《模块八吸收》PPT课件.ppt

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1、化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社化工单元操作教学课件化工单元操作教学课件制作：何灏彦制作：何灏彦化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社 吸收是利用混合气吸收是利用混合气吸收是利用混合气吸收是利用混合气中各组分在液体中的中各组分在液体中的中各组分在液体中的中各组分在液体中的溶溶溶溶解度不同解度不同解度不同解度不同而将气体混合而将气体混合而将气体混合而将气体混合物分离的单元操作物分离的单元操作物分离的单元操作物分离的单元操作.一、吸收操作过程一、吸收操作过程一、吸收操作过程一、吸收操作过程 模块八模块八 吸收吸收 任务一任务一 了解吸收过程及其应用

2、了解吸收过程及其应用 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社 名名 称称吸收剂或溶剂吸收剂或溶剂吸收剂或溶剂吸收剂或溶剂S S ：吸收塔顶喷：吸收塔顶喷：吸收塔顶喷：吸收塔顶喷淋所用的液体；淋所用的液体；淋所用的液体；淋所用的液体；吸收质或溶质吸收质或溶质吸收质或溶质吸收质或溶质A A：混合气体中，：混合气体中，：混合气体中，：混合气体中，能够溶解于液体的组分；能够溶解于液体的组分；能够溶解于液体的组分；能够溶解于液体的组分；惰性气惰性气惰性气惰性气B B：不能溶解的组分；：不能溶解的组分；：不能溶解的组分；：不能溶解的组分；吸收尾气吸收尾气吸收尾气吸收尾气：吸收塔顶排出

3、的气：吸收塔顶排出的气：吸收塔顶排出的气：吸收塔顶排出的气体，其主要成分是惰性气体，其主要成分是惰性气体，其主要成分是惰性气体，其主要成分是惰性气B B，还含有残余的溶质还含有残余的溶质还含有残余的溶质还含有残余的溶质A A；吸收液吸收液吸收液吸收液：吸收塔底引出的溶液，：吸收塔底引出的溶液，：吸收塔底引出的溶液，：吸收塔底引出的溶液，其成分是溶剂其成分是溶剂其成分是溶剂其成分是溶剂S S和溶质和溶质和溶质和溶质A A。流程图流程图化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社二、吸收在化工生产中的应用二、吸收在化工生产中的应用二、吸收在化工生产中的应用二、吸收在化工生产中的应用

4、 原料气的净化原料气的净化原料气的净化原料气的净化 有用组分的回收有用组分的回收有用组分的回收有用组分的回收 某些产品的制取某些产品的制取某些产品的制取某些产品的制取 废气的治理废气的治理废气的治理废气的治理三、吸收操作的分类三、吸收操作的分类三、吸收操作的分类三、吸收操作的分类1.1.单组分吸收和多组分吸收单组分吸收和多组分吸收单组分吸收和多组分吸收单组分吸收和多组分吸收2.2.等温吸收和非等温吸收等温吸收和非等温吸收等温吸收和非等温吸收等温吸收和非等温吸收 3.3.物理吸收和化学吸收物理吸收和化学吸收物理吸收和化学吸收物理吸收和化学吸收4.4.低浓度吸收和高浓度吸收低浓度吸收和高浓度吸收低

5、浓度吸收和高浓度吸收低浓度吸收和高浓度吸收本模块只重点讨论低浓度、单组分、等温、物理吸收过程。本模块只重点讨论低浓度、单组分、等温、物理吸收过程。本模块只重点讨论低浓度、单组分、等温、物理吸收过程。本模块只重点讨论低浓度、单组分、等温、物理吸收过程。四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择 溶解度溶解度溶解度溶解度大大大大 选择性选择性选择性选择性好好好好 挥发度挥发度挥发度挥发度低低低低 再生再生再生再生易易易易 黏性黏性黏性黏性低低低低 其它其它其它其它安全环保、价廉安全环保、价廉安全环保、价廉安全环保、价廉 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出

