化工原理 西北大学(共25页)

1、第七章吸收(xshu)概述(i sh)：一、传质分离(fnl)过程1. 概念：也称物质传递过程，指依靠物系中组分间的某种物性的差异，使组分从一相到另一相传递过程。 2. 传质分离的依据：混合物各组分在两相间平衡分配的不同二、传质单元操作的类型 1. (气体)吸收：选择一定溶剂 (外界引入第二相) 造成两相，来处理气体混合物。 2. (液体)蒸馏：对于液体混合物加热，使混合物内部造成两相，利用不同组分挥发性的差异，使得液体混合物分离3. (固体)干燥：对含一定湿分的固体提供一定的热量，使溶剂汽化，利用湿分压差，使湿分从固体表面或内部转移到气相，从而将含湿分的固体物料得以净化。一、吸收 1. 概念

2、：也称气体吸收，指藉气体中各组分在液体中溶解度的差异使气体中的不同组分分离的操作。溶质或吸收质:气体中能被液体溶解的组分称为溶质或吸收质，不被溶解的部分称惰性组分或载体。吸收时惰性组分保留在气相中，吸收过程就是溶质在气液相间的传质过程。 2. 吸收的分类： 物理吸收和化学吸收 单组分吸收和多组分吸收 等温吸收和非等温吸收高浓度吸收和低浓度吸收2. 吸收的依据混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。3. 吸收的目的分离混合气体以获得一定的组分；除去有害组分以净化或精制气体；制备某种气体的溶液；工业废气的治理。 二、解吸 1. 概念：也称脱吸，是吸收的逆过程，指使溶液中的易挥发性溶剂释放出来的操作过

3、程。一个完整的吸收流程应包括吸收和解吸两部分。3. 解吸方法与解吸剂常用解吸方法有升温、减压和吹气。常用解吸剂又称载体，有空气、水蒸汽及惰性气体等。3. 实现(shxin)吸收操作的方法溶剂(rngj)的选择，使其可选择地溶解分离某种有效成提供气液两相传质接触设备(shbi)，使溶质从 gl；再生溶剂，将解吸溶质后的溶剂循环使用。 4. 吸收剂(溶剂)的选择标准溶解度大；选择性高；再生容易；挥发性小；选择原则：经济、合理。粘度低；化学稳定性高；腐蚀性低；无毒、无害、价廉等。 7.1.3 吸收设备吸收设备中以塔设备最为常用，主要有两种：1. 板式塔：液体从塔顶流下，气体从板间孔内逐板上升，每板的

4、气液接触使溶质溶于吸收剂，溶质浓度( g、l 相)则成阶跃式变化。 2. 填料塔：液体沿填料表面下流，气体从填料间歇上升，g、l逆流接触，气液相连续变化。 气液相平衡 一、溶解度 1. 溶解度的概念平衡状态：恒定T、P下，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分接触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时的气液两相达到平衡。溶解度：也称平衡溶解度，指平衡时溶质在液相中的浓度。通常用单位体积(或质量)溶液中所含溶质物质的量(或质量)表示，单位为kmol溶质/m3溶液或 g溶质/kgH2O气体在液体中的溶解度表明了一定条件下吸收过程可能达到的极限程度，不同气体在同一溶剂中

5、的溶解度差异较大。2. 溶解度曲线平衡分压：指达平衡时气相中溶质的分压。平衡状态的自由度： FC.2=32+2=3 气体的溶解度与对应气体的分压 p、液相饱和浓度 x、操作条件下的T、P密切相关。即：当T、P定，溶解度=f(p)。二、气体溶解度的影响因素除与气体本身性质有关外，主要受操作条件T、P变化影响。一般加压或降温可提高气体的溶解度，有利于吸收；反之，降压或升温操作则利于解吸过程。二、亨利定律1. 亨利(hngl)定律的内容：总压不高 (1)；(2) 饱和液体(泡点进料，q=1)；(3) 气液混合 (0q1)；(4) 饱和蒸汽(露点进料，q=0)；(5) 过热蒸汽(q1)与过热蒸汽(q1

6、)；(2) 饱和(boh)液体(泡点进料，q=1)；(3) 气液混合 (0q1)；(4) 饱和蒸汽(露点进料，q=0)；(5) 过热蒸汽(q1)与过热蒸汽(q浮阀 泡罩；2. 压降： 泡罩 浮阀 筛板；3. 操作弹性： 浮阀 泡罩 筛板；4. 造价： 泡罩 浮阀 筛板；5. 板效率： 浮阀、筛板相当 泡罩。填料塔的结构 ：填料塔由塔体、填料和填料塔附件三部分组成 填料分类 ：按材料种类：分瓷质填料、金属填料、塑料填料等；按装填方式：分为整砌和乱堆两种。前者a 、n 、a /3 均大于后者，但小于前者；按形状分类：可分为环形、鞍形、波纹形及网体填料。板式塔与填料塔比较板式塔 适用于塔径较大；所需

