化工原理 吸收
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化工原理之有关吸收的基本理论吸收是化工工艺中常用的操作之一,其基本原理是利用溶液中组分的亲和力,使其被吸附到吸收剂表面或内部而从气相或液相中去除。
本文将介绍吸收的基本原理、影响吸收效率的因素以及常用的吸收剂和吸收塔设计等方面的内容。
一、吸收原理吸收是一种质量传递过程,化学吸收可以分为气液吸收和液液吸收两种类型。
1.气液吸收气液吸收是利用气体和液体之间的相互作用,从气相中去除有害或有用的组分,使气相在液态吸收剂中被溶解或被吸附到其表面上。
气体在液体中的溶解度和化学平衡有关,也与吸收液体的物理、化学性质有关,主要包括吸收液体的pH值、粘度、表面张力、渗透性、活性、极性等。
2.液液吸收液液吸收是一种纯化分离和萃取的操作过程。
一般是利用两种不相溶的液体之间的界面质量传递过程,从一种溶液中分离、去除有害或有用的化学性质不同的组分,例如萃取精制中间体、脱色、脱酸等。
吸收过程中,液体中吸收剂与吸收物之间的反应确定了吸收的效率。
吸收反应可以分为化学吸收和物理吸收。
化学吸收是指吸收剂与dissolved phase 中的吸收物之间发生反应,例如H2SO4 与SO2 的反应:SO2 +H2O + 1/2O2 →H2SO4物理吸收是指吸收剂通过对分子间力的作用力将吸收物与吸收剂分子吸附在一起,例如气体分子通过范德华力来作用于吸收剂分子。
二、影响吸收效率的因素吸收效率受许多因素的影响,其中包括吸收剂的物理和化学特性、进料浓度和流量、温度、压力和气液物理化学性质等。
1.吸收剂性质吸收剂的物理和化学特性对吸收效率有着重要影响。
吸收剂的表面张力、极性、分子量和黏度等属性都会影响它与气体或液体相互作用及吸附的能力。
吸收剂的HFAC值(Henry气液分配系数)是衡量吸收效率的重要参考指标。
2.浓度和流量吸收剂的浓度和进料流量在吸收过程中扮演着关键的角色。
当进料浓度较高或流量过大时,吸附剂不能迅速吸收吸收物,从而限制了吸收过程中的质量传递速率。
吸收的概念化工原理
吸收是一种常见的分离和纯化过程,它通过将一种物质(吸收剂)与另一种物质(被吸收物质)接触,使被吸收物质从气态或液态转移到吸收剂中。
吸收的概念化工原理如下:
1. 物质接触:吸收剂与被吸收物质之间需要有足够的接触面积,以便有效地传递质量和能量。
2. 传质:被吸收物质通过物质界面的传质过程,从气态或液态相转移到吸收剂中。
传质可以通过扩散、对流和反应来实现。
3. 反应:在吸收过程中,被吸收物质与吸收剂之间可能发生化学反应。
这些反应可以改变被吸收物质的化学性质,从而实现分离和纯化。
4. 热量传递:吸收过程可能涉及热量的传递,特别是在吸收剂中发生吸热或放热反应时。
热量的传递可以影响吸收过程的效率和控制。
5. 设备设计:吸收过程需要适当的设备来实现物质接触、传质、反应和热量传递。
吸收塔是常用的吸收设备,它通常由填料或板式结构组成,以提供大量的接触表面积。
吸收在许多工业和环境应用中都有广泛的应用,例如气体净化、溶剂回收、气体吸附等。
了解吸收的概念化工原理对于优化吸收过程的设计和操作至关重要。
第五章:吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节:概述一、吸收吸收的定义:吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的:I.回收或捕获气体混合物中的有用物质,以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体,以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度;2.良好的选择性;3.温度变化的敏感性;4.蒸汽压要低;5.良好的化学稳定性;6.较低的黏度且不易生泡;7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应:物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度:低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目:单组分和多组分吸收按有无热效应:等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性(费用)气液两相流经设备的能量损耗;溶剂的挥发及变质损失;溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节:气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下,相互接触的气液两相的浓度不变时,气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示,即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x:气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡,该平衡的存在是有条件的;平衡时气相中溶质的分压——平衡分压(或饱和分压),液相中溶质的浓度——平衡浓度(或饱和浓度),也即是气体在溶液中的溶解度;气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度;温度和压力对吸收操作有重要的影响;加压和降温对吸收有利;升温和降压对解吸有利。
化工原理吸收公式总结化工原理中的吸收可是个相当重要的环节,吸收公式更是解决相关问题的关键钥匙。
咱们今儿就来好好唠唠这些公式。
先来说说亨利定律,这可是吸收过程中的基础。
它表明在一定温度和压强下,气液平衡时,溶质在气相中的分压与溶质在液相中的摩尔分数成正比。
用公式表达就是:p = Ex ,这里的 p 是溶质在气相中的平衡分压,E 是亨利系数,x 是溶质在液相中的摩尔分数。
再瞅瞅气膜吸收速率方程:NA = kg(p - pi),这里的 NA 代表溶质 A 的吸收速率,kg 是气膜吸收系数,p 是气相主体中溶质 A 的分压,pi 是相界面处溶质 A 的分压。
液膜吸收速率方程也不能落下:NA = kl(ci - c),NA 同样是溶质A 的吸收速率,kl 是液膜吸收系数,ci 是相界面处溶质 A 的浓度,c是液相主体中溶质 A 的浓度。
还有总吸收速率方程:NA = Ky(y - yi),Ky 是气相总吸收系数,y 是气相主体中溶质 A 的摩尔比,yi 是相界面处溶质 A 的摩尔比。
给您说个我曾经遇到的事儿,就和这吸收公式有关。
有一次在实验室做吸收实验,我们小组想要研究某种气体在特定溶液中的吸收情况。
一开始,大家都信心满满,觉得按照书上的步骤来肯定没问题。
结果呢,实验数据出来一分析,和预期的相差甚远。
我们几个那叫一个着急,赶紧从头开始排查问题。
最后发现,原来是在计算的时候,把气膜和液膜的吸收系数弄混了,导致整个计算结果都错了。
这可给我们上了深刻的一课,让我们明白了,这些公式可不是随便拿来用的,得搞清楚每个参数的含义和适用条件。
说完这些单个的公式,咱们再聊聊它们之间的关系。
在很多实际问题中,需要综合运用这些公式来求解。
比如说,要确定吸收塔的高度,就得先根据物料衡算求出塔底和塔顶的浓度,再结合吸收速率方程计算出传质单元数,最后才能得出塔高。
还有啊,在使用这些公式的时候,一定要注意单位的统一。
不然,一个不小心,就会得出错误的结果。