6、版社任务二任务二 认知吸收设备认知吸收设备一、填料塔的构造一、填料塔的构造一、填料塔的构造一、填料塔的构造1.1.填料层填料层填料层填料层 提供气液接触的场所。提供气液接触的场所。提供气液接触的场所。提供气液接触的场所。2.2.液体（再）分布器液体（再）分布器液体（再）分布器液体（再）分布器 均匀分布液体，以避免发均匀分布液体，以避免发均匀分布液体，以避免发均匀分布液体，以避免发生沟流、壁流现象。生沟流、壁流现象。生沟流、壁流现象。生沟流、壁流现象。3.3.支撑板支撑板支撑板支撑板 支撑填料层，使气体均匀支撑填料层，使气体均匀支撑填料层，使气体均匀支撑填料层，使气体均匀分布。分布。分布。分布。

7、4.4.除沫器除沫器除沫器除沫器 防止塔顶气体出口处夹带防止塔顶气体出口处夹带防止塔顶气体出口处夹带防止塔顶气体出口处夹带液体。液体。液体。液体。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社二、填料的类型二、填料的类型材料材料材料材料：陶瓷：陶瓷：陶瓷：陶瓷、金属、塑料、金属、塑料堆放堆放堆放堆放：整砌、乱堆：整砌、乱堆：整砌、乱堆：整砌、乱堆 环形环形环形环形 （拉西环、鲍尔环、阶梯环）（拉西环、鲍尔环、阶梯环）（拉西环、鲍尔环、阶梯环）（拉西环、鲍尔环、阶梯环）形状：形状：形状：形状：鞍形鞍形鞍形鞍形 （矩鞍形、弧鞍形）（矩鞍形、弧鞍形）（矩鞍形、弧鞍形）（矩鞍形、弧鞍形）

8、波纹形（板波纹、网状波纹）波纹形（板波纹、网状波纹）波纹形（板波纹、网状波纹）波纹形（板波纹、网状波纹）化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社拉西环拉西环拉西环拉西环鲍尔环鲍尔环鲍尔环鲍尔环阶梯环阶梯环阶梯环阶梯环 环环环环化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社板波纹板波纹板波纹板波纹丝网波纹丝网波纹丝网波纹丝网波纹鞍形环鞍形环鞍形环鞍形环槽式液体分布器槽式液体分布器槽式液体分布器槽式液体分布器化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社三、填料作用及特性三、填料作用及特性1.1.填料作用填料作用填料作用填料作用（1 1）提供气液接触

9、面；）提供气液接触面；）提供气液接触面；）提供气液接触面；（2 2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；）强化气体湍动，降低气相传质阻力；）强化气体湍动，降低气相传质阻力；）强化气体湍动，降低气相传质阻力；（3 3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。）更新液膜表面，降低液相传质阻力。）更新液膜表面，降低液相传质阻力。）更新液膜表面，降低液相传质阻力。2.2.填料特性填料特性填料特性填料特性（1 1）比表面积）比表面积）比表面积）比表面积 a a 单位堆积体积所具有的表面积，单位堆积体积所具有的表面积，单位堆积体积所具有的表面积，单位堆积体积所具有的表面积，mm2 2/m/m3 3、1/m1/m。化工

10、单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（2 2）空隙率）空隙率）空隙率）空隙率 单位体积填料中所具有的空隙体积单位体积填料中所具有的空隙体积单位体积填料中所具有的空隙体积单位体积填料中所具有的空隙体积 ，mm3 3/m/m3 3。（3 3）干填料因子）干填料因子）干填料因子）干填料因子 与（湿）填料因子与（湿）填料因子与（湿）填料因子与（湿）填料因子 填料未被液体润湿时的填料未被液体润湿时的填料未被液体润湿时的填料未被液体润湿时的值称为干填料因子，它反映填值称为干填料因子，它反映填值称为干填料因子，它反映填值称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖

11、了一层液料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，膜，膜，膜，a a和和和和 均发生相应的变化，此时的均发生相应的变化，此时的均发生相应的变化，此时的均发生相应的变化，此时的值称为湿填料因子，值称为湿填料因子，值称为湿填料因子，值称为湿填料因子，它表示填料的流体力学性能。它表示填料的流体力学性能。它表示填料的流体力学性能。它表示填料的流体力学性能。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社四、填料塔的流体力学性能四、填料塔的流体力学性能L L载点载点载点载点

