当前位置：文档之家 › 化工原理英文教材chapter8气体吸收部分

化工原理英文教材chapter8气体吸收部分

  • 格式：ppt
  • 大小：646.00 KB
  • 文档页数：47

下载文档原格式

  / 47

合集下载

化工原理8.1 气体的吸收-1课件解析

化工原理8.1 气体的吸收-1课件解析

吸收液
10
吸收的相平衡(phase equilibrium)
？ ？ 气相 A
A
吸收 液相 相平衡 A S
B
解吸
A
11
亨利定律（Henry’s law）
在一定温度下，对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收 质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。
用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示：
p* Ex p *——平衡时吸收质在气相中的平衡分压，pa
作为生产的辅助环节：如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制 备原料氨盐水等。
5
吸收的类型
物理吸收(physical absorption)：吸收质只是简单地从气相溶 入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱 的化学反应，吸收质在溶液中是游离的或结合得很弱。
物理化学过程
吸收的极限取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度 (dissolvability)。
用摩尔比表示亨利定律：
Y mX 1 (1 m) X
对稀溶液，X值较小，上式简化为：
Y mX
NOTE： 亨利定律只适用于稀溶液，如常压下难溶或少溶气 体的吸收。
16
亨利定律（Henry’s law）
在一定温度下，对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收 质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。
低浓度吸收：吸收质在气液两相中摩尔分数均小于0.1 高浓度吸收：吸收质在气相中浓度大(>0.1) ，且被吸收的数
量多
8
吸收剂的选择
吸收剂应有良好的选择性；
吸收操作 的关键
当吸收剂需要回收或要求吸收剂不污染被吸收的气体时，其蒸 气压应尽量低； 尽可能选用无毒、难燃、腐蚀性小的吸收剂； 吸收剂的粘度要较低，便于输送和有利于气液接触； 化学性质稳定，以免变质和在过程中析出污垢，影响操作；

化工原理-8章总结

化工原理-8章总结

b 级式接触
图9-2 填料塔和板式塔
规整填料 散装填料 塑料丝网波纹填料 塑料鲍尔环填料
本章所做基本假定：
（1）气体混合物中只有一个组分溶于溶剂，其余组分可
视为一个惰性组分。
（2）溶剂的蒸气压很低，挥发损失可忽略不计。
——气相中仅包括一个惰性组分和一个可溶组分 液相中包含可溶组分和溶质
第二节 气液相平衡
8.4 相际传质
8.4.1 相际传质速率（总传质速率）
气膜控制:
当1/ky>>m/kx时，Ky≈ky，传质阻力主要集中于气相， 称为“气膜控制”，若要提高吸收速率，即增大气相湍动程度。
液膜控制:
当1/kx>>1/mky时，Kx≈kx，传质阻力主要集中于液相，
称为“液膜控制”，若要提高吸收速率，即增大液相湍动程度。
反，通过截面净物质量为零，则称此扩散为等分子反向扩散。
2、主体流动
A可溶于液相 B完全不溶于液相 液相不挥发
主体移动：在压力差的作用下，单相主体向界面移动称为 总体流动，总体流动造成A，B向同一方向移动。 ——只要不满足等分子反向扩散条件，都必然出现主体流动
三、分子扩散的速率方程
漂流因子恒大与1，因此单向扩散传质速率大于等摩尔反向扩散。
物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应。
如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸
汽、用洗油吸收芳烃等。 化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。 如用NaOH溶液吸收CO2、用稀硫酸吸收氨等过 程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸
收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生
较难。 ——被利用的条件：可逆性；较高的反 应速率
吸收速率方程式小结
1、以传质分系数表示的吸收速率方程式：

化工原理--第八章 气体吸收

化工原理--第八章 气体吸收

第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。

试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。

解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。

40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。

试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。

已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8kg/m 3。

解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa <*p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。

以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3.在总压为110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。

