（中職）化工原理第三版(下冊)第七章 吸收教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件（中職）化工原理（第三版)(下冊)第七章 吸收教學(xué)課件第七章 吸 收概 述一、吸收的應(yīng)用吸收是分離氣體混合物的單元操作。在吸收操作過程中，能夠溶解于液體中的氣體組分稱為吸收質(zhì)（或溶質(zhì)）；而不被吸收的氣體稱為惰性氣體（或載體）；所用的液體稱為吸收劑（或溶劑）；吸收操作所得到的液體稱為溶液，其主要成分為吸收劑和溶質(zhì)；剩余的氣體為吸收尾氣，其主要成分應(yīng)為惰性氣體，還含有殘余的吸收質(zhì)。二、吸收目的和依據(jù)：目的（1）分離混合氣體以獲得一個(gè)或幾個(gè)組分。 （2）除去有害組分以凈化氣體。（3）制取成品。（4）廢氣處理、尾氣回收。依據(jù)：利用混合氣體中各組分在該液體中溶解程度 的差異。第一節(jié)

2、吸收的氣液相平衡一、相組成的表示方法1質(zhì)量比混合物中某兩個(gè)組分的質(zhì)量之比稱為質(zhì)量比，用符號W（或W）表示。 W，（或YW，） 2摩爾比 混合物中某兩個(gè)組分的物質(zhì)的量之比稱為摩爾比，用符號（或）表示。 （或Y） 質(zhì)量比與摩爾比之間的關(guān)系（） 二、氣體在液體中的溶解度加壓和降溫可提高氣體的溶解度，對吸收操作有利；反之，升溫和減壓利于解吸操作。三、亨利定律 在一定溫度下，當(dāng)總壓強(qiáng)不很高（通常指總壓小于500kPa）時(shí)，稀溶液上方氣體溶質(zhì)的平衡分壓與該溶質(zhì)在液相中的組成之間，存在著如下的關(guān)系： p*x 式中 p*溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，ka；x溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；亨利系數(shù)，其數(shù)值隨物系的性質(zhì)及溫度

3、而異，單位與壓強(qiáng)的單位一致。討論：1）E的影響因素：溶質(zhì)、溶劑、T 物系一定，2）E大的，溶解度小，難溶氣體 E小的，溶解度大，易溶氣體3）E的來源：實(shí)驗(yàn)測得；查手冊（1）2.亨利定律其它形式式中 c單位體積溶液中溶質(zhì)的量kmolm3； H溶解度系數(shù)，kmol（m3kPa）。對于稀溶液，值可由下式近似估算，即 溶液的密度，kgm3，對于很稀的溶液，可取純?nèi)軇┑拿芏戎?；S溶劑的摩爾質(zhì)量，kgkmol。式中 （2） y*mx 式中 y*與液相成平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)； x液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)； m相平衡常數(shù)，無單位。 （3）Y* 當(dāng)溶液濃度很低時(shí)，分母趨近于1，于是該式可簡化為*mX第二節(jié) 吸

4、收過程的機(jī)理與吸收速率一、傳質(zhì)的基本方式1流體中的分子擴(kuò)散 分子擴(kuò)散是物質(zhì)在一相內(nèi)部有濃度差異的條件下，由流體分子的無規(guī)則熱運(yùn)動而引起的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。這種擴(kuò)散發(fā)生在靜止流體或滯流流體中相鄰流體層間的傳質(zhì)。2、渦流擴(kuò)散 憑藉流體質(zhì)點(diǎn)的湍動和漩渦來傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象，稱為渦流擴(kuò)散。 實(shí)際上，在湍流流體中，由分子運(yùn)動而產(chǎn)生的分子擴(kuò)散是與渦流擴(kuò)散同時(shí)發(fā)揮著傳遞作用，這種擴(kuò)散稱為對流擴(kuò)散，它與傳熱過程中的對流傳熱相類似。二、吸收過程的機(jī)理 雙膜理論的基本論點(diǎn)如下： （1）在氣液兩流體相接觸處，有一穩(wěn)定的分界面，叫相界面。在相界面的兩側(cè)附近各有一層穩(wěn)定的氣膜與液膜。吸收質(zhì)是以分子擴(kuò)散方式通過這兩個(gè)膜層的。 （

5、2）兩相主體內(nèi)濃度梯度皆為零，全部濃度變化集中在這兩個(gè)膜層中，即阻力集中在兩膜層之中。（3）在相界面處，吸收質(zhì)在氣、液兩相中的濃度關(guān)系卻已達(dá)到平衡。圖77 雙膜理論的假想模型示意圖三、吸收速率方程式1氣膜和液膜吸收速率方程式（1）氣膜吸收速率方程式 k（ppi）式中 吸收速率，kmol（m2s）；p、pi分別為吸收質(zhì)在氣相主體與相界面處的分壓，ka；k氣膜吸收分系數(shù)，kmol（m2ska）。 上式也可寫成如下形式 氣膜吸收分系數(shù)的倒數(shù)1kG，即表示吸收質(zhì)通過氣膜的傳質(zhì)阻力，該阻力與氣膜推動力ppi相對應(yīng)。（2）液膜吸收速率方程式 k（cic）式中 吸收速率，kmol（m2s）；ci、c分別為吸

