分离工程第三章吸收

分离工程吸收分离工程第七节复杂精馏塔的计算华东理工大学化工学院分离工程教学组2007年11月吸收分离工程分离工程第三章吸收吸收分离工程目录3．1

吸收过程概述1.吸收操作的应用及工艺流程2.吸收操作的分类3.吸收过程的特点及微分接触理论3．3

气液相平衡3．3．1．物理溶解时的相平衡3．3．2．伴有化学反应的吸收相平衡3．3．3．相平衡曲线及其比较吸收分离工程3．4．传质理论3．5．传质速率与传质系数 3．5．1．物理吸收传质速率

3．5．2．化学吸收传质速率与增强因子 3．5．3．传质系数关联式3．6．化学吸收与增强因子 1．化学吸收的分类及其判别2．化学吸收中液相传质速率的研究步骤3．化学吸收增强因子的求取4.化学吸收与物理吸收的比较吸收分离工程3.7吸收过程的设计（A）工艺的确定1.气量、吸收率（净化度）吸收量2.最小液体流率，吸收流程的确定（B）工程计算 1.塔径的计算 2.塔高的计算1.低浓度气体吸收时的填料高度2.高浓度气体吸收时的填料高度3.化学吸收时的填料高度的计算4.多组分逆流吸收的填料高度—吸收因子法5.吸收过程的模拟计算吸收分离工程3．1．吸收过程概述1.吸收过程的应用及典型工艺流程化工生产中吸收过程的应用：1）获得液相产品2）气体混合物的分离3）气体的净化 ①原料气的净化 ②尾气的净化4）回收有价值的组分分离工程吸收典型工艺流程（1）吸收剂无需再生的流程使用对象：主要用于制备液相产品。流程特点：吸收剂不再生，循环操作。应用实例：SO3+H2O（H2SO4）HCHO+H2O

H2SO4（浓硫酸）福尔马林（NH4）2CO3+CO2+H2O2NH4HCO3原料CA溶剂进

吸收（2）吸收再生流程

使用对象：气体的净化或回收； 流程特点：至少有两个塔（吸收塔和再生塔）。再生气Ⅰ再生气Ⅱ净化气再生气Ⅲ①减压冷再生流程原理：通过改变P，改变相平衡，使溶质解吸。实例：以碳酸丙烯酯为溶剂，脱除合成氨气原料气中CO2的过程。工艺对气体净化度要求是过程经济性的关键

分离工程①减压冷再生②气提冷再生③间接蒸汽热再生吸收分离工程②气提冷再生流程原理：用惰性气体降低溶质在气相的分压促使解吸；适用：溶质不必回收的场合或稀释溶质在气相的含量。问题：二次污染，资源的再利用。净化气气体蒸汽废气惰性气体泡沫吸收分离工程③间接蒸汽热再生流程原理：利用间接蒸汽升高温度，改变液面上活性组分的平衡分压，加速解吸速率；实例：化学吸收（可逆反应）热钾碱法吸收CO2；柠檬酸钠法吸收SO2。过程能耗是考核的关键指标。采用化学再生，转化为其他产品，或与其他工业过程有机结合是降低能耗的有效方法之一。★物理吸收的特点：吸收

2．吸收操作的分类

物理吸收（水、甲醇-CO2） 依据吸收的机理可分成化学吸收（K2CO3-CO2）

物理化学吸收（甲醇-有机胺）

极限：溶解平衡=f(T,P)

达到平衡的速率：NA=f(ΔC,KG)

过程是可逆的，且热效应较小。★化学吸收的特点： 极限：相平衡=f(T,P,反应组分B)

达到平衡的速率：NA=f(ΔC,KG,Kr)

由于有化学反应，过程热效应较大，必须热再生。★物理化学吸收的特点

分离工程气相(g)⎯⎯⎯→液相(l)吸收

3.吸收过程的特点及微分接触理论

吸收与精馏操作的相同点：

☆平衡分离过程

☆热、质同传过程，由MESH方程求解 吸收与精馏的不同点： 吸收过程精馏过程进T(G)>TC汽相(V)冷凝进入汽化进入液相（L）T(V)<TC

分离工程吸收分离工程吸收操作的特点：•溶解平衡过程，相际传质速率和传质面积等成为重要的影响因素；•传质过程同时受到平衡和扩散的控 制，化学吸收过程反应与分离耦合；•气体热容小，液体热容大，溶质浓度 较低，且存在溶剂汽化冷凝，过程的 温度变化较小；•吸收操作多采用连续逆流接触式设备（如填料塔）；•研究的理论和方法不同─微分理论。∫∫=∫∫分离工程=(Kya)(y−ye)dh吸收

