化工原理吸收.ppt

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1、第2章吸收一、吸收及其依据1、吸收：2、吸收依据：分离气体混合物的传质单元操作。各组份在液相中的溶解度不同。二、吸收过程吸收质（溶质）A；惰性组分（载体）B；吸收剂（溶剂）S；吸收液（A＋S）；尾气B＋A。三、应用1、分离气体混合物，获得某一组分；2、净化气体；3、制备溶液。四、吸收分类1、物理吸收；2、化学吸收；3、单组分吸收；4、多组分吸收；5、等温吸收；6、非等温吸收。五、吸收机理1、方向与限度取决于平衡关系气pAA＋B液xASApA>pA*时pA*与xA呈平衡2、与蒸馏比较1）同为分离均相物系的气－液传质操作；2）第二个物系蒸馏：产生气相直接得A、B。吸收：外界引入

2、气相不能直接得A、B，需二次分离。3）蒸馏：双向传质吸收：单相传质B、S停滞组份。六、脱吸：当pA>pA*时，进行着吸收逆过程－脱吸。2.1气体吸收的相平衡关系2.1.1气体的溶解度一、溶解度：A、BSACA*T、P一定，气体在液体中的饱和浓度。表明吸收过程可能达到的极限程度。二、温度对溶解度的影响单组份、组分数C＝3、（A、B、S）、相数Φ＝2。相律：F＝C－Φ＋2＝3－2＋2＝3CA*＝f(t、P总、PA）低压下,t一定CA*＝f(PA）三、不同气体溶解度差异（同一溶剂）举例：NH3、SO2、O2在水中的溶解度与pA*之间关系。溶液浓度一定，易溶气体pA*难溶气体pA*

3、同种溶质，T而溶解度结论：加压、降温对吸收有利。2.1.2亨利定律一、亨利(Henry)定律P总不高，T一定，p*=Ex(2-1)说明：1、p*、x、E（亨利系数，压强单位）xp*实际浓度平衡分压2、适用于t一定，理想溶液。E为该t下纯溶质p°;3、用于难溶、较难溶气体（或易溶稀溶液）；4、难溶气体，E为常数；5、E由实验测定，查手册（P78）；6、E＝f（T），TE（即TCA*),因此,难溶E,而易溶E二、Henry定律的其它形式1、说明：①C为体积摩尔浓度［kmol/m3]；②H为溶解度系数[kmol/kN.m］；③H～E关系：推导：1m3：溶质［kmol/m3]溶剂则

4、④H=f（T）TH易溶H难溶H2、y*=mx(2-5)说明：①m相平衡常数，无因次；②m～E：与y*=mx比较：③m实验值m=f(T)TP总m(x)不利。3、B、S摩尔量不变（基准）代入y*=mx：低浓度：XYp*=Ex(2-1)y*=mx(2-5)2.1.3吸收剂的选择1、溶解度；2、选择性；3、挥发度；4、粘性；5、其它。2.1.4相平衡关系在吸收过程中的应用1、判断传质进行的方向传质方向为：气相液相吸收反之，传质方向为：液相气相脱收总之，溶质传递的方向是趋于平衡的方向。2、确定传质的推动力3、指明传质过程进行的极限2.2吸收机理与吸收速率吸收glA扩散分子扩散涡流扩散

5、:流体分子无规则的热运动而传递物质。（静止或滞流）：靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质的。（湍流）2.2.1分子扩散与菲克（Fick）定律一、分子扩散1、概念在单相内部有浓度差的条件下，分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。简称扩散。2、举例AB传递方向：A、B各自沿着浓度降低的方向传递。推动力：浓度差。二、菲克（Fick）定律JA－物质A在Z方向上的扩散通量，kmol/(m2.s);－A的浓度梯度，kmol/m4;DAB－物质A在介质B中的分子扩散系数。负号－表明扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。A、B在Z方向互为相反值：而且，根据Fick定律：作业：P150－1、2

6、2.2.2气相中的稳定分子扩散一、等分子反向扩散pA1>pA2,pB2>pB1两容器T、P相同。精馏传递速率NA：在任意固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的物质量A［kmol/m2.s]。NA不涉及传递形式。推导NA计算式：1、现象2、传递速率NA(传质速率）NA＝JA稳定过程，NA为常数。因而也是常数，故pA～Z为直线关系。（2－15）0pA1ZpA2二、一组分通过另一停滞组分的扩散1、过程分析①JA＝－JB（分子扩散）②总体流动：A、B两种物质并行的递补运动。③单向扩散与等分子反向扩散的区别等分子反向扩散：NA＝JA单向扩散：NA＝JA＋总体流动2、NA计算式N－总

7、体流动的通量，［A、B总物质量／m2.s］；其中，A、B的通量各为：若扩散在气相：积分:0zpB1pB2解得：故则：式中：1、2两截面上物质B分压的对数平均值，kpa。－漂流因数，无因次。说明：①与(2-16)比较,多P/PBm,使NA(pB)③(2-16)式适于精馏；（2－20）式适于吸收。pAP≈pBm总体流动≈0②pA2.2.3液相中的稳定分子扩散2.2.4扩散系数一、D物理意义单位浓度梯度下的扩散通量。反映某组分在介质中扩散的快慢。二、复杂之处①至少有两种物质,有多种配合方式；②随温度变化较大；③与总压（气