环工原理教学课件：第08章 吸收.ppt

第八章,吸 收,第八章,吸收,第一节,吸收的基本概念,第二节,物理吸收,第三节,化学吸收,第四节,吸收设备的主要工艺计算,本章主要内容,第一节 吸收的基本概念,一、吸收的定义与应用,二、吸收的类型,本节的主要内容,混合气体分离最常用的操作方法之一。,定义：依据混合气体各组分在同一种,液体溶剂,中物理溶解度（或化学反应活性）的不同，而将气体混合物分离的操作过程。,本质上是混合气体组分从,气相到液相,的,相间传质过程,。,一、吸收的定义与应用,第一节 吸收的基本概念,液体溶剂,吸收剂,混合气体中能显著溶于液体的组分,溶质,几乎不溶解的组分,惰性组分,吸收后得到的溶液,吸收液,吸收后的气体,净化气,第一节 吸收的基本概念,净化有害气体：,湿式烟气脱硫：如用水或碱液吸收烟气中,SO,2,，石灰,/,石灰石洗涤烟气脱硫。,干法脱硫：喷雾干燥烟气脱硫：,SO,2,被雾化的,Ca(OH),2,浆液或,Na,2,CO,3,溶液吸收。,水、酸吸收净化含,NO,x,废气。,回收有用物质：,如用吸收法净化石油炼制尾气中的硫化氢的同时，还可以回收有用的元素硫。,能够用吸收法净化的气态污染物主要有：,SO,2,，,H,2,S,HF,和,NO,x,等。,NH3,苯。,吸收在环境领域中的应用,第一节 吸收的基本概念,处理气体量大，成份复杂，同时含有多种气态污染物；,吸收组分浓度低；,吸收效率和吸收速率要求高；,多采用化学吸收,如碱液吸收燃烧烟气中低浓度,的,SO,2,；,多数情况吸收过程仅是将污染物由气相转入液相，还需对吸收液进一步处理，以免造成二次污染。,吸收法净化气态污染物的特点（与化工相比）,第一节 吸收的基本概念,(1),按溶质和吸收剂之间发生的反应：,物理吸收：水净化含,SO,2,锅炉尾气,化学吸收：碱液净化含,SO,2,锅炉尾气,(2),按混合气体中被吸收组分数目：,单组分吸收：如用水吸收,HCl,气体制取盐酸,多组分吸收：碱液吸收烟气（含,SO,2,NO,x,CO,2,CO,等）,(3),按体系温度是否变化：,如果液相温度明显升高,非等温吸收,如果液相温度基本保持不变,等温吸收,单组分等温物理吸收是最简单和最基础的。,二、吸收的类型,第一节 吸收的基本概念,一、物理吸收的热力学基础,二、物理吸收的动力学基础,本节的主要内容,第二节 物理吸收,热力学讨论的是：,过程发生的方向、所能达到的极限及推动力。物理吸收仅仅涉及某一组分的简单传质过程。溶质在气液两相间的,平衡关系,是研究吸收热力学的基础。,一、物理吸收的热力学基础,第二节 物理吸收,（一）气液平衡和亨利定律,1.,气液平衡,液体,气体,溶质,A,溶解速度,溶质挥发速度,相际动态平衡,平衡分压,p,A,*,摩尔分数,y,A,摩尔比，,Y,A,.,饱和浓度,质量浓度，,A,物质的量浓度，,c,A,摩尔分数，,x,A,摩尔比，,X,A,如果温度和总压一定，溶质在液体中的溶解度只取决于溶质在气相中的组成。,气,-,液相平衡关系又称,溶解度曲线,第二节 物理吸收,摩尔比,=,溶质,mol/,溶剂,mol,2.,亨利（,Henry,）定律,在稀溶液条件下，温度一定，总压不大时，,气体溶质的平衡分压和溶解度成正比：,p,*,A,溶质在气相中的平衡分压，,Pa,；,x,A,溶质在液相中的摩尔分数；,E,亨利系数，,Pa,。,亨利系数取决于物系的特性和体系的温度。,亨利系数越大，说明气体越难以溶解于溶剂。,温度的升高，亨利系数是增大的。,气体在各种条件下的亨利系数通常可以在手册中查到。,第二节 物理吸收,（,8.2.1,）,典型气体在水中的亨利系数,25,时,E,(kPa,),CO 5.88,10,6,CO,2,1.66,10,5,H,2,S 0.552,10,5,SO,2,0.413,10,4,上述气态物质被水溶解的难易程度？,第二节 物理吸收,如果溶质的溶解度用物质的量浓度表示，则亨利定律可写为：,p,*,A,溶质在气相中的平衡分压，,Pa,；,c,A,溶质,A,在液相中的物质的量浓度，,kmol/m,3,；,H,溶解度系数，,kmol/(m,3,.,Pa),。,注意：亨利定律的不同表示方式和系数的单位、换算方法。,如果溶质在气液两相中的组成均以摩尔分数表示：,m,相平衡常数,第二节 物理吸收,（,8.2.2,）,（,8.2.3,）,相平衡是气液两相接触传质的极限状态。,1.,判断传质的方向,根据相平衡，计算平衡时溶质在气相或液相中的组成。,与实际的组成比较，可以判断传质方向。,实际液相组成,q,n,Lmin,吸收剂用量,吸收塔高度,第四节 吸收设备的主要工艺计算,（,8.4.5,）,（,8.4.6,）,（,8.4.7,）,