化工基本原理下第八章吸收卓越.ppt

第8;分离气体混合物。根据混合物各组分的物理和化学差异，如吸附、吸收。吸收是其中的一种，根据溶解度差异。 吸收是将气体混合物与适当的液体接触，气体中一种或多种组分溶解于液体中，不能溶解的组分仍保留在气相中，利用各组分在液体中溶解度的差异,对其进行选择性溶解,使气体中不同组分得到分离的单元操作。 混合气中，能溶解于液体的组分称为溶质。不能溶解的组分称为惰性气体。用于溶解气体的液体称为吸收剂，溶有气体的溶液称为溶液。 ;1．制取化工产品 将气体中需要的成分用指定的溶剂吸收出来，成为液态产品。如：用水吸收HCl、NO2制取工业盐酸和硝酸。 2．分离气体混合物 ? 工业上利用吸收分离气体混合物。热甲碱法吸收二氧化碳。 3．从气体中回收有用组分 ??? 用洗油回收粗苯或二氯乙烷。;4．气体净化 ?? ①原料气的净化。 ?②尾气、废气的净化以保护环境。 5．生化工程? 菌体在发酵罐中培养。发酵罐中要给予大量的空气以维持微生物的正常代谢，要应用空气中的氧在水中吸收这一过程。;?化学吸收和物理吸收。 单组分吸收和多组分吸收。 非等温吸收和等温吸收。 ? 本章研究物理吸收、单组分吸收和等温吸收 。;吸收通常在 吸收塔内进行，其中以填料塔的应用较为普遍。生产中除少部分直接获得液体产品的吸收操作之外，一般都需对吸收后的溶液;采用吸收操作实现气体混合物的分离必须解决下列问题：;8.2 吸收过程相平衡基础 8.2.1 气液相平衡关系 ;8.2 吸收过程相平衡基础 8.2.1 气液相平衡关系 ; 在总压不很高的情况下，认为溶解度cA*与总压无关，则 cA*＝f( t、pA)，或者，pA*＝f( t、cA)?。;pA*＝f( t、cA) 亨利定律：稀溶液、低压和一定温度下，气、液达到溶解相平衡，则?? ? pA*＝ExA 亨利系数由实验确定，它随物性和温度而变化。对于一定气体溶于一定溶剂，温度升高，E增大。;若干气体在水中的亨利常数E之值;亨利定律三种表达式? ???? ???? pA*=ExA?? E为亨利系数?? 单位? Pa ???? cA*=HpA? H为溶解度系数 单位 kmol/m3.Pa ??? ?y*=mx??? m为相平衡常数 单位? 无因次??? 2.? 三个系数间的关系 ???? E=C/H???? m=E/P? 相平衡常数m：相平衡常数m与温度、压力有关。温度降低，m减小；压力增大，m减小。 (加压和降温可以提高气体溶解度); 气相中的溶质传递到液相，分为三个步骤： 1.气相与界面的对流传质； 2.溶质在界面上的溶解； 3.界面与液相的对流传质。 令：界面上气液两相浓度为yi、xi ?? 1.气相与界面的对流传质； ??????? NA=kG (pG－pi) =ky (y－yi)?? ? 3.界面与液相的对流传质； ??????? NA=kL (ci－cL)=kx (xi－x) ? 2.溶质在界面上的溶解； ??? yi = f (xi )?? 采用 yi = mxi ?? ;8.3.2 传质速率方程 ;根据图8-4，m(xi－x)=yi－y*。 气相与界面的对流传质：NA=kG(pG－pi) =ky(y－yi)? 界面与液相的对流传质：NA=kL(ci－cL)=kx(xi－x) 即：; 于是，相际传质速率方程式为：NA=Ky(y－y*)??? 式中，;二、界面浓度的求取;三、传质阻力分析;同理，当?1/mky?＜＜1/kx，则?1/Kx≈1/kx。此时传质阻力集中于液相，称为液相阻力控制(液膜控制)。 液膜控制的条件： (1)?ky＞＞kx。直线ab平坦。 (2)?m很大，相平衡线OE很陡，表明溶质在吸收剂中的溶解度很小，如以水吸收O2、CO2。　;气液两相的分传质系数与流速的0.7次方成正比，即：?ky∝G0.7；ky∝L0.7。对于气膜控制，增加气体流率，可有效增加总传质系数Ky≈ky，加快吸收过程。对于液膜控制，增加液体流率，可有效增加总传质系数Kx≈kx，加快吸收过程。;解：(1) 相平衡关系：;8.4 吸收塔的计算 ;8.4.1 物料衡算和操作线方程;吸收操作时，表征吸收程度有两种方式：;二、操作线方程?;直线AB上任一点P代表塔内相应截面上气、液浓度Y、X。直线AB称操作线。 PR代表液相摩尔比差表示的总推动力(X*-X)，PQ代表气相摩尔比差表示的总推动力(Y-Y*)。;设计时，由吸收任务和要求可以确定GB、Yb、Ya，由工艺条件