化工原理 西北大學(xué)(共25頁(yè))

1、第七章吸收(xshu)概述(i sh)：一、傳質(zhì)分離(fnl)過(guò)程1. 概念：也稱物質(zhì)傳遞過(guò)程，指依靠物系中組分間的某種物性的差異，使組分從一相到另一相傳遞過(guò)程。 2. 傳質(zhì)分離的依據(jù)：混合物各組分在兩相間平衡分配的不同二、傳質(zhì)單元操作的類型 1. (氣體)吸收：選擇一定溶劑 (外界引入第二相) 造成兩相，來(lái)處理氣體混合物。 2. (液體)蒸餾：對(duì)于液體混合物加熱，使混合物內(nèi)部造成兩相，利用不同組分揮發(fā)性的差異，使得液體混合物分離3. (固體)干燥：對(duì)含一定濕分的固體提供一定的熱量，使溶劑汽化，利用濕分壓差，使?jié)穹謴墓腆w表面或內(nèi)部轉(zhuǎn)移到氣相，從而將含濕分的固體物料得以凈化。一、吸收 1. 概念

2、：也稱氣體吸收，指藉氣體中各組分在液體中溶解度的差異使氣體中的不同組分分離的操作。溶質(zhì)或吸收質(zhì):氣體中能被液體溶解的組分稱為溶質(zhì)或吸收質(zhì)，不被溶解的部分稱惰性組分或載體。吸收時(shí)惰性組分保留在氣相中，吸收過(guò)程就是溶質(zhì)在氣液相間的傳質(zhì)過(guò)程。 2. 吸收的分類： 物理吸收和化學(xué)吸收 單組分吸收和多組分吸收 等溫吸收和非等溫吸收高濃度吸收和低濃度吸收2. 吸收的依據(jù)混合物各組分在某種溶劑中溶解度的差異。3. 吸收的目的分離混合氣體以獲得一定的組分；除去有害組分以凈化或精制氣體；制備某種氣體的溶液；工業(yè)廢氣的治理。 二、解吸 1. 概念：也稱脫吸，是吸收的逆過(guò)程，指使溶液中的易揮發(fā)性溶劑釋放出來(lái)的操作過(guò)

3、程。一個(gè)完整的吸收流程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。3. 解吸方法與解吸劑常用解吸方法有升溫、減壓和吹氣。常用解吸劑又稱載體，有空氣、水蒸汽及惰性氣體等。3. 實(shí)現(xiàn)(shxin)吸收操作的方法溶劑(rngj)的選擇，使其可選擇地溶解分離某種有效成提供氣液兩相傳質(zhì)接觸設(shè)備(shbi)，使溶質(zhì)從 gl；再生溶劑，將解吸溶質(zhì)后的溶劑循環(huán)使用。 4. 吸收劑(溶劑)的選擇標(biāo)準(zhǔn)溶解度大；選擇性高；再生容易；揮發(fā)性??；選擇原則：經(jīng)濟(jì)、合理。粘度低；化學(xué)穩(wěn)定性高；腐蝕性低；無(wú)毒、無(wú)害、價(jià)廉等。 7.1.3 吸收設(shè)備吸收設(shè)備中以塔設(shè)備最為常用，主要有兩種：1. 板式塔：液體從塔頂流下，氣體從板間孔內(nèi)逐板上升，每板的

4、氣液接觸使溶質(zhì)溶于吸收劑，溶質(zhì)濃度( g、l 相)則成階躍式變化。 2. 填料塔：液體沿填料表面下流，氣體從填料間歇上升，g、l逆流接觸，氣液相連續(xù)變化。 氣液相平衡 一、溶解度 1. 溶解度的概念平衡狀態(tài)：恒定T、P下，一定量的吸收劑與混合氣體充分接觸，氣相中的溶質(zhì)向溶劑中轉(zhuǎn)移，長(zhǎng)期充分接觸后，液相中溶質(zhì)組分的濃度不再增加，此時(shí)的氣液兩相達(dá)到平衡。溶解度：也稱平衡溶解度，指平衡時(shí)溶質(zhì)在液相中的濃度。通常用單位體積(或質(zhì)量)溶液中所含溶質(zhì)物質(zhì)的量(或質(zhì)量)表示，單位為kmol溶質(zhì)/m3溶液或 g溶質(zhì)/kgH2O氣體在液體中的溶解度表明了一定條件下吸收過(guò)程可能達(dá)到的極限程度，不同氣體在同一溶劑中

