解决方案：对于问题中规定的气液两相条件，判断过程的方向和极限。首先计算与气相浓度平衡的液相浓度。检查亨利系数E=164mpa，平衡常数m=E/P=1640，在25的常压下水中的二氧化碳。当气相浓度y=0.05时，平衡液体浓度x*=y/m=310-3，实际液体浓度c=10-3mol/m3，水密度=1000kg/m3，那么x=c/(/ms)=10-3/(1000/18)=1.810-5，19，因为以同样的方式，计算了四种

5、情况。经过计算，五种情况的结果列于表20，汇总。也可以通过比较气相组成Y与液相平衡时的气相浓度y*来判断。y y*是吸收过程；是的，这是解吸过程。，1。气液两相传质的方向和极限：如果液相中溶质的实际浓度为x，与接触的气相平衡的液相浓度为x*，当x * x *解吸，x=x*平衡状态时，传质的驱动力为0，传质过程停止，即达到极限状态。影响吸收过程的因素(1)温度tE降低了吸收的传质驱动力，不利于吸收。(2)压力，总磷510-5pa，对e的影响不大。当气相中溶质浓度相同时，增加气相中溶质的分压增加了传质的驱动力，有利于吸收。22，第3节吸收机理和吸收率，3.1单相中传质，3.2吸收机理，3.3吸收率

6、，23，3.1单相中传质，1。分子扩散和菲克定律2。气相中稳定的分子扩散3。液相中稳定的分子扩散4。对流传质，24，1。分子扩散和菲克定律，扩散通量：单位面积，菲克定律的其他表达式：(1) JA和Z是相对扩散通量(绝对扩散通量用NA、Z和Z表示)，(2) DA和B是物理性质之一，DA，B(气体)10-5m2/s DA，B(液体)10-9 m2/s DA，B。转移率：单位时间内每单位面积通过A(B)的物质量，用NA中的(NB)扩散通量表示：每单位面积扩散的物质JA量如果转移是简单的分子扩散，那么Na=JANB=JBNA=JA=DDCA/DZ=(D/RT)/(DPA/DZ)，28，通过积分上述公式

7、：(第1节)(第2节)，我们可以得到：NA=(D/RTZ)(PA1PA2) 2。单相扩散(一种成分通过另一种停滞成分的扩散，如吸收、提取等。)，为了讨论物质在一个相中的转移速率，假设有一个界面，如图：30，整体流动：这个界面只允许A分子通过，不允许其他分子通过；然后a通过界面从气相主体扩散到液相，扩散通量为JA。由于甲的扩散，在甲的位置留下了一个空位，这时，主体中的甲和乙分子被补充来填补这个空位，这就是所谓的“整体流动”。总流量由n表示.总通量中的通量可以用下面的公式表示：主通量=NCA，物质的总转移速率是：扩散和总和。NA=NA main JA=JA NCA/C，31，类似地，NB=NB m

8、ain JB=JB NCB/C，如前所述，界面只允许a通过，其他分子不允许通过，因此b在界面上的转移通量等于0。也就是说，NB=JB NCB/C=0 JB=NCB/C，通过对上述关系进行积分，我们可以得到：NA=DC/(CCA)(dcA/dZ) (C=CA CB)，气相中扩散的浓度一般用分压表示：32，CA=pa/RTC=Or NA=(DP/RT)(d PB/PbDz)，积分后：吸收过程中的传质速率，其中P/PBm漂移因子，无量纲1，33，如果溶解在溶液中的质量很小，即那么当P/PBm=1时，吸收：气相中的溶质A连续进入液相，惰性组分(载体)B不能被溶剂S吸收，即不能进入液相，而溶剂S不汽化，

9、即没有溶剂分子S从溶剂S中逸出，这属于一种组分通过另一种停滞组分S的扩散。 因此，进入液相的挥发性组分A的量，34，3，液相中的稳定分子扩散，这等于进入液相的硬挥发性组分B的量，因此在相界面处不会有由一种物质转移到另一种相而引起的空位，因此不会发生整体流动。 液相中物质分子的运动速率远小于气相中气体分子的运动速率，液相和气相扩散系数之差为105倍，即气体=105D液体。液相中的扩散速率可根据气相中的扩散速率来处理：NA=(DC)/(ZCsm)(CA1CA2)，35，其中：NA溶质A在液相中的转移速率，kmol/m2.s溶质A在溶剂中的扩散系数，m2/s C溶液的总浓度，kmol/m3 CA1和

10、CA2截面1和2上的溶质浓度，kmol/m3 Csm1和2截面上的溶剂S浓度的对数平均值，kmol/m3，4。涡流扩散发生在湍流流体中，在湍流流体中，流体颗粒不规则地运动，而不是依靠分子的不规则运动来传递停滞流体中的物质，涡流将在湍流体内产生，这将导致流体各部分之间的严重混合。质量传递发生在湍流中。通过流体粒子的湍流和涡旋来传递物质，称为涡旋扩散。在湍流主体中，分子扩散同时起作用，但其与涡旋扩散的比例很小，涡旋扩散占主导地位。J=(D DE)(dCA/dZ)，D分子扩散系数，m2/s DE涡旋扩散系数，m2/s注：D是一个物理性质常数，它不仅与材料性质有关，还与流体的湍流度有关，所以它不是一个