《化工原理》第八章 吸收

《化工原理》第八章 吸收
AБайду номын сангаас
中一
Y A mX A

（8-11）
第二节 吸收过程的相平衡关系
（3）吸收平衡线 表明吸收过程中气、液相平衡关系 的图线称吸收平衡线。在吸收操作中，通常用图来表示。
图8-2吸收平衡线
第二节 吸收过程的相平衡关系
式（8-10）是用比摩尔分数表示的气液相平衡关系。 它在坐标系中是一条经原点的曲线，称为吸收平衡线，如 图8-2（a）所示；式（8-11）在图坐标系中表示为一条经 原点、斜率为m的直线。如图8-2（b）所示。 （4）相平衡在吸收过程中的应用 ①判断吸收能否进行。由于溶解平衡是吸收进行的极 限，所以，在一定温度下，吸收若能进行，则气相中溶质 的实际组成 Y A 必须大于与液相中溶质含量成平衡时的组 成 Y ，即YA Y 。若出现 YA Y 时，则过程反向进行，为 解吸操作。图8-2中的A点，为操作（实际状态）点，若A Y 点位于平衡线的上方， A Y 为吸收过程；点在平衡线上，
yB 1 yA
（3）比质量分数与比摩尔分数的换算关系
WA mA nAM A M XA A mB nB M B MB
（8-3）
第二节 吸收过程的相平衡关系
M 式中 M 、B 分别为混合物中、组分的千摩尔质量， kg/kmol 。 在计算比质量分数或比摩尔分数的数值时，通常以在 操作中不转移到另一相的组分作为组分。在吸收中，组分 是指吸收剂或惰性气，组分是指吸收质。 2．质量浓度与物质的量浓度 质量浓度是指单位体积混合物内所含物质的质量。对 于组分,有 m V （8-4） 式中 A ——混合物中组分的质量浓度，㎏/m3； V ——混合物的总体积，m3。
二、气液相平衡关系
吸收的相平衡关系，是指气液两相达到平衡时，被吸 收的组分（吸收质）在两相中的浓度关系，即吸收质在吸 收剂中的平衡溶解度。 1．气体在液体中的溶解度 在恒定的压力和温度下，用一定量的溶剂与混合气体 在一密闭容器中相接触，混合气中的溶质便向液相内转移， 而溶于液相内的溶质又会从溶剂中逸出返回气相。随着溶 质在液相中的溶解量增多，溶质返回气相的量也在逐渐增 大，直到吸收速率与解吸速率相等时，溶质在气液两相中 的浓度不再发生变化，此时气液两相达到了动平衡。平衡 p A 表示； 时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号 溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们 之间的关系称为相平衡关系。

化工原理下册第8章吸收1课件PPT

化工原理下册第8章吸收1课件PPT
DG P P DG P P P 1 ' ' ' ky kG kG kG kG RT G p Bm p Bm (1 y) m RT G pBm pBm
8.3 高浓度气体吸收
为了解决温度升高对吸收造成的不利影响，工程上采
用部分吸收剂再循环流程。
8.3.2 高浓度气体吸收的计算
一般情况下， E > 1。 增强因子随化学反应速度的增大
而增大。对于极慢的化学反应增强因子近似为1。
8.5.2 化学吸收的计算
（1）反应在气液相界面上进行
界面
p
pA 气 相 主 体
气膜 液膜
或
c
cBL pAi cBi cFL cFi
液 相 主 体
距离 z
界面反应示意图
吸收过程的计算可以按照气膜控制的物理吸收 过程计算。
① 计算通用方程
对dh微元塔高进行物料衡算得：
Ad (Gy) k y a( y yi ) Adh
GB y y dy Gdy d (Gy) d 1 y GB d 1 y G B (1 y) 2 1 y
Gdy k y a ( y yi )dh 1 y
y2 x2 y x q nG B ( ) q nLs ( ) 1 y 1 y2 1 x 1 x2
q nLs x q nLs x 2 y2 y ( ) 1 y q nGB 1 x 1 y 2 q nGB 1 x 2
—— 操作线 方程
或：
Y
qnLs qnGB
yB yA
2 1
y
yB y 2C
1
2
C
yC

