《吸收》全冊(cè)配套完整教學(xué)課件

1、吸收吸收全冊(cè)配套完整全冊(cè)配套完整教學(xué)課件教學(xué)課件Chapter 2 Gas Absorption 吸收過程概述與氣液平衡關(guān)系吸收過程概述與氣液平衡關(guān)系吸收過程的傳質(zhì)機(jī)理吸收過程的傳質(zhì)機(jī)理吸收過程中速率的確定吸收過程中速率的確定低濃度氣體吸收的計(jì)算低濃度氣體吸收的計(jì)算吸收系數(shù)吸收系數(shù)本章重點(diǎn)內(nèi)容本章重點(diǎn)內(nèi)容吸收過程概述一、氣體吸收的基本原理與流程一、氣體吸收的基本原理與流程吸收吸收 根據(jù)氣體中各組分在某液體溶劑中根據(jù)氣體中各組分在某液體溶劑中的的溶解度不同溶解度不同而將氣體混合物進(jìn)行分離的單元而將氣體混合物進(jìn)行分離的單元操作。操作。 分離物系：分離物系：氣體混合物氣體混合物形成兩相體系的方法：形

2、成兩相體系的方法：引入一液相（吸收劑）引入一液相（吸收劑）原理：原理：混合氣中各組分在溶劑中的溶解度的差異混合氣中各組分在溶劑中的溶解度的差異尾氣：尾氣：B(含微量含微量A)吸收劑：吸收劑：S原料氣：原料氣：A+B吸收液：吸收液：S+A吸吸收收塔塔吸收塔逆流操作示意圖吸收塔逆流操作示意圖S：吸收劑：吸收劑A：溶質(zhì)：溶質(zhì)B：惰性組分：惰性組分吸收劑氣體yx界面氣相主體 液相主體 相界面氣相擴(kuò)散 液相擴(kuò)散 yi xi 吸收過程：吸收過程：（1）溶質(zhì)從氣相主體傳遞到相界面；溶質(zhì)從氣相主體傳遞到相界面；（2）在相界面上溶質(zhì)溶解到液相表面；）在相界面上溶質(zhì)溶解到液相表面；（3）溶質(zhì)從相界面?zhèn)鬟f到液相主體

3、。）溶質(zhì)從相界面?zhèn)鬟f到液相主體。吸收過程吸收過程解吸過程解吸過程氣相主體液相主體 吸收及解析傳質(zhì)方向 吸收過程吸收過程 溶質(zhì)由氣相到液相的質(zhì)量傳遞過程； 解吸過程解吸過程 溶質(zhì)由液相到氣相的質(zhì)量傳遞過程。吸收過程的基本流程吸收過程的基本流程（1）一步吸收流程和兩步吸收流程）一步吸收流程和兩步吸收流程 (選用吸收劑的數(shù)目) 一步吸收流程：僅用一種吸收劑 兩步吸收流程：使用兩種吸收劑貧液富液混合氣體凈化氣一步吸收流程兩步吸收流程吸收劑1吸收劑2混合氣去解吸塔去解吸塔凈化氣吸收塔1吸收塔2（2）單塔流程和多塔流程）單塔流程和多塔流程 (所用的塔設(shè)備數(shù))（3）逆流吸收流程和并流吸收流程）逆流吸收流程和

4、并流吸收流程 (塔內(nèi)氣液流向)逆流逆流貧液貧液富液富液混合混合氣體氣體凈化氣凈化氣并流并流貧液貧液富液富液混合混合氣體氣體凈化氣凈化氣（4）部分溶劑循環(huán)流程）部分溶劑循環(huán)流程貧液貧液富液富液混合氣體混合氣體凈化氣凈化氣 部分溶劑循環(huán)流程部分溶劑循環(huán)流程去解吸去解吸兩段吸收兩段解吸流程:從合成氨原料氣中回收從合成氨原料氣中回收CO2的流程的流程吸收工藝過程吸收工藝過程吸收過程吸收過程 苯吸收塔苯吸收塔解吸過程解吸過程 苯解吸塔苯解吸塔貧油吸收塔含苯煤氣解吸塔過熱蒸汽冷凝器粗苯水冷卻器換熱器補(bǔ)充新鮮洗油富油脫苯煤氣采用吸收劑再生的連續(xù)吸收流程吸收操作必須解決問題吸收操作必須解決問題:選擇選擇合適的

5、溶劑合適的溶劑提供提供適當(dāng)?shù)膫髻|(zhì)設(shè)備適當(dāng)?shù)膫髻|(zhì)設(shè)備吸收吸收操作條件操作條件的確定的確定 吸收劑用量；吸收劑用量； 操作溫度；操作溫度； 操作壓力。操作壓力。二、吸收劑選擇原則二、吸收劑選擇原則. .對(duì)被吸收的組分要有較大的對(duì)被吸收的組分要有較大的溶解度溶解度，且有較好的，且有較好的選擇性選擇性。. .要有較低的要有較低的蒸氣壓蒸氣壓，以減少吸收過程中溶劑的揮，以減少吸收過程中溶劑的揮發(fā)損失。發(fā)損失。 . .要有較好的要有較好的化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性，以免使用過程中變質(zhì)。，以免使用過程中變質(zhì)。 . .腐蝕性腐蝕性要小要小, ,以減小設(shè)備費(fèi)用和維修費(fèi)。以減小設(shè)備費(fèi)用和維修費(fèi)。 . .粘度粘度要低，以

6、利于傳質(zhì)及輸送；要低，以利于傳質(zhì)及輸送；比熱比熱要小，使再要小，使再生時(shí)的耗熱量較??；生時(shí)的耗熱量較小；不易燃不易燃，以利于安全生產(chǎn)。，以利于安全生產(chǎn)。 . .吸收后的溶劑應(yīng)易于吸收后的溶劑應(yīng)易于再生再生。三三. . 吸收過程的分類吸收過程的分類按被吸收組分?jǐn)?shù)目按被吸收組分?jǐn)?shù)目單組分吸收單組分吸收按吸收有無化學(xué)反應(yīng)按吸收有無化學(xué)反應(yīng)按溶質(zhì)濃度的高低按溶質(zhì)濃度的高低按吸收的溫度變化按吸收的溫度變化多組分吸收多組分吸收 物理吸收物理吸收 化學(xué)吸收化學(xué)吸收低濃度吸收低濃度吸收高濃度吸收高濃度吸收 等溫吸收等溫吸收非等溫吸收非等溫吸收四四. . 吸收在生產(chǎn)中的應(yīng)用吸收在生產(chǎn)中的應(yīng)用分離和凈化原料氣。分

