化工原理下册吸收课堂笔记

1、化工原理第八章吸收概述一、吸收的目的和依据目的：（1）回收有用物质；（2）脱除有害物质组分；（3）制备溶液。依据：混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异。二、吸收的流程溶质一一A;惰性组分一一B;溶剂一一S。吸收过程的主要能耗在解吸上。三、溶剂的选择：技术方面：溶解度要高，选择性要强，对温度要敏感，容易解吸。经济及安全方面：不易挥发，较好的化学稳定性；价廉、易得；无毒、不易爆易燃。四、吸收的分类：物理吸收与化学吸收等温吸收与非等温吸收单组份吸收与多组分吸收低浓度吸收（直线）与高浓度吸收（曲线）相际传质过程单相传质速率方程气相主体界面：NAKG(PAPAi)KGP(yyi)NAKyP(yyi)Ky

2、PKg,Kg气相传质分系数，P总压。界面液相主体：NakL(CAiCa)kLC总(Xix)NAkx(xix)kxc总kL,kL液相传质分系数，c总一一总浓度。界面浓度亨利定律适用时，有解析法：NAky(yyi)kx(xix);联立求解得yi、xiyimxi图解法：画图相际传质速率方程假设亨利定律适用，1、以气相分压(PAPA*)表示总推动力NAKG(PAPAi)kL(CAiCA)111一=一十KgkGHkLNaKg(PaPa*),Kg气相总传质系数kmol/(m2sPa)2、以液相浓度（Ca*Ca）表示总推动力NaKg(Ca*Ca)工二2+HKT-kr+kGKl液相总传质系数m/ s比较之，有

3、kg=hkl3、以气相摩尔分率（yy*）表示总推动力NaKy(yy*)Ky气相总传质系数，kmol/(m2s)kykxKy=PKG4、以液相摩尔分率（x*x）表示总推动力NaKx（X*x）Kx液相总传质系数，kmol/（m2s）111一=+KkxmkvxxyKx=mKy,Kx=CMKL传质阻力分析1、传质阻力111一=一十KgkGHkL1_1HK;"k；+k；=,Kykykx11=+kxmky相际传质总阻力=气相（膜）阻力+液相（膜）阻力（界面处无阻力）2、气相阻力控制（气膜控制：总阻力气相阻力）条件:工？ _LKg HkL1 or kymkx（易溶气体的H很大、m很小）KvkvKg

4、结论：yyGXxCAiC强化方法：增加气相的湍动程度3、液相阻力控制（液膜控制：总阻力液相阻力）条件:X? HKl kG'限?1mky（溶气体的H很小、m很大）结论:KxkxyV、KlkLPa、Pa强化方法：增加液相的湍动程度低浓度气体吸收的计算特点低浓度：y1不大于10%1、G、L(kmol/s)为常量(传递忽略不计)2、等温吸收3、kx、ky为常数，=+m,ky和kx均是物性和流量的函数Kykykxy物料衡算Gy1Lx2Gy2Lx1G(yiv2L(xix2)吸收率：=G(y1y2)100%y也100%Gyiy1出口组成：y2=(1-)V1操作线和推动力1、逆流操作：GyLx2Gy?

5、Lx操作线方程：yx(y2Lx2)或yx(y1x1)°其中，上为液气比。GGGGG操作线上任一点描述了吸收塔内对应截面的组成操作线在平衡线之上一一吸收操作操作线在平衡线之下一一解吸操作操作线与平衡线之间的距离反应了推动力的大小:垂直距离气相推动力Vyyy*水平距离液相推动力Vxx*x改变操作线与平衡线的办法:增大L,使操作线上移；G增大体系的P和降低体系的使m，平衡线下移。2、并流操作Gy2Lx2GyLx操作线方程：yLx (y2 "LX2)或 yGGGx1)逆流时：推动力沿塔分布均匀；在两相进出口组成相同的情况下，逆流时的平均推动力大于并流。故，传质中：逆流优于并流。吸收

6、剂用量的确定G（yiy2）L（xix?）,气相所失二液相所得L、xi 经选择决定在吸收条件中：G、必、V2由生产任务确定；x2由工艺条件决定;最小液气比：（、）min。定义：针对一定的分离任务，塔内某截面处吸收推动为0,达到分离G程度所需塔高无穷大时的液气比。最小液气比：（1“江上Gx1*x2亨利定律适用时，x*幺，即有：（上九. mGYiy2x2当 x2。时，（G）mgyiy2Yi=m对于平衡曲线为特殊形状时，如图所示，以切点计算最小液气比。操作液气比：(L)G推动力完成一定白壬务的H解吸回收困难、操作费设备费故，需均衡考虑设备费与操作费。般情况下：=(1.1:2) G(-L).minG填料