化工原理-第8章 气体吸收

化工原理-第8章 气体吸收

8.3 扩散和单相传质
① 溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；
② 溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生 的溶解过程
③ 溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。 通常，第②步即界面上发生的溶解过程很容易进行，其阻力很小
( 传质速率 小，
=
传质推动力 传质阻力
)故认为相界面上的溶解推动力亦很
8.1概述
①溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在 一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。这样，从平衡角度 来说，处理一定量混合气体所需溶剂量较少，气体中溶质的极限 残余浓度亦可降低；就过程数率而言，溶质平衡分压↓，过程推 动力大，传质数率快，所需设备尺寸小。
②溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备 较高的选择性。若溶剂的选择性不高，将同时吸收混合物中的其 他组分，只能实现组分间某种程度的增浓而不能实现较为完全的 分离。
⑷工业吸收流程（见旧讲稿） 由流程图可见，采用吸收操作实现气体混合物的分离必须解决下 列问题： ①选择合适的溶剂，使能选择性比溶解某个（或某些）被分离组 分； ②提供适当的传质设备（多位填料塔，也有板式塔）以实现气液 两相的接触，使被分离组分得以从气相转移到液相（吸收）或气相 (解吸)；
8.1概述
注意：此时并非没有溶质分子继续进入液相，只是任何瞬间 进入液相的溶质分子数与从液相逸出的溶质分子数恰好相等，在 宏观上过程就象是停止了。这种状态称为相际动平衡，简称相平 衡。
8.2.1平衡溶解度
⑴溶解度曲线
对 单 组 分 物 理 吸 收 的 物 系 ， 根 据相律 ，自 由度数F 为F=CΦ+2=3-2+2=3(C=3,溶质A，惰性组分B,溶剂S，Φ＝2，气、液两 相)，即在温度 t ，总压 p ，气、液相组成共4个变量中，由3个自 变量（独立变量），另1个是它们的函数，故可将平衡时溶质在气

化工原理 第八章 气体吸收

化工原理 第八章 气体吸收
吸收剂
•气体吸收是混合气 体中某些组分在气液 相界面上溶解、在气 相和液相内由浓度差 推动的传质过程。
气相主体 y x 界面
相界面 xi
液相主体
yi 气相扩散 液相扩散
气体
石油化工学院---Department of Petrochemical Engineering
吸收质或溶质(solute)：混合气体 中的溶解组分，以A表示。 惰性气体(inert gas)或载体：不溶 或难溶组分，以B表示。 吸收剂(absorbent)：吸收操作中 所用的溶剂，以S表示。 吸收液(strong liquor)：吸收操作 后得到的溶液，主要成分为溶剂S 和溶质A。 吸收尾气(dilute gas)：吸收后排 出的气体，主要成分为惰性气体B 和少量的溶质A。 吸收过程在吸收塔中进行，逆流 操作吸收塔示意图如右所示。
石油化工学院---Department of Petrochemical Engineering
8.2 吸收过程的相平衡关系
气体吸收是一种典型的相际间的传质过
程，气液相平衡关系是研究气体吸收过程的
基础，该关系通常用气体在液体中的溶解度
及亨利定律表示。
石油化工学院---Department of Petrochemical Engineering
从液相分析
x*=y/46.5=0.105/46.5=0.0023>x=0.02 结论同上。
石油化工学院---Department of Petrochemical Engineering
石油化工学院---Department of Petrochemical Engineering
亨利定律其它表示方法
当气、液相溶质浓度用其它组成表示法表示时，通过浓度 换算可得其它形式的亨利定律。常用的形式有

浙江大学化工原理(过程工程与控制乙) 2009ppe-chap8_4

浙江大学化工原理(过程工程与控制乙) 2009ppe-chap8_4

zhumingqiao@
8.4.6 解吸（脱吸）(deabsorption)
一．解吸方法：
1．减压解吸------闪蒸
高浓端
G ya
L xa
2．应用解吸剂进行解吸 ----吸收的逆操作
常用的解吸剂有惰性气体、水蒸气或贫气等
传质方向
Gy
Lx
------解吸剂用惰性气体或贫气 (1)气提 (2)汽提或提馏-----解吸剂用水蒸汽
解之得： y a
0.524x b (1)
G=1000kmol/h
解吸（脱吸）举例
再对解吸塔作物料衡算得： ya yb xb xa L G ya 0 xa (2) 150 250 x a 1.667 y a 吸收塔： L、G不变，所以HOG不变，S=1 不变，NOG也不变，
解吸（脱吸）举例
(2) 求解吸塔传质单元数NOG
y b mx a 1 N OG ln1 S S 1 S y a mx a
1 0 0.6 0.095 ln1 1.2 1.2 1 1.2 0.045 0.6 0.095 6.93
b a
7m y=0.15x
7m y=0.6x x b yb=0 G=300kmol/h
y a mx a
1
yb=0.015 xb=0.095 G=1000kmol/h
0.015 0.15 0.005 1 0.0015 0.15 0.005 18 2009-2-18 zhumingqiao@
G,yb xb x a ya
解 吸 塔
x b
yb ,G
解吸（脱吸）举例
解： (1) 求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数NOG 对整个流程（包括两塔）作物料衡算，可得：

