化工原理下册吸收课堂笔记.docx
《化工原理下册吸收课堂笔记.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理下册吸收课堂笔记.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
化工原理下册吸收课堂笔记
化工原理第八章吸收
概述
一、吸收的目的和依据
目的：
（1）回收有用物质；
（2）脱除有害物质组分；
（3）制备溶液。
依据：
混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异。
二、吸收的流程
溶质一一A惰性组分一一B;溶剂一一S。
吸收过程的主要能耗在解吸上。
三、溶剂的选择：
技术方面：
溶解度要高，选择性要强，对温度要敏感，容易解吸。
经济及安全方面：
不易挥发，较好的化学稳定性;价廉、易得;无毒、不易爆易燃。
四、吸收的分类：
物理吸收与化学吸收
等温吸收与非等温吸收
单组份吸收与多组分吸收
低浓度吸收（直线）与高浓度吸收（曲线）
相际传质过程
单相传质速率方程
气相主体界面：
NAKG（PAPAi）KGP（yyi）
NAKyP（yyi）
KyPKg,Kg――气相传质分系数，P总压。
界面液相主体：
NAkL（CAiCA）kLC总（XjX）
NAkx（xix）
kxc总kL，kL――液相传质分系数，c总一一总浓度。
界面浓度
亨利定律适用时，有解析法：
NAky（yyi）kX（XiX）;联立求解得yi、Xi
yimXiii
图解法：
画图
相际传质速率方程
假设亨利定律适用，
1、以气相分压（PaPa*）表示总推动力
NaKg（PaPa）69刘Ca）
NaKg（PaPa*）,Kg――气相总传质系数kmol/（m2sPa）
2、以液相浓度（Ca*Ca）表示总推动力
NaKg（Ca*Ca）
11H
=+——KlkLkG
Kl液相总传质系数m/s
NaKy（yy*）
Ky气相总传质系数，kmol/（m2s）
11m
=+
Kykykx
Ky=PKG
4、以液相摩尔分率（x*x）表示总推动力
NaKx（X*x）
Kx液相总传质系数，kmol/（m2s）
111
=+
Kxkxmky
Kx=mKy,Kx=CMKl
传质阻力分析
1、传质阻力
（界面处无阻力）
2、气相阻力控制（气膜控制：
总阻力二气相阻力）
（易溶气体的H很大、m很小）
结论：
KykyKgkG
xXCAiCA
强化方法：
增加气相的湍动程度
3、液相阻力控制（液膜控制：
总阻力二液相阻力）
（溶气体的H很小、m很大）
强化方法：
增加液相的湍动程度
低浓度气体吸收的计算
特点
低浓度：
%不大于10%
1、G、L（kmol/s）为常量（传递忽略不计）
2、等温吸收
3、kx、ky为常数
Ky
kykx
ky和kx均是物性和流量的函数
yx
物料衡算
Gy1Lx2Gy2Lx1
G（yiy2）L（x!
X2）
吸收率：
=些！
仏100%生上go%
G%y1
出口组成：
y2=（1-）目1
操作线和推动力
1、逆流操作:
GyLx2Gy2Lx
操作线方程：
y!
x（y2Gx2）或yGx（y1Gx1）。
其中，G为液气比。
操作线上任一点描述了吸收塔内对应截面的组成
操作线在平衡线之上——吸收操作操作线在平衡线之下一一解吸操作
操作线与平衡线之间的距离反应了推动力的大小:
垂直距离——气相推动力yyy*
水平距离一一液相推动力xx*x
改变操作线与平衡线的办法：
1增大—，使操作线上移；
G
2增大体系的P和降低体系的T,使m，平衡线下移。
2、并流操作
Gy2LX2GyLx
逆流时：
推动力沿塔分布均匀；在两相进出口组成相同的情况下，逆流时的平均推动力大于
并流。
故，传质中：
逆流优于并流。
吸收剂用量的确定
G（yiy2）L（xiX2）,气相所失=液相所得
在吸收条件中：
G、y1>y2由生产任务确定；x2由工艺条件决定；L、儿经选择决定
最小液气比：
（-）min。
定义：
针对一定的分离任务，塔内某截面处吸收推动为0，达到分离
G
程度所需塔高无穷大时的液气比。
最小液气比：
（一）min—~
Gx1*x2
亨利定律适用时,
x*
m
，即有：
（丄）iG丿min
y1y1m
y2
x2
当X20时，（
L
）min
y1
y2=m
G
y1
m
对于平衡曲线为特殊形状时，如图所示，以切点计算最小液气比。
操作液气比：
（L）
推动力完成一定的任务的H
解吸回收困难、操作费
设备费
故，需均衡考虑设备费与操作费。
般情况下：
匕“讪2）（|）
填料层高度的计算
一、基本计算式：
Naky（yy*）气液两相传质
设一一塔截面积，卅a有效比表面积，ni/n?
