吸收的基本知識

吸收技術(shù)

第五組

組長：盧圓圓

組員：吳志益曹潤虎

瞿宏凱徐艷任務(wù)常州億化集團(tuán)欲設(shè)計(jì)以設(shè)備，用于脫除混合于空氣中的氨氣?；旌蠚獾奶幚砹咳缦拢渲泻邪?%（體積分?jǐn)?shù)），要求塔頂排放出的氣體中氨的含量不超過0.05%（體積分?jǐn)?shù)），采用清水進(jìn)行吸收，已知氨在水中的溶解度系數(shù)為H=0.72Kmol/m3.kpa，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。體積吸收總系數(shù)Kga=0.0615G0.9.W0.39進(jìn)行計(jì)算。操作條件;常壓，常溫（20℃）填料：自選年生產(chǎn)時(shí)間：300天，24小時(shí)運(yùn)行第五組：3800m3/h吸收過程的基本概念和基本知識基本概念吸收操作：利用氣體混合物中各組分在該液體中溶解度的差異，實(shí)現(xiàn)氣相各組分的分離。吸收質(zhì)：氣體中能溶于溶劑的組分稱為用A表示；吸收尾氣：吸收塔頂排出的氣體，主成分為B以及殘余溶質(zhì)A吸收液：吸收塔底引出的溶液稱為吸收液，其成分為溶劑S和溶質(zhì)A惰性氣體：基本上不溶于溶劑的組分統(tǒng)稱。惰性氣體可以是一種或多種組分。用B表示

A+B混合氣即吸收尾氣

S溶劑

A+S叫吸收液

A溶質(zhì)

B叫惰性氣體基礎(chǔ)知識相組成：混合物中兩組分的物質(zhì)量之比，稱為摩爾比，可以用來表示相組成溶解度：平衡狀態(tài)下液相中的溶質(zhì)的濃度稱為氣體在液體中的溶解度或平衡濃度推動力：通常以氣液兩相的實(shí)際狀態(tài)與相應(yīng)的平衡狀態(tài)的偏離程度表示吸收推動力吸收劑、溫度T、P一定時(shí)，不同物質(zhì)的溶解度不同。對于同一種氣體，分壓一定時(shí)，溫度T越高，溶解度越小。對于同一種氣體，溫度T一定時(shí)，分壓P越大，溶解度越大。加壓和降溫對吸收操作有利。亨利定律：（1）亨利定律內(nèi)容：

當(dāng)總壓不高時(shí)，在一定溫度下氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，稀溶液上方氣體溶質(zhì)的平衡分壓與溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。（2）亨利定律表達(dá)式：E：亨利系數(shù)，隨物系而變化。當(dāng)物系一定時(shí)，E隨溫度而變化。溫度升高，E值增大，即氣體的溶解度隨溫度的升高而減小。由實(shí)驗(yàn)測定，一般易溶氣體的E值小，難溶氣體的E值大。（3）亨利定律其他表達(dá)形式：①溶質(zhì)在液相中的濃度用摩爾濃度表示（kmol/m3），在氣相中的濃度用分壓表示：式中H——溶解度系數(shù)，kmol/（m3·kPa）；c——溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度，kmol/m3

H值越大，溶解度越大。（3）亨利定律其他表達(dá)形式：

②溶質(zhì)在氣液兩相的濃度均用摩爾濃度表示

：式中m——相平衡常數(shù)，無因次；

y*——相平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)。對于一定的物系，相平衡常數(shù)是溫度和總壓的函數(shù)。當(dāng)總壓P一定時(shí)，溫度升高，E值增大，m值也隨之增大；溫度一定時(shí)，總壓P增大，E值不變而m值減小?？梢姡航禍睾图訅河欣谖眨郎睾蜏p壓有利于解吸。