−d(Gy)=d(Lx)=NASdh

=(Kxa)(xe−x)SdhSG,y1L,x1dhL,x2G,y2yy+dy∫

x2x1

h0

d(Lx)KxaS(xe−x)dh=H=∫

y1y2

h0

d(Gy)KyaS(y−ye)dh=H=

x2dx

x1xe−x dyy−ye

L KxaS Ly1KyaSy2H=HOLNOL=HOGNOG=分离工程吸收

3.3吸收相平衡相平衡时ffiiTG=TL,PG=PL

ˆG=ˆL(i=1,c)亨利定理变形：或者3.3.1.物理溶解时相平衡1）低浓度理想溶液

Pi=Hixi（Hi为亨利系数）Pi=PyiHi

Pxi⇒yi=mixiyi=Hi

Pmi=

HiCMCi⇒Pi=Hi′CiPi=

HiCMHi′=分离桥工程吸收关于H系数废的几窜点说叨明：一般墨情况3）贯化学跑平衡瞎时，2）滚低浓妥度的浸易溶崭气体;难溶暂气体僻；1)4、Hi与溶咱液的粘组成沾、5、Hi的适袄用范薄围：AiAi越小戒；i越大聚，C2、pi一定膛，HP<0.剪1M碰Pa。−坝−－稀溉溶液椒。↓;3、T↑，H↑，但C未反推应的离溶质总压梯无关文；溶质断性质翻）1、Hi=f(元T、溶票剂性罗质、分离财工程两组辛分溶派解的眯气液神平衡叉关系咽可用清下列假方程誉：吸收2）高目浓度岗非理别想溶延液当气崖液平籍衡时凉，fˆi且G=PyiϕˆiGfˆi闻L=fi0Lxiγi=Hixiγi*yixiHiγi*PϕˆiG=mi=lnARTfi许Lxi(1−x02)=lnHi−aA(l)+bB(l)←⎯黑→mM+nNaMaN沿M芦NγMγNC堵CKa=默=评⋅a财baAaB惭A搁BγAγBC过C⎪⎩CA=CA+CMa侵m分离达工程化学拴平衡：K′n哑m拖n烛mb撤a缴bCMmCNnCAaCBbKaKr=K′究=溶解燥平衡：PA=H′ACA物料萍衡算惊式：⎧⎪CA0=CA+CM⎨0(a=m)(a≠m)PX1吸收3.抹3著.骨2.伴有寒化学仆反应兰时的腰相平兴衡A(g)↓↑H′A(1婚)(2迈)(3自)CMmCNn1aK′CB)分别策几种具情况垒讨论录：分离巩工程bPA=H′ACA=H′A(吸收平衡溜组成誉由化己学平醉衡和税溶解属平衡站共同牲确定（即Ci同时类满足被化学妥平衡赴和溶炮解平观衡）由化尊学平集衡式（1、2、3式）求得Ci，带廊入Pi=H’Ci，求得源相平嫁衡时PA=f洞(ci)的关班系式臂：溶液买中A的初撇始浓度滥：CA(l)+B(l)←⎯陡→M(l)CACBC=1+K′CB分离凶工程化学灶平衡亡：溶解细平衡洗：（3-炒26）当由此某可见日：物理遇吸收五：吸收①迅产物准不离沃解（NH3—H2O系统婆）A(g)↓↑H′AK′0ACA0=CA*+CM*CM**慢*CA0−CA*CA*CB*=K′彻=*ACA01+K′CB*)*CA0=H′A(H′AC*APA=CB>>CA时，CB*≈CB0PA=H′ACA*H′ACA01+K′CB0化学倍吸收辨：PA=A(l)+B(l)←桃⎯涂→M(l)←市⎯汁→K离解碧平衡滴常数喝：K1=化学柴平衡炎常数:物料量衡算:溶液社中A的起勇始浓度（3-等30）++A−吸收②观产物祥离解术（Cl税2-贡H2冬O，CO治2-带H2访O，SO雅2-创H2澡O系统个）A(g)↓↑H′AK′K1CK+CA−CM忽略桶溶液绑中水者的离雨解:CK+=CA−CA−=K1CMCMCBCAK′峰=CM=K′CACBCA0=CA+CM+C′A−C0A=CA+K′CACB+K1K′CACB分离认工程分离暴工程吸收上式雅整理赞成CA的一按元二幸次方踏程，兰并求钩解可得：（3-喇31）式中（3-帅32）溶解降平衡展：(2遥C0A+Ka)−Ka(4妻C0A+Ka)2(牺1+K′CB)C*A=K′K1CB1+K′CBKa=[(价2板C0A+Ka)−Ka(4充C0A+Ka)年]H′A2(景1+K′CB)PA=H′AC*A=⎨CB=CB(1−R)CM*=CB0RA(ag)+B(ag)←⎯嚼→M(ag)CACBCACB(1−R)分离抹工程吸收被吸栏收组滚分与滨溶剂幼中的咬活性塔组分缩慧的作思用A(g)↓↑H′AKa′(1幅)相平篮衡：(2举)设B组分迈的平督衡转客化率芳为R，有佩：⎧CA*=CA0−CM*⎪*制0⎪⎩化学平衡：*0KCB0RCM**转*RCA*(1−R)==′傻=PA=H′ACA*C=C=C棉R=C分离倡工程令根据岔吸收易组分守在相闪平衡揉时的溶解脂能力为：当物阔理溶佛解量制可以裹忽略伴不计横时，*吸收由（1）式凭得CA，代锹入（2）得摆：H′ARK′(1−R)PA=AApR=⇒=K′H′Aα=αpA1+αpRα(1−R)C0A+CB0RPAH′A=αPA1+αPA0B0B*M0A(3−3箩6恶)(3−37误)相平效衡曲纳线物理层吸收曾：化学华吸收衬：*ApA=H′ACαp*A1+αp*ACA0=CM*=CB0说明牛：p*A→践∞,CA0→CB0，而废不能垃超过CB0。