化工原理下册课件第二章 吸收第6次课解吸及其他条件下的吸收
合集下载
化工原理吸收教学课件PPT
5.1.1 化工生产中的传质过程
一、均相物系的分离
均相混合物的分离，首先要设法制造另外一个相，
使得物质从一个相转移到另外一相。
根据不同组分
某种过程
均相物系
两相物系
在各相中物性 的差异，使某
组分从一相向
实现均相物系的分离
另一相转移： 相际传质过程
相际传质过程
均相物系分离
相际传质过程的推动力：浓度差
5
分离
均 相 混 合 物 非 均 相 混 合 物
动量传递 三传 热量传递
质量传递
-----在浓度差、温度差、压 力差等推动力作用下，物质从 一处向另一处的转移过程。包 括相内传质和相际传质两类。
利用某种性质差异
方法 加 加入 入能 另量 外一种分 物离 质剂 作为 加场，如浓度场、电 温场 度、磁场
4
13
5.1.7 吸收操作的分类
按被吸收 组分数目
单组分吸收
多组分吸收√ 气体混合物 液体
气体 吸收
按吸收有无 化学反应
按溶质组 成的高低
按吸收的 温度变化
物理吸收
化学吸收√
低浓度吸收
高浓度吸收√
等温吸收
非等温吸√收
溶质A S
惰性组分B 吸收剂
相界面
本章只讨论单组分、低浓度、等温、物理吸收过程 的有关原理和计算。
ExA p*A
y*Ap*A/ pxAE/ p
p*A ExA
∴
mE p
y*A mxA
26
在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变
的比摩尔分数Y( 或 X)表示组成。
由yA*mxA
得
YA* 1YA*
mX*A 1 X*A
化工原理吸收
Yi* mXi
由气相组成求液相组成：
x
* i
pi E
ci* Hpi
x
* i
yi m
X
* i
Yi m
亨利定律适用条件：理想溶液或稀溶液（一般<5%）, 总压< 101.33MPa。
17
例2-1： 含有30%（体积）CO2的某种混合气与水接触，系统 温度为30℃，总压为101.33kPa，试求液相中CO2的平衡浓度 为若干kmol/m3. 解：pi=pyi=101.33 ×0.3=30.4kPa<101.33kPa, 故亨利定律适用
截面２处放一层膜，只允许Ａ通过，
不允许Ｂ通过。
此时仍存在分子扩散，仍有ＪＡ＝－ＪＢ 但此时还存在总体流动，即两种分子并
溶解度一般以单位质量或体积液体中所含溶质的质量来表示。
10
气体在液体中的溶解度
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。溶解度曲线由实验得来。
用水作吸收剂时，称 NH3 为易溶气体，SO2为中等溶解气体， 溶解度更小的O2则为难溶气体。 从溶解度曲线可知： 对同一溶质，其溶解度随温度的升高而减少； ➢加压和降温有利于吸收过程； ➢升温和减压则有利于脱吸过程。
溶解热：气体溶解于液体时所释放的热量。化学吸收时，还 会有反应热。
非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。 等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。
7
吸收操作的用途
(1) 制取产品
用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收 SO3 制 浓 硫 酸 ， 水 吸 收 甲 醛 制 福 尔 马 林 液 ， 氨 水 吸 收 CO2制碳酸氢氨等。 (2) 分离混合气体
《化工原理》课件—02吸收
12
3.溶解度的影响因素
❖ 溶质的性质：不同的气体在溶剂中的溶解度不同 易溶气体，难溶气体
❖ 分压对溶解度的影响：当Pe增加，x 增加。(T 一定) ❖ 总压对溶解度的影响：在溶质组份分压不变时，若P
变化不大，不影响溶解度。即总压不影响pe、x之间 的关系 ❖ 温度对溶解度的影响： T增加，x下降，(Pe一定)
2020/12/11
7
选择合适的溶剂。吸收剂的性能是吸收操作良
好与否的关键，选择时要从以下几方面来考虑：
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.粘度要低，以利于传质及输送；比热要小，使再生时的耗热 量较小；不易燃，以利于安全生产。 ６.吸收后的溶剂应易于再生。
29
第二节 吸收速率
两个基本问题：一是过程的极限，取决于吸收的相平衡关系；
另一是过程的速率。
气液传质过程: 三个基本步骤
①溶质由气相主体