12、F F泛点泛点泛点泛点（一）填料层的持液量（一）填料层的持液量（一）填料层的持液量（一）填料层的持液量 适当的持液量对填料塔操作的适当的持液量对填料塔操作的适当的持液量对填料塔操作的适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益的，但持液量稳定性和传质是有益的，但持液量稳定性和传质是有益的，但持液量稳定性和传质是有益的，但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相过大，将减少填料层的空隙和气相过大，将减少填料层的空隙和气相过大，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，处理能力流通截面，使压降增大，处理能力流通截面，使压降增大，处理能力流通截面，使压降增大，处理能力下降。下降。下降。下降。（二）填

13、料层的压降（二）填料层的压降（二）填料层的压降（二）填料层的压降 L L，空隙率，空隙率，空隙率，空隙率，气体流通通，气体流通通，气体流通通，气体流通通道减小，同一气速下，喷淋密度大，道减小，同一气速下，喷淋密度大，道减小，同一气速下，喷淋密度大，道减小，同一气速下，喷淋密度大，压降大。压降大。压降大。压降大。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社 2.2.载液区载液区载液区载液区 L L点以上，点以上，点以上，点以上，u u大，阻碍液体顺畅下流，持液量大，阻碍液体顺畅下流，持液量大，阻碍液体顺畅下流，持液量大，阻碍液体顺畅下流，持液量 增加，增加，增加，增加，此为拦液现

14、象，出现拦液现象时的气速为载点气速。此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为载点气速。此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为载点气速。此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为载点气速。1.1.恒持液量区恒持液量区恒持液量区恒持液量区 持液量：单位体积填料层内持有的液体体积。持液量：单位体积填料层内持有的液体体积。持液量：单位体积填料层内持有的液体体积。持液量：单位体积填料层内持有的液体体积。L L点以下，点以下，点以下，点以下，u u小，气液流动几乎与气速无关，持液量小，气液流动几乎与气速无关，持液量小，气液流动几乎与气速无关，持液量小，气液流动几乎与气速无关，持液量不变。不变。不变。不变。3.3.液泛

15、区液泛区液泛区液泛区 u u，液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称，液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称，液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称，液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称泛点气速。泛点气速。泛点气速。泛点气速。斜率急剧增加斜率急剧增加斜率急剧增加斜率急剧增加,使填料塔不能正常操作。使填料塔不能正常操作。使填料塔不能正常操作。使填料塔不能正常操作。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（三）液泛（三）液泛（三）液泛（三）液泛 在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为

16、在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量带出塔顶，此种情况称为带出塔顶，此种情况称为带出塔顶，此种情况称为带出塔顶，此种情况称为淹塔或液泛淹塔或液泛淹塔或液泛淹塔或液泛。（四）液体喷淋密度和填料表面的润湿（四）液体喷淋密度和填料表面的润湿（四）

17、液体喷淋密度和填料表面的润湿（四）液体喷淋密度和填料表面的润湿 填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。的液膜上进行的。的液膜上进行的。的液膜上进行的。液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以淋的液体体积，以淋的液体体积，以淋的液体体积，以U U表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为m

18、m3 3/（mm2 2hh）。）。）。）。最小喷淋密度最小喷淋密度最小喷淋密度最小喷淋密度 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社 实际操作时采用的实际操作时采用的实际操作时采用的实际操作时采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度液体喷淋密度应大于最小喷淋密度液体喷淋密度应大于最小喷淋密度液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减

19、法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面处理方法，改善其表面的润湿性能。处理方法，改善其表面的润湿性能。处理方法，改善其表面的润湿性能。处理方法，改善其表面的润湿性能。（五）（五）（五）（五）返混返混返混返混 在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，在填料塔内，气液

20、两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的原因原因原因原因很多，如：很多，如：很多，如：很多，如：填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动

21、；塔内气液液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动；塔内气液液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动；塔内气液液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动；塔内气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社五、填料塔的附件五、填料塔的附件填料支承装置填料支承装

