吸收　化工分離工程鄧修吳俊生學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1吸收化工分離吸收化工分離(fnl)工程鄧修吳俊生工程鄧修吳俊生第一頁，共101頁。第2頁/共101頁第二頁，共101頁。第3頁/共101頁第三頁，共101頁。第4頁/共101頁第四頁，共101頁。第5頁/共101頁第五頁，共101頁。第6頁/共101頁第六頁，共101頁。第7頁/共101頁第七頁，共101頁。(1)吸收劑不重復(fù)利用吸收劑不重復(fù)利用(lyng)的裝置的裝置 典型實(shí)例：典型實(shí)例： 氯氣吸收氯氣吸收第8頁/共101頁第八頁，共101頁。(2)減壓冷再生流程減壓冷再生流程(lichng) 典型實(shí)例：典型實(shí)例：CO2吸收吸收-再生再生(3)氣提冷再生流程氣提冷再生流程 典型實(shí)例典

2、型實(shí)例(shl)：脫除：脫除H2S吸收吸收-再生再生第9頁/共101頁第九頁，共101頁。(4)間接間接(jin ji)蒸汽熱再生流程蒸汽熱再生流程 典型實(shí)例：熱鉀堿法脫碳流程典型實(shí)例：熱鉀堿法脫碳流程第10頁/共101頁第十頁，共101頁。第11頁/共101頁第十一頁，共101頁。n選擇性是關(guān)鍵，解吸條選擇性是關(guān)鍵，解吸條件也非常重要。件也非常重要。n(3) (3) 操作條件操作條件n溫度：溫度越高，越不溫度：溫度越高，越不利于吸收；利于吸收；n壓力：壓力越高，越有壓力：壓力越高，越有利于吸收。利于吸收。第12頁/共101頁第十二頁，共101頁。第13頁/共101頁第十三頁，共101頁。第1

3、4頁/共101頁第十四頁，共101頁。LiGiff第15頁/共101頁第十五頁，共101頁。iiLiiiipfxym)1 (lnln20 xRTAHxfiii(3-11)iiLif第16頁/共101頁第十六頁，共101頁。iiGixHfiiiCRTHlniieixHpeipifiiMiieicHccHp第17頁/共101頁第十七頁，共101頁。)(lnlniiiiGippRTVHxfiiVV GifiV3.3.1 物理物理(wl)溶解時(shí)的相平衡溶解時(shí)的相平衡第18頁/共101頁第十八頁，共101頁。第19頁/共101頁第十九頁，共101頁。96. 01 .35029341. 049002000

4、82. 0i)kPa(164082.02000iGipf79. 04900390067. 0i96. 01 .350293)kPa(261067.03900isiGispf第20頁/共101頁第二十頁，共101頁。)(lnsiiGisLippRTVff)mol/m(0857.0350303MVi067. 0)39002000(293314. 80857. 02610lnLif)kPa(2440LifsipLisfGisf第21頁/共101頁第二十一頁，共101頁。49. 116402440GiiLiiiiffxym1i第22頁/共101頁第二十二頁，共101頁。第23頁/共101頁第二十三頁，

5、共101頁。KccccccccKbBAnNmMbBAnNmMbBAnNmMbBAnNmMaaaaa(3-21)aA+bBmM+nNaAKaHAbBAnNmMccccKKKaaa/1bBnNmMAAcKccHpAAAcHp第24頁/共101頁第二十四頁，共101頁。MAAccc0(3-26)BAAAcKcHp100AcBAAABAMcccccccK0BAAcKcc10第25頁/共101頁第二十五頁，共101頁。 01ABAAcckHp (3-26) 討論：討論：1）與物理吸收比較）與物理吸收比較 0,Bck 表觀亨利系數(shù)表觀亨利系數(shù)BAckH1比純物理吸收小比純物理吸收小 當(dāng)當(dāng) PA恒定時(shí)，恒定

6、時(shí)，0AC （溶解量增大）（溶解量增大） 2）稀溶液時(shí)）稀溶液時(shí) Bck , ，近似為常數(shù)近似為常數(shù)，pA和和cA的關(guān)系仍符合亨利定律，的關(guān)系仍符合亨利定律， 0AAcp，亨利系數(shù)縮小了，亨利系數(shù)縮小了(1+KcB)倍倍 第26頁/共101頁第二十六頁，共101頁。-AKcc(3-33)4()2()1(2a0aa0KcKKccKHcHpAABAAAAMAK1cccKM1KcKcAMAAcccc0)1 (2)4()2(a0aa0BAAAcKKcKKccBBcKcKKK11a(3-29)(3-30)第27頁/共101頁第二十七頁，共101頁。AABAABAAppcHpRccc1/000(3-36)