相界面，（相内传质）Байду номын сангаас
②溶质组分在界面上发生溶解进入液相。 （相际传质）
③由界面 液体主体传递。（相内传质）
溶解过程易进行的，其阻力很小。通常认为界面上气液两 相的溶质浓度满足平衡关系。
18
4. 各亨利系数的影响因素
➢ 亨利系数E=f(物系，T)
温度T ，E ; 总压P对E影响很小
理想溶液： E=p0(饱和蒸汽压）
易溶气体E<难溶气体E
➢ 溶解度系数H =f(物系，T)
总压P对H影响很小；温度T ，H
易溶气体H>难溶气体H
化工原理 PPT 第2章 吸收
m
202 .6 p
从气相分析 y*=mx=23.94×0.01=0.24<y=0.3 故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 y 0.3 x* 0.0125 m 23.94 以液相摩尔分数表示的吸收推动力为: ∆x=x*－x=0.0125－0.01=0.0025 以气相摩尔分数表示的吸收推动力为: ∆y= y － y*=0.3－0.24=0.06
1.判断传质进行的方向
①气、液相组成(yi，xi)在平衡线上方(P点)： 相对于液相组成xi 而言， 气相浓度为过饱和 ( yi yi* )，溶质 A 由气 相向液相转移。 相对于气相组成yi 而言， 液 相 浓 度 欠 饱 和 ( xi xi* )，故液相有吸 收溶质 A 的能力。
y yi
V，yi2 L，xi2
yi 2,min y mxi 2
* i2
2）逆流吸收，塔高无限，
xi1,min
y i1 x m
* i1
V，yi1
L，xi1
31
【例】
在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分 率为0.01的水溶液相接触，试问： (1) 从液相分析SO2的传质方向； (2) 从气相分析，其它条件不变，温度降到 0℃时SO2的传质方向； (3) 其它条件不变，从气相分析，总压提高 到202.6kPa时SO2的传质方向，并计算以 液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传 质推动力。
7
４.吸收分类 1）物理吸收和化学吸收 物理吸收：吸收过程溶质与溶剂之间不发生显著 的化学反应，可以当作是气体单纯地 溶解于液相的物理过程。如用水吸收 二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、 用洗油吸收芳烃等。 化学吸收：溶质与溶剂发生显著的化学反应。如 用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化 碳、用稀硫酸吸收氨等过程。化学反 应能大大提高单位体积液体所能吸收 的气体量并加快吸收速率。但溶液解 吸再生较难。
化工原理下ppt第2章 吸收
第2章 吸收
2.1 气体吸收的相平衡关系 2.2 传质机理与吸收速率 2.3 吸收塔的计算 2.4 吸收系数
2.5 脱吸及其他条件下的吸收
1
1. 吸收的原理
分离物系 气体混合物
尾气 B(含微量A)
吸收剂 S
形成两相体系的方法
引入一液相（吸收剂） 传质原理 各组分在吸收剂中溶 解度不同。 A：溶质（吸收物质） B：惰性组分（载体）
p*
NH3 10℃
0
x
14
2.亨利定律的表达式
1） p － x关系
p Exi
式中：E——亨利系数，k pa。 E的讨论： 表示气体溶解能力的常数； 溶解度，亨利系数↓；
i
E随温度变化而变化， T↓，E↓；
E的来源：实验测定或从手册中查得。
15
2.亨利定律的表达式
2） p － c关系
45
2. 一组分通过另一停滞组份的扩散
Dp NA RTz pA1 pA2 pB2 pB1 ln pB 2 pB1
NA p pA2 Dp p ln B2 A1 RTz pB1 pB2 pB1
令
pBm
pB2 pB1 pB2 ln pB1
Nm N
2
42
1
JA
N NcA/c NcB/c JB 1 2 NB
NA
N NA N B NB 0 N NA
对组分A
cA NA J A N c
cA dcA NA (1 ) J A D c dz
Dc dcA NA c c A dz
在气相扩散
pA cA RT
液相主体
溶解
2.1 气体吸收的相平衡关系 2.2 传质机理与吸收速率 2.3 吸收塔的计算 2.4 吸收系数
2.5 脱吸及其他条件下的吸收
1
1. 吸收的原理
分离物系 气体混合物
尾气 B(含微量A)
吸收剂 S
形成两相体系的方法