GdyLdxdGA（传递量）
dGNadANaadVdH
GdyNAadhLdx
kya（yy*）dhGdyorkxa（x*x）dhLdx
dh上一-,dhLdx
kyayy*kxax*x
最终积分式:
Gyidv
HHogNog
kvaV2yy*
Lxdx
HHolNol
kxax2x*x
习惯上，将kx、ky和a结合起来
kya的单位kmOl――气相体积总传质系数
ms
kxa的单位蝉？
一液相体积总传质系数
ms
1、传质单元数NTU
意义：
以Nog为例:
Nog
yidyy1y2组成变化
y2yy*（yy*）m平均推动力
Nog、Nol反映了吸收分离过程的难易程度
Nog越大，吸收越难进行，反之亦然
影响Nog的因素：
物系的相平衡关系，及进、出口组成
个传质单元（Nog=1）的意义:
Nog
ybdy
ybya1
yayy*（yy*）m
ybya（yy*）m
如果气体流经一段填料层，其溶质组成变化（ybya），恰好等于该段填料层内平均推动力
（yy*）m时，则该段填料层为一个传质单元。
2、传质单元高度HTU
意义：
Hog、Hol为完成一个传质单兀所需的填料层高度，反应了设备效能的高低,
Hog、Hol，设备效能
影响因素：
填料特性、流体物料、操作条件
其他：
变化范围小，0.15“1.5m
Hog、Hol随GL的变化影响较小
kya
kxa
G0.7,0.8,气膜控制：
Hog
L07'08,液膜控制：
HOl
G
kya
L
0.3|、0.2
kxa
0.2
三、传质单元数的计算
1平衡线为直线
Nog
y
yidy
y2yy*
（yy*）^x（y）为直线
b
yiy2
yi
y2
Nog
y2y
y*
yi
y2
ln-
yiy2
yi
y2
同
y
m
Xi
X2
lnXi
X2
Nog
Xm
yidy
令ym
yikd（y）
y2y
有Nol
yiy2y2
X1x2
Xm
yiy2yiy2心
y2
注意：
对数平均推动力法适用于平衡线与操作线均为直线的情况,
平衡线可不过原点。
逆流、
并流操作皆可。
（2）吸收因数法
y*g（x）xf（y）
假设平衡线：
y*mx
逆流操作线：
L/L、
yx（y2X2）
GG
G
x[（y令ALmG
y2）mx?
L/G操作线的斜率厂1mG
S-
m平衡线的斜率AL
A吸收因数（对比：
塔截面因数）
S—解吸因数
积分得：
NoGnLn[（1s）_mx2s]
Sy2mx.
讨论:
（1）
S
1
反应了吸收推动力的大小：
AL
S
L
推动力
Nog（解吸因数）
G
A
L
推动力
Nog（吸收因数）
G
为增大吸收推动力，应使—m,即S1.
G
实际操作时，取S0.70.8
S=1时，平衡线|操作线，推动力处处相等
Nog=
yi
y,
y,
mx2
yiy,
yimxi
（2）yi叫反映了溶质吸收率的高低，其越大，Nogy2mx?
（3）吸收因数法适用于平衡线过原点，且逆流操作的情况。
（4）液相总传质单元数：
NolSNogSln[（1S）yi—mx2s]
1Sy2mx2
逆流时，Nog丄ln』丄l门也皿
1Sy21Sy2mx2
并流：
Nog=-1In[（1s）yimx2s]
S1y2mx2
血。
=丄1ny2mx2丄1n丄
S1%m^S1y1
（下标2——进口，下标1——出口）
2、平衡线部位直线而为曲线
（1）图解积分法（平衡线曲率较大时采用），以Nog=为例:
y2yy*
（2）近似梯级法（平衡曲率较小时采用）：
一个梯级=一个传质单元
HHogNogHolNol
吸收塔的计算与操作
物料衡算式：
G（y1-y2）丸区咲？
）
相平衡方程：
y*=f（x）
吸收基本方程：
HHogNogHolNol
1、设计型：
已知：
G,分离要求（y2or）,L,x2,相平衡关系kya
or
kxa，求：
填料层高度H
2、操作型：
①已知：
H、G、L、y°X2,流动方式，相平衡关系kya
or
kxa,求：
气液两相出口浓度y2、为
――操作结果
②已知：
HG、y”y2、x2，流动方式，相平衡关系kyaor
kxa.
求：
吸收剂用量L及岀口浓度冷
——操作条件
二、吸收过程的操作与强化
Na=
吸收推动力
吸收阻力
升级会员 