22、置化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社液液液液体体体体分分分分布布布布装装装装置置置置化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社2.2.摩尔分数摩尔分数摩尔分数摩尔分数x xA A=n=nA A/n/nx xB B=n=nB B/n/nx xA A+x+xB B=1=1（一）相组成表示法（一）相组成表示法（一）相组成表示法（一）相组成表示法（A+BA+B混合物）混合物）混合物）混合物）1.1.质量分数质量分数质量分数质量分数w wA A=m=mA A/m/mw wB B=m=mB B/m/mw wA A+w+wB B=1=1一、吸收的气液相平衡一、吸收

23、的气液相平衡任务三任务三 获取吸收知识获取吸收知识 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社由质量分数由质量分数由质量分数由质量分数求摩尔分数：求摩尔分数：求摩尔分数：求摩尔分数：两者的关系两者的关系两者的关系两者的关系 由摩尔分数由摩尔分数由摩尔分数由摩尔分数 求质量分数：求质量分数：求质量分数：求质量分数：气体混合物的气体混合物的气体混合物的气体混合物的相组成相组成相组成相组成化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社3.摩尔比摩尔比:用用X或或Y表示表示（1 1）液相：）液相：）液相：）液相：（2 2）气相：）气相：）气相：）气相：化工单元操作化工单

24、元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（二）相平衡关系（二）相平衡关系 1.1.气体在液体中的溶解度气体在液体中的溶解度气体在液体中的溶解度气体在液体中的溶解度 混混混混合合合合气气气气体体体体和和和和溶溶溶溶剂剂剂剂在在在在一一一一定定定定温温温温度度度度和和和和压压压压力力力力下下下下，经经经经长长长长期期期期充充充充分分分分接接接接触触触触后后后后，达达达达到到到到一一一一种种种种动动动动态态态态平平平平衡衡衡衡，即即即即：吸吸吸吸收收收收速速速速率率率率=解解解解吸吸吸吸速率。这种状态被称为速率。这种状态被称为速率。这种状态被称为速率。这种状态被称为气液相平衡气液相平衡气液相平衡气

25、液相平衡。平衡状态下气相中的溶平衡状态下气相中的溶平衡状态下气相中的溶平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压，而液质分压称为平衡分压，而液质分压称为平衡分压，而液质分压称为平衡分压，而液相中溶质的浓度称气体在液相中溶质的浓度称气体在液相中溶质的浓度称气体在液相中溶质的浓度称气体在液体中的体中的体中的体中的溶解度溶解度溶解度溶解度。加压和降温加压和降温加压和降温加压和降温可提高溶质可提高溶质可提高溶质可提高溶质在液相中的溶解度，对吸收在液相中的溶解度，对吸收在液相中的溶解度，对吸收在液相中的溶解度，对吸收操作有利；反之，升温和减操作有利；反之，升温和减操作有利；反之，升温和减操作有利；反之，升温

26、和减压则对解吸收操作有利。压则对解吸收操作有利。压则对解吸收操作有利。压则对解吸收操作有利。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社2.2.亨利定律亨利定律亨利定律亨利定律吸收平衡线吸收平衡线吸收平衡线吸收平衡线 对很稀的溶液对很稀的溶液对很稀的溶液对很稀的溶液化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社 例例例例8-38-3 在总压在总压在总压在总压101.3kPa101.3kPa及及及及3030下，氨在水中的溶解下，氨在水中的溶解下，氨在水中的溶解下，氨在水中的溶解度为度为度为度为1.72g(NH1.72g(NH3 3)/100g(H)/100g(H2

27、2O)O)。若氨水的气液平衡关系。若氨水的气液平衡关系。若氨水的气液平衡关系。若氨水的气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数为符合亨利定律，相平衡常数为符合亨利定律，相平衡常数为符合亨利定律，相平衡常数为0.7640.764，试求气相中氨的摩，试求气相中氨的摩，试求气相中氨的摩，试求气相中氨的摩尔比。尔比。尔比。尔比。解：解：解：解：化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（三）相平衡在吸收过程的应用：（三）相平衡在吸收过程的应用：（三）相平衡在吸收过程的应用：（三）相平衡在吸收过程的应用：1.1.过程方向的判定：过程方向的判定：过程方向的判定：过程方向的判定：当当当当YYY