CB0—代表赖溶剂B对溶染质A的最地大吸汗收能握力；p*A—代表尾吸收机时气笨体所唉能达加到的饭极限熊净化少度。分离卖工程物理吸收化学轧吸收pCO2pACCCO2CB0吸收3.欲3祖.貌3.相平赌衡曲丽线及其比乐较④委当pA>pAC分离愁工程，物胶理吸杯收优婚于化撑学吸节收。⑤谣溶质脏浓度厕过高矩会降宅低气择体在低溶液变中的批溶解火度常袜数(H’↑），长降低净捞化度吸收物理排吸收墙与化扑学吸好收的另比较*0（适说宜高冶压或虾高浓鲜度气拔体的钱脱除）*0告0净化摊度的洗吸收阴过程迟；**mimi卖0ln=biI−b'伍Ci吸收3．4．传鉴质理滋论吸收王过程络，溶上质A由气焰相传刺到液坏相。传质孔理论(较成致熟)双膜任论Wh堆it剧am涨an屯,1拆92致3渗透撕论Hi掌gb粱ie否,1滨93星5表面削更新棋论Da鸭nc片kw酸er击ts盟,1弱95身1分离拴工程界面液相气相NA传质主体(气,液相)界面分子浓扩散对流湍流势混合界面苹湍动界面渗阻力分离课工程xixAyi液相蹈主体δlδgyA气相泰主体界面吸收1．双蝴膜论特点产：是冶稳态尚的物堆理模夜型，抓模型钻直观雕，用龄起来俯方便害。要点：①懂流动嫁方式威：界递面两眼侧有良滞流毅传质鹅膜滞流绢传质乓膜≠猪滞流臣边界现层②垦传递旬方式纪：膜方内呈晓分子秆扩散分传递糖，主体喝浓度棍均一段，传售质阻费力集窃中在界面设两侧景的双此膜内个；模型纵参数帆是膜吨的厚乘度δl。y③药界面粒无阻绿力，i=Kixi。⋅(CAi−CAL)D徒CMδlCBMNA=吸收由单悟向扩才散速填率积议分式览可得扶：讨论冤：1.稳定再的边界膏滞流浓传质朗膜？2.传质津过程颂是稳阔态的瞒？3.界面学无阻漫力？4.庭K∝D（大锈量实带测到做的K∝D0.鼓5）双膜锋论的亲弱点咬：没豆有反埋应出K与D的0.贺5次方延的关右系。分离工刊程吸收2．渗锁透论要点呆：①床传升质方绝式：霞膜内面是非钓稳态疤的传舰质；由非刑定态激分子哈扩散猴可求攻得：此结糊论绪与实狠验相腿符合赴，但te无法悉测定滚，且拖表面嗓还是盏固定膜。分离属工程)ALAiA(CN−C=2DπteNA=co篇ns鹿tNA↓t→tNA→ma常xt=0t→在∞dC/dδL=co夺ns越tdC/dδL↓②柱传质完模型够：随翠着旋叠涡的盐产生流，溶侦质有杏时在现主体驾，有颜时在界面削；微膨元在骡界面虎停留作时间te是相燃同的季；③连界面穴无阻捆力，yi=Kixi；界面tte微团CA0（主体）微团吸收3．表们面更厕新论要点所：传沉质是吼非稳殃态的袜；①敌界面桂上的砖每一角微元荐具有领不同岸的暴沉露时源间，糊被另砌一微松元置峰换的机会望均等妖；②辞微元之被旋汁涡携美带的李过程蚁在气、友液相扛均会肉发生孟，表敞面不断蹦更新车。③槽微元主在界垮面的宰停留刷时间辜符合标寿命押分布阁的规挨律；S=f(界面般湍动差参数好）ϕ(t)=Se−stNA=DS(CAi−CAL)缺点富：表令面更予新率S无法药确定零，但捞该理遮论最滴完善。分离句工程界面CA0液相气相分离波工程可以劝写出草传质疑速率蹦的多扇种形厨式（饥见表3-访5）。=kg(pA−pAi)=KG(pA−pAe)NA=kx(xi−x)=Kx(xe−x)′=kl(CAi−CAl)=KL(CAe−CAl)根据榜相平郑衡方川程式y=mx+a或PA=HACA+bCAlyixiPaiCi液相川主体xAδlδgyAPA气相杨主体界面吸收3.圈5传质萍速率终与传艳质系数3.垒5京.陆1．物棋理吸画收传允质速戴率由双柳膜论检知，A由气蹲相到良液相倍的传叼质速燥率可芦表示骨为：NA=ky(y−yi)=Ky(y−ye)②乱由于pAe是随由此可得你：CAl的增兽加而舱增加滨，∴pAe<pAipA−pAe>pA−pAiCAe−CAl>CAi−CAe∴KG<kg∴KL<kl由传亮质总符系数坑与传购质分枝系数债的关隶系式牌可知稍：H′Akl+=1kg1KG+=1kgH′A1kl1KLKL=H′AKG分离趣工程吸收NA=kg(pA−pAi)=KG(pA−pAe)NA=kl(CAi−CAl)=KL(CAe−CAl)①当A从气窜相进胡入液腐相时删，CAi>CAl;吸收当H′A很大忍，即A是难谊溶气艳体∴属液体膜控您制>>>>KL≈klklH'AKG≈1H'Akg1kL1kgH′Akl当H′A很小就，即A是易碑溶气谎体时妨，∴属气炸膜控烦制>>>>KG≈kg1kl1HA'kgH′Akl1kgKL≈HA'kg结论寻：HA'很小遭（易颂溶气择体）HA'很大线（难宫溶气临体）分离顶工程气膜血控制速的条腥件是拐：KG≈kgkg<<kl液膜报控制虚的条错件是闻：KL≈klkg>>kl⎩x=δ,CA=CAL分离烦工程即:)dCAdxNA=菌−DAL(⎧x=0,CA=CAi⎨在图摇中CA为DE直线衣，斜叼率为浓度碌梯度。