7、離和凈化原料氣。原料氣在加工以前，其原料氣在加工以前，其中無用的或有害的成分都要預(yù)先除去。如合成中無用的或有害的成分都要預(yù)先除去。如合成氨所用的原料氣中分離出氨所用的原料氣中分離出CO2、CO等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。 分離和回收氣體中的有用組分分離和回收氣體中的有用組分。從焦?fàn)t煤氣從焦?fàn)t煤氣中中以洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸氣以洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸氣和從某些干燥廢氣中回收有機(jī)溶劑蒸氣等和從某些干燥廢氣中回收有機(jī)溶劑蒸氣等。 某些產(chǎn)品的制取。某些產(chǎn)品的制取。如制酸工如制酸工業(yè)中用水分別吸收混合氣體中業(yè)中用水分別吸收混合氣體中的的HCl、SO3和和NO2制取鹽酸、制取鹽酸、硫酸和硝酸。

8、硫酸和硝酸。 廢氣的治理廢氣的治理。排放的廢氣含排放的廢氣含有對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，有對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，如如SO2、H2S等。選擇適當(dāng)?shù)墓さ?。選擇適當(dāng)?shù)墓に嚭腿軇┻M(jìn)行吸收是廢氣治理藝和溶劑進(jìn)行吸收是廢氣治理中應(yīng)用較廣的方法。中應(yīng)用較廣的方法。Gas Liquid Equilibrium第一節(jié)第一節(jié) Gas Liquid Equilibrium飽和濃度飽和濃度：平衡時(shí)溶平衡時(shí)溶質(zhì)在液相中的濃度。質(zhì)在液相中的濃度。平衡分壓：平衡分壓：平衡時(shí)平衡時(shí)氣相中溶質(zhì)的分壓氣相中溶質(zhì)的分壓當(dāng)壓力不太高、溫度一定時(shí)當(dāng)壓力不太高、溫度一定時(shí) p*A =f1（ x ） y*=f2（x） p*A =f3（ c

9、A ）氨在水中的溶解度氨在水中的溶解度液相中氨的摩爾數(shù)液相中氨的摩爾數(shù)氣相中氨的分壓氣相中氨的分壓60504030溶解度溶解度在一定溫度與壓力下，溶質(zhì)氣體最大限度在一定溫度與壓力下，溶質(zhì)氣體最大限度 溶解于溶劑中的量溶解于溶劑中的量2020下下SOSO2 2在水中的溶解度在水中的溶解度101.3kPa202.6kPaxyt=293KCO2NH310ncA, kmol/m3pA, kPa幾種氣體在水中的溶解度曲線幾種氣體在水中的溶解度曲線氣體在液體中的溶解度氣體在液體中的溶解度 吸收吸收解吸解吸減壓減壓 升溫升溫加壓加壓 降溫降溫溶解度/g(NH3)/1000g(H2O)100050002040

10、6080100120pNH3/kPa50 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC120溶解度/g(SO2)/1000g(H2O)250200020406080100pSO2/kPa1501005012050 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC溶解度曲線：溶解度曲線：在一定溫度、壓力下，平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相和液在一定溫度、壓力下，平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關(guān)系曲線。相中的濃度的關(guān)系曲線。（2）溫度和）溫度和y一一定，定，總壓增加總壓增加，在同一溶劑中，在同一溶劑中，溶質(zhì)的溶解度溶質(zhì)的溶解度x隨之增加，隨之增加，有利于吸收有利于吸收 。（1）p、y一一定，定，溫度

11、下降溫度下降，在同一溶劑中，溶，在同一溶劑中，溶質(zhì)的溶解度質(zhì)的溶解度x隨之增加，隨之增加，有利于吸收有利于吸收 。（3）相同的總壓及摩爾分?jǐn)?shù)，）相同的總壓及摩爾分?jǐn)?shù)， cO2 cCO2 cSO2 cNH3 氧氣為難溶氣體，氨氣為易溶氣體氧氣為難溶氣體，氨氣為易溶氣體Equilibrium plot for SO2water system at 293 K (20C)氣液相平衡關(guān)系亨利定律氣液相平衡關(guān)系亨利定律（1）p x 關(guān)系關(guān)系易溶氣體易溶氣體E 難溶氣體難溶氣體H溶解度溶解度溫度溫度溶解度系數(shù)溶解度系數(shù)Hp*= c/H（3）y x 關(guān)系關(guān)系y*= mxy* 平衡時(shí)氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)平衡時(shí)

12、氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)m 相平衡常數(shù)或分配系數(shù)，相平衡常數(shù)或分配系數(shù)，是溫度和壓強(qiáng)的函是溫度和壓強(qiáng)的函數(shù)數(shù)x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)易溶氣體易溶氣體m Y*，溶質(zhì)由氣相向液相轉(zhuǎn)移。溶質(zhì)由氣相向液相轉(zhuǎn)移。 (XX*)，液相有吸收溶質(zhì)的能力。液相有吸收溶質(zhì)的能力。若系統(tǒng)氣、液相濃度若系統(tǒng)氣、液相濃度(Y,X)(Y,X)在平衡線上方，則體系將在平衡線上方，則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即吸收過程吸收過程。1.判斷過程進(jìn)行方向判斷過程進(jìn)行方向YXoY*=mXQYXY*X*吸收溶質(zhì)釋放溶質(zhì) (X* Y)，溶質(zhì)由，溶質(zhì)由液相向氣相轉(zhuǎn)移。液相向氣相轉(zhuǎn)移。(Y,

13、X)在在平衡線下方平衡線下方(P點(diǎn)點(diǎn))：若系統(tǒng)氣、液相濃度若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)(y,x)在平衡線下方，則體系將在平衡線下方，則體系將發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì)，即發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì)，即解吸過程解吸過程。2 2 確定傳質(zhì)過程的推動(dòng)力確定傳質(zhì)過程的推動(dòng)力 表示吸收推動(dòng)力表示吸收推動(dòng)力 表示解吸推動(dòng)力。表示解吸推動(dòng)力。 xxx*yyy*xxxyyy*pppccc*實(shí)際組成平衡組成推動(dòng)力YXoY*=mXPYXY*X*(YY*)(X*-X)3、指明過程進(jìn)行的極限、指明過程進(jìn)行的極限過程極限：相平衡過程極限：相平衡1. 逆流吸收，塔高無限逆流吸收，塔高無限2*2min2,mxyyL 2. 逆流吸收

14、，塔高無限逆流吸收，塔高無限myxL1max, 1 V，y2V，y1L，x2L，x1【例例1】含有含有30（體積）（體積）CO2的某種混合氣與水接的某種混合氣與水接觸，系統(tǒng)溫度為觸，系統(tǒng)溫度為30，總壓為，總壓為101.33kPa。試求液相。試求液相中中CO2的平衡濃度的平衡濃度ce？已知：已知：P總總101.33kPa，y0.3，查表，查表2-1得得30時(shí)時(shí)CO2在水中的亨利系數(shù)在水中的亨利系數(shù)E1.88105kPa解題思路：解題思路：c*=H pp= P總總y（道爾頓分壓定律）道爾頓分壓定律）EMHs（HE關(guān)系關(guān)系）解：解：由于總壓不高，適用于亨利定律由于總壓不高，適用于亨利定律c*=H

