吸收的基本知识

吸收技术

第五组

组长：卢圆圆

组员：吴志益曹润虎

瞿宏凯徐艳任务常州亿化集团欲设计以设备，用于脱除混合于空气中的氨气。混合气的处理量如下，其中含有氨5%（体积分数），要求塔顶排放出的气体中氨的含量不超过0.05%（体积分数），采用清水进行吸收，已知氨在水中的溶解度系数为H=0.72Kmol/m3.kpa，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。体积吸收总系数Kga=0.0615G0.9.W0.39进行计算。操作条件;常压，常温（20℃）填料：自选年生产时间：300天，24小时运行第五组：3800m³/h吸收过程的基本概念和基本知识基本概念吸收操作：利用气体混合物中各组分在该液体中溶解度的差异，实现气相各组分的分离。吸收质：气体中能溶于溶剂的组分称为用A表示；吸收尾气：吸收塔顶排出的气体，主成分为B以及残余溶质A吸收液：吸收塔底引出的溶液称为吸收液，其成分为溶剂S和溶质A惰性气体：基本上不溶于溶剂的组分统称。惰性气体可以是一种或多种组分。用B表示

A+B混合气即吸收尾气

S溶剂

A+S叫吸收液

A溶质

B叫惰性气体基础知识相组成：混合物中两组分的物质量之比，称为摩尔比，可以用来表示相组成溶解度：平衡状态下液相中的溶质的浓度称为气体在液体中的溶解度或平衡浓度推动力：通常以气液两相的实际状态与相应的平衡状态的偏离程度表示吸收推动力吸收剂、温度T、P一定时，不同物质的溶解度不同。对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。加压和降温对吸收操作有利。亨利定律：（1）亨利定律内容：

当总压不高时，在一定温度下气液两相达到平衡时，稀溶液上方气体溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分数成正比。（2）亨利定律表达式：E：亨利系数，随物系而变化。当物系一定时，E随温度而变化。温度升高，E值增大，即气体的溶解度随温度的升高而减小。由实验测定，一般易溶气体的E值小，难溶气体的E值大。（3）亨利定律其他表达形式：①溶质在液相中的浓度用摩尔浓度表示（kmol/m3），在气相中的浓度用分压表示：式中H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）；c——溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3

H值越大，溶解度越大。（3）亨利定律其他表达形式：

②溶质在气液两相的浓度均用摩尔浓度表示

：式中m——相平衡常数，无因次；

y*——相平衡时溶质在气相中的摩尔分数。对于一定的物系，相平衡常数是温度和总压的函数。当总压P一定时，温度升高，E值增大，m值也随之增大；温度一定时，总压P增大，E值不变而m值减小。可见：降温和加压有利于吸收，升温和减压有利于解吸。

（3）亨利定律其他表达形式：③气液两相浓度均用摩尔比表示

：

当溶液浓度很低时，可简化为：吸收传质机理：1.传质的基本方式（1）分子扩散：物质在一相内部有浓度差异的条件下，由流体分子的无规则热运动而引起的物质传递现象。菲克定律式中NA——组分A的分子扩散速率，kmol/(m2·s)；CA——组分A的浓度，kmol/m3；Z——沿扩散方向的距离，m；D——扩散系数。表示组分A在介质B中的扩散能力，m2/s。D是物质的物理性质之一。值越大，表示分子扩散越快。吸收传质机理：1.传质的基本方式（2）涡流扩散：在有浓度差异的条件下，物质通过湍流流体的传递过程。涡流扩散速率比分子扩散速率大得多。（3）对流扩散：湍流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散两种传质作用过程。De不是物质的物性常数，与湍动程度有关，且随位置而不同吸收传质机理2.双膜理论（1）双模理论模型吸收传质机理2.双膜理论（2）双模理论要点①在气液两流体相接触处，有一稳定的分界面，叫相界面。在相界面两侧附近各有一层稳定的气膜和液膜。虚拟的层流膜层，吸收质以分子扩散方式通过这两个膜层。②在两膜层以外的气、液两相分别称为气相主体与液相主体。在气、液两相的主体中，吸收质的浓度基本上是均匀的，即两相主体内浓度梯度皆为零。③在相界面处，吸收质在气、液两相中的浓度达成平衡，即界面上没有阻力。气体吸收速率方程1.气相与界面的传质速率2.气相与界面的传质速率传质系数kG、ky、kL、kx的数据只有根据具体操作条件由实验测取，它与流体流动状态和流体物性、扩散系数、密度、粘度、传质界面形状等因素有关。吸收塔的物料衡算与操作线方程

目的：确定各物流之间的量的关系以及设备中任意位置两物料组成之间的关系对单位时间内进出吸收塔的A的物质量作衡算物料衡算吸收率：混合气中溶质A被吸收的百分率

吸收塔的操作线方程式与操作线对于逆流吸收：为了得到塔内任意截面处相互接触的气液组成间的关系，在m—n截面与塔底截面之间作组分A的衡算

——逆流吸收塔操作线方程在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算表示：塔内任一截面的气相浓度Y与液相浓度X之间成直线关系，直线的斜率为L/V。——逆流吸收塔操作线方程逆流吸收操作线具有如下特点：（1）稳定态，L、V、Y1、X2恒定，操作线在X～Y坐标上为一直线，斜率为L/V。L/V为吸收操作的液气比；（2）操作线通过塔顶（稀端）A

（X2，Y2）及塔底（浓端）B

（X1，Y1）;（3）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无关。（4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平衡线OE下方。（5）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线离平衡线愈远吸收的推动力愈大；对于并流操作VY+LX=VY2+LX2逆流与并流的比较：1）逆流推动力均匀，且2）Y1大，逆流时Y1与X1在塔底相遇有利于提高X1；

X2小，逆流时Y2与X2在塔顶相遇有利于降低Y2。吸收剂用量的确定1、最小液气比最小液气比定义：针对一