☆有化饮学反易应时A在膜巡寿中边作扩散粥边反闷应，CA为曲线DE。在D处(x=0)，扩粗散速醒率为姑：dCAdxdCAdx)DD′NA=蛾−DAL(吸收3.淘5悠.轮2化学杜吸收柜的传质速翼率与控增强尊因子☆物理盖吸收A在液砖膜中罚的溶辰解速率服凭从费曲克定符律，∴A在膜钞内的反葡应量=促−DAL⎢()EE′⎥分离斧工程吸收A的扩鹅散量=膜内惭扩散农量+膜内盛反应惊量在x=δ处，A向液孕相主肤体扩众散速议率为暮：dCAdx)EE′NA=哈−DAL(⎤⎦dCAdx⎡dCA⎣dx)DD′−(当界观面处D相同矩，LC相同击，则DD’线斜务率—对应立化学爸吸收成的速起率DE线斜烛率—对应爱物理介吸收斑的速敏率定义娘增强抗因子ββ＞1D露D′斜率DE斜率β=吸收将化岂学吸齿收速病率看坑作物号理吸赤收速息率的β倍。久则有课：NA=kg(PAg−PAi)=βkl(CAi−CAl)=KG(PAg−PAe)=KL(CAe−CAl)H′βkl+=1kg1KG+=1kgH′1KL1βkl问：１鹿、β对传崭质总伤系数尝的影双响如菊何？２、鲜化学闯反应吸的存帅在，胃是否只对液膜胃传质兽有影虽响，而对灾气膜耗传质史无影颤响？分离工摊程Vlρl兼nμlh=HOGNOG=HOLNOL=HLNLh=HGNGGkyaHG=LkxaHL=GKyaHOG=LKxaHOL=液膜侦传质潜系数耀关联妻式（No霸rm出an）:)材()0.委5±20互%klaDlμlρlDl=β(适用慌于公稍称尺筹寸10件-5敬0m兔m的拉王西环和公称次尺寸13-斑38赢mm的鞍隶型填忽料。金属娱拉西萍环填积料分离退工程吸收3.武5己.冻3．传烤质系谢数关联式吸收气膜拌传质侦系数择关联哗式（Ch驶ar借pent壁ie猴r）:适用搅于公坝称尺历寸大渣于15胃cm的填漏料。()()−0.足5±30费%−0.唐3−1.清7=5.践3(ad)kgpGμgρgDgGdμg恩田叔等（3-绿92～95）的文传质南系数走与传哀质单元洗高度刮关联李式。当工屋业设朱备的坛填料迷尺寸逃与文角献值畅一致做，计惧算可阵以有一定锈的精芹度，也否则述就有洞教大盯的误戒差。对于盛化学桃吸收卸的传免质系匹数值碗，则窑以物猾理吸伪收为捆基础，顶全力岗求出β值。可以膨从商省家或窄计算锡软件狂中获荒得常星见体笔系的咱传质只单元高度增，再闯求取磁特定崖体系吼的传艇质单绵元数槐。分离顾工程金属撕孔板荷波纹塔填料吸收分离磁工程3.移6化学他吸收隔与增爆强因夺子1．化著学吸片收的抄特点治、分室类及案其判园别2．化最学吸粘收中针液相萍传质诸速率渣的研优究步题骤（1）研就究思刮路（2）涉扩散—反应酱微分尽方程（3）学物理择吸收优速率（4）翁化学自吸收舟速率3．化宜学吸辩收增双强因购子的蚁求取分离荣工程NA=kg(pA−pAi)=累βkl(CAi−CAl)=RA吸收化学坛吸收鞠的特和点★传质梯和反箩应耦嫂合★反应发生上在液揭相，鸦化学反击应仅蹄改变郊液膜烧传质妙阻力！传质夹速率浴：Dlk*lkl2===δlk*lklδlk*lCAiklCAi液膜违中最透大反摘应量通过层液膜陡的最汗大传塔递量M=化学训吸收电速率化学薄吸收骆无因炎次准摸数M（反颠应类纹型判到断的域依据论）：化学壶吸收果速率纯物重理吸宏收速佳率≈102(或更罢大)吸收引入藏化学手反应晴对传暮质过能程产饱生的偷影响（与批物理艇吸收尘的差及异）1．加黎大了假推动腿力—改变派了系键统的惨相平少衡，制可提胞高脱魔除气店的净详化度掘。CAl↓，CA*↑；PA*↓2．在姑低压矮、低士浓度策条件胶下提欲高了碎溶剂泼的吸金收容望量，禽可降该低吸部收剂膝的用量。3.降低雷了液姓相传托质阻景力，恳提高廊了传守质速碌率。kl,化>>kl,物塑料蛮阶梯枪环分离狂工程Vk俘CA<<Q(CA−CA0)k1*τ<<1−CA0CA=分离闸工程1．化琴学反紧应可袖忽略痰的物兴理吸葵收过鼓程液相巨中的撤总反热应量<<扩散倚传递移量令：当*1VτQ1CA0=0k1*τ<<1CALCAipAipA界面吸收3.糊6肯.矩1．化劲学吸雾收的分花类与垂判别Dlk1*δlk1*δlk1*CAi吸收2．液撇流主巷体中尊进行凑慢反慨应的论吸收锣过程*CAlCAi<<1−δlk1*kl液膜贪中反删应的迟量＜钱＜通眠过液扎膜扩蚀散的怒量δlk1CAi<<kl(耽CAi−CAl)CAlCAiDlk1*kl2<<1−klkl2M=献=液膜随中最喊大的茫化学村反应垒量通过肥液面故最大械的扩米散传丽质量=⋅klCAiM=当M<幕<1，M<霜0.掠2时，NA=f(膜内榨扩散+主体归反应)分离卫工程CBlCALCAipAiPA界面kl吸收3．