化工原理下冊(cè)吸收課堂筆記

1、化工原理第八章 吸收概述吸收的目的和依據(jù)目的：1)回收有用物質(zhì)；脫除有害物質(zhì)組分；制備溶液。依據(jù)：混合氣體中各組分在溶劑中溶解度的差異。吸收的流程溶質(zhì)A惰性組分B;溶劑一一So吸收過程的主要能耗在解吸上。、溶劑的選擇：技術(shù)方面：溶解度要高，選擇性要強(qiáng)，對(duì)溫度要敏感，容易解吸。經(jīng)濟(jì)及安全方面：不易揮發(fā)，較好的化學(xué)穩(wěn)定性；價(jià)廉、易得；無毒、不易爆易燃。四、吸收的分類：物理吸收與化學(xué)吸收 等溫吸收與非等溫吸收 單組份吸收與多組分吸收低濃度吸收（直線）與高濃度吸收（曲線）相際傳質(zhì)過程單相傳質(zhì)速率方程氣相主體界面：NAKG(PAPAi)KGP(yyi )NAKyP(yyi)KyPKG，KG氣相傳質(zhì)分系數(shù)

2、，P總壓。界面液相主體：NAkL(CAiCA)dC 總(Xix)NA kx (xi x)kx C總kL, kL液相傳質(zhì)分系數(shù),總濃度。界面濃度亨利定律適用時(shí)，有解析法：NA ky(y yi) kx(xi x); 聯(lián)立求解得 yi、xi yi mxi圖解法： 畫圖相際傳質(zhì)速率方程假設(shè)亨利定律適用，1、以氣相分壓（Pa Pa*）表示總推動(dòng)力Na Kg(Pa Pa) kL(CAi Ca)1 1 1=+Kg kG HkLNa Kg(Pa Pa*)，Kg 氣相總傳質(zhì)系數(shù) kmol/(m2 s Pa)2、以液相濃度（Ca*Ca）表示總推動(dòng)力NaKg(Ca* Ca)1H=+ KlkLkGKl 液相總傳質(zhì)系數(shù)

3、m/ s比較之，有Kg =HK l3、以氣相摩爾分率(yy*）表示總推動(dòng)力Na Ky（y y*）Ky 氣相總傳質(zhì)系數(shù),2kmol/(m s)11m=+KykykxKy=PKG4、以液相摩爾分率（X*X）表示總推動(dòng)力Na Kx（x* x）Kx液相總傳質(zhì)系數(shù),2kmol / (m s)1 1 1=+Kx kx mkyKx=mKy,Kx=CM Kl傳質(zhì)阻力分析1、傳質(zhì)阻力Kl11m111=1， =1KykykxKxkxmky1 1 1 =1 Kg kG HkL11 H=+ ，kLkG相際傳質(zhì)總阻力=氣相（膜）阻力+液相（膜）阻力（界面處無阻力）2、氣相阻力控制（氣膜控制：總阻力二氣相阻力）條件：予H

4、kL（易溶氣體的H很大、m很?。?結(jié)論：Ky ky Kg kGX XCAi CA強(qiáng)化方法：增加氣相的湍動(dòng)程度3、液相阻力控制（液膜控制：總阻力二液相阻力）1條件：-KlH 1*1，or 2?kG kx " mky（溶氣體的H很小、m很大）kxKl kLyiPAiPAK結(jié)論：xy強(qiáng)化方法：增加液相的湍動(dòng)程度低濃度氣體吸收的計(jì)算特點(diǎn)低濃度：不大于10% i、G、L（kmol/s）為常量（傳遞忽略不計(jì)）2、等溫吸收3、kx、ky為常數(shù)iim=+一Kykykx,k和kx均是物性和流量的函數(shù)y x物料衡算Gyi Lx2LxiG(yi y2)X2)吸收率:= G(yi y2)i00%Gyiyi

5、y2yi100%出口組成:y2=( 1-)yi操作線和推動(dòng)力i、逆流操作:Gy Lx2 Gy2 Lx操作線方程：y x （y2 x2）或yGG-x （yi -xi）。其中，-為液氣比。GGG操作線上任一點(diǎn)描述了吸收塔內(nèi)對(duì)應(yīng)截面的組成 操作線在平衡線之上一一吸收操作 操作線在平衡線之下一一解吸操作操作線與平衡線之間的距離反應(yīng)了推動(dòng)力的大小:水平距離一一液相推動(dòng)力卜X* X改變操作線與平衡線的辦法:增大丄，使操作線上移;G增大體系的P和降低體系的T,使m，平衡線下移。2、并流操作Gy2 Lx2 Gy Lx操作線方程：y Lx ( y2G存2)或y存（yi Gxi）GG逆流時(shí)：推動(dòng)力沿塔分布均勻;在

6、兩相進(jìn)出口組成相同的情況下，逆流時(shí)的平均推動(dòng)力大于 并流。故，傳質(zhì)中：逆流優(yōu)于并流。吸收劑用量的確定G(yi y2) L(Xi X2),氣相所失=液相所得在吸收條件中:G、yi、y2 由生產(chǎn)任務(wù)確定;X2由工藝條件決定;經(jīng)選擇決定0，達(dá)到分離最小液氣比：(-忘。定義：針對(duì)一定的分離任務(wù)，塔內(nèi)某截面處吸收推動(dòng)為G程度所需塔高無窮大時(shí)的液氣比。最小液氣比：(L)minGyiy2Xi* X2亨利定律適用時(shí)，x* 匕，即有:m（丄）i、 丿 mingyi y2上x2 m當(dāng) x2。時(shí)，（L）min r=mm對(duì)于平衡曲線為特殊形狀時(shí)，如圖所示，以切點(diǎn)計(jì)算最小液氣比。操作液氣比：(2)推動(dòng)力完成一定的任務(wù)的