5、的溶解度差異較大。2. 溶解度曲線平衡分壓：指達(dá)平衡時(shí)氣相中溶質(zhì)的分壓。平衡狀態(tài)的自由度： FC.2=32+2=3 氣體的溶解度與對(duì)應(yīng)氣體的分壓 p、液相飽和濃度 x、操作條件下的T、P密切相關(guān)。即：當(dāng)T、P定，溶解度=f(p)。二、氣體溶解度的影響因素除與氣體本身性質(zhì)有關(guān)外，主要受操作條件T、P變化影響。一般加壓或降溫可提高氣體的溶解度，有利于吸收；反之，降壓或升溫操作則利于解吸過(guò)程。二、亨利定律1. 亨利(hngl)定律的內(nèi)容：總壓不高 (1)；(2) 飽和液體(泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1)；(3) 氣液混合 (0q1)；(4) 飽和蒸汽(露點(diǎn)進(jìn)料，q=0)；(5) 過(guò)熱蒸汽(q1)與過(guò)熱蒸汽(q1

6、)；(2) 飽和(boh)液體(泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1)；(3) 氣液混合 (0q1)；(4) 飽和蒸汽(露點(diǎn)進(jìn)料，q=0)；(5) 過(guò)熱蒸汽(q1)與過(guò)熱蒸汽(q浮閥 泡罩；2. 壓降： 泡罩 浮閥 篩板；3. 操作彈性： 浮閥 泡罩 篩板；4. 造價(jià)： 泡罩 浮閥 篩板；5. 板效率： 浮閥、篩板相當(dāng) 泡罩。填料塔的結(jié)構(gòu) ：填料塔由塔體、填料和填料塔附件三部分組成 填料分類 ：按材料種類：分瓷質(zhì)填料、金屬填料、塑料填料等；按裝填方式：分為整砌和亂堆兩種。前者a 、n 、a /3 均大于后者，但小于前者；按形狀分類：可分為環(huán)形、鞍形、波紋形及網(wǎng)體填料。板式塔與填料塔比較板式塔 適用于塔徑較大；所需

7、傳質(zhì)單元數(shù)或理論板數(shù)較多；熱量需從塔內(nèi)移除；適于較小液量；適于處理有懸浮物的液體；板式塔便于側(cè)線采出。填料塔適用于處理有腐蝕性的物料；填料塔壓力降較小，適用于真空精餾；適用于間歇精餾或熱敏性物料的精餾；適用于處理易發(fā)泡的液體。第十一章一、去濕的概念:在化工生產(chǎn)中，一些固體產(chǎn)品或半成品可能混有大量濕分，將濕分從物料中去除的過(guò)程，稱為去濕。二、去濕方法常用的去濕方法可分為以下三類： 1. 機(jī)械去濕：用于去除固體物料中大部分濕分，能耗低，適于物料的初步去濕； 2. 吸附去濕：用于去除少量濕分； 3. 供熱去濕 ( 干燥 ) ：又稱對(duì)流干燥，指向物料供熱以汽按操作壓力分:真空干燥、連續(xù)式（非穩(wěn)態(tài)干燥）

8、二、按操作方式分間歇式（穩(wěn)態(tài)干燥）傳導(dǎo)干燥（間接加熱干燥）對(duì)流干燥（直接加熱干燥）輻射干燥介電(電磁波、微波等)加熱干燥冷凍(真空(zhnkng)干燥三、按供熱方式(fngsh)分一、熱、質(zhì)同時(shí)傳遞過(guò)程(guchng)及分類 以傳熱為目的，伴有傳質(zhì)進(jìn)行的過(guò)程，如熱氣的直接水冷；以傳質(zhì)為目的，伴有傳熱進(jìn)行的過(guò)程，如空氣調(diào)節(jié)的增濕。 例11-1溫度t=40C、水汽分壓pv=4.2kPa的濕空氣與表面溫度=35C的濕物料接觸后，試判斷接觸瞬間的傳熱傳質(zhì)方向。相對(duì)濕度：在一定總壓下，濕空氣的水汽分壓pv與同溫度下水的飽和蒸汽壓ps之比的百分?jǐn)?shù)。以表示濕度(濕含量)H：也稱絕對(duì)濕度，是指濕空氣中所含水蒸