15、p 由道爾頓分壓定律可知，由道爾頓分壓定律可知， CO2在氣相中的分壓為在氣相中的分壓為 p = P總總y =101.330.3=30.4kPa 由由HE關(guān)系關(guān)系 30時(shí)時(shí)CO2在水中的亨利系數(shù)在水中的亨利系數(shù) E =1.88105kPa 因因CO2是難溶于水的氣體，因而溶液的濃度很低，是難溶于水的氣體，因而溶液的濃度很低， 溶液密度和摩爾質(zhì)量可按純水計(jì)算，溶液密度和摩爾質(zhì)量可按純水計(jì)算， 即即=1000kg/m3, Ms=18 代入公式中可得代入公式中可得EMHs335/1098. 84 .301088. 1181000*mkmolpEMcs【例例2】 含溶質(zhì)含溶質(zhì)A且摩爾分率為且摩爾分率為

16、x=0.2的溶液與壓力為的溶液與壓力為 2atm， y=0.15的氣體等溫接觸，平衡關(guān)系為：的氣體等溫接觸，平衡關(guān)系為：p*=1.2x， 則此時(shí)將發(fā)生則此時(shí)將發(fā)生 過程。過程。 用氣相組成和液相組成表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力分別為用氣相組成和液相組成表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力分別為 y= ，x= （摩爾分率）。（摩爾分率）。 如系統(tǒng)溫度略有增高，則如系統(tǒng)溫度略有增高，則y將將 。 如系統(tǒng)總壓略有增大，則如系統(tǒng)總壓略有增大，則x將將 。 解題思路：解題思路：（1）若）若 y y* xCA2、 CB2CB1dzdcDJNAABAA傳質(zhì)速率）（積分得：21BBBABcczDN對(duì)于氣相： RTPCAARTPCBBcz

17、z1z2JAJBOc0cA1cB2cA2cB1 等分子反向擴(kuò)散dzdcDJNBBABB同理：）（積分得：21AAABAcczDN21AAABAppzRTDN21BBBABppzRTDN對(duì)于該系統(tǒng)：0BANNNBABAJJNN常數(shù)又：BAccdzdcdzdcBA故有：DDDBAAB 所以： 對(duì)雙組分混合物，穩(wěn)定擴(kuò)散條件下，雙組分混合物中，對(duì)雙組分混合物，穩(wěn)定擴(kuò)散條件下，雙組分混合物中，組分組分A在在B中的擴(kuò)散系數(shù)等于組分中的擴(kuò)散系數(shù)等于組分B在在A中的擴(kuò)散系數(shù)。中的擴(kuò)散系數(shù)。 雙組分物系中當(dāng)各處的濃度相等時(shí)，有雙組分物系中當(dāng)各處的濃度相等時(shí)，有A的擴(kuò)散，必然的擴(kuò)散，必然伴有伴有B的分子擴(kuò)散，二者

18、擴(kuò)散速率相等方向相反的分子擴(kuò)散，二者擴(kuò)散速率相等方向相反擴(kuò)散方向上沒有流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，通過任一截面的擴(kuò)散方向上沒有流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，通過任一截面的凈物凈物質(zhì)量為零質(zhì)量為零前提：前提：界面能等速率地向氣相提供組分界面能等速率地向氣相提供組分B體現(xiàn)在體現(xiàn)在精餾精餾過程中：過程中： 1mol A 液液 氣氣 1mol B 氣氣 液液 傳質(zhì)速率的大小主要是傳質(zhì)速率的大小主要是分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散貢獻(xiàn)。貢獻(xiàn)。對(duì)于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散則有：對(duì)于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散則有：對(duì)于氣相：對(duì)于氣相：21AAAAACCZDdZdCDJNRTPC 21AAAppRTZDNAAJN BBJN （3）單向擴(kuò)散與總體流動(dòng)）單向擴(kuò)散與總體流動(dòng)v在截面在截面

19、2上貼一層只允許上貼一層只允許A通通過，不允許過，不允許B通過的膜。通過的膜。 vA、B分子在分子在1，2截面間分壓截面間分壓差的作用下，進(jìn)行著等分子差的作用下，進(jìn)行著等分子反方向擴(kuò)散，在聯(lián)通管的任反方向擴(kuò)散，在聯(lián)通管的任意截面處都有：意截面處都有：JA = -JBvA分子擴(kuò)散到膜位置時(shí)順利通分子擴(kuò)散到膜位置時(shí)順利通過，無滯留。過，無滯留。B分子最初能以分子最初能以“與與A相同的擴(kuò)散通量相同的擴(kuò)散通量”向左向左擴(kuò)散，但由于膜的存在，膜擴(kuò)散，但由于膜的存在，膜右側(cè)的右側(cè)的B無法穿過膜彌補(bǔ)膜左無法穿過膜彌補(bǔ)膜左側(cè)出現(xiàn)的空缺側(cè)出現(xiàn)的空缺ABv在在P的作用下的作用下 , A+B一起一起向右移動(dòng)向右移動(dòng)

20、“總體流動(dòng)總體流動(dòng),總體總體“傳遞通量傳遞通量”Nv在總體流動(dòng)的作用下，在總體流動(dòng)的作用下，P1上升。隨總體流動(dòng)而來的上升。隨總體流動(dòng)而來的A穿過膜穿過膜,B繼續(xù)被膜攔截下來繼續(xù)被膜攔截下來，使，使pB2上升。上升。v當(dāng)擴(kuò)散穩(wěn)定時(shí)，即存在等當(dāng)擴(kuò)散穩(wěn)定時(shí)，即存在等分子反方向擴(kuò)散，又存在總分子反方向擴(kuò)散，又存在總體流動(dòng)體流動(dòng)。v PB的作用下的作用下B 繼續(xù)向繼續(xù)向左擴(kuò)散，這樣更加加劇膜左擴(kuò)散，這樣更加加劇膜左側(cè)左側(cè)“附近附近”總壓總壓P1的降的降低低, 導(dǎo)致產(chǎn)生導(dǎo)致產(chǎn)生 P=P2-P1P1P2單向擴(kuò)散單向擴(kuò)散 A可溶于液相可溶于液相 B完全不溶于液相完全不溶于液相 液相不揮發(fā)液相不揮發(fā)AJBJ0

21、AccN0BccN AN氣相主體液相主體相界面N 單向擴(kuò)散示意圖v absorption，不能向界面提供組分，不能向界面提供組分B。（不再。（不再是等分子反向擴(kuò)散），組分是等分子反向擴(kuò)散），組分A的單向擴(kuò)散的單向擴(kuò)散v單向擴(kuò)散單向擴(kuò)散 ：一組分通過另一個(gè)靜止組分的擴(kuò)：一組分通過另一個(gè)靜止組分的擴(kuò)散散 v總體流動(dòng)使總體流動(dòng)使A、B組分向截面擴(kuò)散通量提高，分別是組分向截面擴(kuò)散通量提高，分別是NmA、NmB,即：即：Nm=NmA+NmBvNm為總體流對(duì)傳質(zhì)速率總的貢獻(xiàn)為總體流對(duì)傳質(zhì)速率總的貢獻(xiàn)v當(dāng)有總體流動(dòng)存在時(shí)傳質(zhì)速率由兩部分組成，當(dāng)有總體流動(dòng)存在時(shí)傳質(zhì)速率由兩部分組成，CoCNyNNCoCNyN