7、层高度的计算一、基本计算式:NAky(yy*)气液两相传质一塔截面积，m2有效比表面积，M/rn3GdyLdxdGA(传递量)dG NAdA NAadV NAadHGdyNAadhLdxkya(yy*)dhGdyorkxa(x*x)dhLdxdxGdykxa x* xdhJ,dhkyayy*最终积分式:H-GkyaH-Lkxay1dyy2x1x2yy*dxx*xHogNogHolNol习惯上，将kx、ky和上吉合起来kya的单位kmolkxa的单位？3mskmolms气相体积总传质系数?一液相体积总传质系数二、传质单元数和传质单元高度1、传质单元数NTUNogy1-d-气相总传质单元数y2yy

8、*NOLx1-d液相总传质单元数x2x*xNgy1-d气相传质单元数y2yyiNOL"-d液相传质单元数x2Xix意义：以NOG为例:NOGyidyy1y2组成变化y2yy*(yy*)m平均推动力NOG、NOL反映了吸收分离过程的难易程度nog越大，吸收越难进行，反之亦然影响NOG的因素：物系的相平衡关系，及进、出口组成一个传质单元(NOG=1)的意义：Nogyb dyybyaya y y* (y y*)mybya(yy*)m如果气体流经一段填料层，其溶质组成变化(ybya)，恰好等于该段填料层内平均推动力(yy*)m时，则该段填料层为一个传质单元。2、传质单元高度HTUHog-气相

9、总传质单元高度，mKyaKxaHolL液相总传质单元高度，mHgG气相传质单元高度，mkyaHLJ液相传质单元高度，mkxa1一一一,传质的阻力Kya传质面积意义：Hog、Hol为完成一个传质单元所需的填料层高度，反应了设备效能的高低,Hog、Hol，设备效能影响因素：填料特性、流体物料、操作条件其他：变化范围小，0.15:1.5mHog、Hol随G、L的变化影响较小kyaG070.8,气膜控制：HogG0.3：02kyakxaL0.7：0.8,液膜控制：HolL0.3：0.2kxa三、传质单元数的计算1、平衡线为直线(1)对数平均推动力法NogyV2(yy*)my*-x也为直线。操作线y-x

10、为直线。假设平衡线yy*yNy1dyNOGqy2yy*y(yy*):x(y)为直线令ykyb则dykd(y)NOGyidyyy*yid(y)kyln/yiy2y2令VmViIny2工y2yiy2yilny2y2NogyiyV2同理，有Nxix2OLxmxXix2xm,xiIn1x2平衡线可不过原点。逆流、注意：对数平均推动力法适用于平衡线与操作线均为直线的情况,并流操作皆可。(2)吸收因数法y* g(x)假设平衡线:x f(y)y*mx逆流操作线:G .x L(y令A mGy?)mx2L/G 操作线的斜率Sm平衡线白斜率,Si mGA L吸收因数(对比：塔截面因数解吸因数iymx积分得:NoG

11、=SInKIs)；mx2s讨论:(1)mG反应了吸收推动力的大小:LLGLG推动力推动力为增大吸收推动力，应使实际操作时，取S=1时，平衡线S0.7:P操作线,NogNOGLG0.8(解吸因数)m,即S1.推动力处处相等Nog=Jyiy?y2mx2yim4(2) y1m"反映了溶质吸收率的高低，其越大，N°gOGV2mX2(3)吸收因数法适用于平衡线过原点，且逆流操作的情况。(4)液相总传质单元数：SymxNolSNogln(1S)-1勺s1SV2mX2逆流时，NogIn-y1ln1Sy21Sxmx2V2mx2并流:n=inog1-ln(1mx2sS1y2mx2Nog=二lny-mx2-Lln-y2S1y1mx1S1y1(下标2进口，下标1出口)2、平衡线部位直线而为曲线(1)图解积分法(平衡线曲率较大时采用)，以Nog=y1dy为例:y2yy*(2)近似梯级法(平衡曲率较小时采用)：一个梯级=一个传质单元HHogNogHolNol吸收塔的计算与操作物料衡算式：G(y1-y2)=L(X1-X2)相平衡方程：y*=f(x)吸收基本方程：HHogNogHolNol: