化工原理第九章 吸收
化工原理_第九章-吸收
二、吸收速率方程
假设气液相平衡关系满足亨利定律，则
气膜 液膜
cL HpL
pG
组成
又根据双膜模型的假定，可知 ci Hpi
pi
传质方向
NA
pG
1
pi
ci
cL 1
pi
1
pL
pG
p
L
11
kG
kL
HkL kG HkL
Ci
气相主体
G
L
液相主体
p
L
CL
z
pG
目录
第九章 吸收
第一节 概述
一、什么是吸收 二、吸收的目的 三、吸收分类 四、吸收设备及流程 五、吸收剂的选择
1
《化工原理》电子教案/目录
目录
第九章 吸收
第二节 气液相平衡
一、溶解度及溶解度曲线 二、亨利定律
第三节 吸收过程模型及吸收速率方程
一、双膜模型 二、吸收速率方程
第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算
pi
传质方向
Ci
液相主体
G
L
距离
双膜模型
CL
z
22/91
二、吸收速率方程
液膜控制 ----如图，液膜较厚，气膜较薄，即阻力主要由液 膜决定。
难溶体系属于这种情况。
1
1
k x mk y
1 H
kL
kG
气膜 液膜
pG
组成
故 Kx kx KL kL
pi Ci
气相主体
1 1 1 Kx kx kym
p
A
化工原理 吸收塔的计算
解得x1 0.005
Y1e 2 x1 0.01 y2e 0
ym
( y1 - y1e ) - ( y2 - y2e ) ln ( y1 - 2 y1e )
0.005
( y2 - y2e )
NOG
y1 y2 ym
3.6
H NOG HOG 2.88m
16
3、解吸（脱吸）
1、解吸方法
高浓端
（1）解吸塔物料衡算式 全塔物料衡算
规定浓度下标： 塔顶 1 ，塔底 2
G( y1 y2 ) L(x1 x2 )
操作线方程
y
y1
L
x G
x1
L G
x
y1
L G
x1
18
（2）解吸塔的最小气液比 已知：L 、 x1 、 y2 ， 规定 x2
L G
19
G L min
x1 x2 y1e y2
7
y2
返混
x2
液体局部返混对传质推动力的影响
在一定的液体流量下，当上升气体流速达到一定值时，整个 塔段上同时发生大量液体返混，液体在塔顶被出口气体带出 塔外，即发生了不正常的 液泛 现象。
8
例9-5： 吸收塔高（填料层高）的计算 在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨—空气混合气
中的氨，混合气流量为0.025kmol/s,混合气入塔含氨摩 尔分数为0.02，出塔含氨摩尔分数为0.001。吸收塔操作 时的总压为101.3kPa，温度为293k，在操作浓度范围内 ， 氨 水 系 统 的 平 衡 方 程 为 y=1.2x ， 总 传 质 系 数 Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔径为1m ，实际液气比是 最小液气比的1.2倍，求所需塔高为多少？
化工原理 第九章 气体吸收
第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；溶剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。
二、吸收在石油化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺流程四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收按溶于溶剂的组分数吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大；2．选择性好；3．挥发度低；4．粘度低；5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。
第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。
达到了相平衡状态时气相中溶质的分压，成平衡分压；液相中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
大量实验表明，溶解度和气相中溶质的分压有关。
从图上可以看出：分压高，溶解度大温度高，溶解度小吸收操作应在低温高压下进行，脱吸应在高温、低压下进行二、亨利定律1．亨利定律在一定的温度下，当总压不很高（<500kpa）时，稀溶液上方溶质的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比，其表达式如下式中------溶质在气相中的平衡分压,KN/m2；------溶质在液相中的摩尔分率；E------亨利系数,。
式(9-1)称为亨利(Henry)定律。
亨利系数E值由实验测定，常见物系的E值可由有关手册查出。
当物系一定时，亨利系数随温度而变化。
一般说来，值随温度升高而增大，这说明气体的溶解度随温度升高而减小，易溶气体值小，难溶气体的值大。
2．用溶解度系数表示的亨利定律若将亨利定律表示成溶质在液相中的摩尔浓度与其在气相中的平衡分压之间的关系，则可写成如下形式(9-2)式中C──液相中溶质的摩尔浓度,kmol/m3H──溶解度系数，溶液中溶质的摩尔浓度和摩尔分率及溶液的总摩尔浓度之间的关系为(9-3)把上式代入式(9-2)可得将上式与式(9-1)比较，可得(9-4)溶液的总摩尔浓度可用1m3溶液为基准来计算，即(9-5)式中──溶液的密度(kg／m3)──溶液的摩尔质量。
化工原理chapter-9--气体吸收自测题
气体吸收单元自测题一、填空题1、吸收操作的依据是,以达到分离气体混合物的目的。
2、Henry定律的表达式为p e=E·x，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为气体。
3、由于吸收过程中气相中溶质分压总是溶质的平衡分压，因此吸收操作线总是在平衡线的。
4、在1atm、20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收，若气膜传质系数为k G=0。
1kmol/（m2.h。
atm)，液膜传质系数k L=0。
25kmol/（m2。
h。
atm),溶质的溶解度系数H=150kmol/（m3。
atm），则该溶质为气体，气相总传质系数K Y= kmol/(m2。
h。
△Y).5、解吸时，溶质由向传递，压力温度将有利于解吸。
6、双膜理论的基本论要点.对气膜控制体系，传质阻力主要集中在相中，对液膜控制体系，传质阻力主要集中在相中。
7、在吸收过程中，若提高吸剂用量，对气膜控制的物系，体积总传质系数K Y a,对液膜控制的物系，体积总传质系数K Y a.8、吸收操作中增加吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。
9、当吸收剂用量为最小用量时,则所需填料层高度将为。
10、在常压逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。
已知进塔气相组成Y1为0.02（摩尔比)，操作液气比为(L/G)=0.9，气液平衡关系为Y=1.0X，则溶质组分的回收率最大可达.11、脱吸因数可表示为，吸收因数可表示为。
12、低浓度逆流吸收操作中，当气体进口含量y1下降，其它条件不变时，则气体出口含量y2，液体出口含量x1，被吸收溶质总量，回收率η，平均推动力△y m，N OL。
（增大、减小、不变、不确定)13、低浓度逆流吸收操作中，其它条件不变而入塔液体含x2下降，则N OL，出塔液体x1，出塔气体y2.(增大、减小、不变、不确定）14、低浓度逆流吸收塔设计中，若气体流量、进出口组成及液体进口组成一定，减小吸收剂用量，传质推动力将,设备费用将。
(增大、减小、不变)二、选择题1、吸收操作的作用是分离( )。
化工原理2012-9 吸收
y+dy x+dx 单位体积填料的有效传质面积a h H dh NAadh=GBdY=LSdX， NA=KY（Y-Y*） y x KYa(Y-Y*) dh= GBdY
四、填料层高度的计算：
∫0Hdh= ∫YaYb(GB/KYa)dY/(Y-Y*)
yb
xb
23
H=(GB/KYa)∫YaYbdY/(Y-Y*) 同理可推出:H= (LS/Kxa)∫XaXbdX/(X*-X)
G,y
Lx
Gb,yb
G、L、y、x----塔中任一截面处的 Lb,xb 气相、液相kmol/h流量和吸收质 摩尔分率。
GB、LS---气相中惰性气体、液相 中吸收剂的kmol/h流量
20
GB=G(1-y), Ls=L(1-x) Y=y/(1-y), X=x/(1-x) GB(Yb-Ya)=Ls(Xb-Xa) 全塔物料衡算:
8
亨利定律：
稀溶液，气体的溶解平衡关系可以表示成过原点 的直线。其函数表达式为： Henry定律： pA*=ExA 溶解关系：cA*=HpA 拉乌尔定律： pA=pA°xA
相平衡关系：y*=mx
E---亨利系数[Pa]； m---相平衡常数；
H---溶解度系数[kmol/（m3kPa）]。
气体越易溶，H越大，E越小；
(Yb-Ya)/(Xb-Xa)=Ls/GB