在蒸液膜砖中进朋行快鸟反应蛛的吸环收过何程液膜杆中可妙能的妈最大器反应剩量〉〉通过嘴液膜吩扩散皂传递缓的量>>1Dlk1*2M=M>9−10M>3NA=f(膜内糟扩散+膜内田反应)PACBlCAL乒=0CAipAi反应效在膜宰内完忆成，忧属边根扩散卸边反村应分离科工程kl吸收4．中傅速反熊应液膜桐中反坊应量炉≈膜羡内扩绕散量≈1Dlk1*2M=NA=f(膜内浑反应+膜内券扩散+主体轻反应)界面PACBlCAipAiCAL改性欠鲍尔闭环分离鸦工程kl分离摧工程吸收5．瞬因间反赛应则在柱膜内廊达到楼平衡香。→胖∞Dlk1*2M=δ饶δLPACBl反界欲应面勾面pAiCAiA+B→Q①若是脏不可兵逆反劈燕应，反应著在膜宪内某泼个面饥瞬时孟完成双；②南若是惨可逆颜反应劣，从扩颈散反衡应方蚀程⎯⎯灭→膜内CA=f(x)⎯⎯交→⎯⎯森→NA'=速−DAL⎯⎯派→NA=βkl(CAi−CAl)分离稻工程吸收化学凡吸收干中液非相传慌质速愉率的阻研究论步骤（1）谁研究亲思路1)建立致液相继微元楚的扩汤散-反应腔微分搞方程殖；2)求得晚液相棉传质帮速率砍式；3)根椐帐所获嚼得的铃数学棍模型野，求妥取模颗型参污数β。方法晚：dCAdxdCAdxx=0x=0理得求艘求NA==跑−DAL(∂xMx+dx=Mx+=率−DAL(∂x分离鞋工程Mx吧+d饺x：)x=0dCAdx其中掉：扩尽散量员服从及费克被定律袄：NA=竞−DAL(Mx：Mx∂CA)Fd秃tx=0Fd加tMx)x=0∂CA∂x=降−DAL()Fd容td抹x∂2CA2dx)Fd钞t−DAL(∂Mx∂x∂CA∂x吸收（2）扩叙散—反应拆方程在dt时间怒内，糖对微燥元体Fd犬x作物盼料衡禁算：扩散阿进入港量-扩散隆流出姑量-反应竟量=积累乒量Mx−Mx+dx−MR=MaMa=(dx吸收MR：Ma：代入MR=rF皆dx排dt（定骑态）（非报定态绞）)Fd皮xd戴tMa=0∂CA∂t整理寒得扩迅散-反应抄微分旧方程：D定态冤传质过俘程AL∂CA∂t−r=∂2CA∂x2=0∂C∂tDAL=rd2CA2有了椒扩散妄反应补方程天，则芳在不仇同的潜边界母条件窑，不财同的昨传质短机理乔，不同的样反应至特征疯下求梁解，棕得到CA=f(x)。分离蝴工程Mx−Mx+dx−MR=MaNA=搬−DAL=(CAi−CAl)吸收分离勒工程求：代入生速率纠方程航，得刺：=0d2CAdx2DAL（3）物理薯吸收逐时r=0CA=ax+b解微艰分方档程得代入缎边界劈燕条件碰：x=0,CA=CAix=δl,CA=CAlxCAl−CAiδl得CA=CAi+dCAdxCAl−CAiδl=x=0dCADALdxx=0δl=kl(CAi−CAl)=kg(pA−pAi)=KL(CA*−CAl)=KG(pA−p*A)多面尾空心距球填向料CALCAipAipA界面=rdx从扩放散反莲应方谷程⎯⎯里→膜内CA=f(x)⎯⎯瘦→⎯⎯浑→NA'=翅−DAL⎯⎯绢→NA=βkl(CAi−CAl)吸收分离帮工程（4）化学娘吸收麻时由双仪膜论)x=0dCAdxN′A=益−DAL(x=0dCAdx化学星吸收普速率奸：N′A=βkl(CAi−CAl)∴寻求错化学奏吸收饶速率盘的问排题转汁化为镜求解β的问读题。思路：dCAdxx=0dCAdxx=0理得寻求衣求从扩提散反慰应方鬼程出信发DAL寻求询化学葡吸收的CA=f(x)d2CA2，尽进一那步求x=0,CA=CAi,组分A向主体扩婆散的述量=A在主韵体中朝反应盗的量**馋*k1*DAL=d2CAdx2=0r=k1CA(r=k2CACB≈k1CA)边界煤条件dCBdxx=δL,CA=CAl,dCAdx=k1*CA(V−δL)−DALx=δL0CAδL分离奇工程CB界面PCAiAi吸收3.慢6骄.姻2．一衰级不版可逆轻反应β的求之取一、盾用双蜘膜论越处理珠一级莲（拟禾一级）紧不可筋逆反玻应A(g)+νB(l)→Q(l)CA(3−13躁3)PA(3−13贪7)吸收1．将多扩散-反应岂方程俗、边倾界条片件无因次恰化得:CA=CA/CAi令：x=x/δL=MCAd2CAdx2x=1dCAdx−DAL=δL2k1*CA(αL−1))DALk1*kL2δLk1*kLδL2k1*DAL==（M=)VδL（αL=代入避边界焦条件善：M蹲xM公x+C2e−解微子分方劈燕程，具得：CA=C1ex=0,即x=0,CA=CAi,即CA=1x=1,即x=δL,得CA=f(x)的表剖达式耍：CA=ch扰M(1−x)+M(αL−1)sh亭M(1−x)ch每M+M(αL−1)sh衫M=−x=1dCAdxk1*CA(αL−1)=MCA(αL−1)（3-捉13够9）δL2DALCAk1*DALd2CAdx2=(3−13链5)(3−14觉1)分离塑工程)∴β=优−dxDALk1*胶1熔/干2αL=LkL分离扁工程吸收2．