化工原理课件5-1节.ppt

《化工原理课件5-1节.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、本章重点及难点内容吸收传质的气液相平衡及亨利定律扩散传质及理论基础两相间的传质及吸收传质速率方程吸收塔的操作计算5.吸收1吸收吸收的定义吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。A、B和S的定义5.1概述吸收塔解吸塔工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备。5.1概述2吸收吸收的工业应用分离混合气体：这是最主要的应用；气体净化:对有害的气体混合物，利用某种溶剂吸收其中的有害物质；制备液体产品：利用氯化氢吸收制备盐酸，用93％的硫酸吸收SO3制备浓硫酸。吸收的分类

2、按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。5.1概述3吸收相平衡关系——恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。气液组成的表示方法摩尔数法：气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y、x摩尔比法：气液两相中惰性组分的量不变5.2吸收的相平衡关系4吸收气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱

3、和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响：加压和降温对吸收有利；升温和降压对脱吸有利。5.2吸收的相平衡关系5吸收亨利定律条件：恒温、总压不高（<5×105Pa）、稀溶液的气液平衡状态。相平衡的关系式：pe=E∙x比较：理想溶液——拉乌尔定律pe=Pas∙x其中Pas为该温度下纯溶质的饱和蒸气压因此对理想溶液——E=Pas，实际溶液的E值一般通过实验测定或查相关的技术手册。温度升高，E值增大难溶气体的E值大，易溶气体的E值小

4、5.2吸收的相平衡关系6吸收其他的表达形式：pe=c/Hye＝m∙x当稀溶液中液相溶度极低时，有Ye≈m∙X5.2吸收的相平衡关系7吸收5.2吸收的相平衡关系实际溶液的相平衡常数E、c、H和m等随温度和总压变化，因此平衡曲线为“曲线”。稀溶液（低浓度）的E、c、H和m等数值随温度和总压的变化很小，可视为常数，因此平衡曲线为“直线”（曲线的一段）。8吸收吸收过程的推动力吸收的推动力：（某相的）实际浓度和（达到气液平衡时该相的）平衡浓度之间的差值。推动力的绝对数值：>0——吸收；＝0——平衡（过程进行的极限）<0——解吸推动力的多种表达方式：Δ

5、Y＝Y－Ye，ΔX＝Xe－X；Δp＝p－pe，ΔC＝Ce－C；Δy＝y－ye，Δx＝xe－x；5.2吸收的相平衡关系9吸收一：物质在相间的传递步骤一般说物质从一相传递到另一相的过程可以分为三步：（1）物质从一相主体扩散到两相的界面；（2）在界面上物质从一相转入另一相（平衡）；（3）物质从界面的另一相向其主体扩散。二：相内传质相内传质的方式：宏观物质的流动传质和微观的物质扩散扩散方式——分子扩散和涡流扩散（类似“传导和对流传热”）宏观流动时涡流扩散的存在传质的类型：等分子反向扩散一组分通过另一静止组分的扩散对流扩散5.3吸收的传质理论基

6、础10吸收5.3吸收的传质理论基础举例说明：只要浓度差△C存在,就会有分子扩散引起的物质传递。如果静止的流体中存在浓度差(△C)，由于分子扩散的原因，物质从高浓度地方扩散到低浓度的地方。在层流的流体中，如果与垂直的方向存在浓度差(△C)，亦可由高C向低C方向扩散。在任意涡流扩散的流体中，只要存在△C，也将有物质通过分子扩散从高C处→低C处，扩散机理除分子扩散外，主要是依靠涡流扩散。11吸收相内传质计算费克（Fick）定律（类似于牛顿粘性定律和傅立叶定律）JA：A的分子扩散通量，kmol/(m2∙s)负号：是指该扩散沿着A浓度降低的方向进行

7、尽管分子热运动的速度很大，但由于分子间的频繁碰撞使分子不断改变其热运动方向，所以物质沿某一特定的方向的扩散速度却很小。5.3吸收的传质理论基础AB扩散实验条件：恒温、恒压，总浓度保持不变12吸收DAB：物质A在介质B中的扩散系数，m2/s对确定的某混合物而言，DAB是一种物性常数，它只与系统的温度和压力有关。液体中的DAB比气体中的小得多。等分子反向扩散举例：两组分的精馏过程是等摩尔反向扩散的典型例子。在该过程中(如甲苯-苯体系),易挥发的组分从Liquid→gas相传递,难挥发组分则从gas→Liquid相传递。若两种组分的汽化潜热r相同

8、，那么1mol难挥发组分从气相冷凝传入液相时所放出的热量恰好使1mol易发挥组分从Liquid→gas。这样，在气、液两相中这两种组分就形成了等摩尔反向扩散。5.3吸收的传质理论