陈敏恒 化工原理 第八章(吸收)1

陈敏恒 化工原理 第八章(吸收)1

解：（1） m
E p

1 .2
1 .2
y
0 .08
x x e x 0.0147
（3）达到极限时气体浓度最低为
y min y e 0.006
8.3 扩散和单向传质 一、相际传质过程 （1）溶质由气体主体扩 散至两相界面 （2）溶质在界面上溶解
y i f ( xi )
N 0
N A J A D
定态时 ：
dc A dz
NA C D D p A1 p A 2 N A c A1 c A 2 RT nA pA （ 理想气体 c A ） V RT
（2）单向扩散 NB 0
cA dc A N A 1 D dz cM D cM D p c A1 c A 2 p A1 p A 2 NA c BM RT p BM
8.2.2 相平衡与吸收关系 一、判断过程的方向
y ye 或 x xe
吸收
y ye 或 x xe
解吸
二、指明过程的极限 吸收过程的极限为平衡状态.即 y y e 或 x x e
x1 max x1e
y1 m
y 2 min y 2 e mx 2
三、计算过程推动力 过程推动力为实际状态与平衡状态的偏离程度
cM c A cB c Ai cBi C
c A c Ai 必有 cB cBi
A, B 反向扩散
（1）等分子反向扩散 当液相能以同一速率向界面供应组分 B 时, c Bi 保持恒定： J A J B 或 J A J B 0 通过截面 PQ 的净物量为零. （2）单向扩散 当液相不能向界面提供组分 B 时，发生的是 组分 A 的单向扩散。例如：吸收 在单向扩散中将产生主体流动 扩散流：分子微观运动的宏观结果，纯组分 主体流动：宏观运动，同时带有组分 A 和 B 注意：在单向扩散中依然存在 J A J B

新版化工原理习题答案第八章 气体吸收

新版化工原理习题答案第八章 气体吸收

第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。

试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。

解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+ 由 *p Ex = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p === 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。

40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S⋅=⋅⨯==EM H ρ2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。

试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。

已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。

解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。

以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。

化工原理第八章气体吸收

化工原理第八章气体吸收

实验结果讨论与误差分析
03
分析实验过程中可能出现的误差来源，如测量误差、操作误差、环境误差等，并提出相应的改进措施。
误差分析
根据实验数据和分析结果，讨论气体吸收过程中的传质机理、影响因素以及优化措施。
实验结果讨论
总结实验结果和误差分析，得出关于气体吸收实验的结论，为后续研究和应用提供参考。
实验结论
过程模拟软件介绍
2
1
3
过程模拟软件是一种基于计算机技术的数值模拟工具，可以对化工过程进行建模和模拟，预测过程的性能和行为。
过程模拟软件可以用于气体吸收过程的建模和模拟，包括吸收塔的设计、操作条件的优化、过程性能的预测等。
在气体吸收中的应用
在使用过程模拟软件时，需要注意模型的准确性、数据的可靠性以及计算结果的合理性等方面。
第二小节
气体吸收设备类型及特点
填料塔结构与工作原理
填料塔结构
主要包括塔体、填料、液体分布器、气体进出口管等部分。塔内装有一定高度的填料，以增加气液接触面积，促进吸收过程。
工作原理
气体从塔底进入，通过填料层时与从塔顶喷淋下来的吸收液充分接触，完成吸收过程。填料的存在使得气液两相在较小的空间内得到充分混合，提高了吸收效率。
制定详细的实验步骤和操作规范，包括装置启动、气体和液体流量调节、温度控制、数据记录等。
实验操作规范
实验装置搭建
数据采集、处理和分析方法
使用流量计、压力表、温度计等测量仪器，实时记录气体和液体的流量、压力、温度等参数。
对实验数据进行整理、筛选和计算，得到气体吸收量、吸收速率、传质系数等关键指标。
采用图表、曲线等形式对实验数据进行可视化分析，探讨气体吸收过程中的影响因素和规律。
软件使用注意事项