28、Y或或或或XXXX时，时，时，时，进行吸收过程；进行吸收过程；进行吸收过程；进行吸收过程；当当当当YYYXXX时，时，时，时，进行解吸过程；进行解吸过程；进行解吸过程；进行解吸过程；当当当当Y=YY=Y或或或或X=XX=X时，时，时，时，两相处于平衡状态。两相处于平衡状态。两相处于平衡状态。两相处于平衡状态。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社2.2.确定吸收推动力确定吸收推动力确定吸收推动力确定吸收推动力吸收推动力可用气相吸收推动力可用气相吸收推动力可用气相吸收推动力可用气相浓度差表示，即浓度差表示，即浓度差表示，即浓度差表示，即Y=Y-YY=Y-Y；也可用液相浓度差

29、表也可用液相浓度差表也可用液相浓度差表也可用液相浓度差表示，即示，即示，即示，即X=XX=X-X-X 平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气体的吸收或解吸。因此，实际浓度偏离平衡浓度越远，过程推动体的吸收或解吸。因此，实际浓度偏离平衡浓度越远，过程推动体的吸收或解吸。因此，实际浓度偏离平衡浓度越远，过程推动体的吸收或解吸。因此，实际浓度偏离平衡浓度越远，过程推动力越大，过程的速率也越快。力越大，过程的速率也越快。力越大，过程的

30、速率也越快。力越大，过程的速率也越快。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社3.确定过程的极限：确定过程的极限：吸吸收收塔塔混合气体混合气体混合气体混合气体,p,p1 1尾气尾气尾气尾气,p,p2 2,minmin液体液体液体液体,x x2 2出塔气体浓度最低值：出塔气体浓度最低值：p2,min离塔液体浓度最高值：离塔液体浓度最高值：x1,maxP P2,min2,min=E x=E x2 2液体液体液体液体,x x1,max1,max实际生产中：实际生产中：p2 p2,min x1 分子扩散的速率分子扩散的速率分子扩散的速率分子扩散的速率化工单元操作化工单元操作吸收吸收

31、化学工业出版社化学工业出版社（二）吸收过程的机理（二）吸收过程的机理（二）吸收过程的机理（二）吸收过程的机理双膜理论论点：双膜理论论点：双膜理论论点：双膜理论论点：气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存在着呈层流的稳定膜层在着呈层流的稳定膜层在着呈层流的稳定膜层在着呈层流的稳定膜层气膜和液膜气膜和液膜气膜和液膜气膜和液膜，溶质必须以分子，溶质必须以分子，溶质必须以分子，溶质必须以分子扩散的方式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定）扩散的方

32、式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定）扩散的方式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定）扩散的方式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定）相界面相界面相界面相界面上气液两相互为平衡。上气液两相互为平衡。上气液两相互为平衡。上气液两相互为平衡。膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，浓度浓度浓度浓度梯度（即传质阻力）梯度（即传质阻力）梯度（即传质阻力）梯度（即传质阻力）全部集中在两个膜层内。全部集中在两个膜层内。全部集中在两个膜层内。全部集中在两个膜层

33、内。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社 通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜的分子扩散过程，的分子扩散过程，的分子扩散过程，的分子扩散过程，吸收过程的主要阻力吸收过程的主要阻力吸收过程的主要阻力吸收过程的主要阻力集中于这两层膜中，集中于这两层膜中，集中于这两层膜中，集中于这两层膜中，膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程的推动力主要来源于膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程

34、的推动力主要来源于膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程的推动力主要来源于膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程的推动力主要来源于气相的分压差和液相的浓度差。气相的分压差和液相的浓度差。气相的分压差和液相的浓度差。气相的分压差和液相的浓度差。双膜理论对于那些具有固定传质界面的系统且两流体双膜理论对于那些具有固定传质界面的系统且两流体双膜理论对于那些具有固定传质界面的系统且两流体双膜理论对于那些具有固定传质界面的系统且两流体流速不高的吸收过程，具有重要的指导意义。对于具有自流速不高的吸收过程，具有重要的指导意义。对于具有自流速不高的吸收过程，具有重要的指导意义。对于具有自流速不高的吸收过程，具有重要的指导意

