北化化工原理课件第五章 吸收.ppt

* * 第五章 吸收 本章重点： 填料吸收塔的工艺计算 * * 吸收主要内容 第一节 概述 第二节 气液相平衡 第三节 吸收过程的速率 第四节 吸收塔的计算 第五节 填料塔 * * 第一节 概述 吸收 ：利用气体中各组分在液相中溶解度的差异而分离混合气体的操作称为吸收。所用液体称为吸收剂（或溶剂）。气体中被溶解的组分称为吸收质或溶质。不被溶解的组分称为惰性气体或载体。 吸收操作的依据：混合气体中各组分溶解度的不同 用吸收操作来进行气体混合物的分离时必须解决以下几方面的问题： （1）??? 选择合适的吸收剂。 （2）??? 提供气液接触的场所（传质设备）。 （3）???吸收剂的再生。 * * 吸收的目的： （１）分离和净化原料气 （２）分离和吸收气体中的有用组分 （３）制取液体产品 （４）废气的治理 合适吸收剂所应具备的条件： １.对被吸收的组分要有较大的溶解度，且有较好的选择性。 ２.要有较低的蒸气压，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失 ３ 要有较好的化学稳定性，以免使用过程中变质。 ４ 腐蚀性要小,以减小设备费用和维修费。 5 吸收后的溶剂应易于再生。 * * 吸收的分类 物理吸收： 溶质不与溶剂发生明显的化学反应 化学吸收：溶质与溶剂发生明显的化学反应 单组分吸收：混合气中只有一个组分被吸收 多组分吸收：混合气体中有两个或多个组分被吸收 等温吸收：在吸收的过程中，温度变化很小 非等温吸收：吸收过程中温度发生显著地变化 本章重点：单组分等温物理吸收 * * 5-１ 气体在液体中的溶解度 在一定温度和压力下，气液两相接触时将发生溶质气体向液相转移，使其在液相中的浓度增加，当长期充分接触后，液相中溶质浓度不再增加达到饱和，这时两相达到相平衡。此时，溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度。简称为溶解度。 溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从相平衡关系。 加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。但加压、减压费用太高一般不采用。 第二节 气液相平衡 * * ５－２ 亨利定律 亨利定律 当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系： PA*=E·x 式中: PA* ---------溶质A在气相中的平衡分压, KPa x----------溶质在液相中的摩尔分数 , E----------享利系数， KPa 亨利定律其它几种表达形式: PA*=CA/H y*==m·x Y*=mX CA-----------液相中溶质的摩尔浓度, kmol/m3 ; ? ? y ------ 溶质在气相中的摩尔分数 X ,Y ------ 溶质在液相和气相的摩尔比 * * 亨利定律各系数之间的关系: ----- 吸收剂的密度 P------气相总压 ----- 吸收剂的平均摩尔质量 (p183例题5-1) 5-3 相平衡与吸收过程的关系 不平衡的气液两相接触后所发生的传质过程是吸收还是解吸，要视溶质在气相中的分压与其液相中的平衡分压间的关系而定。 若溶质在气体中得分压大于其液相的平衡分压，就会发生吸收过程，直至达到平衡状态为止。反之，若气相溶质的分压小于其液相的平衡分压，则溶液中的溶质就会解吸出来，重又返回到气相中。过程进行到气液达到平衡状态为止。相平衡指明传质过程的方向。当不平衡的气液两相接触时，溶质是被吸收还是解吸，取决于相平衡关系。 * * 第三节 吸收过程的速率 用液体吸收气体中某一组分，是该组分从气相转移到液相的传质过程。它包括： （1）该组分从气相主体传递到气、液两相的界面。 （2）在相界面上溶解而进入液相。 （3）从液相一侧界面向液相主体传递。 在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。 分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分子热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分子扩散。 湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动（湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍流扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流扩