第八章气体吸收

第八章气体吸收
新乡学院化工原理精品课程
第八章 气体吸收 Sorption process
新乡学院化工原理精品课程
8.1. 概述
8.1.1.化工生产中的传质过程 8.1.2.相组成表示法 8.1.3.气体吸收过程
新乡学院化工原理精品课程
分离：
均相混合物：蒸馏、吸收、萃取 混合物：
非均相混合物：沉降、过滤
新乡学院化工原理精品课程
TP
TP
pA1
JA
pA2
pB1 1
2 pB2
JB
新乡学院化工原理精品课程
（1）等分子反向扩散：任一截面处两个组分的扩散 速率大小相等，方向相反。
JA
DAB RT
dpA dz
J
B


D BA
RT
dp B dz
总压一定 p pA pB
dpA = dpB
dz
dz
新乡学院化工原理精品课程
经验公式
D f (T，p)
（2）液相中的D
D T 1.75 p
T D p D
范围：10-10～10-9m2/s
D f (T，) D T T D
D
新乡学院化工原理精品课程
【例5-3】有一直立的玻璃管，底端封死，内充丙酮， 液面距上端管口11mm，上端有一股空气通过，5小时 后，管内液面降到距管口20.5mm，管内液体温度保持 293K，大气压为100kPa，此条件下，丙酮的饱和蒸气 压为24kPa。求丙酮在空气中的扩散系数。
单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。
8.2.1. 相内传质
（一）扩散现象
分子扩散现象：
新乡学院化工原理精品课程
新乡学院化工原理精品课程

(化工原理)第8章气体吸收

(化工原理)第8章气体吸收

（1）相平衡关系
在总压不高时（p小于 0.51MPa ），溶质在稀溶液中的溶解 曲线通过原点，且为直线, 可表示为：
pe Ex
说明：
E—享利常数，kPa
a）若液相为理想溶液，则在全部浓度范围内，上式均成立。 此时，亨利定律与拉乌尔定律一致，E=p0。
b）不同气体： E 大，难 溶； E 小，易溶。
简化假定：
T=const
① 气、液两相摩尔流率恒定 （ qnG=qnL=const ）；
② 等温吸收；
③ 传质系数不变。
q nG
q nL
8.2.2 低浓度气体吸收的数学描述
物料衡算 热量衡算 相平衡 化学平衡（化学吸收）
对于低浓度物理吸收过程
稀溶液的气液相平衡
VAPOR MOLEFRAC BENZE-01
对于稀溶液： Yeye， Xx
则：
m = m*
（2）相际传质速率方程
板式塔—逐级接触式设备； 传质设备
填料塔—微分接触式设备。
板式塔
填料塔
NAkyyyi
N Akxxix
N A K yyye
1 1m Ky ky kx
N AK xxex
1 11
Kx mky kx
（3）吸收过程的物料衡算
物料衡算
净化气 贫液
混合气体
去解吸
富液
部分溶剂循环流程
8.1.4 对吸收剂的基本要求
（1）吸收剂的选择原则
◇ 对溶质的溶解度要大；
◇ 对溶质有较高的选择性；
◇ 不易挥发；
◇ 解吸性能好，便于再生；溶解度对温度变化敏感；
◇ 较低的粘度，不易起泡；
◇ 良好的化学稳定性、热稳定性、无毒、无易燃易爆等；

