吸收剂的选择课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 吸收,本章要点,：,吸收过程的气液相平衡关系,传质机理,吸收速率,吸收塔的计算：物料衡算，吸收剂用量计算，塔径，填料层高度计算,第一节 概述,吸收定义,：,使混合气体与选择的某种液体相接触时,利用混合气体中各组分在该液体中溶解度的差异,有选择的使混合气体中一种或几种组分溶于此液体而形成溶液,其它未溶解的组分仍保留在气相中,以达到从混合气体中分离出某些组分的目的。,吸收塔,混合气体,溶液,尾气,吸收剂,一、吸收的依据和目的,依据：利用混合气体中各组分在液体中溶解程度的差异,溶解程度大的被吸收,难溶的则被留下了。,作用：,（,1,）原料气的净化。,（,2,）有用组分回收。,（,3,）制备有用溶液。,（,4,）废气治理。,二、工业吸收过程,必须解决问题：,1,、选择合适的吸收剂；,2,、提供合适的气液传质设备；,3,、吸收剂的再生循环使用。,吸收塔,解吸塔,三、吸收设备中气液两相接触方式,1,、板式塔,2,、填料塔,四、吸收操作的分类,按是否有化学反应分,:,物理吸收、化学吸收,按有无明显温度变化分,:,等温吸收、非等温吸收,按组分数分,:,单组分吸收、多组分吸收,按浓度分,:,低浓度气体吸收、高浓度气体吸收,本章主要讨论,:,低浓度单组分等温的物理吸收。,第二节 传质机理,一、相组成的表示方法,1,、,质量分率,w,和摩尔分率,x,定义：,混合物中某两个组分的质量,(,摩尔）比。,2,、质量浓度和摩尔浓度,定义：,关系：,3,、质量比和摩尔比,定义：混合物中某两个组分的质量（摩尔）比。,换算关系,4,、气体混合物,二、传质机理,（一）分子扩散和菲克定律,分子扩散：在一相内部有浓度差的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。,菲克定律,D,AB,:,扩散系数,m,2,/s,；,dC,A,/dz:,物质,A,的浓度梯度,kmol/m,4,;,J,A,:,分子扩散通量，,kmol/(m,2,s),（二）气相中的稳定分子扩散,1,、等分子反向扩散,2,、一组分通过另一停滞组分的扩散,（三）液相中的稳定分子扩散,液相中的扩散速度远远小于气相中的扩散速度，而且发生等分子反向扩散的机会很少，一组分通过另一停滞组分的较多见。,（四）扩散系数,均由实验测定。,（五）对流传质,1,、涡流扩散,凭藉流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。,2,、对流传质,发生在流动着的流体与相界面之间的传质过程。在滞流内层主要是分子扩散。在过渡层既有分子扩散,也有对流扩散。在湍流主体中主要是对流扩散,阻力很小,可以忽略,即认为浓度一致。,（六）吸收过程的机理,双膜理论,的基本论点如下：,1,在气液两流体相接触处,有一稳定的分界面,叫相界面。在相界面两侧附近各有一层稳定的气膜和液膜。这两层薄膜可以认为是由气液两流体的滞流层组成,即虚拟的层流膜层,吸收质以分子扩散方式通过这两个膜层。,2,全部浓度变化集中在这两个膜层内。,3,在相界面处,气液浓度达成平衡,即界面上没有阻力。,通过以上假设,就把整个吸收过程简化为,吸收质经过双膜层的过程,吸收阻力就是双膜的阻力。故该理论又称为双膜阻力理论。,一、气体在液体中的溶解度,在一定温度下,使某一定量气体与一定量液体溶剂在密闭容器中接触,溶质向溶剂中转移。经过足够长的时间,气、液相浓度不在改变,宏观上传质过程停止,达成平衡。微观上是气体进出液体的分子数相等,故称相际动平衡,简称相平衡。,达到平衡时,气相中溶质的压力称当时条件下的平衡分压,p,A,而液相中所含溶质气体的浓度既为当时条件下的气体在液体中的溶解度。,气体在液体中的溶解度表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。,溶解度曲线：,1,、,2,、,3,第三节 吸收的气液相平衡关系,二、亨利定律,当总压不高时,在一定温度下,稀溶液上方气体溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比,这就是亨利定律。,其表达式为,:p,*,=Ex,E:,亨利系数,由实验测定，单位与压强单位一致。,T,E,溶解度,在同一溶剂中，难溶气体的,E,值很大，易溶气体的,E,值则很小。,亨利定律的不同表达形式：,p,*,=c/H,H:,溶解度系数,单位,:kmol/(kN,m),H=,/Em,s,y,*,=mx,m:,相平衡常数,总压,P,一定时,y,*,=p,*,/P=(E/P)x=mx,m=E/P,T,p,m,溶解度,y,*,=mx,亨利定律是稀溶液定律,则,x,很小,1+,（,1-m,）,X=1,则,Y,*,=mX,二、相平衡与吸收的关系,1,、判断过程进行方向,x=0.05 y=0.1 y*=0.94x,y*=0.94,0.05=0.047 y,吸收,x*=0.1/0.94=0.106 x,吸收,x=0.1 y=0.05,y*=0.10.94=0.094 y,解吸,x*=0.05/0.94=0.053 1/k,L,H,，则,K,G,=k,G,吸收阻力主要集中在气膜中,这种吸收称为气膜控制。,例如,:,用水吸收氨,氯化氢气体,对于难溶气体,H,很小,H/k,G,75mm,（,L,W,）,min,=0.12m,3,/mh,如果限于生产条件,所采用的喷淋密度使润湿率低于上述规定数值时,就要增高填料层作为补偿,即按正常方法算出的填料层高度再除以填料表面效率,表,表,由图,7-31,查查得,此外,为保证填料润湿均匀,还应注意使塔径与填料尺寸之比大于,8,即选用填料不宜过大,以免使填料与塔壁之间存在额外空隙,而易于出现壁流现象,三 压力降,以图,7-30,计算,P,。,若,P,超出工艺要求时,则按,P,由图,7-30,反求气速,u,再重算塔径,D,普通常压塔,:,P=147-490Pa/m,填料层,真空塔,:,P,78Pa/m,填料层,四 填料高度,1,传质单元法,2,等板高度法,7-4,填料塔与板式塔的比较,1,操作范围,2,物料要求和清洗,3,温度要求装置的安装难易,4,规模,5,准确可靠性,6,造价,7,对易气泡的物系的适用情况,8,对物系的腐蚀性的适用情况,9,热敏性物系,10,板压降,耗能,11,对气膜控制的适用,填料塔的操作,鞍形填料塔液泛,鞍形填料塔正常操作,1,鞍形填料塔正常操作,2,鞍形填料塔正常操作,3,