9、汽的質(zhì)量與絕干空氣質(zhì)量之比例11-2 濕空氣中水的蒸汽分壓pv=2.155kPa，總壓P=760mmHg恒定，求：20 時(shí)的相對(duì)濕度 ； 若在保持該相對(duì)濕度不變的條件下將空氣加熱到50，濕度H變?yōu)槎嗌?？濕空氣的比?濕容積)vH：每單位質(zhì)量絕干空氣中所具有的濕空氣(絕干空氣和水蒸汽）的總體積。濕空氣的比熱(br)(濕熱(sh r)cH：簡(jiǎn)稱(jinchng)濕比熱(容)，指常壓下將1kg干空氣和其所帶的H kg水汽溫度升高1所需的熱量。焓：也稱濕空氣的比焓，指1kg干空氣與其所帶Hkg水汽所具有的焓值之和。絕熱飽和溫度tas：空氣絕熱增濕至飽和時(shí)的溫度。計(jì)算：例11-3在總壓101.3kPa下

10、，空氣的溫度為20，濕度為0.01 kg水/kg干氣。試求： 、td 、tw、pv、I ； 總壓P與濕度H不變，將空氣溫度提高至50時(shí)的、td、tw、pv、I； 溫度t與濕度H不變，將空氣總壓提高至120kPa時(shí)的； 若總壓提高至300kPa，溫度仍為20，每100m3原濕空氣所冷凝出的水分量？ 干球溫度t: 簡(jiǎn)稱(jinchng)溫度，是用普通溫度計(jì)測(cè)得的濕空氣的真實(shí)溫度t濕球溫度計(jì)：溫度計(jì)的感溫球用紗布包裹(bogu)，紗布保持濕潤(rùn)濕球溫度tw: 濕球溫度計(jì)在空氣中所達(dá)到的平衡或穩(wěn)定(wndng)的溫度tw計(jì)算: 3. 露點(diǎn)td 定義：一定壓力下，將不飽和空氣等濕降溫至飽和，出現(xiàn)第一滴露珠

11、時(shí)的溫度。 計(jì)算：一、物料與水分的結(jié)合方式1. 結(jié)合(jih)水：指借助(jizh)(物理(wl)化學(xué)力與固體相結(jié)合的水分。2. 非結(jié)合水：指機(jī)械附于固體表面或堆積層空隙中的水分。平衡含水量（X*）：也稱平衡水分，指一定的干燥條件(如恒t、)下，濕物料被干燥所達(dá)到的含水量的極限值。自由水分：能被指定狀態(tài)空氣帶走的水分，即物料含水量大于該狀態(tài)平衡含水量X*的那部分水量。例11-4 在常壓25下，水分在ZnO與空氣間的平衡關(guān)系為：相對(duì)濕度100%，平衡含水量X*0.02 kg水/kg干料；相對(duì)濕度40%， 平衡含水量X*0.007kg水/kg干料；現(xiàn)ZnO的含水量為0.25 kg水/kg干料，令其與25，40%的空氣接觸，求物料的結(jié)合水分、非結(jié)合水分、自由水分和平衡水分例11-5 在恒定條件下，將物料由干基含水量0.33 kg水分/kg絕干料干燥到0.09 kg水/kg絕干料，需要7h，若繼續(xù)干燥至0.07 kg水分/kg絕干料，還需多少時(shí)間？已知物料的臨界含水量為0.16kg水/kg絕干料，平衡含水量為0.05 kg水/kg絕干料。設(shè)降速階段的干燥速率與自由水分成正比，預(yù)熱段時(shí)間可忽略。比空氣用量：每汽化1kg的水所需干空氣的量。（單位空氣消耗量）等焓干燥過(guò)程：濕物料中水分帶入的熱量及干燥器補(bǔ)充的熱量正好與熱損失及物料升溫所需的熱量相抵消，此時(shí)，空氣的焓值也保持不變。