求梦单位发面积拢组分A的吸秒收速幼率NA(k租mo熄l/革m2s)得：（3-册14振4）d扶CAd律xd结CAd项xdCAdx⋅kLCAi=绣−⋅=臂−DALNA=闪−DALx=0x=0x=0CAiδL与CAL=0物理于吸收招速率括相比较，迟则:NA=kLCAix=0dCA将式埋（3-吐14锐1）A对Cx求导颜，并肢代入x=0的边病界条仪件，=x=0dCAdxM[M(αL−1)+th朱M](αL−1)M倘th棵M+1β结=衣−∴β=f(M,αL)2M=(VδL∴NA=βkLCAiM0.010.10.20.512345thM.0099996.0997.1974.4621.7616.9640.9951.9993.99991MthM1.01.00331.01331.08201.31302.07463.01484.00285.00045吸收分离王工程1）妻瞬间固反应什：2）骡快反售应：3）翅中速怜反应裂：4）槽慢反扣应：反应以膜<<扩散夺膜M→概∞CAL=0M>3M>>1,M>10或CAL≈00.风3<M<3M→1M<0.升3CAL→0M<<1,M<0.无2或二、帜各类疮一级道不可钱逆反讲应β的求典取=x=0dCAdxM[M(αL−1)+th遭M](αL−1)M伙th蔽M+1β=新−吸收M>3th报M→1AiALAiADN=k1*⋅C=βkLC0.表3<M<3β=f(αL,M)当αL>>1（在10−104），CAL=0Mth贷Mβ=kLCAithMMNA=βkLCAi=1．快瞎反应2．中攻速反税应δr>δLMδr<δLM>10或∴β=3．慢尝反应橡：M<0.肾3th没M→MM<0.郑2αLMαLM−M+1δr>>δLβ=NA=βkLCAi分离软工程δLVLδLk1*VLk1*CAi吸收显示闯了液则相反售应速稀率与咏液膜嗓传质持速率系的相租对大致小。∴∴如吸收勾速率也将由楼液相愿主体贤的缓班慢化成学反丙应所橡决定芹。分离瘦工程◆谊如果αL很大校，则俱仍可使CAL→0或很所小。kLCAikL⋅=⋅DALk1*kL2VLδL）=（⋅）αL⋅M=（β→1AiA=βkLCNβ=0倚.9盈76αLM=40题,如αL=40盛00长,即使M=0犁.0属1碍,◆墙如果αL也很尝小，碗此时属极失慢反赢应，漏由反幻玉应工狼程研灿究。β<1NA=βkLCAiβ<1M=0肌.求01αLM=0验.痛1,αL=10饭,αLMαLM−M+1慢反终应又赏可分坊成两友种情部况：β=液相析化学钻反应汤速率液膜典物理嫂传质汤速率＝(CAl>0戴)一级信中速穿反应栗：一级链慢反负应：k1*↑,（活帝性剂甚，T↑）CBL↑,（∵k1*=k1CBL)k1*↑,VL↑，kg↑,kl↑都是石有利语的；T↑，改善化充学反姻应条球件VL↑，提锦高积盐液量危采用屈鼓泡芒塔才烫是有效去的。分离拢工程AiALAiAD一级网快反玩应：N=k1*⋅C=βkLCAiAiAkLCthMMN==βkLCαLMαLM−M+1β=AiLACN=βk吸收讨论讨：（冤如何衰强化违传质牧过程撑？）αLMαLM分离是工程吸收考察卷不同购的M取值模对β的影斜响：屿（P.跃13哭7,图3-放16）M>10β=M0.蒜3<M<3β=f(M,αL)M<0.紧2β=αLM−M+1β→1M<0.帽2β=αLM−M+1β<1d2CAA：dx2B：d2CBdx20<x<δ1分离街工程反应稳计量庙关系铃：反应企面上营：CA=0,CB=0瞬间睁反应都：rA=0DALDBL（1）δ1<x<δL（2）=0=0x=0,CA=CAi,CB=0（3）x=δ1,CA=CB=0（4）x=δL,CA=0,CB=CBL（5）BANN1b=疫−ABC=bC界面彼反牺应面ApCBLiApiACδLδ1吸收3.百6它.谊3．不上可逆驱瞬时采化学号反应β的求盼取A(g)+bB(l)→Q(l)吸收∴解：迷由（1）得绘：CA=ax+bδ1代入查速率捡方程氏：CAi（6）dCAdxDALδ1=N′A=赌−DALx=0⋅kLCAiCAi=N′A=δLδ1δLDALδ1δLNA,物=kL(CAi−CAL)∵CAL=0∴(CAi−CAL)=CAiδLδ1β=1（但文如何饶确定δ？）分离决工程⋅整理门得：吸收由（2）得田：CB=a′x+b′(x−δ1)CBLδL−δ1将边元界条芒件（4和5）代该入上衫式得卫：CB=x=0CBLδL−δ1=先−DBLdCBdxNB′市=钥−DBLNB1b再利促用NA=瓶−δLδ1CBLδL−δ1DBLbCAi=DALδ1⋅kLCAi=DBLCBLDALbCAi=1+δLδ1βi=βi=1+d⋅c(但如捕何求CAi？)分离吓工程(7赛)⋅CBL2．当CBL=C，δ1=0，CBL≥CBL吸收DBLCBLbDALCAi=1+δLδ1βi=▲讨论1：1．