35、义。对于具有自由相界面的系统，尤其是高度湍动的两流体间的传质，双由相界面的系统，尤其是高度湍动的两流体间的传质，双由相界面的系统，尤其是高度湍动的两流体间的传质，双由相界面的系统，尤其是高度湍动的两流体间的传质，双膜理论表现出它的局限性。故继双膜理论之后，又相继提膜理论表现出它的局限性。故继双膜理论之后，又相继提膜理论表现出它的局限性。故继双膜理论之后，又相继提膜理论表现出它的局限性。故继双膜理论之后，又相继提出了一些新的理论，如出了一些新的理论，如出了一些新的理论，如出了一些新的理论，如表面更新理论、溶质渗透理论、滞表面更新理论、溶质渗透理论、滞表面更新理论、溶质渗透理论、滞表面更新理论、溶

36、质渗透理论、滞流边界层理论及界面动力状态理论流边界层理论及界面动力状态理论流边界层理论及界面动力状态理论流边界层理论及界面动力状态理论等。等。等。等。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社三、吸收速率方程三、吸收速率方程三、吸收速率方程三、吸收速率方程（一）（一）（一）（一）吸收速率方程式吸收速率方程式吸收速率方程式吸收速率方程式 1.1.气相与界面的气相与界面的气相与界面的气相与界面的传质速率传质速率传质速率传质速率2.2.液相与界面的液相与界面的液相与界面的液相与界面的传质速率传质速率传质速率传质速率化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社3.吸收

37、总传质速率方程：吸收总传质速率方程：进一步推导可知：进一步推导可知：进一步推导可知：进一步推导可知：化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社进一步推导可知：进一步推导可知：化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社对对对对易易易易溶溶溶溶气气气气体体体体,mm很很很很小小小小，则则则则1/k1/ky ym/km/kx x，KKy ykky y，气气气气膜膜膜膜阻阻阻阻力力力力远远远远大大大大于于于于液液液液膜膜膜膜阻阻阻阻力力力力,称称称称为为为为气气气气膜膜膜膜控控控控制制制制过过过过程程程程。增增增增加加加加气气气气相相相相流流流流率率率率 KKy y

38、增增增增大大大大。如水吸收如水吸收如水吸收如水吸收NHNH3 3或或或或HClHCl）对对对对难溶气体难溶气体难溶气体难溶气体,m,m很大，则很大，则很大，则很大，则1/k1/kx x1/(m k1/(m ky y)，K Kx xkkx x，液相阻，液相阻，液相阻，液相阻力远大于气膜阻力，称为液膜控制过程。力远大于气膜阻力，称为液膜控制过程。力远大于气膜阻力，称为液膜控制过程。力远大于气膜阻力，称为液膜控制过程。（如水吸收（如水吸收（如水吸收（如水吸收OO2.2.ClCl2 2或或或或COCO2 2）对对对对中等溶解度中等溶解度中等溶解度中等溶解度的气体吸收，当汽、液两相的传质阻力具有的气体吸

39、收，当汽、液两相的传质阻力具有的气体吸收，当汽、液两相的传质阻力具有的气体吸收，当汽、液两相的传质阻力具有相近的数量级，两者都不能忽略，总传质速率由双膜控制。相近的数量级，两者都不能忽略，总传质速率由双膜控制。相近的数量级，两者都不能忽略，总传质速率由双膜控制。相近的数量级，两者都不能忽略，总传质速率由双膜控制。如水吸收如水吸收如水吸收如水吸收SOSO2 2）（二）传质阻力控制（二）传质阻力控制化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社四、吸收塔的计算四、吸收塔的计算VV惰性气体的摩尔流率，惰性气体的摩尔流率，惰性气体的摩尔流率，惰性气体的摩尔流率，kmol/hkmol/h；