22、NBmBmmBAmAmmA0oBmBmBBBoAmAmAAACCNJNJNCCNJNJN移動(dòng)平面移動(dòng)平面靜止平面靜止平面NiN(ci/c0)Ji v以液相及氣相為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程。以液相及氣相為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程。v 、 稱為漂流因子，其值大于稱為漂流因子，其值大于1。 有總體流動(dòng)存在的傳質(zhì)速率大于單純的分子擴(kuò)散有總體流動(dòng)存在的傳質(zhì)速率大于單純的分子擴(kuò)散v反映總體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的貢獻(xiàn)反映總體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的貢獻(xiàn), ,有總體流動(dòng)有總體流動(dòng)N NA A。v 其值愈大其值愈大 ，總體流動(dòng)作用越強(qiáng)。，總體流動(dòng)作用越強(qiáng)。v描述率吸收過程的傳質(zhì)：氣相中的描述率吸收過程的傳質(zhì)：氣相中的A不斷溶解，不斷

23、溶解，B不能進(jìn)入液相。不能進(jìn)入液相。 2121AABmAAABmoApppPRTZDNcccCZDN 氣氣相相：液液相相：BmppBmoccBABBAAJJJNJN0u已知分子擴(kuò)散時(shí)，通過某一考察面已知分子擴(kuò)散時(shí)，通過某一考察面PQ 有三股物流：有三股物流：NA ，JA ，N。等分子相互擴(kuò)散時(shí)：等分子相互擴(kuò)散時(shí)： JA （ ）NA （ ）N （ ）0A組分單向擴(kuò)散時(shí)：組分單向擴(kuò)散時(shí)： N （ ）NA （ ）JA （ ）0 （，（，），）等分子相互擴(kuò)散時(shí)：等分子相互擴(kuò)散時(shí)： JA （ = ）NA （ ）N （ = ）0A組分單向擴(kuò)散時(shí)：組分單向擴(kuò)散時(shí)： N （ ）JA （ ）0 u氣體吸收時(shí)，若

24、可溶氣體的濃度較高，則總體流動(dòng)對(duì)傳氣體吸收時(shí)，若可溶氣體的濃度較高，則總體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)的影響（質(zhì)的影響（ ）。）。擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)DiffusivityDiffusivityv分子擴(kuò)散系數(shù)是物性常數(shù)之一：分子擴(kuò)散系數(shù)是物性常數(shù)之一： D=f(物質(zhì)種類，物質(zhì)種類，T， P，濃度，粘度），濃度，粘度）獲取途徑：獲取途徑：查手冊(cè)、資料等。查手冊(cè)、資料等。實(shí)測(cè)實(shí)測(cè) 用用“經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式”估算估算Lennard-Jones equationWike-Chang equation vDiffusion in gases 0.11.0cm2/s Df(種類，種類，T，P) ；濃度對(duì)其影響?。?/p>

25、濃度對(duì)其影響小 T ，D ； P ， DvDiffusion in liquids 1055105cm2/s Df(種類，種類，T，濃度，濃度, 粘度粘度) ；P對(duì)其影響小對(duì)其影響小 ，D ；C ，D ； M ，D and convection mass transfer ：湍流流體中出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)和大量旋湍流流體中出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)和大量旋渦，造成組分?jǐn)U散，渦，造成組分?jǐn)U散，渦流擴(kuò)散的強(qiáng)度渦流擴(kuò)散的強(qiáng)度分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 。因其復(fù)雜性，仿照菲。因其復(fù)雜性，仿照菲克定律表述：克定律表述：De為渦流擴(kuò)散系數(shù)，為渦流擴(kuò)散系數(shù)， 不僅和物性有關(guān)，而且與流動(dòng)狀況有關(guān)不僅和物性有關(guān)，而且與流動(dòng)狀況有關(guān) conve

26、ction rate:類似流體的類似流體的( u+uE)和傳熱的和傳熱的a(含導(dǎo)熱及對(duì)流傳熱含導(dǎo)熱及對(duì)流傳熱),綜合考慮分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)綜合考慮分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散的作用散的作用 dZdc)DD(JAeAdZdcDJAeA =+ laminar region, 靠近界面靠近界面 molecular diffusion eddy diffusion concentration gradient transition region， D， De 兩者均不可忽略兩者均不可忽略 concentration gradientturbulent region，氣液相，氣液相在主體在主體 eddy diffu

27、sion molecular concentration gradient 0TTWtWt熱流體熱流體冷流體冷流體 T tpApAicAicA氣相氣相液相液相 G LE有效膜模型有效膜模型單相內(nèi)對(duì)流傳質(zhì)過程單相內(nèi)對(duì)流傳質(zhì)過程單相對(duì)流傳質(zhì)的傳質(zhì)單相對(duì)流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力阻力全部集中在一層全部集中在一層虛擬的膜虛擬的膜層層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴(kuò)散僅為分子擴(kuò)散 。吸收過程吸收過程-相際間傳質(zhì)：氣相主體相際間傳質(zhì)：氣相主體-相界面相界面-流相主體流相主體 雙膜模型雙膜模型Two film theory液相主體氣相主體pcpicip或c液膜氣膜A距離 z 相際傳質(zhì)雙膜模型Two-

28、film theory： a.氣液相間有穩(wěn)定的相界面在界面處氣液相間有穩(wěn)定的相界面在界面處氣液濃度成平衡氣液濃度成平衡 pi=f(ci) b.相界面兩側(cè)各有一停滯膜（虛擬膜或者有效膜）相界面兩側(cè)各有一停滯膜（虛擬膜或者有效膜） ，膜內(nèi)傳質(zhì)以膜內(nèi)傳質(zhì)以分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 方式進(jìn)行方式進(jìn)行c.傳質(zhì)阻力全部集中在虛擬膜內(nèi)，傳質(zhì)阻力全部集中在虛擬膜內(nèi)， 膜外主體高度湍流膜外主體高度湍流 傳質(zhì)阻力為傳質(zhì)阻力為0。吸收時(shí)，氣側(cè)吸收時(shí)，氣側(cè)“對(duì)流傳質(zhì)對(duì)流傳質(zhì)”的傳質(zhì)速率為的傳質(zhì)速率為 液側(cè)：液側(cè)： v傳質(zhì)阻力全部折算到虛擬膜內(nèi)，則吸收過程的傳質(zhì)傳質(zhì)阻力全部折算到虛擬膜內(nèi)，則吸收過程的傳質(zhì)速率方程可表示為以分子

