第五章传质过程及塔设备教材ppt课件.ppt

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1、第五章传质过程与塔设备5.1传质过程及塔设备简介5.2气体吸收5.3液体的精馏5.4新型传质分离技术与特殊分离过程简介本章学习目的及要求本章主要学习传质过程基本规律，包括气体的吸收和液体的精馏。气体的吸收1．熟练掌握吸收相平衡基本规律；2．掌握吸收双膜理论，吸收速率方程；3．掌握填料吸收塔的有关计算；4．了解主要吸收设备的性能。本章重点及难点气体的吸收1.双膜理论—吸收速率方程2.亨利定律、物料衡算和吸收速率方程—填料塔的计算（1）吸收剂用量的计算（2）填料层高度的计算5.1传质过程及塔设备简介物质以扩散方式从一处转移到另一处的过程，为传质过程。单相传质：仅在一相中发生的物质传递。相

2、间传质：通过相界面的物质传递。传质常伴随有化学反应过程，广泛应用于混合物的分离操作。1.传质过程类型一、流体相间的传质过程气相—液相：气体的吸收，液体的精馏等。液相—液相：液—液萃取。二、流—固相间的传质气相—固相：固体干燥，气体吸附等。液相—固相：液体结晶，液体吸附，固体浸取等。2、传质过程的共性（1）传质的方式与历程扩散方式分子扩散：物质靠分子运动转移扩散，静止或滞流流体中的扩散。涡流扩散：流体的湍动和旋涡产生质点位移。历程：一相主体扩散—该侧相界面—另一侧相界面—另一侧主体高浓度低浓度（2）传质过程的方向与极限极限：一定条件下，处于非平衡状态的两相体系内组分会自发进行质量传递，

3、最终达平衡状态—极限。条件的变化可破坏原有的平衡状态。一定条件下，两相体系必然存在一个平衡关系。方向：物质在A相的实际浓度大于其在B相实际浓度所对应的平衡浓度时，由A相向B相传递。反之由B相向A相传递。相等时，体系处于动态平衡。传质的方向：以氨气吸收为例相平衡的方向密闭容器水（溶剂）氨气(浓度高)＋空气(惰性气体)(溶质，被吸收组分)氨气（浓度低）＋空气传质的极限：相平衡推动力：在两相分配中，偏离平衡的程度总压溶质（A）分压与溶液中A的浓度成平衡的气相分压亦可用浓度差表示动力密闭容器水（溶剂）氨气(浓度高)＋空气(惰性气体)(溶质，被吸收组分)氨气（浓度低）＋空气吸收解吸平衡吸收推动

4、力传质过程推动力与速率两组分在两相分配偏离平衡状态的程度便是传质过程推动力。推动力形式可以是压力差、浓度差等。推动力形式不同，传质系数不同，速率方程形式不同3.塔设备简介填料塔1.结构:液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。气液传质设备气相为连续相液相为分散相液体由上往下流动时，由于塔壁处阻力较小而向塔壁偏流，使填料不能全部润湿，导致气液接触不良，影响传质效果，称之为塔壁效应。塔壁效应2.填料不锈钢波纹填料阶梯环共轭环拉西环波纹填料鲍尔环塑料波纹填料3.填料塔内的流体力学状况

5、持液量气体通过填料层的压降液泛气速气液分布填料层的持液量：是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积。填料层的压降：空塔气速：是指按空塔计算得到的气体速度。在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。压降的影响因素：1.填料层压降与液体喷淋量L及气速u有关。2.在一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也越大。将不同液体喷淋量下的单位填料层的压降Δp/H与空塔气速u的关系标绘在对数坐标纸上，称为填料操作压降线。L=0，即气体通过干填料层时Δp／H～

6、u呈直线关系，直线的斜率为1.8—2.0。表明Δp／H与u的1.8～2次方呈正比，气流状态为湍流。气速增大至某值时，液体流动受到两相流体间摩擦力的阻碍，填料层的持液量随气速的增加而增加，此现象称拦液现象。将开始拦液的转折点称载点，载点对应的空塔气速称载点气速，图中A点。与干填料相同载点斜率加大，两相湍动程度加剧，塔内持液量不断增多，液体充满整个塔空间，导致压降急剧升高。液体由分散相变为连续相，气体由连续相变为分散相，以鼓泡状通过液层,把液体带出塔顶，塔操作不稳定，此现象称液泛。开始发生液泛的转折点为泛点，相应的空塔气速称泛点气速，图中B点。泛点影响泛点气速的因素：填料特性、流体物性、

7、气液的流量等。实际操作气速常取泛点气速的50％～85％。出现液泛现象时，不管是板式塔还是填料塔，均应停止或减少进料量，稍减少蒸气，降低釜温，停止塔顶采出，进行全回流操作，使涌带到塔顶或上层的难挥发组分慢慢流回到塔釜或塔下的正常位置。5.2气体的吸收1概述2吸收的相平衡3吸收速率（重点）4填料吸收塔的计算（重点、难点）5填料塔6分离气均相系的新技术1、概述（Introduction）利用混合气体中各组分(co在液体中溶解度的差异而分离气体混合物的单元操作称为