7、1()1(RRRKRHcHpAAAA)1()1(00RcRRccRccccKABABBAMAHK/AABBAppcRcc1000AHA(g) ka A(aq) + B(aq) M(aq)第28頁/共101頁第二十八頁，共101頁。AHK/第29頁/共101頁第二十九頁，共101頁。(3-37)AAAcHpAABAppcc100(3-14)第30頁/共101頁第三十頁，共101頁。第31頁/共101頁第三十一頁，共101頁。如何？如何？-23-3-23COHCO0CO21ccc-23CO2/-3HCO2/-3HCO0-23CO碳酸鉀溶液的起始濃度鹽濃度轉(zhuǎn)化為碳酸氫鉀的碳酸ccccf第32頁/共1

8、01頁第三十二頁，共101頁。KccccccccKOHCOCO2HCOOHCOCO2HCOOHCOCO2HCOOHCOCOa2232-32232-32232-322322-3HCOKcKcccOHaCO2HCOCO2-23-321OHaCO2HCOCOCO2-23-322cKKHcccHpOHa21cKKHK-23-32CO2HCOCOcKcpOH2c第33頁/共101頁第三十三頁，共101頁。12/2/OKCOCOHCOHCOc22-23-3-3MMcccf2COMOK2M2332COHCOCOccM2332COHCOOK21ccMOKCOCOHCOCOc2-23-23-3-232/1Mcc

9、ccf-23-3COHCOcc21ccff第34頁/共101頁第三十四頁，共101頁。OK22CO2COHCOCO2HCOCO2-23-23-3-23-32)1 ()1 (411MfffKcccKcKcpcccccffKMp142OKCO22OHa21cKHK第35頁/共101頁第三十五頁，共101頁。第36頁/共101頁第三十六頁，共101頁。322HSOSO0SOccc0SO2c2SOc3HSOc22SO*SOiHp2-3SOHHSOIK第37頁/共101頁第三十七頁，共101頁。32HSO0SOccHHSOI*HHSOSO332/cKKHcpi23SOHSOccI*/ KHKicitH0

10、HSOSHSOS333pH1pHpHccc第38頁/共101頁第三十八頁，共101頁。HlgpHTBK AlgScit3H03HSOpHH10ccScit3H03HSO32pHHSOSO10cccKpTBAcccp)pH(HSOSOScit3H03HSO3210第39頁/共101頁第三十九頁，共101頁。citH0131cETEEEccp3213HSO3210HSOSOS2pH AEBE 3第40頁/共101頁第四十頁，共101頁。雙膜論、滲透論和表面更新論三種。雙膜論、滲透論和表面更新論三種。第41頁/共101頁第四十一頁，共101頁。穩(wěn)態(tài)的物理穩(wěn)態(tài)的物理(wl)模型，模型直觀，模型，模型直

11、觀，用起來方便。用起來方便。第42頁/共101頁第四十二頁，共101頁。第43頁/共101頁第四十三頁，共101頁。達(dá)到平衡。達(dá)到平衡。2. 主要問題主要問題 液相微元在界面的停留時(shí)間無法定液相微元在界面的停留時(shí)間無法定量獲得量獲得(hud)。 液相微元在氣液相界面上的停留時(shí)液相微元在氣液相界面上的停留時(shí)間不可能相同。間不可能相同。第44頁/共101頁第四十四頁，共101頁。界面湍動(dòng)參數(shù)）( )(fSSetst缺點(diǎn)缺點(diǎn)(qudin)：表面更新率：表面更新率S無法確定，但該理論最完善。無法確定，但該理論最完善。第45頁/共101頁第四十五頁，共101頁。n 填料的比表面積，填料的比表面積，m2/

12、m3m2/m3。第46頁/共101頁第四十六頁，共101頁。)()(AiAggAiAgyAppkyykN)()(AlAilAlAixAcckxxkNckklxpkkgy)()(AeAgGAeAgyAppKyyKN)()(AlAeLAlAexAccKxxKNyAe xAl， xAe yAgpAe cAl， cAe pAg第47頁/共101頁第四十七頁，共101頁。bcHpAAAlgGkHkK11GLKHKlgLkkHK111第48頁/共101頁第四十八頁，共101頁。glAkkH1gAlkHk11AlGHkK/lLkK很小（易溶氣體） AlggGHkkkK很大（難溶氣體） AlglLHkkkK第