对虚线方块作物料衡算: GB(Y-Ya)=Ls(X-Xa) Y=(Ls/GB)X+(Ya-LsXa/GB) -----逆流吸收操作线方程
此方程为一直线,斜率=Ls/GB称为液气比
若并流吸收:Y=-(Ls/GB)X+(Ya+LsXa/GB)
并流吸收操作线方程,(直线)
化工原理实验—吸收
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1．了解填料吸收塔的结构和流程；2．了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响； 3．掌握吸收总传质系数K y a 的测定方法 4. 学会使用GC二、实验原理吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。
因而，气体出口浓度y 2是度量该吸收塔性能的重要指标，但影响y 2的因素很多，因为吸收传质速率N A 由吸收速率方程式决定。
(一). 吸收速率方程式：吸收传质速率由吸收速率方程决定 ： m y A y aV K N ∆=填 或 m y A y A K N ∆=式中： Ky 气相总传系数，mol/m 3.s ； A 填料的有效接触面积，m 2； Δy m 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填 填料层堆积体积，m 3；K y a 气相总容积吸收传质系数，mol/m 2.s 。
从前所述可知，N A 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。
(二).影响因素： 1．设备因素：V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。
然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。
2．操作因素：a ．气相总容积吸收传质系数K y a根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数K y a 可表示成：ak m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ⋅=和b x L B a k ⋅=，综合可得b a y L G C a K ⋅=，显然K y a 与气体流量及液体流量均有密切关系。
比较a 、b 大小，可讨论气膜控制或液膜控制。
b ．气相平均推动力Δy m将操作线方程为：22)(y x x GLy +-=的吸收操作线和平衡线方程为：y＝mx 的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2121ln y y y y y m ∆∆∆-∆=∆图5-1 吸收操作线和平衡线其中 ；11*111mx y y y y -=-=∆，22*222mx y y y y -=-=∆，另外，从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平衡。
化工原理吸收
化工原理吸收吸收是一种常见而重要的分离技术，在化工过程中广泛应用。
吸收是利用溶剂以物理或化学方式从气体、液体或固体中分离出物质的过程。
它在化工领域中的应用十分广泛，涵盖了多个行业，如石油化工、化肥、合成材料等。
吸收的基本原理是根据物质的相互作用力，并通过在溶剂中形成物质被吸附、溶解或反应的方式来实现物质的分离和纯化。
吸收过程一般分为两个阶段：传质和相平衡。
传质过程指的是溶质从气体、液体或固体相向吸收剂的传递过程。
相平衡指的是溶质在吸收剂中的浓度达到平衡状态。
吸收的过程可以通过多种方式实现。
其中最常见的是气体吸收。
气体吸收是将气态物质通过接触与吸收剂接触，然后进入吸收剂中的过程。
气体吸收的过程中，常使用物理吸收和化学吸收的方式进行。
物理吸收主要是利用溶质分子在吸收剂中溶解的溶解度差异来进行分离。
根据溶解度和吸收剂的选择，物理吸收一般具有以下几个特点：易于操作、能耗较低、对条件要求不高、纯化程度较低。
常用的吸收剂包括水、有机溶剂和溶液。
化学吸收则是通过物质在吸收剂中发生化学反应，使溶质与吸收剂发生反应，产生新的物质，在产生反应的同时将溶质分离出来。
化学吸收一般具有下面几个特点：通过反应能够得到较高的吸收效果；能够得到较高纯度的产品；操作较复杂，条件苛刻；产生的副产物难以处理。
常用的吸收剂包括酸、碱、氧化剂等。
化学吸收和物理吸收在实际应用中往往结合使用，通过化学反应实现更高效的物质分离。
在工业生产中，常常使用吸收塔进行吸收操作。
吸收塔是一个用于进行气体吸收的设备，一般由填料、进料与出料管道以及循环泵组成。