11、物理性质常数，37，3.2吸收机制，单相传质机制是扩散理论(分子扩散，涡旋扩散)。两相传质机理(吸收机理)包括双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论等。38，1。双膜模型，39，理论要点：a .相互接触的气液两相流体之间有一个稳定的相界面，界面两侧有一层很薄的滞止膜，吸收剂以分子扩散的方式穿过这两层膜，从气相体进入液相体。在相界面，气液两相达到平衡。两个滞止膜外的气液两相体中的流体是完全湍流的，浓度均匀。2。双膜理论要点，40，3.3。吸收率，吸收率：(如前所述)，即每单位时间每单位相间传质面积吸收的溶液量。北美表示。任何传质速率都可以用下面的公式表示：吸收速率=吸收驱动力/吸收阻力=吸收系数驱

12、动力，41，吸收速率也可以用上面的公式表示：吸收速率=吸收驱动力/吸收阻力=吸收系数驱动力。吸收速率方程双膜理论：在相界面两侧有ZG和ZL厚度的气体膜和液体膜。在稳定运行中，通过气膜或液膜的速度是相等的。也就是说，42，液膜吸收速率方程na=(DC)/(zlcsm)(CIC)=KL(CIC)=(CIC)/(1/KL)，即，液膜吸收速率方程，43，类似地，44，-由分压差驱动的总气相，50，概要：1。吸收速率方程的形式由于不同的浓度表达方法和不同的驱动力范围，吸收速率方程有多种形式，可分为两类：51， 膜吸收速率方程：na=k g(PP I)na=k y(YY I)k y=PK g na=k l

13、(c IC)na=k x(x IX)k x=CK l总吸收速率方程：na=k g(PP *)1/k g=1/kg 1/(h KL)na KY=m/k x1/(KY)na=k l(c * c)1/k l=1/klh/kg na=k x(x * x)1/k x=1/k x1/(mky) 2、吸收系数的单位吸收系数的任何单位都可以写成kmol。当驱动力用无量纲摩尔分数或摩尔比表示时，吸收系数的单位是kmol/(m2s)，它是吸收速率的单位。 3.应用吸收速率方程(1)时的注意事项必须注意各速率方程中吸收系数和驱动力的正确匹配，用吸收系数倒数表示的吸收阻力表达式也应与驱动力相对应。上述吸收速率方程均适

14、用于描述稳定运行时吸收塔任意截面上的速率关系，但不能直接用来表示整个塔的吸收速率。由于塔内不同段的气液两相浓度不同，吸收率也不同。(3)总吸收速率方程的适用范围：在整个浓度范围内，平衡关系必须是一条直线，符合亨利定律；否则，总吸收系数将随浓度而变化。当然，对于某些例外情况，如不溶性气体K Xkx，易溶气体KYky，(4)，对于中度可溶气体，平衡关系不符合直线，所以用总吸收系数表示的速率方程是不合适的，而用膜吸收速率方程。54，55，第4节吸收塔的计算，4.1吸收操作的物料平衡和操作线方程4.2吸收剂消耗的测定4.3填料层高度的计算，56，4.1吸收操作的物料平衡和操作线方程，1。全塔物料平衡：

15、v单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，KMOL(B)/溶剂单位时间内通过吸收塔。Kmol (a)/s _ 1、y _ 2分别是进出塔的气体中溶质组分的气相摩尔比，而kmol (a)/k _ mol (b) x _ 1、x _ 2分别是进出塔的液体。溶质组分的摩尔比低于k mol(a)/k mol(s)下标1。下标2代表塔顶。57，对A进行物料平衡：VY1 LX1=VY2 LX1，即溶质A在混合气体V(Y1Y2)=L(X1X2)中吸收的百分比，称为吸收率或回收率。如果用表示，则离开塔的混合气体中溶质的浓度为Y2=Y1 (1A)。58，II .吸收塔的操作线方程和操作线为了了解塔的任何一段两相的浓度

16、关系，可以从塔的任何一段到塔的任何一个端面(顶部或底部)计算物料平衡。在下图中，组件a的余额是vylx1=vy1lx，59，y=，(1)，组件a的余额是vylx2=vy2lxy=，(2)，60，1，如果平衡线在操作线之上，结果应该是什么？2.X-Y图显示了塔顶和塔底的总吸收驱动力。思考，61.4.2吸收剂消耗量的测定。在吸收操作过程中，混合气体流量V、气体的初始和最终浓度Y1和Y2以及吸收剂进入塔时的初始浓度X2是已知的，也就是说，我们知道V、Y1、Y2和X2是未知的，并且吸收剂消耗必须由设计者在操作之前确定。吸收剂L的用量与设备成本和运行成本有关。应综合考虑两个因素，最终确定吸收剂l的适宜用量。62，从下图分析：X2，Y2，确定已知操作线的t点。63和Y1是已知的，也就是说，点b的纵坐