《化工原理》(下)第二章 吸收第四次课.ppt

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1、 溶解度对传质系数的影响溶解度对传质系数的影响a a.气膜阻力控制气膜阻力控制气膜阻力控制气膜阻力控制 ：对于易溶气体，溶解度很大，：对于易溶气体，溶解度很大，：对于易溶气体，溶解度很大，：对于易溶气体，溶解度很大，H H H H很很很很大大大大,m m m m很小很小很小很小如以水吸收如以水吸收NHNH3 3Kgkg传质阻力主要集中气相侧膜内，故称之为传质阻力主要集中气相侧膜内，故称之为传质阻力主要集中气相侧膜内，故称之为传质阻力主要集中气相侧膜内，故称之为气膜控制气膜控制气膜控制气膜控制。Kyky1 1气膜控制气膜控制增加增加气相流率气相流率和和 提高提高kyky,加快吸收过加快吸收过程；

2、增加程；增加液相流速液相流速，效果不明显。，效果不明显。2 2b.b.b.b.液膜阻力控制液膜阻力控制液膜阻力控制液膜阻力控制 ：vv难溶气体，溶解度很小，难溶气体，溶解度很小，难溶气体，溶解度很小，难溶气体，溶解度很小，H H H H很小很小很小很小,m m m m很大，很大，很大，很大，Kl kl Kx kx总阻力总阻力总阻力总阻力=液相传质阻力液相传质阻力液相传质阻力液相传质阻力主要集中主要集中主要集中主要集中液相侧膜液相侧膜液相侧膜液相侧膜内，内，内，内，液膜控制液膜控制液膜控制液膜控制。如以水吸收如以水吸收COCO2 2。3 3液膜控制液膜控制增加增加增加增加液相湍动程度液相湍动程度

3、液相湍动程度液相湍动程度如提高如提高如提高如提高液相流率液相流率液相流率液相流率,提高提高提高提高kxkxkxkx,加快吸加快吸加快吸加快吸收过程；增加收过程；增加收过程；增加收过程；增加气相流速气相流速气相流速气相流速，效果不明，效果不明，效果不明，效果不明显。4 4C.C.双膜阻力联合控制，两者均不可忽略双膜阻力联合控制，两者均不可忽略 对溶质的溶解度比较适中的吸收过程，则界对溶质的溶解度比较适中的吸收过程，则界对溶质的溶解度比较适中的吸收过程，则界对溶质的溶解度比较适中的吸收过程，则界面两侧的传质阻力相当，对过程传质速率的影响面两侧的传质阻力相当，对过程传质速率的影响面两侧的传质阻力相当

4、，对过程传质速率的影响面两侧的传质阻力相当，对过程传质速率的影响相当，故表现为界面两侧的膜对传质速率具有相相当，故表现为界面两侧的膜对传质速率具有相相当，故表现为界面两侧的膜对传质速率具有相相当，故表现为界面两侧的膜对传质速率具有相同控制作用同控制作用同控制作用同控制作用。5 5n n用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为液（服从亨利定律），操作压力为液（服从亨利定律），操作压力为液（服从亨利定律），操作压力为850mmHg850mmHg850

5、mmHg850mmHg，平衡常数，平衡常数，平衡常数，平衡常数m=0.25m=0.25m=0.25m=0.25，已知其气膜吸收分系数，已知其气膜吸收分系数，已知其气膜吸收分系数，已知其气膜吸收分系数k k k kg g g g=1.25Kmol/m=1.25Kmol/m=1.25Kmol/m=1.25Kmol/m.h.atm,.h.atm,.h.atm,.h.atm,液膜吸收分系数液膜吸收分系数液膜吸收分系数液膜吸收分系数k k k kl l l l=0.85m/h=0.85m/h=0.85m/h=0.85m/h，试分析该气体被水吸收时，是，试分析该气体被水吸收时，是，试分析该气体被水吸收时，

6、是，试分析该气体被水吸收时，是属于气膜控制过程还是液膜控制过程？属于气膜控制过程还是液膜控制过程？属于气膜控制过程还是液膜控制过程？属于气膜控制过程还是液膜控制过程？课堂练习课堂练习6 6解：解：nm=E/P 所以所以E=m P=0.25850/760=0.28atmn因为是稀溶液因为是稀溶液n所以所以H=ps/(MsE)=1000/（0.2818）=198.4（kmol/.atm）n根据根据1/KG=1/kg+1/(Hkl)n即即1/KG=1/1.25+1/(198.4 0.85)n所以所以KGKg=1.25(kmol/.atm）n因此，是气膜控制过程因此，是气膜控制过程7 7常压常压25下

