第八章气体吸收改.ppt

第八章 气体吸收 教学要求 § 8-1 气液相平衡 § 8-2 物料衡算关系 § 8-3吸收塔的计算 § 8-4吸收系数 § 8-5脱吸及其他条件下的吸收 本章小结 教学要求 ?重 点：传质速率方程，低浓吸收填料层高度的计算。 ?覆盖内容：分子扩散及涡流扩散的概念，菲克定律，一维定常分子扩散速率，等分子反向扩散，单向扩散，总体流动；浓度的不同表示法及其关系，模型，相内传质速率式；相平衡关系，传质的方向、限度和推动力、双膜模型及传质理论简介；相际传质速率式，传质阻力，气膜控制、液膜控制；吸收操作的基本概念，典型吸收设备与流程，吸收过程的相平衡关系（溶解度曲线，亨利定律），影响平衡的主要因素；吸收过程的物料衡算，操作线方程，吸收剂的选择及用量的确定，最小溶剂用量的概念；传质单元数及传质单元高度的概念，吸收因子（解吸因子）的概念，低浓吸收填料层高度的计算（平衡线为直线及曲线两种情况）；传质系数的测定与准数关联式；高浓度吸收的特点及计算的主要方程及步骤；非等温吸收的特点及平衡关系的确定。 § 8-1吸收过程的相平衡 § 8-4 吸收系数 例：已知吸收过程的平衡线和操作线如图，问当温度T↑ 时，平衡线和操作线如何变化？假设温度的变化对k的影 响可以忽略。 Y1 Y2’ Y2 X2 X1 L/V L/V T↑,m↑;假设设备不变， 即Z=HOGNOG=HOG’NOG’ 四、理论板层数NT的计算 1.理论板（级）：不处于相平衡状态的气液两相进行热、质传递后，离开时的两相满足相平衡关系。（传热阻力和传质阻力均为0） 填料塔：Z=NT×HETP； 板式塔：H=(NT/ET-1) ×HT。 HETP—等板高度，指相当于一块理论板传质效果的填料层 高度。经验公式求。HT—塔板间距；ET—全塔效率。 2.理论板NT的求取： A.图解法 NT的求取只需平衡关系、物料衡算关系，不需速率关系， 故比传质单元数法更简单。 a.操作线的求取（逆流） J—塔板序号。 已知条件：Yt,Yb,V,L,Xt 以虚线框为物料衡算范围， 对溶质组分作物料衡算。 x2 b.NT的求取 理论板可以取小数，但实际板不能为小数。 B.解析法 已知平衡关系：Y*=mX+B 推导思路：交替使用平衡关系、操作关系，其结果为： 与求NOG的吸收因子法比较： NT与A及(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)间的关系见下页图。 传质单元数法与理论板层数法的比较。 主要介绍：吸收系数的实验测定、经验公式、准数关联、 吸收系数与传热系数的比较： K KG、KL 总系数 ?1 、?2 kG、kL 膜系数 Q/S=K(T-t) NA=KG(p-p*)=KL(c*-c) 总速率方程 Q/S=?1(T-Tw)= ?2(tw-t) NA=kG(p-pi)=kL(ci-c) 膜速率方程 传热 吸收 吸收系数的因素影响：物系性质、设备结构、填料类型与尺寸、流体的流动状况、操作温度压强等。 获取吸收系数的途径：实验测定、选用适当的经验公式计算、选用适当的准数关联式计算。 Z=(V(Y1-Y2))/(KYa??Ym)? KYa= (V(Y1-Y2))/(Z ??Ym) 一.吸收系数的实验测定 GA（吸收负荷）：单位时间内塔内吸收的溶质量(kmol/s)；VP= Z ?：填料层体积(m3)；?Ym：塔内气相平均推动力。 ?总吸收系数 ?膜吸收 设法在另一相的阻力可以忽略不计或可以推算出来的条件下来进行。如测量用水吸收低浓度的氨气的体积吸收系数： 水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程 ?用水吸收氨：kGa=6.07?10-4G 0.9 W 0.39 .kGa：气膜体积吸收系数(kmol/(m3.h.kPa))；G：气相空塔质量流速(kg/m2.s)；W：液相空塔质量流速(kg/m2.s)。 条件：1）在填料塔中用水吸收氨；2）直径为12.5mm的陶瓷环行填料。 ?常压下用水吸收二氧化碳：kLa=2.57 U 0.96 kLa：液膜体积吸收系数(kmol/(m3.h.kPa))；U：喷淋密度（单位时间内喷淋在单位塔截面积上的液体体积(m3/(m2.h))。 条件：1）常压下填料塔中用水吸收二氧化碳；2）直径10~32mm的陶瓷环；3）U=3~20m3/(m2.h)；4）G=130~580kg/(m2.h)；5）21~27℃. 二.吸收系数的经验公式 1.吸收剂的选择原则 a.溶解度 吸收剂对于溶质应具有较大的溶解度，从而减少吸收剂的用量。 b.选择性 对溶质有较大的溶解度，而对混合气体中的惰性组分却基本不溶解。 c.挥发性低，操作温度下的饱和蒸汽压要低。 d.粘性尽可能的小。 e.化学稳定性、毒性、易燃性、发泡性、冰点、价格、 来源。 V、Y1、Y2或(?A)等一定，选择