7、H 設(shè)備費(fèi)解吸回收困難、操作費(fèi)故，需均衡考慮設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)。般情況下：1=(1訕2)( 2)min填料層咼度的計(jì)算、基本計(jì)算式:Na ky(y y*)氣液兩相傳質(zhì)設(shè)一一塔截面積，ma有效比表面積，ni/n?Gdy Ldx cIGa （傳遞量）dG NaCA NAadV NaNdHGdy NAa dh Ldxkya （y y*）dh Gdyorkxa （x* x）dh Ldxdxdh ,dh kya y y*kxa x* x最終積分式:H上 kyaH kxayi dyyHog Nogy2 y y *xi dx一 Hol Nolx2 x* x習(xí)慣上，將kx、ky和a結(jié)合起來kya的單位啤一一氣相體

8、積總傳質(zhì)系數(shù)ym3skxa的單位im01?液相體積總傳質(zhì)系數(shù)m s二、傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度1、傳質(zhì)單元數(shù)NTUNogNolyi dyy2廠yxi dxX2 X* x氣相總傳質(zhì)單元數(shù)液相總傳質(zhì)單元數(shù)Ngy1-d 氣相傳質(zhì)單元數(shù)y2 y yNolX dxX2液相傳質(zhì)單元數(shù)意義:NogXi x以Nog為例:yi dyy2 y y* (y y*)myi y2組成變化平均推動(dòng)力Nog、Nol反映了吸收分離過程的難易程度Nog越大，吸收越難進(jìn)行，反之亦然影響Nog的因素：物系的相平衡關(guān)系，及進(jìn)、出口組成一個(gè)傳質(zhì)單元（Nog=1）的意義:Nog"二 3a1ya y y* (y y*)mybya

9、(y y*)m如果氣體流經(jīng)一段填料層，其溶質(zhì)組成變化(yb ya)，恰好等于該段填料層內(nèi)平均推動(dòng)力(y y*)m時(shí)，則該段填料層為一個(gè)傳質(zhì)單元。2、傳質(zhì)單元高度 HTUHogGKya氣相總傳質(zhì)單元高度,HolLKJ液相總傳質(zhì)單元高度,HgGkya氣相傳質(zhì)單元高度，mHlLkxa液相傳質(zhì)單元高度，m丄a傳質(zhì)面積傳質(zhì)的阻力意義：Hog、Hol為完成一個(gè)傳質(zhì)單元所需的填料層高度，反應(yīng)了設(shè)備效能的高低,Hog、Hol ，設(shè)備效能影響因素：填料特性、流體物料、操作條件其他:變化范圍小，0.11.5mHog、Hol隨G L的變化影響較小kyaG0®,氣膜控制：HogG0*2kyakxaL07&q

10、uot;08,液膜控制：HOl L0列0kxa三、傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算1平衡線為直線(1)對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法Nogyi y2(y y*) m操作線y-x為直線。假設(shè)平衡線y*-x也為直線。yNogyi dyy2y則dy(yk ykd(y*x(y)為直線by)yi y2yiy2Nogy2 yy*yiy2in -yiy2yiy2同ymXiX2inXiX2NogXmyi dy，有 Nol令ymyikd( y)y2yyiy2y2yi y2 yiy2in丄y2XiX2Xm平衡線可不過原點(diǎn)。逆流、注意：對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法適用于平衡線與操作線均為直線的情況, 并流操作皆可。(2) 吸收因數(shù)法y* g(x) X f(

11、y)假設(shè)平衡線：y* mx逆流操作線：yL z L 、GX 皿 GX2)mx2Gx L（y y2）令A(yù)LL/G操作線的斜率S 1mGFmG m平衡線的斜率, ALA吸收因數(shù)（對(duì)比：塔截面因數(shù)）S解吸因數(shù)積分得:1Nog = -I n(1 s) Sy1 mx2 y2 mx2s（1）s -A反應(yīng)了吸收推動(dòng)力的大小：LsL推動(dòng)力Nog（解吸因數(shù)）GAL推動(dòng)力Nog（吸收因數(shù)）討論:為增大吸收推動(dòng)力，應(yīng)使G實(shí)際操作時(shí)，取S 0.7 N 0.8m,即 S 1.S=1時(shí)，平衡線II操作線，推動(dòng)力處處相等y2 mx2 y1 mNog（2）y1 叫 反映了溶質(zhì)吸收率的高低，其越大, y2 my（3）吸收因數(shù)法

12、適用于平衡線過原點(diǎn)，且逆流操作的情況。（4）液相總傳質(zhì)單元數(shù):Nol SNog三 ln(1S)321 Sy2 mx2S逆流時(shí)，Nog丄l2丄inM1 Sy2 1 S y2 mx2并流:SNoG=-&ln(1 s) S 1y2 mx?1y2 mx2yi mxiNoG=ln丄in丄S 1y1（下標(biāo)2進(jìn)口，下標(biāo)1出口）（1）圖解積分法（平衡線曲率較大時(shí)采用），以 Nog =y1-為例:y2 y y *（2）近似梯級(jí)法（平衡曲率較小時(shí)采用）:一個(gè)梯級(jí)=一個(gè)傳質(zhì)單元2、平衡線部位直線而為曲線H HogNogHolNol吸收塔的計(jì)算與操作物料衡算式:G( yi-y 2)=l(Xi-x2)相平衡方程:y* =f(x)吸收基本方程:H HogNogHolNol1、設(shè)計(jì)型: