[工学]8 气体吸收.ppt

GAS ABSORPTION 利用混合气体中各组分在液体中溶解度的差异而分离气体混合物的单元操作称为吸收。吸收操作时某些易溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混合气体的分离。 吸收质或溶质（absorbate)：混合气体中的溶解组分，以A表示。 惰性气体或载体（inert gases）：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（absorption solution） ：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（absorption tail 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。 物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，可 视为单纯的气体溶解于液相的过程。 化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。 单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余 组分因溶解度甚小其吸收量可忽略不计。 多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。 等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。 非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。 8.2.2 亨利定律 双膜理论 溶质渗透理论 表面更新理论 4 对流传质系数的求解 Sherwood Number 2、操作线方程与操作线 8.5.2 填料层高度的计算 例8-4 某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组份，气体入塔浓度y1=0.01, 吸收率η为90%,平衡关系为y=2x,且知L/G=1.2(L/G)min,HOG=0.9m,试求： （1） 填料层高度？ （2）若该塔操作时，因解吸不良，导致入塔x2′=0.0005，其它入塔条件不变时，回收率η ′又为多少？ 解： 由于是纯溶剂吸收，x2=0，因此 x1=x1e/1.2=(y1/m) /1.2=0.0042 y1=2×0.0042=0.0084 y2e=0 ∴H= HOG ×NOG= 6.21 m 小结 解题步骤 列已知条件x2、y1、y2*、G、m 计算（L/G)min 计算（L/G)、L及x1 计算HOG 计算NOG 计算H 对填料层中高度为 dH ,传质面积为dA的微分段作物料衡算,可得溶质在单位时间内由气相转入液相的量。 填料塔内气、液组成 y、x和传质推动力?y（或?x）均随塔高变化，故塔内各截面上的吸收速率也不相同。 G, y2 G, y1 L, x1 L, x2 y x H y+dy dH x+dx 1 填料层高度的基本计算式 S:填料塔的截面积 若填料塔的填料层高度为H，空塔截面积为S，则堆放填料的体积为HS，单位体积填料的有效表面积为? (m2·m-3),则传质的接触面积为：A=?HS，dA=aSdH 的单位 ——气相传质单元数 2 传质单元数和传质单元高度 ——气相传质单元高度 ——液相传质单元高度 ——液相传质单元数 传质单元数 NOG 或 NOL 反映吸收过程的难易程度，其大小取决于分离任务和整个填料层平均推动力大小两个方面。若任务所要求的气体浓度变化越大，过程的推动力越小，则吸收越难，所需的传质单元数越多。 NOG 与气相或液相进、出塔的浓度，液气比以及物系的平衡关系有关，而与设备形式和设备中气、液两相的流动状况等因素无关。 设备选型前可先计算出过程所需的 NOG 或 NOL。其 值大，分离任务艰巨，为避免塔过高应选用传质性能优良的填料。若 NOG 或 NOL 值过大，就应重新考虑所选溶剂或液气比是否合理。 1）传质单元数 传质单元高度 HOG 或 HOL 则表示完成一个传质单元分离任务所需的填料层高度，代表了吸收塔传质性能的高低，主要与填料的性能和塔中气、液两相的流动状况有关。 HOG 或HOL 值小，表示设备的性能高，完成相同传质单元数的吸收任务所需塔的高度小。 用传质单元高度HOG、HOL 或传质系数 Kya、Kxa 表征设备的传质性能其实质是相同的。但随气、液流率改变 Kya 或 Kxa 的值变化较大，一般流率增加，Kya（或Kxa）增大。 HOG 或HOL 因分子分母同向变化的缘故，其变化幅度就较小。 一般吸收设备的传质单元高度在 0.15~1.5m 范围内。 2）传质单元高度 8.5.3 传质单元数的计算方法 平衡线为直线时 对数平均推动力法 吸收因数法 平衡线为曲线时 图解积分法 近似梯级法