13、49頁/共101頁第四十九頁，共101頁。LLGGNHNHhakGHyGOLOLOGOGNHNHhakLHxLaKGHyOGaKLHxOL12yyiGyydyN12xxiLxxdxN12OGyyeyydyN12OLxxexxdxN第50頁/共101頁第五十頁，共101頁。xyykmkK11mxy xyxkmkK111akmGakGaKGxyyakLamkLaKLxyxLGOGHLmGHHLGOLHHmGLHakHakaKlg11GakakHaKlg111L第51頁/共101頁第五十一頁，共101頁。ALAAiACCxCCx , , 0 DEAdxdcDNAAldxdCA第52頁/共101頁第五

14、十二頁，共101頁。DDAdxdcDNAAlEEAdxdcDNAAl第53頁/共101頁第五十三頁，共101頁。EEADDAALdxdCdxdCD)()( A 在膜內(nèi)的反應(yīng)量第54頁/共101頁第五十四頁，共101頁。的斜率的斜率DEDD 1第55頁/共101頁第五十五頁，共101頁。)()(AlAilAiAggAcckppkN)()(AlAeLAeAgGAccKppKNlgGkHkK11lgLkkHK111第56頁/共101頁第五十六頁，共101頁。第57頁/共101頁第五十七頁，共101頁。第58頁/共101頁第五十八頁，共101頁。%20)()(5 . 0lllnlllllDVDak%3

15、0)()()( 3 . 55 . 03 . 07 . 1gggggDGdadGpk第59頁/共101頁第五十九頁，共101頁。n（2 2）提高了傳質(zhì)速率：由于氣相傳質(zhì)推動(dòng)力和液）提高了傳質(zhì)速率：由于氣相傳質(zhì)推動(dòng)力和液相傳質(zhì)推動(dòng)力都加大，使整個(gè)吸收過程的傳質(zhì)速相傳質(zhì)推動(dòng)力都加大，使整個(gè)吸收過程的傳質(zhì)速率大大提高。率大大提高。第60頁/共101頁第六十頁，共101頁。 吸收劑 ACQ, 303/mmolCsmQA V(m3) 氣 A 反應(yīng)速率Ackr*1 *1k 一級反應(yīng)速度常數(shù) 1.化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)可忽略可忽略反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)量量擴(kuò)散量擴(kuò)散量第61頁/共101頁第六

16、十一頁，共101頁。反應(yīng)量擴(kuò)散量 )(0AAccQVr )(0*1AAAccQcVk AAcck0*11 (QV , 停留時(shí)間) 純?nèi)軇r(shí): 00Ac 1*1k 第62頁/共101頁第六十二頁，共101頁。 界面 F 液膜反應(yīng)量1 (取M10) PA PAi 表示反應(yīng)在液膜內(nèi) cAi cBL 進(jìn)行完畢 g l 液膜反應(yīng)(fnyng)量液膜擴(kuò)散量 第65頁/共101頁第六十五頁，共101頁。 M 1 (取 0.110) 界面 表示液膜中的反應(yīng)與 PA PAi 擴(kuò)散量相當(dāng),反應(yīng)既在 cAi cBL 液膜中進(jìn)行又?jǐn)U散到 cAL 液相主體中進(jìn)行. 第66頁/共101頁第六十六頁，共101頁。 M pA

17、 表示在液膜中的 pAi cBL 某個(gè)面反應(yīng)完成 cAi g l 第67頁/共101頁第六十七頁，共101頁。n其中其中(qzhng)(qzhng)，y2ey2e為氣相出口處為氣相出口處與吸收劑中與吸收劑中x2x2平衡平衡的氣相濃度。的氣相濃度。%100121*yyyAeyyyy2121GLx2y2y1x1第68頁/共101頁第六十八頁，共101頁。GLx2y2y1x1GLx1y1y2x2GLx1y1y2x2GLx1y1y2x2LG逆流逆流(nli)并流并流錯(cuò)流錯(cuò)流全混流全混流第69頁/共101頁第六十九頁，共101頁。bmxye)()(ln1ln122112211OGbmxybmxyByyy

18、yBNee)(2121bmxyyy)()(2121xxLyyGmGLA AB11第70頁/共101頁第七十頁，共101頁。1/1ln1OGABNABNBNOGOG/1)exp(1)exp(第71頁/共101頁第七十一頁，共101頁。第72頁/共101頁第七十二頁，共101頁。)1ln(111ln1OGBBBBN)exp(1 1OGBNB第73頁/共101頁第七十三頁，共101頁。第74頁/共101頁第七十四頁，共101頁。第75頁/共101頁第七十五頁，共101頁。第76頁/共101頁第七十六頁，共101頁。第77頁/共101頁第七十七頁，共101頁。)()(2121xxLyyG2121xxy

