《气体吸收》PPT课件

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1、第四章气体吸收4.1汽液平衡4.2吸收和解吸过程4.3多组分吸收和解吸的简捷计算法4.4化学吸收吸收操作的类型：化学反应吸收温度单组分吸收多组分吸收相对溶解度吸收量汽液接触方式吸收过程分类物理吸收化学吸收喷淋吸收鼓泡吸收降膜吸收等温吸收非等温吸收贫气吸收富气吸收恒摩尔流恒温操作4.1汽液平衡4.1.1物理吸收的相平衡适用条件：溶质与溶剂中不发生解离、缔和及化学反应，且为稀溶液。压力高时不适用。普遍化亨利定律对溶质气液两相达到平衡二元系统，溶解平衡关系服从下方程理想溶液低压下4.1.2伴有化学反应的吸收相平衡溶质的溶解度既服从汽液平衡关系，

2、又服从化学平衡关系。亨利定律只反应气相中P2与液相中未反应的溶质浓度的关系。化学反应的溶解度大于物理过程的溶解度设溶质A与溶剂中的B发生反应HAKa理想溶液Kγ=1相平衡关系4.2吸收和解吸过程4.2.1吸收和解吸过程流程4.2.1.1单纯吸收工艺流程4.2.1.2伴有吸收剂再生循环的吸收—解吸流程用蒸汽或惰气的蒸出塔的吸收流程吸收塔蒸出塔尾气吸收剂吸收液原料气体蒸出用气体蒸出气用再沸器的蒸出塔的吸收流程吸收液补加吸收剂吸收塔再沸蒸出塔尾气原料气体蒸出气用蒸馏塔的吸收流程吸收液补加吸收剂吸收塔再沸蒸出塔尾气原料气体吸收质4.2.2多组分吸

3、收和蒸出过程分析4.2.2.1吸收和蒸出过程的设计变量数和关键组分吸收塔Nx：吸收剂C‵+2原料气C+2压力等级数N和C+C‵+4+NNa：串级单元数1蒸出塔Nx：蒸出剂C‵+2吸收液C+2压力等级数N和C+C‵+4+NNa：串级单元数1Na的指定：操作型计算：指定N设计型计算：指定一个关键组分分离要求4.2.2.2单向传质过程精馏过程：双相传质过程吸收过程：单相传质过程——不能视为恒摩尔流（图4-7a）流量L和V从上向下↑；蒸出过程：单向传质过程L和V上到下↓，恒摩尔流假定不成立。4.2.2.3吸收塔内组分分布分布曲线（图4-7c、d）

4、：从物系挥发度看C1、C2最大，进塔几乎不被吸收，塔顶稍有变化。C5、C4最小，进塔立即吸收，上部几乎不变。C3适中，上段吸收快，在塔某板出现最大值。一般情况：1.不同组分在不同段吸收程度不同2.难溶组分（LNK），一般只在靠近塔顶几级被吸收，其他级吸收较小；易溶组分（HNK），一般只在靠近塔釜几级被吸收。3.关键组分在全塔范围内被吸收。4.2.2.4吸收和解吸过程的热效应每板温度Tn由于溶解热大，Tn与溶解吸收量有关，难预测，不能用泡、露点方法计算Tn，要用热量衡算求Tn。吸收液体温度沿塔向下↑；蒸出使液体温度沿塔向下↓。吸收释放Q在液

5、体和气体的分配与LMCP，L和GMCP,V有很大关系。（1）若LMCP，L>>GMCP,V，Q传给L，塔顶尾气温度与进塔吸收剂温度相近，Q用于提高L的温度；在塔底，高温吸收液加热进塔气体，使部分Q返回塔内，气体T分布出现极大值。（2）若LMCP，L≈GMCP,V，且有明显的热效应，则出塔尾气和吸收液的温度分别大于其进口温度。（3）若LMCP，L<

6、吸收放出热量→加热液体→吸收剂汽化→冷却液体——塔中部出现温度极大值2.溶解热的影响溶解热大，温度变化大，对吸收率影响大a、温度升高，相平衡常数大，吸收推动力小。b、由于吸收过程要放热，使汽液温差大，除发生传热过程外，还有传质过程发生。——复杂性大吸收和精馏的对比：操作类型吸收精馏任务分离气体混合物分离液体混合物分离依据溶解度不同相对挥发度不同传质过程单向g→l双向g↔l板上汽液状态气相过热，液相过冷气、液相为饱和状态进料位置气相自塔底入，液自塔顶入原料液塔中部加入产品塔顶得产品，吸收液需进一步分离可在塔顶塔底分别得到产品关键组分1个2个

7、Na1个5个4.3.多组分吸收和蒸出的简捷计算法4.3.1吸收过程工艺计算的基本概念4.3.1.1吸收、解吸作用发生的条件吸收解吸吸收剂L0x0尾气V1y1吸收液LNxN原料VN+1yN+1N14.3.1.2吸收过程的限度塔顶塔底4.3.1.3吸收过程的平衡级4.3.1.4吸收过程的计算内容若离开某级的气体混合物和吸收液达到平衡，则此吸收塔级称为一个平衡级。已知：关键组分的分离要求求：详细计算还求吸收因子和蒸发因子4.3.2吸收因子法4.3.2.1哈顿-富兰格林方程的推导（1）基本方程①物料平衡Vnyi,nLn-1xi,n-1Vn+1yi

8、,n+1Lnxi,nn②相平衡(2)推导过程（略）哈顿-富兰克林方程讨论：⑴式的左端⑵Horton-Franklin方程关联了吸收率、吸收因子(液气比，K)和N⑶该式适用于所有组分和所有平衡级