第三章气体的吸收介绍.ppt

使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为解吸(desorption)或脱吸； 解吸是吸收的逆过程，相际传质推动力为 (y*-y) 或 (x-x*)； 降低气体溶解度(如减压、加温)和降低气相主体的溶质分压(如气提或汽提)都有利于解吸过程的进行； 工业解吸过程通常是将溶液由塔顶引入，惰性气体或蒸汽由塔底引入，使两相在塔内逆流接触传质。此过程也称为气提或汽提(stripping)； 解吸操作过程和设备的计算方法及气液传质理论和吸收过程相同，相对应的计算式形式也类似； 气体解吸的特点 i)解吸是吸收的逆过程，溶质由液相向气相转移，传质推动力是： （P*-P），(吸收时P-P*) 或者(C-C* ），(吸收时C*-C) ii)当气液在塔内逆流解吸时，操作线在平衡之下。 解吸 x2 x1 y2 y1 G y1 L x1 G y2 L x2 y y2 y1 x1 x2 y* x 解吸过程：溶质从吸收液中分离出的操作， 称为解吸。 解吸目的：获得所需较纯的溶质；溶剂再生 循环使用。 2.4.6.1 解吸条件及传质方向 传质方向：溶质由液相向气相传递。 或 条件： 或 或 推动力： 或 1．气提解吸： 2．减压解吸： 3．加热解吸： 2.4.6.2 解吸方法 或 解吸能耗大，整个吸收过程的能耗主要在解吸。 2.4.6.3 解吸塔的计算 V，Y2 V，Y1 L，X2 L，X1 V，Y L，X 一、物料衡算与操作线方程 V(Y2 － Y1)=L(X2 － X1 ) 全塔物料衡算： 操作线： L—吸收液流量，kmol/(m2·s); V—载气流量，kmol/(m2·s); 解吸塔的最小气液比 因待解吸的液相相对于气相而言是过饱和的，即 XX*，所以解吸操作线位于平衡线下方。 对逆流解吸塔，其操作线方程与吸收操作线方程在形式完全相同，只是解吸塔的稀端（X2、Y2）在塔底。 当溶液的处理量 L、进出塔浓度 X1、X2 以及解吸气进塔组成 Y2 确定后，气体用量 V 与气体出塔浓度 Y1 直接相关。 Y X o Y*=f(X) Y1 X2 Y2 B X1 (L/V)max A Y X o Y*=f(X) Y1 X2 Y2 B (L/V)max C X1 Y1* C A 解吸塔的最小气液比 当解吸用气量 V 减小时，气体出塔浓度 Y1 增大，操作线的 A 点向平衡线靠拢，传质推动力下降。 当操作线与平衡线相交或相切时，解吸操作线斜率（液气比）最大，即气液比最小，这是达到一定解吸程度气液比操作的最低极限值。 对操作线与平衡线相交的情况，塔顶处两相传质平衡，有 对操作线与平衡线相切（平衡线呈上凹形状），最小气液比由过 B 点所作的操作线与平衡线的切线斜率确定。实际气液比应大于最小气液比。 填料层高度计算式 可采用与吸收塔相同的方法，但需注意式中涉及到的推动力(浓度差)的前后项要调换。 用传质单元高度与传质单元数计算填料层高度 Z，传质单元高度的计算方法不变，但传质单元数定义中有传质推动力项，应加以注意。 若平衡关系为Y* = MX ： 式中 A=L/(MV) 为吸收因子。 过程速率是决定单元设备大小的关键因素。 填料层高度计算式中的传质系数(ky，KY 等) 体现了与吸收速率的正比关系，在吸收计算中具有十分重要的意义。 传质系数包含了传质过程速率计算中一切复杂的、不易确定的影响因素，其数值的大小主要取决于物系的性质、操作条件及设备的性能(填料特性)三个方面。由于影响因素十分复杂，传质系数的计算难以通过理论模型解决，迄今为止也尚无通用的计算方法可循。 传质系数的获取途径：(1) 实验测定；(2) 针对特定体系的经验公式；(3) 适用范围更广的准数关联式。 对气、液传质过程，可将各传质速率表达式概括为: 2.4.6.4 传质系数的计算 传质系数的实验测定 对实际操作的物系，若相平衡关系为直线，则填料层高度计算式为 上式也可写为高度为 Z 的填料段的平均传质速率方程 式中 F=?Za 为传质面积，Vp= ?Z 为填料装填体积。 当填料和填料装填方式一定，测量稳定操作时进、出塔气、液流量和测量段 Z 两端气、液浓度，由物料衡算及平衡关系可得出GA 和?Ym ，进而得出 KY 或 KYa。 注意：实验测定的传质系数用于吸收或解吸塔设计计算时，设计体系的物性、操作条件及设备性能应与实验测定时的情况相同或相近。 传质系数的经验公式 实际上很难对每一具体设计条件下的传质系数都直接进行实验测定。为此，不少研究者针对某些典型的系统和条件进行研究，在所测定的大量数据基础上提出了对一定的物系在一定条件范围内的传质系数经