19、yGLbmxye12121221min/)(xmbyyyxxyyGLe對并流吸收對并流吸收(xshu)，情況，情況又如何？又如何？第78頁/共101頁第七十八頁，共101頁。GLx2y2y1x1GydhGy-d(Gy)Lx+d(Lx)Lx第79頁/共101頁第七十九頁，共101頁。hSxxaKLxexd)()(d21)()(xxexxxaKSLxdhGLx2y2y1x1GydhGy-d(Gy)Lx+d(Lx)LxhSyyaKGyeyd)()(-d12)()(dyyeyyyaKSGyh21)(d)(OLOLxxexxxxaKSLNHh12)(d)(OGOGyyeyyyyaKSGNHh第80頁/共

20、101頁第八十頁，共101頁。第81頁/共101頁第八十一頁，共101頁。)1 (xLL)1 (yGGyyGyyGyyGGy1d)1 (d1d)(d2xxLxyLxxLLx1d)1 (d1d)(d212)()1 (dyyeyyySyaKyGh21)()1 (dxxexxxSxaKyLh第82頁/共101頁第八十二頁，共101頁。)1/()1ln()1 ()1 ()1 (eemyyyyy1212)1)(1 (d)1 ()1 ()1)(1 ()1 (d)1 (yyemmyyyemymyyyySyaKGyySyaKyyGh)1/()1ln()1 ()1 ()1 (eemxxxxx2121)1)(1

21、(d)1 ()1 ()1)(1 ()1 (d)1 (xxemmxxxemxmxxxxSxaKLxxSxaKxxLh)1/()1/(22222xxLGxxLyGy(3-279)第83頁/共101頁第八十三頁，共101頁。第84頁/共101頁第八十四頁，共101頁。 吸收劑 尾氣 L0,l0 G1,g1 1 gN-1 N-1 N gN lN-1 原料氣 富液 GN+1,gN+1 LN,lN g=Gy l=Lx AlmGLlg/ y=mx lg,n 吸收塔n 用 表示任一組分i的氣n 相和液相流率；n A定義(dngy)為吸收因子GmLA第85頁/共101頁第八十五頁，共101頁。N-1 級到塔頂級

22、到塔頂: NNNNNAglllgg)(1111 N-2 級到塔頂級到塔頂: 1121211)(NNNNNAglllgg )(1112NNNNNNNAAAgAAll 塔頂塔頂: 111Agl NNNAlg/ 吸收劑 尾氣 L0,l0 G1,g1 1 gN-1 N-1 N gN lN-1 原料氣 富液 GN+1,gN+1 LN,lN 111 -N/NNAlg第86頁/共101頁第八十六頁，共101頁。 逐級代入消去逐級代入消去 l: )(32211NNNNAAAAAAAgl 全塔對全塔對 i 組分做物料衡算組分做物料衡算: 11gglNN 兩式合并兩式合并: ANgg11 A 未吸收率未吸收率 其

23、中其中:1121NNNAAAAAA 假定：假定：eNAAAA21 eNeNeeAyyyyAA1111111 (3-294) 第87頁/共101頁第八十七頁，共101頁。)(21)(21)(2110111101NNNNNNTTTTTGGGGGLLLLL mGLAe 第88頁/共101頁第八十八頁，共101頁。 5 . 025. 0) 1(211AAANe (3-302) NNNNGmLA 1111GmLA 第89頁/共101頁第八十九頁，共101頁。 ALmGSexNxexxNeSeSssNll1111111111 S 解吸因子 s 未解吸率 Se 平均解吸因子 富液富液 LN+1 再生氣再生氣 lN+1 GN，gN N 1 提餾氣提餾氣 貧液貧液 G0,g0 L1,l1 第90頁/共101頁第九十頁，共101頁。當(dāng) 00l ANgg11 00l )1 (011sANlgg 00l第91頁/共101頁第九十一頁，共101頁。 eeAeNeeAAAANAAln1/ )11ln(111 (3-295) 查圖 3-42 N=f (eAA,) 實(shí)際板： )11(1ln1/ )11ln(AEAANMVA （3-296） (1)理論理論(lln)板板N第92頁/共101頁第九十二頁，共101頁。 首先求最小液氣比min)(GL 1