6、收質(zhì)在相界面與液相主體的濃度，kmolm3； kL液膜吸收分系數(shù)，kmol（m2skmolm3）或ms。 液膜吸收分系數(shù)的倒數(shù)1kL，即表示吸收質(zhì)通過液膜的傳質(zhì)阻力，該阻力與液膜推動力cic相對應(yīng)。上式也可寫成如下形式 2總吸收速率方程式及與其相對應(yīng)的總吸收系數(shù) 圖78吸收的推動力表示法OE平衡線；D氣、液兩相中吸收質(zhì)的實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)圖79 吸收推動力的表示方法OE平衡線；D氣、液兩相中吸收質(zhì)的實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)(1)以pp*表示總推動力的吸收速率方程式 N（pp*）（2）以（c*c）表示總推動力的吸收速率方程式式中 氣相吸收總系數(shù)，kmol（m2ska）。（c*c）式中 液相吸收總系數(shù)，kmol(m2s

7、kmolm3） 或ms。（3）以（*）表示總推動力的吸收速率方程式 Y（*）式中 Y以（*）為推動力的氣相吸收總系 數(shù)，kmolm2s()。（4）以（*）表示總推動力的吸收速率方程式 NA=KX（*）式中 Kx以（*）為推動力的液相吸收總系 數(shù)，kmol（ms）。x總3.氣體溶解度對吸收系數(shù)的影響（1）易溶氣體此時(shí)吸收過程阻力的絕大部分存在于氣膜之中，液膜阻力可以忽略，這種情況稱為“氣膜控制”。k對于氣膜控制的吸收過程，如要提高其速率，在選擇設(shè)備形式及確定操作條件時(shí)，應(yīng)特別注意減減小氣膜阻力。（2）難溶氣體 此時(shí)吸收過程阻力的絕大部分存在于液膜之中，氣膜阻力可以忽略，這種情況稱為“液膜控制”。

8、k對于液膜控制的吸收過程，如要提高其速率，在選擇設(shè)備形式及確定操作條件時(shí)，應(yīng)特別注意減小液膜阻力。（3）溶解度適中的氣體 對于溶解度適中的氣體，在吸收過程中氣膜阻力與液膜阻力均不可忽略，此時(shí)的吸收過程稱為“雙膜控制”。要提高吸收過程速率，必須兼顧氣、液兩膜阻力的降低，方能得到滿意的效果。第三節(jié) 吸收塔的計(jì)算一、吸收塔的物料衡算與操作線方程1全塔物料衡算圖710逆流吸收塔操作示意圖或 （）（） 一般情況下，進(jìn)塔混合氣的組成與流量是吸收任務(wù)規(guī)定了的，如果所用吸收劑的組成與流量已經(jīng)確定，則、及皆為已知數(shù)。 氣相中吸收質(zhì)被吸收的質(zhì)量與氣相中原有的吸收質(zhì)質(zhì)量之比，稱為吸收率，即 2吸收塔的操作線方程與操

9、作線圖710逆流吸收塔操作示意圖或 逆流吸收塔的操作線方程逆流吸收操作線逆流吸收塔操的操作線點(diǎn)（、）點(diǎn)（，）圖712吸收塔的最小液氣比二、吸收劑用量的確定1.最小液氣比（）min 當(dāng)、及已知的情況下，減少吸收劑用量，則操作線的斜率就要變小，點(diǎn)便沿向右移動，點(diǎn)移到水平線與平衡線的交點(diǎn)*時(shí)，則*，此時(shí)的推動力為零，吸收操作線的斜率稱為最小液氣比。如果平衡曲線符合圖中（a）所示的一般情況min 如果平衡曲線呈現(xiàn)圖（b）所示的形狀，則應(yīng)過點(diǎn)作平衡曲線的切線，找到水平線與此切線的交點(diǎn)，從而讀出點(diǎn)的橫坐標(biāo)，按下式計(jì)算最小液氣比：min2.適宜的液氣比根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)（1.12.0） （）min （1.12

10、.0）min三、吸收塔塔徑的計(jì)算 u空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的混合氣體 的線速度，ms。 計(jì)算出的塔徑，還應(yīng)按壓力容器公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。 四、填料層高度的計(jì)算設(shè)單位體積填料提供的有效氣液接觸面積為a/m3，則塔徑為D，填料層高度為Z，的填料塔所提供的傳質(zhì)面積（氣液接觸面積）A為：將以上幾式聯(lián)立并整理，得“氣相體積吸收總系數(shù)。 平均推動力取吸收塔頂與吸收塔底推動力的對數(shù)平均值。即 第四節(jié) 填 料 塔圖713 填料塔結(jié)構(gòu)示意圖 一、塔體 塔體除用金屬材料制作外，還可用陶瓷、塑料等非金屬材料制作，或在金屬殼體內(nèi)壁襯以橡膠或搪瓷。金屬或陶瓷塔體一般均為圓柱形，圓柱形塔體有利于氣體和液體的均勻分布,但大型的耐酸石或耐酸磚塔則多砌成方形或多角形。 二、填料圖714 常用的顆粒填料外形（a）拉西環(huán) （b）鮑爾環(huán) （c）階梯環(huán) （d）弧鞍(e)矩鞍 （f）金屬鞍環(huán) （g）多面球體 （h）TRI球體圖715 波紋填料（a）元件 （b）組合單元填料 （c）填料層剖面及俯視圖三、填料支承裝置圖716 填料的支承裝置圖18 盤式分布器（a）溢流式 （b）篩孔式四、液體的分布裝置1.塔頂液體分布裝置圖717 蓮蓬式噴灑器圖19 齒槽式分布器 2.液體再分布器圖720截錐式再分配器 第五節(jié) 脫吸和吸收操作流程一、脫吸圖721 脫吸操作示意圖B二、吸收操作流程1.