7、，气相溶质下，气相溶质A的分压为的分压为0.054大气压的混合气体大气压的混合气体分别与分别与溶质溶质A浓度为浓度为0.002mol/l的水溶液；的水溶液；溶质溶质A浓度为浓度为0.001mol/l的水溶液；的水溶液；溶质溶质A浓度为浓度为0.003mol/l的水溶液；的水溶液；接触，求以上三种情况下，溶质接触，求以上三种情况下，溶质A在二相间的转移方向。在二相间的转移方向。若将总压增至若将总压增至5大气压，气相溶质的分压仍保持原大气压，气相溶质的分压仍保持原来数值。与溶质来数值。与溶质A的浓度为的浓度为0.003mol/l的水溶液的水溶液接触，接触，A的传质方向又如何？的传质方向又如何？注：

8、工作条件下，体系符合亨利定律。亨利常数注：工作条件下，体系符合亨利定律。亨利常数E=0.15104大气压。大气压。8 8n1.根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为体整个过程的阻力可归结为（）。n A.两相界面存在的阻力；两相界面存在的阻力；B.气液两相主体中的扩气液两相主体中的扩散的阻力；散的阻力；C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力；气液两相滞流层中分子扩散的阻力；n2.对于难溶气体，吸收时属于对于难溶气体，吸收时属于控制的控制的吸收，强化吸收的手段是吸收，强化吸收的手段是。n3.3.物理吸收的极限取决于当时条件下物理吸收

9、的极限取决于当时条件下，吸收速率取决于吸收质从气相，吸收速率取决于吸收质从气相主体传入液相主体的主体传入液相主体的。n4.4.用用pp为推动力的气膜传质速率方程有两种为推动力的气膜传质速率方程有两种,以气相以气相传质系数表达的传质速率方程为传质系数表达的传质速率方程为_,以以总传质系数表达的传质速率方程为总传质系数表达的传质速率方程为_。填空题填空题9 9第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算工业吸收过程的特点工业吸收过程的特点工业吸收过程的特点工业吸收过程的特点:混合气体中溶质浓度不高，混合气体中溶质浓度不高，混合气体中溶质浓度不高，混合气体中溶质浓度不高，5 5 5 510101010，低

10、浓度气体的，低浓度气体的，低浓度气体的，低浓度气体的吸收，流经全塔的混合气体量、液体量变化不大。吸收，流经全塔的混合气体量、液体量变化不大。吸收，流经全塔的混合气体量、液体量变化不大。吸收，流经全塔的混合气体量、液体量变化不大。吸收塔设备吸收塔设备吸收塔设备吸收塔设备溶质的溶解热引起的温度变化很小等温吸收溶质的溶解热引起的温度变化很小等温吸收溶质的溶解热引起的温度变化很小等温吸收溶质的溶解热引起的温度变化很小等温吸收板式塔逐级接触板式塔逐级接触板式塔逐级接触板式塔逐级接触 填料塔连续接触填料塔连续接触填料塔连续接触填料塔连续接触 10102-3-1 吸收塔的物料衡算及操作线方程吸收塔的物料衡算

11、及操作线方程1 1、物料衡算、物料衡算、物料衡算、物料衡算 逆向接触，逆向接触，逆向接触，逆向接触，vv溶剂、惰性气体的流量为常数溶剂、惰性气体的流量为常数溶剂、惰性气体的流量为常数溶剂、惰性气体的流量为常数vv气液浓度使用摩尔比气液浓度使用摩尔比气液浓度使用摩尔比气液浓度使用摩尔比vv设计计算设计计算设计计算设计计算：工艺给定设计条件，即给定混合：工艺给定设计条件，即给定混合：工艺给定设计条件，即给定混合：工艺给定设计条件，即给定混合气体的处理量气体的处理量气体的处理量气体的处理量G G G G及组成及组成及组成及组成y y y y1 1 1 1。给定分离要求给定分离要求给定分离要求给定分离

12、要求y y y y或规定溶质组分的回收率。或规定溶质组分的回收率。或规定溶质组分的回收率。或规定溶质组分的回收率。V,Y1 L,X1V,Y2 L,X21111VVV,Y1 X1 LY2 Y 二、逆流吸收塔的操作线方程二、逆流吸收塔的操作线方程V-惰性气体通量，惰性气体通量，kmol/h;L-溶剂用量，溶剂用量，kmol/s;Y,X-任意塔截面上气液相组成，任意塔截面上气液相组成，摩尔比。摩尔比。1212L L L L，V V V V，X X X X2 2 2 2，Y Y Y Y2 2 2 2均为定值均为定值均为定值均为定值 稳定吸收，操作线为直线，斜率为稳定吸收，操作线为直线，斜率为稳定吸收，