引入一液相（吸收剂） 传质原理 各组分在吸收剂中溶 解度不同。 A：溶质（吸收物质） B：惰性组分（载体）
p*
NH3 10℃
0
x
14
2.亨利定律的表达式
1） p － x关系
p Exi
式中：E——亨利系数，k pa。 E的讨论： 表示气体溶解能力的常数； 溶解度，亨利系数↓；
i
E随温度变化而变化， T↓，E↓；
E的来源：实验测定或从手册中查得。
15
2.亨利定律的表达式
2） p － c关系
45
2. 一组分通过另一停滞组份的扩散
Dp NA RTz pA1 pA2 pB2 pB1 ln pB 2 pB1
NA p pA2 Dp p ln B2 A1 RTz pB1 pB2 pB1
令
pBm
pB2 pB1 pB2 ln pB1
Nm N
2
42
1
JA
N NcA/c NcB/c JB 1 2 NB
NA
N NA N B NB 0 N NA
对组分A
cA NA J A N c
cA dcA NA (1 ) J A D c dz
Dc dcA NA c c A dz
在气相扩散
pA cA RT
液相主体
溶解
化工原理下册课件第二篇 章 吸收第6次课解吸及其他条件下的吸收
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1 / 10化工原理下册课件第二篇 章 吸收第6次课解吸及其他条件下的吸收2. 6 解 吸 2. 6 解 吸 一、概述 1 、作用: ① ① 吸收剂的再生，以便循环使用; ② 回收溶质，得到分离后气体。
2 、解吸常用的方法：压力低，温度高，有利于脱吸 加热溶液（加热解吸） ，增大溶液中溶质的 平衡分压 用水蒸汽（气提） ，加热、降低气相中溶质的 分压 ；适用于溶质为不凝性气体，或溶质冷凝液不溶于水 通惰性气体（惰性气体气提） ，降低操作压力，主要用于吸收剂的再生，不能直接得到纯净的溶质组分。
Y=mX B A X 1 X 2 Y 2 * Y 2 Y 1 1、 、 物料衡算：－＝－＝二 、解吸塔的计算 解吸过程的操作线总是在平衡线的下方， 解吸过程的推动力是吸收的相反值。
2 、操作线方程：3 、最小气液比：4 、填料层高度的求法：Z=H OG N OG =H OL N OL （（1 ）对数平均推动力法（（2 ）吸收因数法：－＝AY YY YAANOL *1 1*2 1) 1 ( ln11－＝2.7 强化吸收过程的途径从从可以看出，影响吸收的主要因素: K Y 、吸收推动力和相接触面积。
吸收过程的主要阻力集中在滞流膜上。
要提高吸收总系数, 必须设法降低气膜和液膜的厚度。
通过加大流体的流动速度，增加流体的湍动程度，则可减小滞流膜层的厚度。
一、提高吸收总系数K Y ( 或K G ) 或K X ( 或K L ) 三、增大单位吸收传质面积面积主要由设备来决定，对于填料塔，应该注意：填料的选型，应尽量选比表面积大的填料。
增大气液分散度，液体喷淋均匀，填料充分润湿，保证上升气泡和液层充分接触，达到传质目的。
化工原理第六章吸收
第二章
吸收
§1 §2 §3 §4 §5
气体吸收的相平衡关系 传质机理与吸收速率 吸收塔的计算 吸收系数 脱吸及其他条件下的吸收
概述
1、定义 吸收：利用混合气体各组分在液体中溶解度 差异，使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， 实现混合气体分离。 解吸：也称为脱吸，与吸收相反的过程，即 溶质从液利。
2.1.2 亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正比。
亨利系数（E）： （单位与分压单位一致） ① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律 与拉乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范 围内（低浓），E=const. E=f(T)。
混合气中某些组分在气液相界面溶解、在气相和液
相内由浓度差推动的传质过程。
分离
气相 1.定义：
液相
气相 NH3 + 空气 水 NH3
2.依据：溶解度不同
吸 收
NH3: 气相
液相
٭吸收质(溶质)：A ٭惰性组分(载体)：B
٭吸收剂：S ٭吸收液：S+A
٭尾气：B+(A)
2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等 分离基础：各组分溶解度的差异