7、传质单元数或理论板数较多；热量需从塔内移除；适于较小液量；适于处理有悬浮物的液体；板式塔便于侧线采出。填料塔适用于处理有腐蚀性的物料；填料塔压力降较小，适用于真空精馏；适用于间歇精馏或热敏性物料的精馏；适用于处理易发泡的液体。第十一章一、去湿的概念:在化工生产中，一些固体产品或半成品可能混有大量湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为去湿。二、去湿方法常用的去湿方法可分为以下三类： 1. 机械去湿：用于去除固体物料中大部分湿分，能耗低，适于物料的初步去湿； 2. 吸附去湿：用于去除少量湿分； 3. 供热去湿 ( 干燥 ) ：又称对流干燥，指向物料供热以汽按操作压力分:真空干燥、连续式（非稳态干燥）

8、二、按操作方式分间歇式（稳态干燥）传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电(电磁波、微波等)加热干燥冷冻(真空(zhnkng)干燥三、按供热方式(fngsh)分一、热、质同时传递过程(guchng)及分类 以传热为目的，伴有传质进行的过程，如热气的直接水冷；以传质为目的，伴有传热进行的过程，如空气调节的增湿。 例11-1温度t=40C、水汽分压pv=4.2kPa的湿空气与表面温度=35C的湿物料接触后，试判断接触瞬间的传热传质方向。相对湿度：在一定总压下，湿空气的水汽分压pv与同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。以表示湿度(湿含量)H：也称绝对湿度，是指湿空气中所含水蒸

9、汽的质量与绝干空气质量之比例11-2 湿空气中水的蒸汽分压pv=2.155kPa，总压P=760mmHg恒定，求：20 时的相对湿度 ； 若在保持该相对湿度不变的条件下将空气加热到50，湿度H变为多少？湿空气的比容(湿容积)vH：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气(绝干空气和水蒸汽）的总体积。湿空气的比热(br)(湿热(sh r)cH：简称(jinchng)湿比热(容)，指常压下将1kg干空气和其所带的H kg水汽温度升高1所需的热量。焓：也称湿空气的比焓，指1kg干空气与其所带Hkg水汽所具有的焓值之和。绝热饱和温度tas：空气绝热增湿至饱和时的温度。计算：例11-3在总压101.3kPa下

10、，空气的温度为20，湿度为0.01 kg水/kg干气。试求： 、td 、tw、pv、I ； 总压P与湿度H不变，将空气温度提高至50时的、td、tw、pv、I； 温度t与湿度H不变，将空气总压提高至120kPa时的； 若总压提高至300kPa，温度仍为20，每100m3原湿空气所冷凝出的水分量？ 干球温度t: 简称(jinchng)温度，是用普通温度计测得的湿空气的真实温度t湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹(bogu)，纱布保持湿润湿球温度tw: 湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定(wndng)的温度tw计算: 3. 露点td 定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠

11、时的温度。 计算：一、物料与水分的结合方式1. 结合(jih)水：指借助(jizh)(物理(wl)化学力与固体相结合的水分。2. 非结合水：指机械附于固体表面或堆积层空隙中的水分。平衡含水量（X*）：也称平衡水分，指一定的干燥条件(如恒t、)下，湿物料被干燥所达到的含水量的极限值。自由水分：能被指定状态空气带走的水分，即物料含水量大于该状态平衡含水量X*的那部分水量。例11-4 在常压25下，水分在ZnO与空气间的平衡关系为：相对湿度100%，平衡含水量X*0.02 kg水/kg干料；相对湿度40%， 平衡含水量X*0.007kg水/kg干料；现ZnO的含水量为0.25 kg水/kg干料，令其与25，40%的空气接触，求物料的结合水分、非结合水分、自由水分和平衡水分例11-5 在恒定条件下，将物料由干基含水量0.33 kg水分/kg绝干料干燥到0.09 kg水/kg绝干料，需要7h，若继续干燥至0.07 kg水分/kg绝干料，还需多少时间？已知物料的临界含水量为0.16kg水/kg绝干料，平衡含水量为0.05 kg水/kg绝干料。设降速阶段的干燥速率与自由水分成正比，预热段时间可忽略。比空气用量：每汽化1kg的水所需干空气的量。（单位空气消耗量）等焓干燥过程：湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵消，此时，空气的焓值也保持不变。