第九章 传质--吸收.pptVIP

包括温度差、浓度差、压力差等。 吸收质或溶质(solute)：混合气体中的溶解组分，以A表示。 惰性气体(inert gas)或载体：不溶或难溶组分，以B表示。 吸收剂(absorbent)：吸收操作中所用的溶剂，以S表示。 吸收液(strong liquor)：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂S和溶质A。 吸收尾气(dilute gas)：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体B和少量的溶质A。 吸收过程在吸收塔中进行，逆流操作吸收塔示意图如右图所示。 9.6 吸收塔的计算 9.6A 吸收操作的物料衡算 气相主体 液相主体 相界面 溶解 气相扩散 液相扩散 当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，在相界面 两侧分别存在着呈层流流动的稳定膜层（有效层流膜层）。溶质必须以分子扩散的形式连续的通过这两个膜层，膜层的厚度主要随流速而变，流速愈大厚度愈小。 在相界面上气液两相相互成平衡。 在膜层以外的主体内，由于流体的充分湍动，溶质的浓度分布均匀，可认为两相主体中的浓度梯度为零，即浓度梯度全部集中在两个有效膜层中。 用双膜理论解释具有固定相界面的系统及速度不高的两流体间的传质过程（如湿壁塔），与实际情况是大致相符合的。 双膜理论观点 pA cA pA,i cA,i 气膜 液膜 相界面 气相主体 液相主体 传质方向 图 双膜理论示意图 溶质A在气相中的分压 溶质A在液相中的摩尔浓度 界面浓度 定态传质 pAi、cAi 3. 总传质系数 气膜阻力 液膜阻力 操作点 O I（界面） cA/kmol/m3 cA pA/kPa 0 按亨利定律，有如下相平衡关系 KG－以气相浓度为基准的总传质系数，mol/(m2.s.kPa)； 1/ KG－总阻力 (m2.s.kPa)/mol，为气膜阻力1/kG与液膜阻力m/kL之和。 用同样的方法可以得到： KL－以液相浓度为基准的总传质系数，mol/s 9.4B 工业装置中的传质 1. 有效相间传质面积 填料塔内传质有效面积并不等于填料的表面积，而与填料的形状、尺寸和材质，液相流速和塔径等都有关系。 单位体积有效传质界面面积为av，塔的截面积为A，在微分塔高dh内 ，有效相间传质面积即为av A dh。 2. 容积传质系数 将av 与传质系数结合起来，可得到容积传质系数 3. 传质单元的概念 在塔中微分高度dh内 ，若液相浓度变化为dcA，则传质 流量为 L——液相体积流量，m3/s ，对稀溶液，可认为L为常量 在工程上，定义 为传质单元数，无因次 传质单元数NOL中所含的变量只与物系的相平衡和进出口浓度有关。若要求传质浓度变化越大，过程平均推动力越小，则传质过程分离难度越大。所需的传质单元数越多。反之，则分离难度小，需传质单元数少。所以NOL反映了分离的难易。 为传质单元高度，m， h——塔的有效高度，对填料塔，h为填料层高度。 HOL和NOL的意义：在一个传质单元高度HOL内，传质可使液相浓度发生相当于推动力 的平均值的变化，要使液相浓度发生总变化 ，需要NOL个串联传质单元 上面的公式也适用于气相，即气相传质单元数NOG和传质单元高度HOG，并且 传质单元高度HOL表示完成一个传质单元操作所需填 料层高度。 HOL中包含的容积传质系数反应传质阻力的 大小、填料性能的优劣等。所以HOL与设备型式和操作 条件有关，是传质设备效能高低的反映。 HOL越小，设 备传质效能越高。 第二节 吸收 吸收是气体混合物与作为吸收剂的液体接触，使气体中的某一或某些组分溶于液体的操作。吸收是分离气体混合物的重要单元操作之一。 (1) 按吸收过程是否发生化学反应分类：物理吸收、化学吸收 (2) 按吸收过程中体系的温度变化分类：等温吸收、非等温吸收 (3) 按被吸收组分的数目分类：单组分吸收、多组分吸收 在液体和气体接触过程中，如发生液体组分向气体传递，则称为解吸或脱吸，解吸是吸收的逆过程。本节以讨论吸收为主，着重讨论单组分的等温物理吸收 气体吸收的工业应用： （1） 制取液体产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如稀硫酸吸收SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液，用水吸收氯化氢制盐酸，用水吸收NO2气体制硝酸，用水吸收NH3气制氨水等 。 （2） 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目的。例如石油馏分裂解生产出来的乙烯、丙烯，还与氢、甲烷等混在一起，可用分子量较大的液态烃把乙烯、丙烯吸收，使与甲烷、氢分离开来 。 亨利定律 在一定条件下，使气体和液体接触，气体中可溶组分被液体 吸收而溶解于液体中。经过相当长的接触时间，组分由气相 传递到液相的吸收速率与由液相