例2: 已知20℃时，1atm下氨在水中的溶 解度数据（p85）。绘制p*～x及Y*～X曲 线，计算E、m，并指出服从亨利定律的范围。
吸收
§1 §2 §3 §4 §5
气体吸收的相平衡关系 传质机理与吸收速率 吸收塔的计算 吸收系数 脱吸及其他条件下的吸收
概述
1、定义 吸收：利用混合气体各组分在液体中溶解度 差异，使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， 实现混合气体分离。 解吸：也称为脱吸，与吸收相反的过程，即 溶质从液利。
2.1.2 亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正比。
亨利系数（E）： （单位与分压单位一致） ① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律 与拉乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范 围内（低浓），E=const. E=f(T)。
混合气中某些组分在气液相界面溶解、在气相和液
相内由浓度差推动的传质过程。
分离
气相 1.定义：
液相
气相 NH3 + 空气 水 NH3
2.依据：溶解度不同
吸 收
NH3: 气相
液相
٭吸收质(溶质)：A ٭惰性组分(载体)：B
٭吸收剂：S ٭吸收液：S+A
٭尾气：B+(A)
2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等 分离基础：各组分溶解度的差异
例2: 已知20℃时，1atm下氨在水中的溶 解度数据（p85）。绘制p*～x及Y*～X曲 线，计算E、m，并指出服从亨利定律的范围。
天津大学版 化工原理 第六章 脱吸及其它条件下吸收 ppt 课件
同理： dG Ld ( x ) L dx
1 x
而
1 x dG N AdA K y ( y y )a dz K x ( x x )a dz
L dx K x ( x x )a dz 1 x x1 Ldx z x 2 K x a ( 1 x )( x x )
2、吸收过程是非等温的，沿塔高有温度分布；
3、膜传质系数将与浓度、流动状况、温度有关，不再是常数；
填料塔微元段内吸收的溶质量：
dG d ( V y ) d ( L x ) V V 1- y L L 1- x
y dy dy dG Vd ( )V V 2 1 y 1 y (1 y )
（2）最小气液比和载气流量的确定 当吸收液与载气在解吸塔中 V, Y L, X 逆流接触如图所示时，吸收 液流量，吸收液进出口组成 V, Y 及载气进塔组成通常由工艺 m' n' 规定，所要计算的是载气流 L, X 量V及填料层高度。 采用处理吸收操作线类似的 V, Y L, X 方法，可得到解吸操作线方 图 5-22 逆流解吸塔示意图 程
（二）变温平衡曲线的确定 如图，塔内各截面处的组成xi各对应 一条等温平衡线。 作法： 1、确定xi与ti 的对应关系，这样可在指定 的xi下，算出ti ； 2、 取一系列xi值，得 到相应ti值；3、在x-y座标上做出一系列ti 下的等温平衡曲线；4、xi与ti线的交点纵坐 标即为 5、 连接所有交点得到的曲线即 为该过程的变温平衡曲线。
4、化学吸收时：溶质从 气相主体到气液相界面 的传质机理和传质系数 并未受影响，与物理吸 收相同；液相中反应对 传质的影响可分为以下 两个方面。 （1）反应使液相主体中A组分浓度大为降低，从而 使传质推动力增大，在多数工业化学吸收中趋于 零；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
L y 2 x1 V
Z
y y2 V 1 K ya y m
K ya KGa P
y1 , y 2 , m , , V , y 2
（3）求 Z（吸收因数法）
V Z K ya
1 m V y1 y 2 ln 1 m V L x1 x 2 1 L
从液相推动力(c* -c)来分析:
增大吸收质在液相中的浓度c*，减小溶剂中吸收质的 浓度c，则有利于c或X的增大。 选择较大的溶解性吸收剂可提高c*，降低c，有利于c 或X的增大。
三、增大单位吸收传质面积 面积主要由设备来决定，对于填料塔，应该注意：
填料的选型，应尽量选比表面积大的填料。
流体的流动速度，增加流体的湍动程度，则可减小
滞流膜层的厚度。
对于易溶气体，KG约等于kG ,是气膜控制过程; 关键是
