化工原理吸收教案

第八章 吸收

第一节 概述

一、基本概念：

吸收：是利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的一个单元操作。

二、吸收过程如下三、吸收操作的应用 四、吸收操作分类 五、吸收：

溶质A由气相转入液相；

脱吸传质：

溶质A由液相转入气相；

除了制取溶液产品等少数情况只需单独进行吸收外，一般都需要对吸收后的溶液继续脱吸，使溶剂再生，能够循环使用，同时也得到有价值的溶质。 六、吸收与解吸的操作流程

吸收剂的选择： 溶解度大，选择性好

第二节 吸收的基本理论

溶解度曲线： 溶质的平衡气、液相含量分别用分压和浓度表示时，平衡曲线又称为溶解度曲线； 1 温度低对吸收有利 2 压力高对吸收有利

图9－3 293K时几种气体在水中的溶解度曲线

亨利定律

在一定的温度和平衡状态下，稀溶液中气体溶质在气相中的平衡分压与其在液相中的摩尔分率成正比；用公式表示； p*=Ex

1 亨利系数E与温度有关，T↑E↑ ，溶解度↓，对吸收不利。 2 易溶气体E〈〈 难溶气体E

溶质在液相中的含量用摩尔浓度表示时（x=cA/C)：

P*=cA/H 易溶气体H >> 难溶气体H

溶质的平衡气、液相组成均用摩尔分率表示： y=m x 亨利定律适用于低浓气体。 六、思考题

工程上如何将溶质从吸收剂中释放出来？

第二节、吸收传质速率方程

（一）双膜理论

1、气液两相之间存在稳定的相界面，两侧各有一个停滞膜，A以分子扩散的方式通过此两膜；

2、在相界面处气液两相相互平衡；

3、两相之间传质阻力全部集中在滞流膜内。

（一） 相际传质速率方程

1．气膜吸收速率方程 以分压表示推动力 kG—以分压差为推动力

DP(p?pi)?kG(p?pi)?(p?pi)/(1/kG)气相给质系数，的NA?RTZGpBmkmol/m2?s?kPa;

kG?DPRTZGpBm

以摩尔分数差表示推动力

NA=ky(y-yi)= (y-yi) /(1/ky)

ky—以摩尔分数差为推动力的气相给质系数，kmol/m2?s;

2．液膜吸收速率方程 以摩尔浓度表示推动力

DCNA?(ci?c)?kL(ci?c)?(ci?c)/(1/kL)

ZLcsm

kL?DCZLcsm kL—以摩尔浓度差为推动力的液相给质系数，m/s;

以摩尔分率表示推动力

NA=kx(xi-x) = (xi-x) /(1/kx)

kx—以摩尔分数差为推动力的液相给质系数，kmol/m2?s;

3．界面浓度 NA=kG (p-pi) = kL(ci-c) 平衡关系：

pi = f ( ci ) 作图确定界面浓度

在低浓情况下，亨利定律适用，yi=mxi与

ky(y-yi)＝kx(xi-x)联立，可解出界面浓度yi与xi 4．总吸收系数及总吸收速率方程 1）、以 p-p*表示总推动力的总吸收速率方程 NA = KG(p-p*) = (p-p*) / (1/ KG) 气相吸收速率方程：

NA?kG(p?pi)?(p?pi)/(1/kG) 液相吸收速率方程：

NA?kL(ci?cL)?(ci?cL)/(1/kL) 平衡关系符合亨利定律：

NA??kL(ci?c)??kLH(pi?p*) ?(pi?p*)/(1/HkL)根据串联过程特点可得：

111??KGkGHkL 1/ 对易溶气体，H 值很大，1/HkL << 1/kG KG ? kG ;

传质阻力主要集中在气膜之内，吸收过程称为“气膜控制”。减小气膜阻力有利于强化吸收操作。

传质阻力主要集中在液膜之内，吸收过程称为“液膜控制”。减小液膜阻力有利于强化吸收操作。 2））、以 c*-c表示总推动力的总吸收速率方程

NA = KL(c*-c) = (c*-c) / (1/ KL) 3）、以 y-y*表示总推动力的总吸收速率方程 NA=Ky(y-y*)=(y-y*)/(1/Ky) 4）、以 X*-X 表示总推动力的总吸收速率方程 NA=Kx(x*-x)=(x*-x)/(1/Kx) 5）、速率方程说明

① 速率方程中吸收系数（或阻力）与吸收推动力单位必需统一； ② 在实际吸收计算中，上述各方程只能描述定态操作时吸收塔任一横截面上的速率关系；

③ 总传质系数K与分给质系数k和H等有关，k还与流速等有关，只有在低浓度吸收中，总系数K在整个吸收塔内才可近似当作常数处理。

④ 各速率方程计算的NA数值相同，低浓度吸收常用总速率方程，高浓度吸收必须使用分速率方程；

⑤ 自己写出其它浓度推动力的分传质速率方程和总传质速率方程； 四．

思考题

1）工程上气膜吸收常见还是液膜吸收常见？ 2）对于气膜吸收和液膜吸收，如何提高总传质系数？

第三节 吸收过程的计算

一、

物料衡算和操作线方程

低浓吸收的全塔物料衡算

G?yb?ya??L?xb?xa? 最小液气比

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