29、擴(kuò)散形式表示的傳質(zhì)速率速率方程可表示為以分子擴(kuò)散形式表示的傳質(zhì)速率v在穩(wěn)態(tài)的條件下，在穩(wěn)態(tài)的條件下， N氣相主體與界面氣相主體與界面=N界面界面=N界面至液相氣體界面至液相氣體forcedrivingntcoefficieresistancercedriving foRate傳熱推動(dòng)力溫度差傳熱推動(dòng)力溫度差傳質(zhì)推動(dòng)力濃度差傳質(zhì)推動(dòng)力濃度差1.膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程 主主體體濃濃度度界界面面濃濃度度膜膜側(cè)側(cè)傳傳質(zhì)質(zhì)系系數(shù)數(shù)膜膜側(cè)側(cè)阻阻力力主主體體濃濃度度界界面面濃濃度度速速率率 氣液相中膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程氣液相中膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程 iBmGApppPRTZDNGBmGkpPRTZD令：Gy

30、Pkk)yy(kppkpipNiyiGk1AG 液相中膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程液相中膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程 c液相主流溶質(zhì)組分的摩爾濃度；液相主流溶質(zhì)組分的摩爾濃度； ci界面上溶劑組分摩爾濃度；界面上溶劑組分摩爾濃度； kG,kL 氣液相膜傳質(zhì)系數(shù)氣液相膜傳質(zhì)系數(shù) x,y氣相主體溶質(zhì)組分的摩爾分率；氣相主體溶質(zhì)組分的摩爾分率；xi,yi界面上溶劑組分的摩爾分率界面上溶劑組分的摩爾分率kx,ky以摩爾分率差為推動(dòng)力時(shí)的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，以摩爾分率差為推動(dòng)力時(shí)的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，kmol/m2.s LBmoGkccZD令：LoxkCk )(N1AxxkcckcciixiLkL 相界面濃度的確定相界面濃度的確定GLAi

31、AAiAkkccpp )c(fpii )c(fpii )()(cckppkNiLiGAkL/kGOpip - picicceci -c 界面濃度確定 2.2.總傳質(zhì)速率方程總傳質(zhì)速率方程主主體體濃濃度度平平衡衡濃濃度度總總推推動(dòng)動(dòng)力力推推動(dòng)動(dòng)力力系系數(shù)數(shù)總總阻阻力力總總推推動(dòng)動(dòng)力力速速率率 NA)*(*N1AxxKccKccxLKL液相：*)(*N1AyyKppKppyGKG氣相：KG，Ky，KL,Kx氣、液相總傳質(zhì)系數(shù)；氣、液相總傳質(zhì)系數(shù)； p*,c*分別為氣液相的分別為氣液相的平衡平衡分壓及分壓及平衡平衡摩爾濃度摩爾濃度。yxiiixiyAkk)xx(yy)xx(kyykNOperatin

32、g lineEquilibrium curvexyxyxykkSlopeiiyxxyxyxyakakSlopeiiyxxyxyxyakakSlopeiiyxxyxyxyakakSlopeiiyxxyxyxyakakSlopeiiyxxyxyxyakakSlopeiiyxxyxyxyakakSlopeiiyxx)(x)y(yx)(x)y(yforce:Drivingii總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系系統(tǒng)服從亨利定律系統(tǒng)服從亨利定律根據(jù)雙膜理論，界面處根據(jù)雙膜理論，界面處氣液濃度成平衡氣液濃度成平衡*Hpc iHpc i)(*iLAppHkN*1ppNHkiALiAG1p

33、pNk)(iLAcckN*11ppNkHkAGL)(iGAppkN*)(111ppkHkNGLAGLG111kHkK GLL11kHkK LGHKK 用類似的方法得到用類似的方法得到 xyykmkK 11yxxmkkK111 xyKmK (3)(3)總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系)*(*)(NAccKcckppKppkLiLGiG膜膜阻阻力力總總阻阻力力氣氣膜膜阻阻力力液液LGLLGGkkHKHkkK11111 xyxyykmkKxkmkK11111 溶解度對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響溶解度對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響a. . ：對(duì)于易溶氣體，溶解：對(duì)于易溶氣體，溶解度很大度很大H H很大很

34、大,m,m很小很小xyLGkmkkHk111氣膜控制液膜阻力總阻力氣膜阻力LGGHkkK111傳質(zhì)阻力主要集中氣相側(cè)膜內(nèi)，故稱之為氣膜控制。傳質(zhì)阻力主要集中氣相側(cè)膜內(nèi)，故稱之為氣膜控制。GGkK H2O-NH3，H2O-Cl2濃H2SO4-H2Oyyxyk1K1,kmk1xyyAAAiAiAAixAAiAiAyAiAykmk1K1,mxy,mxy)xx(kyy)yy(kyyK1氣膜控制，增加氣相流率和氣膜控制，增加氣相流率和, 提高提高Ky, 加快吸收過程加快吸收過程. 增加增加液相流速，效果不明顯。液相流速，效果不明顯。*yyxxxxkxxKNyykyyKNkKiiixxAiyyAyy ：v

35、難溶氣體，溶解度很小，難溶氣體，溶解度很小，H H很小很小,m,m很大，很大，yxGLmkkkHk111LGLkkHK11 總阻力總阻力= =液相阻力傳質(zhì)阻力主要集中液相側(cè)膜內(nèi)，液相阻力傳質(zhì)阻力主要集中液相側(cè)膜內(nèi)，液膜控制液膜控制yyxxxxkxxKNyykyyKNiiixxAiyyA*液膜控制，增加液相湍動(dòng)程度如提高液相流率液膜控制，增加液相湍動(dòng)程度如提高液相流率, , 提提高高Kx, , 加快吸收過程加快吸收過程. . 增加氣相流速，效果不明顯增加氣相流速，效果不明顯。H2O-O2，H2O-H2 和和H2O-CO2。c.c.雙膜阻力聯(lián)合控制，兩者均不可忽略雙膜阻力聯(lián)合控制，兩者均不可忽略

36、對(duì)溶質(zhì)的溶解度的比較適中的吸收過對(duì)溶質(zhì)的溶解度的比較適中的吸收過程，則界面兩側(cè)的傳質(zhì)阻力相當(dāng)，對(duì)過程，則界面兩側(cè)的傳質(zhì)阻力相當(dāng)，對(duì)過程傳質(zhì)速率的影響相當(dāng)，故表現(xiàn)為界面程傳質(zhì)速率的影響相當(dāng)，故表現(xiàn)為界面兩側(cè)的膜對(duì)傳質(zhì)速率具有相同控制作用兩側(cè)的膜對(duì)傳質(zhì)速率具有相同控制作用。吸收速率方程吸收速率方程 與膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式與膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式 用一相主體與界面的用一相主體與界面的濃度差表示推動(dòng)力濃度差表示推動(dòng)力用一相主體的濃度與其平衡濃用一相主體的濃度與其平衡濃度之差表示推動(dòng)力度之差表示推動(dòng)力吸收過程傳質(zhì)速率方程總結(jié)吸收過程傳質(zhì)速率方程總結(jié) v 膜傳