降低气膜层的厚度。增加气体总压，增加气流速度， 增大气相的湍动程度，则膜分系数增大，KY=P· kG 。 但是,气流速度应根据设备大小来考虑,不能超过液流 速度。
对于难溶气体，KL约等于kL ,是液膜控制过程: 关键是
Y=mX
3、最小气液比：
Y2*’
Y 2’ Y 1’ A
X1’ X2’
X 2 '－X V ＝ * ' Y2 'Y1 L' min
' 1
ห้องสมุดไป่ตู้
B
4、填料层高度的求法： Z=HOG×NOG=HOL×NOL
（1）对数平均推动力法 Y＝Y *－Y ,X X X *
（2）吸收因数法：
1 Y1 Y2* N OL＝ ln (1 A) A * 1 －A Y1 Y1
2.7 强化吸收过程的途径
从G=NA· Ω=KYY·Ω可以看出，影响吸收的主要因素:
KY、吸收推动力Y和相接触面积Ω 。
一、提高吸收总系数KY(或KG)或KX(或KL) 吸收过程的主要阻力集中在滞流膜上。要提高吸收 总系数,必须设法降低气膜和液膜的厚度。通过加大
2. 6 解 吸
一、概述
2. 6 解 吸
② 回收溶质，得到分离后气体。
1、作用: ①吸收剂的再生，以便循环使用; 2、解吸常用的方法：
压力低，温度高，有利于脱吸
• 加热溶液（加热解吸），增大溶液中溶质的平衡分压 • 用水蒸汽（气提），加热、降低气相中溶质的分压； 适用于溶质为不凝性气体，或溶质冷凝液不溶于水 • 通惰性气体（惰性气体气提），降低操作压力，主要
mV L
按前述计算结果代入即可。
(1)
y2 1 y1 1 0.950.05 0.0025 10005.78 3.17 c s m m HP M s HP 18101.3 L y y2 y1 y2 0.05 0.0025 1.5 1 1 . 5 1 . 5 4.517 * y 0 . 05 V x1 x2 1 0 m 3.17 V 1 0.05 0.0025 0.0105 x1 y1 y2 L 4.517
降低液膜厚度。提高吸收剂的流速，增大液相的湍流 程度，使液膜分系数增大，KX约等于c· kL 。
溶解度适中的气体，其吸收速度由两个膜控制，同时 增大气相和液相流速，增大两相的湍动程度，从而减
小两膜的厚度。
二、增大吸收推动力Ｙ或Ｘ
从气相推动力(p – p* )来分析: 增大吸收质的分压p，减小吸收质平衡分压p* , 有利于 p或Y 增大。 选择较大的溶解性吸收剂，操作温度较低，可以降低 p* ;增大气体总压可以提高分压p 。
K y a K G aP 1.1kmol m 2 h 1 at m1 93m 2 m 3 1at m 102.3kmol m 3 h 1
* y1 y1 y1 y1 m x1 0.05 3.17 0.0105 0.0167 * y2 y2 y2 y2 0.0025
径0.8m，填料单位有效传质面积a=93m2· m-3，吸 收系数KG=1.1kmol· m-2· h-1· atm-1。取吸收剂用量 为最小用量的1.5倍。该塔在30℃和101.3kPa压力 下操作，在操作条件下的平衡关系为p*=5.78c kPa，
试求：（已知吸收为逆流吸收过程。）
（1）出塔溶液浓度x1； （2）用平均推动力法求填料层高度Z； （3）用吸收因数法求Z。
y y2 L 1 V x1 x 2
y1 y 2 或 y 2 1 y1 y1 y1 y 2 L L 1.5 1 .5 V y1 / m x 2 V min
y1
x1
m
s E P Ms H P
解题过程是由已知到未知。即求出 m （2）求 Z（平均推动力法）
增大气液分散度，液体喷淋均匀，填料充分润湿， 保证上升气泡和液层充分接触，达到传质目的。 采用湍流塔，促使气液充分湍动，两相接触面不 断更新，扩大了接触面积。
【例2-4】在填料塔中用清水吸收氨与空气的混合气 中的氨。混合气流量为1500标m3· h-1，氨所占体
积分率为5%，要求氨的回收率达95%。已知塔内
首先列出已知条件，并用公式符号和标准单位表达出来。
此题中： x 2 0 , y1 0.05 , V 1500 22.4 67 kmol h 1
思路就是由所求目标推至已知条件。 （1）求 x1
y2
x2 L
0.95 , a 93m 2 m -3 , H 1 / 5.78 m kN kmol 1 V
用于吸收剂的再生，不能直接得到纯净的溶质组分。
二 、解吸塔的计算
解吸过程的操作线总是在平衡线的下方，
解吸过程的推动力是吸收的相反值。 1、物料衡算：
V ' (Y Y ) L' ( X X )
' 2 ' 1 ' 2 ' 1
' V' X '－X 1 ＝ 2、操作线方程： L' Y 'Y1'