13、操作线为直线，斜率为稳定吸收，操作线为直线，斜率为L/VL/VL/VL/VY1YY2 X2 X X1 ABP Y=mX操作线由物料衡算得出操作线由物料衡算得出操作线由物料衡算得出操作线由物料衡算得出,与其他因素无关。与其他因素无关。与其他因素无关。与其他因素无关。气相中气相中气相中气相中溶质分压溶质分压溶质分压溶质分压p p p p 与液相溶与液相溶与液相溶与液相溶质成质成质成质成平衡的分压平衡的分压平衡的分压平衡的分压pepepepe操作线在平衡线的上方操作线在平衡线的上方操作线在平衡线的上方操作线在平衡线的上方塔内任一截面塔内任一截面塔内任一截面塔内任一截面P P P P气液两相浓度的关系

14、气液两相浓度的关系气液两相浓度的关系气液两相浓度的关系 A A A A（Y Y Y Y2 2 2 2,X,X,X,X2 2 2 2)：塔顶：塔顶：塔顶：塔顶 B(YB(YB(YB(Y1 1 1 1,X,X,X,X1 1 1 1):):):):塔底塔底塔底塔底13133.3.3.3.并流吸收操作线并流吸收操作线并流吸收操作线并流吸收操作线APBV,Y2 L,X2 V,Y L,XV,Y1 L,X1Y2Y1X2 X1 Y=mXBA14144.4.逆流和并流对比逆流和并流对比n n逆流的推动力逆流的推动力 并流的推动力，处理气量较并流的推动力，处理气量较大时常采用并流大时常采用并流n n逆流推动力均匀

15、逆流推动力均匀n n气相组成相同时，逆流出塔液相组成浓度气相组成相同时，逆流出塔液相组成浓度高。高。15151 1.传质推动力传质推动力传质推动力传质推动力。操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力为力为力为力为y,xy,xy,xy,x，1616n n液气比（液气比（液气比（液气比（L/V)L/V)L/V)L/V)是吸收设计中的重要参数是吸收设计中的重要参数是吸收设计中的重要参数是吸收设计中的重要参数n n随随随随操作线斜率，即（操作线斜率，即（操作线斜率，即（操作线斜率，

16、即（L/V)L/V)L/V)L/V)减小，操作线向平衡线靠近，传质推动减小，操作线向平衡线靠近，传质推动减小，操作线向平衡线靠近，传质推动减小，操作线向平衡线靠近，传质推动力减小，完成相同分离要求所需力减小，完成相同分离要求所需力减小，完成相同分离要求所需力减小，完成相同分离要求所需Z Z Z Z或或或或N N N NT T T T板数增大，即板数增大，即板数增大，即板数增大，即 塔增高。塔增高。塔增高。塔增高。Y1Y2 1 2 3此时相应的液气比为此时相应的液气比为此时相应的液气比为此时相应的液气比为（L/V)minL/V)minL/V)minL/V)min。当当当当（L/V)L/V)L/V

17、)L/V)减小至操作线减小至操作线减小至操作线减小至操作线与平衡线相交时如图所示。与平衡线相交时如图所示。与平衡线相交时如图所示。与平衡线相交时如图所示。相交处传质推动力为零相交处传质推动力为零相交处传质推动力为零相交处传质推动力为零，所需所需所需所需 Z Z Z Z无穷高，无穷高，无穷高，无穷高，2 2 2 23 3 3 32 2 2 2 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定1 1 1 1、最小液气比和最小溶剂用量、最小液气比和最小溶剂用量、最小液气比和最小溶剂用量、最小液气比和最小溶剂用量1717n n对于相平衡关系不同的体系，则（对于相平衡关系不同的体系，则（

18、对于相平衡关系不同的体系，则（对于相平衡关系不同的体系，则（L/L/V)minV)min的确定方法也的确定方法也的确定方法也的确定方法也不相同，在塔底气液达到平衡状态，不相同，在塔底气液达到平衡状态，不相同，在塔底气液达到平衡状态，不相同，在塔底气液达到平衡状态，XX1 1=X=X1max1max=X=X1e1eX1e的求法：的求法：（1）由相平衡方程求得：）由相平衡方程求得：如如X1eY1/m (2)由图解法求得：由图解法求得：(3)对于相平衡关系不同的体系，对于相平衡关系不同的体系，则（则（L/v)min的确定方法也不相同的确定方法也不相同，如图，如图(b)所示。由其切点所示。由其切点E确定确定18183.3.操作液气比及溶剂用量的确定操作液气比及溶剂用量的确定vL/V ,操作线远离平衡线，操作线远离平衡线，Y ，Z 设备费设备费 出塔液相浓度出塔液相浓度X1 ，吸收剂循环使用，液体处理量吸收剂循环使用，液体处理量增大，操作费增大，操作费v最小液气比最小液气比是操作的一种极限状态，是操作的一种极限状态，实际操作液气实际操作液气比比一定大于该值，取最小液气比（一定大于该值，取最小液气比（L/V)minL/V)min的的（1.11.12.02.0）倍倍vL/VL/V与设备费和操作费有关与设备费和操作费有关1919