37、質(zhì)速率方程：膜傳質(zhì)速率方程：v 總傳質(zhì)速率方程總傳質(zhì)速率方程 )xx(kcckyykppkNixiLiyiGA LGkCkPkkoxy GPKKxxKccKyyKppKyxLyG*)*(*)(NA推動(dòng)力范圍表示方法推動(dòng)力范圍表示方法 單一相單一相 兩相間兩相間p kG(p-pi) KG(p-p*)c kL(ci-c) KL(c*-c)y ky(y-yi)x kx(xi-x) Y KY(Y-Y*)X KX(X*-X)NA =膜系數(shù)膜系數(shù) 濃度差濃度差 =膜系數(shù)（主體濃度界面濃度）膜系數(shù)（主體濃度界面濃度） =總系數(shù)兩主體間濃度差總系數(shù)兩主體間濃度差 總系數(shù)（主體濃度平衡濃度）總系數(shù)（主體濃度平衡

38、濃度） 膜膜/總吸收系數(shù)的單位：總吸收系數(shù)的單位：kmol/(m2s單位推動(dòng)力單位推動(dòng)力)。阻力形式：阻力形式： 推動(dòng)力推動(dòng)力 總阻力總阻力 氣膜阻力部分氣膜阻力部分 液膜阻力部分液膜阻力部分 (p-p*) 1/KG 1/kG 1/(HkL) E/kx (c*-c) 1/KL H/kG 1/kx 1/kL 1/(EkG) (y-y*) 1/Ky 1/ky m/kx (x*-x) 1/Kx 1/(mky) 1/kx Absorption coefficient 吸收系數(shù)吸收系數(shù)Comparing the Absorption with heat transferAbsorptionheat tr

39、ansferFilm rate equation NA=kG(P-Pi) =kL(C-Ci) q=a1(T- TW)=a2(tw-t) Overall Rate equation NA=KG(P-P*) =KL(C-C*)q=K(T-t)film coefficientkG , kLOverall coefficient KG , KL21注意：注意：吸收系數(shù)的單位吸收系數(shù)的單位：kmol/(m2.s.單位推動(dòng)力單位推動(dòng)力)吸收系數(shù)與吸收推動(dòng)力的正確搭配吸收系數(shù)與吸收推動(dòng)力的正確搭配 阻力的表達(dá)形式與推動(dòng)力的表達(dá)形式的對(duì)應(yīng)阻力的表達(dá)形式與推動(dòng)力的表達(dá)形式的對(duì)應(yīng)吸收速率方程的適用條件吸收速率方程

40、的適用條件 各種吸收系數(shù)間的關(guān)系各種吸收系數(shù)間的關(guān)系 氣膜控制與液膜控制的條件氣膜控制與液膜控制的條件 用水吸收氣體組分，平衡關(guān)系服從亨利定律，用水吸收氣體組分，平衡關(guān)系服從亨利定律，操作壓力為操作壓力為850mmHg，相平衡常數(shù)，相平衡常數(shù)m=0.5，氣膜吸收分系數(shù)氣膜吸收分系數(shù)kp = 1.25kmol/(m2hatm)，液膜吸收分系數(shù)液膜吸收分系數(shù)kc = 0.85 m/h。計(jì)算用氣相分。計(jì)算用氣相分壓濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)和用液相體積濃度壓濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)和用液相體積濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)值。試分析該氣體被水吸收表示的總傳質(zhì)系數(shù)值。試分析該氣體被水吸收時(shí)，是屬于氣膜控制過程還是液膜控制

41、過程？時(shí)，是屬于氣膜控制過程還是液膜控制過程？解：解：操作壓強(qiáng)操作壓強(qiáng)P=850/760=1.12atm由平衡常數(shù)關(guān)系由平衡常數(shù)關(guān)系PEm 得得E=mP=0.51.12=0.56atm對(duì)于稀溶液對(duì)于稀溶液2 .991856. 01000sEMH81. 085. 02 .99125. 11111cppHkkK用氣相分壓濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)用氣相分壓濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)Kp=1.23用液相體積濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)用液相體積濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)54.8025. 12 .9985. 0111pcckHkK因此因此Kc=0.0124由于由于ppkK 因此是氣膜控制過程因此是氣膜控制過程【例】【例】110

42、kPa下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨0.03摩爾分?jǐn)?shù)的氣體與氨濃度為摩爾分?jǐn)?shù)的氣體與氨濃度為1kmol/m3的氨水接觸，的氨水接觸，已知?dú)庀鄠髻|(zhì)系數(shù)已知?dú)庀鄠髻|(zhì)系數(shù)kG=510-9kmol/(m2sPa)，液相傳，液相傳質(zhì)系數(shù)質(zhì)系數(shù)kL=1.510-4m/s，氨水的平衡關(guān)系可用亨利定，氨水的平衡關(guān)系可用亨利定律表示，律表示，H=7.310-4kmol/(m3Pa)，試計(jì)算：，試計(jì)算：（1）氣液界面上的兩相組成；）氣液界面上的兩相組成；（2）以分壓差和摩爾濃度差表示的總推動(dòng)力、總傳質(zhì)）以分壓差和摩爾濃度差表示的總推動(dòng)力、總傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)速率；系數(shù)、傳質(zhì)速率；（3

43、）以摩爾分?jǐn)?shù)差表示總推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)；）以摩爾分?jǐn)?shù)差表示總推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)；（4）氣膜與液膜阻力的相對(duì)大小。）氣膜與液膜阻力的相對(duì)大小。工業(yè)設(shè)備中進(jìn)行的氣液傳質(zhì)過程，相界面上的流體總是不斷地與主流混工業(yè)設(shè)備中進(jìn)行的氣液傳質(zhì)過程，相界面上的流體總是不斷地與主流混合而暴露出新的接觸表面。合而暴露出新的接觸表面。赫格比（赫格比（HigbieHigbie）認(rèn)為流體在相界面上暴露的時(shí)間很短，溶質(zhì)不可能在認(rèn)為流體在相界面上暴露的時(shí)間很短，溶質(zhì)不可能在膜內(nèi)建立起如雙膜理論假設(shè)的那種穩(wěn)定的濃度分布。膜內(nèi)建立起如雙膜理論假設(shè)的那種穩(wěn)定的濃度分布。溶質(zhì)通過分子擴(kuò)散由表面不斷地向主體滲透，每一瞬時(shí)均有不

44、同的瞬時(shí)濃度分布和與之對(duì)應(yīng)的界面瞬時(shí)擴(kuò)散速率（與界面上的濃度梯度成正比）。流體表面暴露的時(shí)間越長(zhǎng)，膜內(nèi)濃度分布曲線就越平緩，界面上溶質(zhì)擴(kuò)散速率隨之下降。界面cAicA0距相界面的距離液相濃度cA 增加 直到時(shí)間為c 時(shí)，膜內(nèi)流體與主流發(fā)生一次完全混合而使?jié)舛戎匦戮鶆蚝蟀l(fā)生下一輪的表面暴露和膜內(nèi)擴(kuò)散。c 稱為汽、液接觸時(shí)間或溶質(zhì)滲透時(shí)間，是溶質(zhì)滲透理論的模型參數(shù)，氣、液界面上的傳質(zhì)速率應(yīng)是該時(shí)段內(nèi)的平均值。由該理論解析求得液相傳質(zhì)系數(shù) cABcDk2該理論指出傳質(zhì)系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù) DAB 的 0.5 次方成正比，比雙膜理論更加接近于實(shí)驗(yàn)值，表明其對(duì)傳質(zhì)機(jī)理分析更加接近實(shí)際。 l丹克瓦茨（丹克瓦茨（

