分离工程_朱家文_第三章吸收

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1、吸收第七节复杂精馏塔的计算分离工程华东理工大学化工学院分离工程教学组2007年11月分离工程吸收分离工程分离工程第三章第三章吸收吸收分离工程吸收目目录录3．1吸收过程概述1.吸收操作的应用及工艺流程2.吸收操作的分类3.吸收过程的特点及微分接触理论3．3气液相平衡3．3．1．物理溶解时的相平衡3．3．2．伴有化学反应的吸收相平衡3．3．3．相平衡曲线及其比较分离工程吸收3．4．传质理论3．5．传质速率与传质系数3．5．1．物理吸收传质速率3．5．2．化学吸收传质速率与增强因子3．5．3．传质系数关联式3．6．化学吸收与增强因子1．化学吸收的分类及其判别2．化学吸收中液相传质速率的研究步骤3．

2、化学吸收增强因子的求取4.化学吸收与物理吸收的比较分离工程吸收3.7吸收过程的设计（A）工艺的确定1.气量、吸收率（净化度）吸收量2.最小液体流率，吸收流程的确定（B）工程计算1.塔径的计算2.塔高的计算1.低浓度气体吸收时的填料高度2.高浓度气体吸收时的填料高度3.化学吸收时的填料高度的计算4.多组分逆流吸收的填料高度—吸收因子法5.吸收过程的模拟计算分离工程吸收3．1．吸收过程概述1.吸收过程的应用及典型工艺流程化工生产中吸收过程的应用：1）获得液相产品2）气体混合物的分离3）气体的净化①原料气的净化②尾气的净化4）回收有价值的组分分离工程吸收典型工艺流程（1）吸收剂无需再生的流程使用对

3、象：主要用于制备液相产品。溶剂流程特点：吸收剂不再生，循环操作。应用实例：SO3+H2O（H2SO4）H2SO4（浓硫酸）原料HCHO+HO福尔马林2（NH）CO+CO+HO2NHHCO4232243CA分离工程吸收（2）吸收再生流程使用对象：气体的净化或回收；流程特点：至少有两个塔（吸收塔和再生塔）。净化气再生气Ⅰ①减压冷再生②气提冷再生③间接蒸汽热再生①减压冷再生流程再生气Ⅱ原理：通过改变P，改变相平衡，使溶质解吸。进气再生气Ⅲ实例：以碳酸丙烯酯为溶剂，脱除合成氨原料气中CO的过程。2工艺对气体净化度要求是过程经济性的关键分离工程吸收②气提冷再生流程原理：用惰性气体降低溶质在气相的分压促

4、使解吸；适用：溶质不必回收的场合或稀释溶质在气相的含量。问题：二次污染，资源的再利用。废气净化气泡沫蒸汽气体惰性气体分离工程吸收③间接蒸汽热再生流程原理：利用间接蒸汽升高温度，改变液面上活性组分的平衡分压，加速解吸速率；实例：化学吸收（可逆反应）热钾碱法吸收CO；2柠檬酸钠法吸收SO。2过程能耗是考核的关键指标。采用化学再生，转化为其他产品，或与其他工业过程有机结合是降低能耗的有效方法之一。分离工程吸收2．吸收操作的分类物理吸收（水、甲醇-CO）2依据吸收的机理可分成化学吸收（KCO-CO2）23物理化学吸收（甲醇-有机胺）★物理吸收的特点：极限：溶解平衡=f(T,P)达到平衡的速率：NA=

5、f(ΔC,KG)过程是可逆的，且热效应较小。★化学吸收的特点：极限：相平衡=f(T,P,反应组分B)达到平衡的速率：NA=f(ΔC,KG,Kr)由于有化学反应，过程热效应较大，必须热再生。★物理化学吸收的特点分离工程吸收3.吸收过程的特点及微分接触理论吸收与精馏操作的相同点：☆平衡分离过程☆热、质同传过程，由MESH方程求解吸收与精馏的不同点：吸收过程溶解进入气相(g)⎯⎯→⎯⎯液相(l)T(G)>TC精馏过程冷凝进入汽相(V)液相（L）T(V)

6、程反应与分离耦合；•气体热容小，液体热容大，溶质浓度较低，且存在溶剂汽化冷凝，过程的温度变化较小；•吸收操作多采用连续逆流接触式设备（如填料塔）；•研究的理论和方法不同─微分理论。分离工程吸收−d(Gy)=d(Lx)=NASdh=(Kxa)(xe−x)Sdh=(Ka)(y−y)dhG,yL,xye22hy1d(Gy)H=∫dh=∫y0y2KaS(y−y)yeSdhhx2d(Lx)H=∫dh=∫0x1KaS(x−x)y+dyxeLx2dxH=HOLNOL=∫KxaSx1xe−xG,yL,x11Ly1dy=HOGNOG=∫KyaSy2y−ye分离工程吸收3.3吸收相平衡GLGLT=T,P=P相平

7、衡时GLfˆ=fˆ(i=1,"c)ii3.3.1.物理溶解时相平衡1）低浓度理想溶液Pi=Hixi（H为亨利系数）i亨利定理变形：P=PyiiHHii或者yi=xi⇒yi=miximi=PPHiHP=C⇒P=H′CH′=iiiiiiCiMCM分离工程吸收关于H系数的几点说明：1、Hi=f(T、溶剂性质、溶质性质）2、pi一定，Hi越大，CAi越小；3、T↑，H↑，但CAi↓;4、Hi与溶液的组成、总压无关；5