若CBL↑,→βi↑,→δ1↓CBLCAi=0,pAi=0C3．当液膜胳无阻凉力，禽属气论膜控服制。NA=kg(pA−pAi)=kgpA气膜歇界叔面捡反应造面居液膜CpACBLpAi,CAiδ1δLδL分离谈工程CBL≥CBL则CBL<CBL分离歉工程利用（3-匆18志4）若则若吸收C当CBL>CcB秘L反应咬面与嘱界面栽重合驰：BAkLCBLDBLDALDALDALNN=处−=僚−=kgpA(CBL−CBi)⋅DBLδL−δ1BANN1b=伴−CBLpAbkgDALklDBL解得倚：C=CNA=kgpA气膜键控制CNA=βiklCAi双膜君控制kl/H′A⇒N限HA=βiklC=βiklp利用NNA=k−p)⇒=p−pHA1式①+②得：NAH′A+N吸收分离忆工程①②∴③又∵∴由此常得Ai=βip若双耗膜控纲制，CAi未知万，则NA的求初解方刷法：AA怜A邻i污AiNA套g(pA朋Ai辱A理AikgAklkg=βipAi+(pA−pAi)=pA+(βi−1塑)pAiGAN=K=[pA+(βi−1盛)pAi]pA+(βi−1匠)pAi+klkgCBLCAiDBLbDAL⋅βi=1+ApAi]CBLCAiDBLbDALN⋅=KG[pA+]DBLH′ACBLbDALNA=KG[pA+(3−18贷7)⋅CBL≥CBL，A↑，加眠强气残相的梨湍动惩，k↑。pCBL<CBL，CBL↑,kg↑,kl↑吸收讨论2：（既瞬间钳反应杀如何柳强化补传质昨？）1．2．若3．若均可翻强化塞传质局。分离沃工程DBLCBLbDALCAiβi=1+βi与k*1,n（反太应速并度，增反应感级数添）无任关；CgCdx=(V−δL)k勇CALCBL−DALdx分离碗工程DALd2CA2=kΙΙ*CACB=0dCBdxx=0,CA=CAi,ΙΙx=δl,CA=CAL,CB=CBLdCA*x=δlxCBiCAiCALCBL界面液膜扩散姻－反邪应微也分方谁程：边界碍条件贫：δ吸收3.侄6怜.才4．二肠级不呼可逆超反应β的求袋取kΙΙ⋅吸收（3-们19柱0）当CBL很大担，可作微拟一经级反笔应处膛理；当CBL有限糊，在CAL=0的情忆况下始，可屡求得β近似腾解：))β∞−ββ∞−1β∞−ββ∞−1β=th右M(M(DALkΙΙ*CBLkl2M=DBLCBLDALbCAiβ∞=1+M图，荣图（3-愉21），以β∞为参摸数，作β−若已泊知M和β∞值就尝可直村接求剑取β值。分离塑工程→β→→AAALNdCdx=怨−DNx=0'A扩散杯反应锋方程CA=f(x)x=0dCAdx吸收AiA=βklC图（3-华21）的规律句：N；M=1．当β∞>2M,M>3时，β二级算反应虾可处诸理为喂拟一验级快株反应蝇；说明网：B在液中膜中小的扩重散量〉〉反应拆消耗傻量*2．界当M>10β∞时：β=β∞二级挑反应江增强给因子互与瞬右间反蜻应增痕强因子相旦等；*传质赴系数kl较小嫁。分离锡工程⋅由β∞,M⎯⎯震→β分离踢工程吸收3．在策其它瞒区域：β应查糕图求级取。先计态算：方法促：但CAi不知赛道，计算黄中先锐假定博：pAipAHAHA以后矛再迭衰代校胁正。′态′查NA=βklCAi=kg(pA−pAi)pAi=H′ACAiDALkΙΙ*CBLkl2M=DBLCBLDALbCAiβ∞=1+吸收分离雹工程化学墨吸收询的优域缺点吩：优点耕：Ⅰ.吸收筒速度快、偶选择保性好泰；（巧速率着角度汁）Ⅱ.气相平文衡分扇压低秋、可乒得高钻净化锤度；溶解更量大显、吸成收能重力强何；（随平衡恨角度笑）Ⅲ.化学吸丽收的少开发祝余地凝很大叔。不足习处:Ⅰ.能耗棉大（刷可通过过呢程耦埋合降钥低能苹耗）辟；Ⅱ.对设备馅有腐较蚀性喊（采戏用非鞋金属棵材料厦）；Ⅲ.溶液巾的稳只定性声问题芳。吸收分离映工程吸收欣过程塞的设捐计计岔算（A）椒工艺富的确针定1.气量晚、吸招收率刊（净咏化度蚀）凯吸收避量2.最小削液体炊流率钓，吸汗收流把程的超确定（B）工索程计惭算1.塔径词的计误算2.塔高梢的计常算①虽低浓线度气僚体吸耗收时养的填讽料高桶度②溪高浓近度气档体吸敞收时侧的填机料高颠度③堆化学伯吸收情时的晕填料修高度努的计松算④患多组赖分逆鸣流吸苏收的饺填料亏高度—吸收迷因子窄法⑤庸吸收轨过程占的模循拟计额算吸收一.设计核工艺卸参数：1.气量Q(m3/h齐)、气搜浓y1(v污/v遣%,纷pp院m)、净拍化度揭（y2，吸啄收率孟）2.操作耻压力P、温眉度T（取融决于睡工艺察条件拘）最小瓦吸收富液流撒量的海估算贫（平掩衡分允压）β12sQ＝Qy);G'=Q(露1−y1)y21−y−y11−y1=G'（L,局C1G,哪y1分离羽工程L,锐C2G,拔y2)=L'邪(C1−C2)y21−y2−y11−y1G'（3.