化工原理下册第一三节

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1、袁诗海主讲扬州大学化学化工学院二O一O年三月下册化工原理目录第八章气体吸收第九章液体精馏第十章气液传质设备第十一章液液萃取第十二章其它传质分离方法第十三章热、质同时传递的过程第十四章固体干燥第八章气体吸收第一节概述第二节气液相平衡第三节扩散和相际传质第四节低含量气体吸收第五节高含量气体吸收第六节化学吸收第一节概述一、吸收过程目的：气体混合物分离二、过程实施与经济性应用：（1）制取液体产品如三酸制备依据：溶解度差异（3）除去有害成分以净化气体环保中废气治理（2）回收有价值的物质如煤气中取苯1、过程实施——吸收与解吸流程：煤气脱苯较大溶解

2、度、较好选择性、溶剂易于再生3、设备—塔设备为主填料吸收塔—微分接触式①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分②实现气体混合物分离应解决的问题选择合适的溶剂提供适当的传质设备溶剂的再生2、溶剂选择：蒸汽压小，化学性质稳定，低粘度，无毒价廉板式塔—级式接触定态操作：连续非定态操作：间歇化学吸收：CO2+2NaOH+H2O===Na2CO3不易再生，即无可逆性5、吸收操作的经济性4、物理吸收和化学吸收物理吸收：K2CO3+H2O+CO22KHCO3反应速率快，吸收率大，有可逆性化学吸收利用化学反应而实现吸收的操作吸收操作费用能量

3、消耗——气液两相运行的动力消耗溶剂损失——溶剂的挥发和变质溶剂再生费用—是吸收操作经济性的体现三、本章讨论要点1、单组分物理吸收3、填料吸收塔的设计与操作2、微分接触设备——填料塔本章重点：填料吸收塔的塔高计算难点：传质过程有关概念第二节气液相平衡比较：传热吸收冷热流体间的热量传递、气液两相间的物质传递推动力是两流体间的温度差两相间的浓度差?过程极限温度相等两相浓度差相等？一、平衡溶解度1、溶解度曲线在一定温度下，平衡时溶质在气相中的分压pe与液相中的摩尔分率x间的关系曲线。若气相中p一定时t下降则x升高若t一定时，p升高则x也升高P

4、4，图8—3，p-x曲线，说明低温高压对吸收有利在于气液之间的相平衡不同于冷热流体之间的热平衡。2、亨利定律相平衡关系数学描述（1）三种表达形式（1）（2）（3）m又称相平衡常数，便于数学描述（反映了相平衡本质）E、H、m为亨利常数E单位：同压强单位kpaH单位：kpa/kmol·m-3m单位：无单位（2）亨利定律中三个常数之间的相互转换由(1)、(2)式由(1)、(3)式以1m3溶液计算（3）讨论a、E、m、H的数值越小，溶质的溶解度越大b、在总压不太高（5atm或0.5MPa）E或H仅与温度有关与总压P无关E=f（t）H=f（t）

5、c、若总压一定时，t↑、E↑、x↓低温有利于吸收若y一定，总压不同意味着分压不同，总压↑、X↑总压的提高对吸收有利P6、图8-5t↓d、以平衡分压表示的数学式反映相平衡的本质以ye=mx表示则便于计算E↓、H↓、m↓X↑m除与温度有关外，还与总压有关二、相平衡与吸收过程关系1、判断过程进行方向当气体中p>pe（或y>ye）时，吸收过程不断进行，直至p=pe，达到相平衡，当pe>p时则液相中吸收质向气相中扩散，即解吸。思考题：如图，1atm，20℃稀氨水相平衡方程，ye=0.94x试判断过程进行的方向y=0.1、x=0.05均为气液相实

6、际浓度,与x=0.05液相相平衡的气相浓度为：ye=0.94×0.05=0.047,可见实际气相浓度y>平衡气相浓度ye。因此,两相接触时将有部分氨自气相进入液相，发生吸收过程。从另外一个角度分析，该吸收过程可理解为：与实际气相浓度y成平衡的液相浓度即xxe,此时液相中部分氨将转入气相发生解吸过程注意点：要搞清实际浓度与平衡

7、浓度，二者不能混淆2、指明过程的极限塔底：当减少溶剂用量，x1浓度必增大，但即使用量再少，x1液不会无限增大，其极限浓度是气相浓度y1的平衡浓度x1e，即x1max=x1e=P=pe或y=ye（相平衡）时是吸收过程的极限塔顶：当吸收剂用量很大，而气体流量较小时，出口气体y2↓即使在无限高塔内进行逆流吸收，y2min=y2e=mx2结论：相平衡关系限制了吸收溶剂离塔时的最高浓度，以及气体混合物离塔时的最低浓度。3、计算过程推动力平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气体的吸收与解吸。推动力为实际浓度与平衡浓度的偏离程度由图可

8、见吸收推动力并非（y-x）而是y-ye或xe-x即实际浓度与平衡浓度的偏离程度（y,x）y-yexe-x塔内某一截面处ye=mx实际浓度平衡浓度气相浓度y液相浓度x解吸推动力以液相浓度差表示吸收推动力以气相浓度差表示的吸