45、DanckwertsDanckwerts）認(rèn)為氣液接觸表面是在連續(xù)不斷認(rèn)為氣液接觸表面是在連續(xù)不斷地更新，而不是每隔一定的周期地更新，而不是每隔一定的周期 c c 才發(fā)生一次。才發(fā)生一次。l處于表面的流體單元隨時(shí)都有可能被更新，無論其在表面處于表面的流體單元隨時(shí)都有可能被更新，無論其在表面停留時(shí)間（齡期）的長(zhǎng)短，被更新的機(jī)率相等。停留時(shí)間（齡期）的長(zhǎng)短，被更新的機(jī)率相等。l引入一個(gè)模型參數(shù)引入一個(gè)模型參數(shù) S S 來表達(dá)任何齡期的流體表面單元在來表達(dá)任何齡期的流體表面單元在單位時(shí)間內(nèi)被更新的機(jī)率（更新頻率）。單位時(shí)間內(nèi)被更新的機(jī)率（更新頻率）。l由于不同齡期的流體單元其表面瞬時(shí)傳質(zhì)速率不一樣，

46、將由于不同齡期的流體單元其表面瞬時(shí)傳質(zhì)速率不一樣，將齡期為齡期為 0 0 的全部單元的瞬時(shí)傳質(zhì)速率進(jìn)行加權(quán)平均，的全部單元的瞬時(shí)傳質(zhì)速率進(jìn)行加權(quán)平均，解析求得傳質(zhì)系數(shù)為解析求得傳質(zhì)系數(shù)為 ABcSDk ABcSDk 該理論得出的傳質(zhì)系數(shù)正比于擴(kuò)散系數(shù)該理論得出的傳質(zhì)系數(shù)正比于擴(kuò)散系數(shù) D DAB AB 的的 0.5 0.5 次方；次方； 該理論的模型參數(shù)是該理論的模型參數(shù)是表面更新機(jī)率表面更新機(jī)率 S S，而不是接觸時(shí)間而不是接觸時(shí)間 c c 目前還不能對(duì)目前還不能對(duì) c c 和和 S S 進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，因此用上述兩個(gè)理進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，因此用上述兩個(gè)理論來預(yù)測(cè)傳質(zhì)系數(shù)還有困難；論來預(yù)測(cè)傳質(zhì)系數(shù)還

47、有困難； 溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論指出了溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論指出了強(qiáng)化傳質(zhì)強(qiáng)化傳質(zhì)的方向，即的方向，即降低接觸時(shí)間或增加表面更新機(jī)率降低接觸時(shí)間或增加表面更新機(jī)率。Structured packing (規(guī)整填料規(guī)整填料)FG型蜂窩柵格規(guī)整填料 MellapakFP型翅片波紋填料 random packing(a) Raschig ring; (b) Berl saddle; (c) Pall ring; (d) Intalox metal, IMTP; (e) Jaeger Metal Tri-Pack雙鞍環(huán)雙鞍環(huán)RICRICTMTM填料填料 共軛環(huán)共軛環(huán)SCUT 發(fā)明人：華南理工大

48、學(xué)發(fā)明人：華南理工大學(xué) 陳煥欽等陳煥欽等泡沫陶瓷環(huán)形填料Foam Ceramics Ring Packing Fig.1 Structural sketch map of foam ceramic（a）Cylinder packing (b) DX-1 rings PackingFig.2 Foam ceramic packingu ZL200510032704.8專利權(quán)人：華南理工大學(xué)，專利權(quán)人：華南理工大學(xué)，楊東杰等楊東杰等 操作型操作型：核算；核算； 操作條件與吸收結(jié)果的關(guān)系。操作條件與吸收結(jié)果的關(guān)系。計(jì)算依據(jù)：物料衡算；計(jì)算依據(jù)：物料衡算； 相平衡；相平衡； 吸收速率方程。吸收速率方程

49、。吸收塔的計(jì)算內(nèi)容：吸收塔的計(jì)算內(nèi)容：設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)型：流向、流程、吸收劑用量、流向、流程、吸收劑用量、 吸收劑濃度、吸收劑濃度、塔高、塔徑。塔高、塔徑。工業(yè)吸收過程的特點(diǎn)工業(yè)吸收過程的特點(diǎn): :混合氣體中溶質(zhì)濃度不高，混合氣體中溶質(zhì)濃度不高，510，低濃度氣體，低濃度氣體的吸收，流經(jīng)全塔的混合氣體量、液體量變化不大。的吸收，流經(jīng)全塔的混合氣體量、液體量變化不大。kL,kG=constant溶質(zhì)的溶解熱引起的溫度變化很小等溫吸收溶質(zhì)的溶解熱引起的溫度變化很小等溫吸收3.1 3.1 吸收塔的物料衡算及操作線方程吸收塔的物料衡算及操作線方程1 1、物料衡算、物料衡算 逆流式逆流式v溶劑、惰性氣體的流量

50、溶劑、惰性氣體的流量L,VL,V為常數(shù)為常數(shù)v氣液濃度使用摩爾比氣液濃度使用摩爾比 V,Y1 L, X1V,Y2 L, X21221LXVYLXVYV-惰性氣體通量，惰性氣體通量，kmol/h;L-溶劑用量，溶劑用量，kmol/h;%100121YYY回收率：)1 (12YY（2）溶質(zhì)回收量）溶質(zhì)回收量=V(Y1-Y2)=L(X1-X2) （3）混和氣體：）混和氣體：Vh m3/s，y110014 .22yTPPTVVh（4）純?nèi)軇海┘內(nèi)軇篨2=0（1）說明：說明：2222XVLYXVLYLXVYLXVY2 2、逆流吸收塔的操作線方程、逆流吸收塔的操作線方程V-惰性氣體通量，惰性氣體通量，

51、kmol/h;L-溶劑用量，溶劑用量，kmol/h;Y,X-任意塔截面上氣液相組成，任意塔截面上氣液相組成，摩爾比。摩爾比。 V,Y2V,Y1L,X2L,X1Y Xmn L，V，X2，Y2均為定值均為定值 穩(wěn)定吸收，操作線為直線，斜率為穩(wěn)定吸收，操作線為直線，斜率為L(zhǎng)/V 描述塔內(nèi)任一截面描述塔內(nèi)任一截面A氣液兩相濃度的關(guān)系氣液兩相濃度的關(guān)系 T（Y2,X2)：塔頂：塔頂 B (Y1,X1 )：塔底：塔底 (Y-Y*)； (X*-X)； 吸收過程的操作線位于平衡線上方吸收過程的操作線位于平衡線上方;解吸過程的操作線位于平衡線下方。解吸過程的操作線位于平衡線下方。 操作線離平衡線愈遠(yuǎn)吸收的推動(dòng)力