40、Y Y1 1 气体入口浓度（摩尔比）；气体入口浓度（摩尔比）；气体入口浓度（摩尔比）；气体入口浓度（摩尔比）；Y Y2 2 气体出口浓度（摩尔气体出口浓度（摩尔气体出口浓度（摩尔气体出口浓度（摩尔比比比比）；）；）；）；L L 液体的摩尔流率，液体的摩尔流率，液体的摩尔流率，液体的摩尔流率，kmol/hkmol/h；X X2 2 液体入口浓度（摩尔液体入口浓度（摩尔液体入口浓度（摩尔液体入口浓度（摩尔比比比比）；）；）；）；X X1 1 液体出口浓度（摩尔液体出口浓度（摩尔液体出口浓度（摩尔液体出口浓度（摩尔比比比比）。）。）。）。吸吸收收塔塔V,YV,Y1 1V,YV,Y2 2L,XL,X2

41、 2L,XL,X1 1前提条件：惰性气体气体和吸收剂的量不变化前提条件：惰性气体气体和吸收剂的量不变化前提条件：惰性气体气体和吸收剂的量不变化前提条件：惰性气体气体和吸收剂的量不变化化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（一）全塔物料衡算（一）全塔物料衡算单位时间气体释放的溶质的量：单位时间气体释放的溶质的量：单位时间气体释放的溶质的量：单位时间气体释放的溶质的量：V(Y V(Y1 1 Y Y2 2)单位时间液体吸收的溶质的量：单位时间液体吸收的溶质的量：单位时间液体吸收的溶质的量：单位时间液体吸收的溶质的量：L(X L(X1 1 X X2 2)V(Y1 Y2)=L(X1

42、 X2)=GA吸收率吸收率吸收率吸收率 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（二）（二）（二）（二）塔内任一截面与塔底、塔顶间的物料衡算塔内任一截面与塔底、塔顶间的物料衡算塔内任一截面与塔底、塔顶间的物料衡算塔内任一截面与塔底、塔顶间的物料衡算 在任一截面在任一截面在任一截面在任一截面 m-n m-n 与塔底间作物料衡算：与塔底间作物料衡算：与塔底间作物料衡算：与塔底间作物料衡算：V(V(1 1 )=L(X)=L(X1 1 X)X)表明：稳定操作时，任意截面上的表明：稳定操作时，任意截面上的表明：稳定操作时，任意截面上的表明：稳定操作时，任意截面上的 Y YX X 呈线

43、性关系，上式呈线性关系，上式呈线性关系，上式呈线性关系，上式称为吸收塔的称为吸收塔的称为吸收塔的称为吸收塔的操作线方程操作线方程操作线方程操作线方程，操作线的斜率操作线的斜率操作线的斜率操作线的斜率L LV V称称称称为为为为“液气比液气比液气比液气比”。LX+VY =LXLX+VY =LX1 1 +VY +VY1 1化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社图图图图8-15 8-15 逆流吸收塔的操作线逆流吸收塔的操作线逆流吸收塔的操作线逆流吸收塔的操作线 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社例例例例8-58-5 填料吸收塔从空气填料吸收塔从空气填料

44、吸收塔从空气填料吸收塔从空气丙酮的混合气中回收丙丙酮的混合气中回收丙丙酮的混合气中回收丙丙酮的混合气中回收丙酮，用水作吸收剂。已知混合气入塔时丙酮蒸气体积分数酮，用水作吸收剂。已知混合气入塔时丙酮蒸气体积分数酮，用水作吸收剂。已知混合气入塔时丙酮蒸气体积分数酮，用水作吸收剂。已知混合气入塔时丙酮蒸气体积分数为为为为6%6%，所处理的混合气量为，所处理的混合气量为，所处理的混合气量为，所处理的混合气量为1400m1400m3 3/h/h，操作温度为，操作温度为，操作温度为，操作温度为293K293K，压力为，压力为，压力为，压力为101.3kPa101.3kPa，要求丙酮的回收率为，要求丙酮的回

