第五章吸收课件.pptx

第五章 气体吸收 第一节 概述 第二节 气液相平衡 第三节 吸收过程的传质速率 第四节 吸收塔的计算 第五节 填料塔 1 第一节 概述 一、吸收操作的应用 二、吸收过程与设备 三、吸收过程分类 四、吸收剂的选择 2 几个名词 吸收剂：吸收过程中所用的溶剂； 溶质：混合气体中能显著被吸收剂吸收的组分 ； 惰性组分：不能被吸收剂吸收的组分； 富液 ：含有较高溶质浓度的吸收剂； 贫液：从富液中将溶质分离出来后得到的吸收剂。 吸收: 是将气体混合物中的各个组分予以分离的单元 操作。 一、气体操作的应用 （1）分离混合气体以获得一定的组分。 （2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。 4 吸收及解析传质方向 实质： 吸收过程 — 溶质由气相到液相的质量传递过程； 解吸过程 — 溶质由液相到气相的质量传递过程。 吸收过程： （1）溶质从气相主体传递到相界面； （2）在相界面上溶质溶解到液相表面； （3）溶质从相界面传递到液相主体。 液相主体 解吸过程 吸收过程 气相主体 二、吸收过程与设备 6 一步吸收流程和两步吸收流程 (选用吸收剂的数目) 一步吸收流程：仅用一种吸收剂 两步吸收流程：使用两种吸收剂 混合 气体 贫液 去解吸塔 去解吸塔 两步吸收 一步吸收 富液 吸 收 塔1 吸 收 塔2 吸收剂2 吸收剂1 净化气 混合气 净化气 逆流和并流吸收过程 净化气 富液 逆流 并流 混合气体 混合气体 净化气 贫液 贫液 富液 脱苯煤气 冷凝器 冷却器 补充新 鲜洗油 含苯煤气 过热蒸汽 粗苯 典型的工业吸收过程: 以洗油吸收煤气中的粗苯： 吸收工艺过程 解吸过程 —— 苯解吸塔 吸收过程 —— 苯吸收塔 采用吸收剂再生的连续吸收流程 解吸塔 换热器 吸收塔 贫油 富油 水 9 三、吸收过程的分类 （1）物理吸收和化学吸收 （2）单组分吸收和多组分吸收 （3）等温吸收和非等温吸收 （4）高浓度吸收和低浓度吸收 四、吸收剂的选择 （1）溶解度大； 10 （2）选择性高； （3）再生容易； （4）挥发性小； （5）粘度低； （6）化学稳定性高； （7）腐蚀性低； （8）无毒、无害、价廉等。 选择原则：经济、合理。 11 第二节 气液相平衡 一、 平衡溶解度 二、 亨利定律 三、 气液相平衡关系在吸收中的应用 12 平衡状态： 一定压力和温度， 一定量的吸收 剂与混合气体充分接触，气相 中的溶质 向溶剂中转移，长期充分接 触后，液相 中溶质组分的浓度不再增加，此时，气 液两相达到平衡。 饱和浓度： 平衡时溶质在液相中的浓度。 气相 液相 一、平衡溶解度 13 平衡分压： 平衡时气相中溶质的分压。 平衡状态的因素,吉布斯相律 F＝C－ ＋2=3－2+2=3 当压力不太高、温度一定时 p*A =f1（ x ） y*=f2（x） p*A =f3（ cA ） 14 ▲ 分压对溶解度的影响： pe 增加， x 增加（T一定） ； ▲ 温度对溶解度的影响： T 增加， x下降（Pe一定） ； ▲ 总压对溶解度的影响：在组份分压不变时，若P变化不大 （P小于0.5MPa时），总压P的变化不影响pe、x之间的关系15。 氨在水中的溶解度 说明： 注意： P 对 x-y 图有影响，因为对于一定的y ，P变化将 导致pe 的变化， pe是影响溶解度的直接原因。 16 几种气体在水中的溶解度曲线 17 讨论： （1）总压、y 一定， 温度下降，在同一溶剂中， 溶质的溶解度x随之增加， 有利于吸收 。 （2）温度、y 一定， 总压增加，在同一溶剂中， 溶质的溶解度x随之增加， 有利于吸收 。 （3）相同的总压及摩尔分率， cO2 c CO2 cSO2 cNH3 氧气等为难溶气体，氨气等为易溶气体 18 二、亨利定律 （一）亨利定律 总压不高时，在一定温度下， 稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分率成正比，其比例系数为亨利系数。 19 ——溶质在气相中的平衡分压， kPa； x——溶质在液相中的摩尔分率； E—— 亨利常数，单位同压强单位。 讨论： 1）E的影响因素： 溶质、溶剂、 T。 物系一定，T↑s↑ 2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体 3）E的来源：实验测得；查手册 20 （二） 亨利定律其它形式 1） H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa） cA——摩尔浓度， kmol/m3； C为溶液中溶质和溶剂浓度之和。 H与E的关系： 21 H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体 2）P对H影响小， m——相平衡常数，无因次。 2） 22 m 的讨论：1）m大，