模塊八吸收ppt.pptVIP

《化工单元操作》教学课件; 吸收是利用混合气中各组分在液体中的溶解度不同而将气体混合物分离的单元操作. 一、吸收操作过程 ; 名 称 吸收剂或溶剂S ：吸收塔顶喷淋所用的液体； 吸收质或溶质A：混合气体中，能够溶解于液体的组分； 惰性气B：不能溶解的组分； 吸收尾气：吸收塔顶排出的气体，其主要成分是惰性气B，还含有残余的溶质A； 吸收液：吸收塔底引出的溶液，其成分是溶剂S和溶质A。 ;二、吸收在化工生产中的应用 ① 原料气的净化 ② 有用组分的回收 ③ 某些产品的制取 ④ 废气的治理 三、吸收操作的分类 1. 单组分吸收和多组分吸收 2. 等温吸收和非等温吸收 3. 物理吸收和化学吸收 4. 低浓度吸收和高浓度吸收 本模块只重点讨论低浓度、单组分、等温、物理吸收过程。 四、吸收剂的选择 ① 溶解度大② 选择性好 ③ 挥发度低 ④ 再生易 ⑤ 黏性低 ⑥ 其它安全环保、价廉 ;任务二 认知吸收设备;二、填料的类型;拉西环;板波纹;三、填料作用及特性;（2）空隙率 ε 单位体积填料中所具有的空隙体积 ，[m3/m3]。;四、填料塔的流体力学性能; ;（三）液泛 在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量带出塔顶，此种情况称为淹塔或液泛。 （四）液体喷淋密度和填料表面的润湿 填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。 液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以U表示，单位为m3/（m2·h）。 最小喷淋密度 ; 实际操作时采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面处理方法，改善其表面的润湿性能。 （五）返混 在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的原因很多，如：填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动；塔内气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。 返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。 ;五、填料塔的附件;液体分布装置;;由质量分数 求摩尔分数：;3.摩尔比: 用X或Y表示 （1）液相：;（二）相平衡关系 1. 气体在液体中的溶解度 混合气体和溶剂在一定温度和压力下，经长期充分接触后，达到一种动态平衡，即：吸收速率=解吸速率。这种状态被称为气液相平衡。 ;2. 亨利定律;[例8-3] 在总压101.3kPa及30℃下，氨在水中的溶解度为1.72g (NH3)/100g(H2O)。若氨水的气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数为0.764，试求气相中氨的摩尔比。 解：;（三）相平衡在吸收过程的应用：;2.确定吸收推动力;3.确定过程的极限：;［例8-4］ 某逆流接触的填料塔塔底排出液中含溶质x=0.0002，进口气体中含溶质2.5%(体积)，操作压强为1atm。气液平衡关系为Y﹡ =50X。问该塔内进行的是吸收过程还是解吸过程？塔底推动力为多少？ 解：;二、吸收的传质机理 （一）物质传递的基本方式;（二）吸收过程的机理 双膜理论论点： ●气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存在着呈层流的稳定膜层——气膜和液膜，溶质必须以分子扩散的方式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定） ●相界面上气液两相互为平衡。 ●膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，浓度梯度（即传质阻力）全部集中在两个膜层内。;; 通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜的分子扩散过程，吸收过程的主要阻力集中于这两层膜中，膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程的推动力主要来源于气相的分压差和液相的浓度差。 　　双膜理论对于那些具有固定传质界面的系统且两流体流速不高的吸收过程，具有重要的指导意义。对于具有自由相界面的系统，尤其是高度湍动的两流体间的传质，双膜理论表现出它的局限性。故继双膜理论之后，又相继提出了一些新的理论，如表面更新理论、溶质渗透理论、滞流边界层理论及界面动力状态理论等。 ;三、吸收速率方程 （一） 吸收速率方程式 ;3.吸收总传质速率方程：;进一步推导可知：;◆对易溶气体, m很小，则1/ky》m/kx，Ky≈ky，气膜阻力远大于液膜阻力,称为气膜控制过程。增加气相流率 Ky增大。如水吸收NH3或HCl） ◆对难溶气体, m很大，则1/kx》1/ (