45、收率为，要求丙酮的回收率为，要求丙酮的回收率为98%98%，吸收剂的用量为吸收剂的用量为吸收剂的用量为吸收剂的用量为154kmol/h154kmol/h，试问吸收塔底出口液组成，试问吸收塔底出口液组成，试问吸收塔底出口液组成，试问吸收塔底出口液组成为多少？为多少？为多少？为多少？解：解：解：解：化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社1.1.最小液气比的求取：最小液气比的求取：最小液气比的求取：最小液气比的求取：（体系服从亨利定律体系服从亨利定律体系服从亨利定律体系服从亨利定律）（三）吸收剂用量的确定（三）吸收剂用量的确定（三）吸收剂用量的确定（三）吸收剂用量的确定 由图可

46、知，在由图可知，在由图可知，在由图可知，在V V、Y Y1.1.Y Y2 2及及及及X X2 2已知的情况下，吸收操已知的情况下，吸收操已知的情况下，吸收操已知的情况下，吸收操作线的一个端点作线的一个端点作线的一个端点作线的一个端点A A已经固定，另一个端点已经固定，另一个端点已经固定，另一个端点已经固定，另一个端点B B则可在则可在则可在则可在Y YY Y1 1的的的的水平线上移动。水平线上移动。水平线上移动。水平线上移动。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社3.3.实际吸收剂用量的计算实际吸收剂用量的计算实际吸收剂用量的计算实际吸收剂用量的计算 求出求出求出求出 L

47、 Lminmin；再取再取再取再取 L=(1.1 L=(1.12.0)L2.0)Lminmin。2.2.最小液气最小液气最小液气最小液气比的图示：比的图示：比的图示：比的图示：化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社例例例例8 86 6 用清水吸收混合气体中的可溶组分用清水吸收混合气体中的可溶组分用清水吸收混合气体中的可溶组分用清水吸收混合气体中的可溶组分A A。吸收塔内的操作压。吸收塔内的操作压。吸收塔内的操作压。吸收塔内的操作压强为强为强为强为105.7 kPa105.7 kPa，温度为，温度为，温度为，温度为2727，混合气体的处理量为，混合气体的处理量为，混合气体的

48、处理量为，混合气体的处理量为1280 m1280 m3 3h h，其，其，其，其中中中中A A物质的量的分数为物质的量的分数为物质的量的分数为物质的量的分数为0.030.03，要求，要求，要求，要求A A的回收率为的回收率为的回收率为的回收率为9595。操作条件下的平。操作条件下的平。操作条件下的平。操作条件下的平衡关系可表示为：衡关系可表示为：衡关系可表示为：衡关系可表示为：Y Y0.650.65X X。若取溶剂用量为最小用量的。若取溶剂用量为最小用量的。若取溶剂用量为最小用量的。若取溶剂用量为最小用量的1.41.4倍，求每倍，求每倍，求每倍，求每小时送人吸收塔顶的清水量小时送人吸收塔顶的清

49、水量小时送人吸收塔顶的清水量小时送人吸收塔顶的清水量L L及吸收液组成及吸收液组成及吸收液组成及吸收液组成X X1 1。解解解解 则 L1.4Lmin45.5kmol/h 化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（四）塔径的计算（四）塔径的计算（四）塔径的计算（四）塔径的计算式中式中式中式中 D D塔径，塔径，塔径，塔径，mm；V Vss操作条件下混合气体的体积流量，操作条件下混合气体的体积流量，操作条件下混合气体的体积流量，操作条件下混合气体的体积流量，mm3 3/s/s；u u空塔气速空塔气速空塔气速空塔气速,按空塔截面计算的混合按空塔截面计算的混合按空塔截面计算的混合

50、按空塔截面计算的混合气体的线速度，气体的线速度，气体的线速度，气体的线速度，m/sm/s。化工单元操作化工单元操作吸收吸收化学工业出版社化学工业出版社（五）吸收塔高的计算（五）吸收塔高的计算 1.1.填料层高度的基本计算式填料层高度的基本计算式填料层高度的基本计算式填料层高度的基本计算式1.基本计算式：基本计算式：生产任务：生产任务：生产任务：生产任务：X X2 2，V V，Y Y1 1YY2 2，N NA A 对通过虚线范围对通过虚线范围对通过虚线范围对通过虚线范围dZdZ高度的溶质高度的溶质高度的溶质高度的溶质进行物料衡算：（进行物料衡算：（进行物料衡算：（进行物料衡算：（单位时间内）单位