填料可以增加界面面积，提高吸收效果。
除了气体吸收外，液体吸收也是常见的一种吸收形式。
液体吸收一般是将液态物质通过接触与吸收剂接触并吸收的过程。
液体吸收主要用于分离和纯化液态物质，常见的应用有酸碱中和、有机溶剂回收等。
总之，吸收是一种常用的化工分离技术，通过物理吸收和化学吸收的方式，实现物质的分离和纯化。
化工原理吸收课后问题详解
化工原理吸收课后问题详解一、吸收的基本概念和原理吸收是化工过程中一种常用的物质分离技术，它通过将气体或液体溶质溶解到溶剂中，从而实现对溶质的分离和回收。
吸收过程中，溶剂与溶质之间发生物质传递和质量转移，达到了分离和纯化的目的。
吸收过程中存在一些重要的基本概念和原理，包括以下几个方面：1. 吸收剂：吸收剂是指用于吸收过程中溶解溶质的溶剂。
吸收剂的选择应根据溶质的性质、吸收过程的要求以及经济因素等综合考虑。
2. 溶质：溶质是指需要被吸收的气体或液体物质。
溶质的选择应根据吸收过程的目的和要求来确定。
3. 吸收塔：吸收塔是吸收过程中的主要设备，它通常由填料或板式结构构成，用于增加吸收剂与溶质之间的接触面积，促进质量传递和物质转移。
4. 质量传递：质量传递是指吸收过程中溶质从气相或液相传递到吸收剂中的过程。
质量传递的速率受到多种因素的影响，包括质量传递系数、液相浓度、气相浓度、温度等。
5. 质量传递系数：质量传递系数是衡量吸收过程中质量传递速率的重要参数，它表示单位时间内单位面积的质量传递量。
质量传递系数受到吸收剂和溶质性质、温度、压力等因素的影响。
6. 质量平衡：质量平衡是吸收过程中的重要原理之一，它描述了吸收剂和溶质之间质量传递的平衡状态。
质量平衡方程可以通过质量传递系数、液相浓度、气相浓度等参数来表示。
二、吸收过程中的影响因素吸收过程中存在许多影响因素，这些因素会对吸收效果和过程性能产生重要影响。
以下是吸收过程中常见的影响因素：1. 吸收剂的选择：吸收剂的选择应根据溶质的性质、吸收过程的要求以及经济因素等综合考虑。
吸收剂的选择应具有良好的溶解性能、较低的蒸汽压、稳定性好等特点。
2. 溶质的性质：溶质的性质对吸收过程有重要影响。
溶质的溶解度、相对挥发性、稳定性等特性会影响吸收过程的效果和稳定性。
3. 温度：温度是影响吸收过程的重要因素之一。
温度的升高可以增加溶质的溶解度和质量传递速率，但同时也会增加能耗和操作难度。
- 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)。
p
* A
cA H
或
cA* HpA
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。
H是温度的函数，H值随温度升高而减小。
易溶气体H值大，难溶气体H值小。
溶解度系数H与亨利系数E间的关系
pA*
cA H
,
pA*
ExA, xA
cA c
E
c H
设溶液的密度为 kg / m3，浓度为 c kmol / m3 ，则
20.6.19
气相： 液相：
yA
nA n
xA
nA n
yA yB yN 1 xA xB xN 1
质量分数与摩尔分数的关系：
xA
nA n
mw A
/ MA
mw A / M A mw B / MB mw N
/ MN
wA/M A
wA/M A wB/MB wN/M N
20.6.19
第二节 气液相平衡
一、气体的溶解度 二、亨利定律 三、气液相平衡与吸收过程 的关系
20.6.19
一、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度 ：气体在液体中的饱和浓度 cA*
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
2、溶解度曲线
对于单组分物理吸收，由相律知
f c 2 322 3
2、质量比与摩尔比
质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B
（不参加传质的组分）的质量之比。 wA mA mB
摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩 尔数之比。
气相：
YA
nA nB
液相： X A
nA nB
20.6.19
质量分数与质量比的关系：
mA
wA mA mB
m mB
wA wB
wA 1-wA
性低：减少设备的尺寸。 5.腐蚀性低：减少设备费用。 6.化学稳定性高； 7.无毒、无害、价廉、易于再生等。
总的选择原则是：经济、合理。
20.6.19
五、相组成表示法
1、质量分数与摩尔分数
质量分数：在混合物中某组分的质量占混合物总
质量的分数。
wA
mA m