（3）亨利定律其他表達(dá)形式：③氣液兩相濃度均用摩爾比表示

：

當(dāng)溶液濃度很低時(shí)，可簡化為：吸收傳質(zhì)機(jī)理：1.傳質(zhì)的基本方式（1）分子擴(kuò)散：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。菲克定律式中NA——組分A的分子擴(kuò)散速率，kmol/(m2·s)；CA——組分A的濃度，kmol/m3；Z——沿?cái)U(kuò)散方向的距離，m；D——擴(kuò)散系數(shù)。表示組分A在介質(zhì)B中的擴(kuò)散能力，m2/s。D是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。值越大，表示分子擴(kuò)散越快。吸收傳質(zhì)機(jī)理：1.傳質(zhì)的基本方式（2）渦流擴(kuò)散：在有濃度差異的條件下，物質(zhì)通過湍流流體的傳遞過程。渦流擴(kuò)散速率比分子擴(kuò)散速率大得多。（3）對流擴(kuò)散：湍流主體與相界面之間的渦流擴(kuò)散與分子擴(kuò)散兩種傳質(zhì)作用過程。De不是物質(zhì)的物性常數(shù)，與湍動程度有關(guān)，且隨位置而不同吸收傳質(zhì)機(jī)理2.雙膜理論（1）雙模理論模型吸收傳質(zhì)機(jī)理2.雙膜理論（2）雙模理論要點(diǎn)①在氣液兩流體相接觸處，有一穩(wěn)定的分界面，叫相界面。在相界面兩側(cè)附近各有一層穩(wěn)定的氣膜和液膜。虛擬的層流膜層，吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過這兩個(gè)膜層。②在兩膜層以外的氣、液兩相分別稱為氣相主體與液相主體。在氣、液兩相的主體中，吸收質(zhì)的濃度基本上是均勻的，即兩相主體內(nèi)濃度梯度皆為零。③在相界面處，吸收質(zhì)在氣、液兩相中的濃度達(dá)成平衡，即界面上沒有阻力。氣體吸收速率方程1.氣相與界面的傳質(zhì)速率2.氣相與界面的傳質(zhì)速率傳質(zhì)系數(shù)kG、ky、kL、kx的數(shù)據(jù)只有根據(jù)具體操作條件由實(shí)驗(yàn)測取，它與流體流動狀態(tài)和流體物性、擴(kuò)散系數(shù)、密度、粘度、傳質(zhì)界面形狀等因素有關(guān)。吸收塔的物料衡算與操作線方程

目的：確定各物流之間的量的關(guān)系以及設(shè)備中任意位置兩物料組成之間的關(guān)系對單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出吸收塔的A的物質(zhì)量作衡算物料衡算吸收率：混合氣中溶質(zhì)A被吸收的百分率

吸收塔的操作線方程式與操作線對于逆流吸收：為了得到塔內(nèi)任意截面處相互接觸的氣液組成間的關(guān)系，在m—n截面與塔底截面之間作組分A的衡算

——逆流吸收塔操作線方程在m—n截面與塔頂截面之間作組分A的衡算表示：塔內(nèi)任一截面的氣相濃度Y與液相濃度X之間成直線關(guān)系，直線的斜率為L/V?！媪魑账僮骶€方程逆流吸收操作線具有如下特點(diǎn)：（1）穩(wěn)定態(tài)，L、V、Y1、X2恒定，操作線在X～Y坐標(biāo)上為一直線，斜率為L/V。L/V為吸收操作的液氣比；（2）操作線通過塔頂（稀端）A

（X2，Y2）及塔底（濃端）B

（X1，Y1）;（3）操作線僅與液氣比、濃端及稀端組成有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、塔型及操作條件T、p無關(guān)。（4）吸收操作線在平衡線的上方，解吸操作線在平衡線OE下方。（5）平衡線與操作線共同決定吸收推動力。操作線離平衡線愈遠(yuǎn)吸收的推動力愈大；對于并流操作VY+LX=VY2+LX2逆流與并流的比較：1）逆流推動力均勻，且2）Y1大，逆流時(shí)Y1與X1在塔底相遇有利于提高X1；

X2小，逆流時(shí)Y2與X2在塔頂相遇有利于降低Y2。吸收劑用量的確定1、最小液氣比最小液氣比定義：針對一