吸收丘液的逗性质期（ρl,μl)、吸茫收容像量(C1,C2)和范另围（反应乓转化辱率）吸收经量的腾计算⎜⎜⎟⎟uφψ⎜⎜⎟⎟埋⎜⎜⎟⎟吸收3.们9疯.塔径竟的计始算对于朋逆流触操作镇吸收批塔，挤以液暑泛速追度为工基准剃，采原用Ec如ko恼rt关联积图(图3-踩40）计裂算。横坐畏标A：纵坐抬标B：0.邀5⎞⎠Gl⎛ρgGg⎝ρl0.元22OGg⎞⎛μl⎞⎠⎝μw⎠⎛ρg⎝ρl塔径昏计算堤：D=4Vsπ⋅u不同弯填料泼液泛线ABu=(0拌.6−0.壮8)uf一般出情况略：填编料尺这寸↑泼，填啄料因反子↓触，uOG↑。分离有工程LρG播0隔.5GρL36橡40×6×0淹.8巨78电9艰95浊.汪7分离断工程吸收例题1某合土成氨窃厂，怠每小时生她产6吨合醉成氨辰，用屋水洗幕法脱结除变南换气戏中的CO2。现水拳洗塔备采用腊填料枝塔，企充填50×50×4.绣5瓷质窝鲍尔障环填渡料。辉进气粗量为36奖40深m3（ST蒸P）/（tN管H3），峡用水胡量为25害80氧m3/h，操就作压搜强为1.辩9M熔Pa，操干作温书度为30腐℃。外推水法查苏得纵风坐标陷为已知巧操作粥条件萄下ρG=15絮.0松3k取g.垫m,ρL=99女5.膊7k待g.钟m−3,μL=0.付80物5P之as−3−3−1解：由基表3-廉12查得Dg籍50的鲍狠尔环周瓷质储填料φ=13叔0伞m应用Ec放ke兽rt图（岸图3-仰40），鸣横坐史标为(御)(惨)=16蒸.饮4625轨80×99博57偷1袍5苗.0镇30.恋5=)()(u(2OGg)0池.衰2=0锣.软00储03μLμwρGρLφψ吸收uuOG2OG=0摔.妻04圆m霞.狂/抱s=1欣.创57×100竿.鸟00摘03×9雄.槽81×99啄5忠.姻713颗0×15税.滴03×(副0苗.届80虑5滚)0辽.辛2=−3液泛本速度取操筛作速挨度（欺设计免空塔贝速度逃）操作摇条件和下塔直惰径圆整风取塔鞭径4米。分离轰工程OG=0蜡.淡7×0龄.像04=0亲.路02姥8u=0征.拣7汗u/埋s3P0TPT0=0剩.隔35称44巴m0瓶.目1×30企31烛.馋9×27薄3×36涨40×636表00=Vs=V0×=4雕.复01谷m4×0陡.毁35悼443及.义14×0顾.助02退8=4准VsπuD=∫yy1−y1*y2−y2*∫分离昂工程吸收3.纱1跟0塔高芽的计室算1.低浓甩度气令体吸基收时鹿的填料高扮度特点筛：G，L是常脉量；隙吸收阴过程恨是等晚温的岁；传婚质系烛数为冠常量。GKyaS=dyy−yeH=HOGNOG=2G皮y1−yKyaSΔym1y2LKxaS=dxxe−x=H=HOLNOLL呆x1−x2KxaSΔxmx2x1(y1−y1*)−(y2−y2*)lnΔym=∫∫分离佣工程吸收2.高浓斧度气奴体吸耽收时的填孟料高搭度气体峰浓度连（>1蒙0%）时节，可放看成荒高浓懒度气饿体吸再收。特点拾：G，L沿塔桌高是监变化捉的；吸收小过程牧是非剥等温朗的；传内质系拌数与造浓度廉有关溉。总填距料高拴度的蛛一般恋式：∫y1y2h0d(Gy)KyaS(y−ye)dh=H=∫x2x1h0d(Lx)KxaS(xe−x)dh=H=取积咬分：∫h=dh=1HAβkl分离辜工程吸收3．化续学吸爆收时肥填料嚼高度情的计旱算假定输：低辞浓度箩吸收G,黄L都是队常量碎。1）对Sd滴h的微倡元进怨行衡掩算，关键赠是NA的求确取：物理马吸收贞：化学炒吸收勿：∫y1y2得：Gd岭y=NA⋅Sd炎h⋅ah0dyNAGSaAN=KG(PA−PA*)=KG′(PA−PA*)=仓+kgNA1KG′SG,真y1L,走CB1dhL,笋CB2G,亮y2yy+任dyCBL=CBL=f(pA)∫分离瞧工程吸收拟一夸级快烫反应蛮：∴瞬间系不可饥逆反切应：先计吹算NA=βklCAiDALk1*kl2M=β=也是灭常数'GALD∴Kk1*=常数斤，βkl=∫∫=y1y2y1y2h0dyyA−y*AGSa食KG′PdyPA−PA*GSa狐KG′dh=h=DBLCBLbDALCAiβi=1+CPAbkgDALklDBLCSa∫y2NAAAN=kgPA=kgPylny1y2GSaGSa支kgPy1y2dyAyAGSa欢kgPy1y2dyNA==h=∫∫C)DBLH′ACBLbDAL⇒NA=KG(PA+NA=βklCAiNA=kg(PA−PAi)Gy1dyAh=式中雪：CBL的浓迈度在塔内症是变弯化的漆（逐逆渐降趋低）孤，可船由物移料衡膝算求至得CBL=f(蒸PA)，再漂代蕉入上拣式计南算。分离切工程吸收判断些：CC吸收分离箩工程案例恰：在填笨料塔滴中，前用吸堂收剂尼与某窝一尾羽气逆衔流接央触，倦将尾愁气中娘的有照害组分从0.秋1%的含淡量降朝低到0.缓02例%。已稀知该类填料肃吸收跟塔：kGa=驱0盏.3料2km废ol谅.(幅h.术m3.k蜜Pa追)-1kLa=垃0恋.1坛h-1；H’=1斜