陈敏恒 化工原理 第八章（吸收）课件.ppt

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1、第8章气体吸收8.1概述一、吸收操作1、吸收目的（分离气体混合物）（1）回收混合气中的有用组分（2）脱除气体中有害组分2、工业吸收过程3、吸收操作物理依据混合物中各气体在某溶剂中溶解度的差异4、实施吸收操作必须解决的问题（1）选择合适的吸收剂（溶剂）（2）提供适当的设备（3）完成溶剂的再生（解吸）二、溶剂的选择1、技术要求（1）溶解度大（2）选择性高（3）溶解度对温度敏感，易解吸2、经济及安全要求（1）不易挥发（2）化学稳定性好（3）黏度小，价廉易得（4）无毒，不易燃、爆三、物理吸收与化学吸收化学吸收:利用化学反应达到吸收目的的操作化学吸收必

2、须满足：（1）反应可逆（2）反应速度快四、吸收操作的经济性1、吸收的操作费用包括：流动能耗、溶剂损失、解吸操作费用吸收操作的经济性决定于解吸操作2、常用的解吸方法升温、吹气、减压工业上常为升温、吹气共同进行五、气液两相的接触方式1、级式接触（板式塔）气液两相逐级接触，浓度跳跃式变化。2、微分接触（填料塔）气液两相连续接触，浓度连续变化。六、本章假定气相：惰性组分、溶质液相：溶剂、溶质8.2气液相平衡8.2.1平衡溶解度一、相平衡关系的表示方法溶解度曲线、平衡方程、表格法二、亨利定律当溶液浓度很低时，溶解度曲线为过原点的直线，可用直线方程表示。

3、均称亨利常数，称相平衡常数。三、亨利常数之间的换算—总压＿总摩尔浓度对稀溶液四、讨论1、在总压不太高（）时，相平衡关系和压力无关，故与总压无关，但因故2、对一般的物系，温度升高，气体溶解度减小,亨利常数增大，即8.2.2相平衡与吸收关系一、判断过程的方向吸收解吸二、指明过程的极限吸收过程的极限为平衡状态.即三、计算过程推动力过程推动力为实际状态与平衡状态的偏离程度吸收推动力解吸推动力例题：含溶质浓度的水溶液与含浓度为的气体接触，操作压强操作温度下亨利常数，试求（1）各为多少?（2）溶质的传递方向?（3）若过程中液相浓度保持不变,气相中的浓度最

4、低可为多少?解：（1）（2）或溶质A由气相向液相转移，为吸收过程过程推动力（3）达到极限时气体浓度最低为8.3扩散和单向传质一、相际传质过程（1）溶质由气体主体扩散至两相界面（2）溶质在界面上溶解（3）溶质由界面扩散至液相主体总过程速率取决于单相传质速率二、单相传质机理1、分子扩散：因分子的微观运动使该组分由高浓度处传递至低浓度处(流体无宏观运动)2、对流传质：流体的宏观流动导致的物质传递8.3.1双组分混合物中的分子扩散一、费克定理恒温恒压下的一维定态扩散费克定律表明：只要存在浓度梯度，必产生物质的扩散流即A的扩散流必伴有方向相反的B的扩散

5、流对双组分混合物：即扩散流与扩散流大小相等，方向相反二、分子扩散与主体流动定态传质中，厚度为的静止气体层，层内各处相等反向扩散（1）等分子反向扩散当液相能以同一速率向界面供应组分时,保持恒定：或通过截面的净物量为零.（2）单向扩散当液相不能向界面提供组分时，发生的是组分的单向扩散。例如：吸收在单向扩散中将产生主体流动扩散流：分子微观运动的宏观结果，纯组分主体流动：宏观运动，同时带有组分和注意：在单向扩散中依然存在三、分子扩散速率方程物料衡算：即主体流动速率等于净物流速率对组分物料衡算四、分子扩散速率的积分式（1）等分子反向扩散定态时：（）（2

6、）单向扩散漂流因子：单向扩散因存在主体流动而使为的倍数，其值恒大于1。当很低时，，其值接近1。8.3.2扩散系数扩散系数为物系的物性参数，与温度、浓度、压强、组分有关。由经验式可知：液体气体8.3.3对流传质流动流体与相界面之间的物质传递称对流传质一、对流对传质的贡献流动增加界面处的浓度梯度，强化了传质。二、对流传质速率气相与界面的传质液相与界面的传质三、传质分系数的无量纲关联式当流体在降膜式吸收器内流动，，时：8.3.4物质传递与动量、热量传递的类比8.3.5对流传质理论一、有效膜（双膜）理论1、界面两侧各有一层虚拟的静止层，称有效膜，全部

7、阻力集中在该两层静止层内2、有效膜内的传质为分子扩散传质二、溶质渗透理论三、表面更新理论例题：已知分子扩散时，通过某一考察面有四股物流：，则等分子反向扩散时：组分单向扩散时：8.4相际传质8.4.1相际传质速率（1）气相传质速率式：（2）界面的平衡方程：（3）液相传质速率式：一、相际传质速率方程解吸的速率方程为：二、传质速率方程的各种表达形式1、不同的推动力对应不同的传质系数2、不同的之间的换算可由平衡关系和单位（浓度）换算而得8.4.2界面浓度与传质阻力一、界面浓度为一直线平衡线：可用解析法或图解法求得界面浓度二、吸收过程的阻力分析（1）气

8、相阻力控制当时：称气相阻力控制讨论：1）2）（2）液相阻力控制当时：称液相阻力控制讨论：1）2）三、相平衡对传质阻力的影响传质阻力不仅与有关，还与相平衡关系有关许多