摩尔分数：在混合物中某组分的摩尔数占混合 物总摩尔数的分数。
CA
mA V
wAm V
wA
浓度与摩尔分数的关系
cA xAc
(c为混合物的总浓度)
20.6.19
4、气体总压与理想气体中组分的分压
总压与某组分分压之间的关系: pA PyA
摩尔比与分压之间的关系: 摩尔浓度与分压之间的关系:
YA
pA P pA
cA
nA V
pA RT
20.6.19
第九章 吸收
第九章 吸收
第一节 概述
一、吸收的有关概念 二、吸收在工业上的应用 三、吸收的分类 四、吸收的流程和溶剂 五、相组成表示方法
20.6.19
一、吸收的有关概念
传质过程：物质在相际间的转移——物质传递过程 传质过程的依据：混合物中各组分在两相间平衡分配不同。 以传质过程为特征的单元操作在化工升中应用甚广。如： (1)气体吸收：依据气体组分在液相中的溶解度差别来处理气
pA* F (cA ), yA* F (xA )
20.6.19
20.6.19
20.6.19
20.6.19
吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。 对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。 对于同一种气体，温度T一定收和非等温吸收； 热效应是否显著或设备散热状况
4.高浓度吸收和低浓度吸收。 混合物中气体的浓度
20.6.19
四、吸收的流程、溶剂的选择
洗油
脱苯煤气
苯
加
热
含苯煤气
器
冷
水
却
器
过热蒸汽
20.6.19
吸收与解吸流程
溶剂选择要求：
1.溶解度：对溶质组分应具有较大的溶解度 2.选择性高：对混合气体中的其他组分基本不吸收 3.挥发性小：减少溶剂的用量，避免引入新杂质 4.黏度低：便于运输；比热小：再生时节能；发泡
体混合物。 (2)液体蒸馏: 加热液体混合物，利用混合物不同组分挥发性
的差异，使得液体混合物得以分离。 (3)液液萃取：液体组分在溶剂中的溶解度差别来分离液体混
合物。 (4)固体干燥：对含有一定湿份（液体）的固体提供一定的热
量，使之汽化，从固体的表面或内部转入气相。
20.6.19
混合气体与适当的液体接触，气体中的一个 或几个组分溶解在该液体内形成溶液，不能够溶 解的组分则保留在气相中，这样使得原混合气体 得以分离。这种利用各组分溶解度不同而分离气 体混合物的操作称为吸收。
3.制备某种气体的溶液; （用水吸收氯化氢制取盐 酸、用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液等）
4.工业废气的治理。（工业废气中含有的SO2、 NOx等有害成分需在排放前进行处理）
20.6.19
三、吸收的分类
1.物理吸收和化学吸收； 溶质与溶剂是否有明显的化学反应发生
2.单组分吸收和多组分吸收； 被吸收的组分的数目
混合气体中能溶解的组分称为溶质，以A表示；
不被吸收的组分称为惰性组分， 以B表示；
吸收操作所用的溶剂称为吸收剂， 以S表示。
20.6.19
二、吸收在工业上的应用
1.分离混合气体以获得一定的组分;（液态烃处理 裂解气回收其中的乙烯、丙烯等）
2.除去有害组分以净化或精制气体;（用水或碱液 脱除合成氨原料气中的二氧化碳）
20.6.19
二、亨利定律
1、亨利定律 ——稀溶液
pA* ExA
E——亨利常数，单位与压力单位一致 。 E值取决于物系的特性及温度；对于一定的气体和一定的 溶剂，温度T上升，E值增大，溶解度下降； 在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。
2、亨利定律的其他表示形式
1）用溶质A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的 亨利定律
20.6.19
cxAA**
f (T , P, f (T , P,
pA) yA)
在总压不高，P<5atm时
cxAA**
f (T , f (T ,
pA) yA)
总压不高、一定温度下液相组成是气相组成的单值函数
cA* f ( pA ), xA* f ( yA )
同理，一定温度下的气相平衡分压是液相组成的函数：
m
wA
wA 1 wA
摩尔分数与摩尔比的关系：
X x 1 x
x X 1 X
Y y 1 y
y Y 1Y
20.6.19
3、质量浓度与物质的量浓度
质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量。
CA
mA V
(kggm-3 )
物质的量浓度：单位体积混合物中某组分的摩尔数。
cA
nA V
(kmolgm-3 )
质量浓度与质量分数的关系：