52、愈大；操作線離平衡線愈遠(yuǎn)吸收的推動(dòng)力愈大；XY1Y2X1X2TB)(*XfY YAYX3.3.并流吸收操作線并流吸收操作線)XX(VLYYVYLXVYLX1111 V,Y2V,Y1L,X2L,X1Y XmnXY2Y1X1X2TB)(*XfY YA4.4.逆流和并流對(duì)比逆流和并流對(duì)比 逆流的推動(dòng)力逆流的推動(dòng)力并流的推動(dòng)力并流的推動(dòng)力 逆流推動(dòng)力均勻逆流推動(dòng)力均勻 逆流時(shí)逆流時(shí)Y1與與X1在塔底相遇有利于在塔底相遇有利于提高提高X1 逆流時(shí)逆流時(shí)Y2與與X2在塔頂相遇有利于在塔頂相遇有利于降低降低Y2 無論并流、逆流，操作線方程與無論并流、逆流，操作線方程與操作線均由物料衡算得到，與系操作線均由物

53、料衡算得到，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作條件及設(shè)備統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作條件及設(shè)備結(jié)構(gòu)型式?jīng)]有關(guān)系。結(jié)構(gòu)型式?jīng)]有關(guān)系。XY2Y1X1X2TB)(*XfY YAXY1Y2X1X2TBYAYX 5.5.串聯(lián)塔串聯(lián)塔 X2a Y2aY1a X1aA Y1b X1bY2b X2bB斜率：斜率：L/V塔頂（塔頂（X2a, Y2a),塔底（塔底（X1a,Y1a)斜率：斜率：-L/V塔頂（塔頂（X2a, Y2a),塔底（塔底（X1a,Y1a)(11aaXVLYXVLY)XX(VLYYbb11 Y1aY2a=Y1b Y2b X2a X1a= X1b X2b Y=mXBAX2a Y2aY1a X1aA Y1b X1bY2

54、b X2bBTo draw Y1aY2a=Y1bY2b; X1bX2b=X2a并流的推動(dòng)力并流的推動(dòng)力 逆流推動(dòng)力均勻逆流推動(dòng)力均勻 逆流時(shí)逆流時(shí)Y1與與X1在塔底相遇有利于在塔底相遇有利于提高提高X1 逆流時(shí)逆流時(shí)Y2與與X2在塔頂相遇有利于在塔頂相遇有利于降低降低Y2 無論并流、逆流，操作線方程與無論并流、逆流，操作線方程與操作線均由物料衡算得到，與系操作線均由物料衡算得到，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作條件及設(shè)備統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作條件及設(shè)備結(jié)構(gòu)型式?jīng)]有關(guān)系。結(jié)構(gòu)型式?jīng)]有關(guān)系。XY2Y1X1X2TB)(*XfY YAXY1Y2X1X2TBYAYX 5.5.串聯(lián)塔串聯(lián)塔 X2a Y2aY1a X1a

55、A Y1b X1bY2b X2bB斜率：斜率：L/V塔頂（塔頂（X2a, Y2a),塔底（塔底（X1a,Y1a)斜率：斜率：-L/V塔頂（塔頂（X2a, Y2a),塔底（塔底（X1a,Y1a)(11aaXVLYXVLY)XX(VLYYbb11 Y1aY2a=Y1b Y2b X2a X1a= X1b X2b Y=mXBAX2a Y2aY1a X1aA Y1b X1bY2b X2bBTo draw Y1aY2a=Y1bY2b; X1bX2b=X2aS中S易2022-3-22184SmVLAVLmLmVS1)/(2022-3-22185 同理：同理： OGOG1221LO2221OLe11e21OL

56、NANmXYmXY,AfNXmYXXN 1AAYYYYA1lnA-11N1AmVLA 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)吸吸收收因因數(shù)數(shù)2022-3-22186 （1）圖解積分法）圖解積分法 （2） 數(shù)值積分法數(shù)值積分法 （3） 梯級(jí)圖解法梯級(jí)圖解法平衡線方程為曲線【例】在填料塔中用清水吸收氨與空氣的混合氣中的氨?；旌蠚饬髁繛?500標(biāo)m3/h，氨所占體積分率為5，要求氨的回收率達(dá)95。已知塔內(nèi)徑為0.8m，填料單位體積有效傳質(zhì)面積a=93m2/m3，吸收系數(shù)KG=1.1kmol/(m2 h atm)。取吸收劑用量為最少用量的1.5倍。該塔在30和101.3kN/m2下操作。在操作條件下的平衡關(guān)系為p*=5

57、.78c kN/m2，試求：（1）出塔溶液濃度（2）用平均推動(dòng)力法求填料層高度（3）用吸收因數(shù)法求填料層高度已知條件：x2=0 y1=0.05 V=1500/22.4=67kmol/h =0.95 a=93m2/m3 H=1/5.78mkN/kmol（1）求X12121xxyyVL12121)1 ( yyyyy或2121min/5 . 1)(5 . 1xmyyyVLVLHPMmss（2）求Z(平均推動(dòng)力法）myyyyaAKVZ21PKKGyy1 y2 m A （3）求Z(吸收因數(shù)法）)(1ln(112221LmVmxymxyLmVLmVaAKVZy點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：此題涉及到下面五個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)。此

58、題涉及到下面五個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)。1吸收平衡關(guān)系亨利定律，涉及了吸收平衡關(guān)系亨利定律，涉及了m與與H的換算公式。的換算公式。2操作線方程和最小液氣比的計(jì)算。操作線方程和最小液氣比的計(jì)算。3傳質(zhì)系數(shù)及其關(guān)系的換算，傳質(zhì)系數(shù)及其關(guān)系的換算，4平均推動(dòng)力法求算填料層高度。平均推動(dòng)力法求算填料層高度。5吸收因數(shù)法求算填料層高度。吸收因數(shù)法求算填料層高度。6. 吸收率和理想氣體狀態(tài)方程等均有涉及。吸收率和理想氣體狀態(tài)方程等均有涉及。2022-3-22190 0105.0025.005.052.41 518.4017.305.00025.005.05.15.1 17.33.1011878.51000 0025

59、.005.095.011 12112121211312yyLVxxmyyyVLmkNkmolkgkmolkNmmkgPHMmyyss mmhmkmolhkmolyyyaKVZymxyyyymxyyyyhmkmolatmmmatmhmkmolPaKaKmymeeGy29.800748.00025.005.08.043.10267 00748.00025.00167.0ln0025.00167.0 0025.0 0167.00105.017.305.0 3.102 1931.1 2221312122222111111332112A 獲取吸收系數(shù)的途徑1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定：為根本途徑2.由適當(dāng)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

60、只在規(guī)定條件內(nèi)有可靠結(jié)果3.準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算：適用范圍較廣，準(zhǔn)確性較差2022-3-22192. akaKyyakaKxxuExperimental Determination of Film Coefficients2022-3-22193myOyOyySKyyVNHZ)(21uHow to measure Kya, KxamyySZyyVK)(21Absorption load，kmol/SVolume of packingDriving force2022-3-22194)()(ln)()(*)(*)(ln*)(*)(2211221122112211mxymxymxymxyyyyyyyyy