化工原理第八章气体吸收

化工原理第八章气体吸收

LS Yb − Ya = X ∗− X G b a B min
费 用
t c o
理论上应综合设备大小、能量消耗等因素, 以生产利润(或费用)为 目标函数确定最适宜液气比 Lopt。实际设计时 , 根据生产经验 , 实际液 气比取：
LS =(1.1～1.5) GB
三. 低浓度吸收计算
y+dy x+dx G L yb xb
π
4
DT2G(y+dy) DT2Gy
(输出量)=
π
4
图8-8:填料塔微分物料衡算
(消失量)=NAdA' = (积累量)=0
π
4
DT2 NAadh～在 dh 内,由气相进入液相
代入物料衡算方程,整理得： Gdy= NAadh 若取速率方程为： NA= Ky(y-y*) 则：Kya(y-y*)dh=Gdy B.C.： h～ 0→h0
工艺条件：T、P、G、yb 工艺要求：ya 工程决策：xa、L 计算目标：h0(或 N)、DT
G L y x
二. 物料衡算
⒈ 填料塔吸收过程分析(如图)
假设连续稳态流动, G～气体摩尔通量
GB LS yb xb Yb X b
图8-5 ： 填料塔流程图
kmol m2 ⋅ s
化学工程与工艺专业本科教学用
y A*=mxA →m=E/P～相平衡常数,无因次 ⑶ 非线性相平衡 对于高浓度或非理想溶液,用相平衡曲线或经验式来描述相平衡关系 二. 传质速率方程
⒈ 传质机理与双膜理论
⑴ 吸收传质机理 溶质 A ：气相对流传质→相界面传质→液相对流传质 ⑵ 有效膜理论～双膜理论 双膜理论假设： Ⅰ：在相界面两侧存在着稳 定 的 气 膜 和 液 膜(即浓度边界层),形成传质的主要阻力; Ⅱ：相界面传质阻力为零,即相界面始终处 于相平衡。 pAi= f(CAi) 那么： 气膜传质速率：NA=kG(pA-pAi) 相界面传质： pAi= f(CAi) (1) (2)

化工原理英文教材chapter8气体吸收部分

化工原理英文教材chapter8气体吸收部分

Operating-line equation:
yb
Va ya La xa L y x V V
The operating-line must lies above the equilibrium line in order for absorption to take place, i.e., y 0 y •x and y represent the bulk compositions of the liquid and gas, respectively, in contact with each other at any given section through the column.
(部分) (任意的) （ x-y 横截面）
Va y a Overall material-balance equations, Va Va y a La y a (18.4) a x Total material: La Vb Lb Va V ya La a V Component A: La xa Vb yb Lb xb VLya Va y a a (18 .5) aa La xa L V y Operating-line equation xaaa Vaa LyV Va x aa L VaL y L Va ya La xa L La a y aa xa a y x (18.6) y L V x V V V x La La a y a a V L La x a x y V xa xy a La a x xa L VLVb x y xV L V y LLa xa y L y Vb b V x y Vb Vxa L x L Vb V yb b x xy V y yb L Vb x xyb Lb b 9 y y xV L V

ASPEN-0-2-化工原理第八章 气体吸收

ASPEN-0-2-化工原理第八章 气体吸收
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
1
第八章
8.1 概述
气体吸收
8.2 吸收过程相平衡基础 8.3 吸收过程模型及传质速率方程 8.4 吸收（或脱吸）塔计算 8.5 其他类型吸收
返回
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
2
一、气体吸收在化工中的应用 吸收是将气体混合物与适当的液体接触，利用个组 分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操 作。混合气体中，能够溶解于液体中的组分称为吸收质 或溶质；不能溶解的组分称为惰性气体；吸收操作所用 的溶剂称为吸收剂；溶有溶质的溶液称为吸收液或简称 溶液；派出的气体称为吸收尾气。 吸收操作是气体混合物的主要分离方法，化工生产 中它有以下几种具体的应用： １．化工产品 ２．分离气体混合物 ３．从气体中回收有用组分 ４．气体净化(原料气的净化和尾气、废气的净化) ５．生化工程
k x (ci cL ) kG ( pG pL* ) k L (cG* cL )
K x C K L
K y PK G
k x ( xi x) k y ( y y* ) k x ( x* x )
Ky 1 1 m k y kx
1 H 1 kG k L
y f ( x) 表示，则 yi f ( xi ) 。
（2）可导出
y yi k x x xi k y
平衡关系与上式联立可求解界面浓度 xi 与 yi 。在用作图 法求解时，从气、液两相的实际浓度点ａ出发，作斜率为 的一条直线，此直线与平衡线的交点即为所 求的界面浓度（ xi , yi ）。
返回
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
3
二、吸收过程分类 按照吸收过程是否伴有化学反应将吸收区分为化学 吸收和物理吸收两大类。 在气体吸收中，若混合气体中只有一个组分在吸收 剂中有一定的溶解度，其余的组分的溶解度可以忽略， 这样的吸收过程称为单组分吸收。如果有两个或更多的 组分能溶解于吸收剂中，这一过程称为多组分吸收。 在吸收过程中，当气体溶解于液体中时，通常有溶 解热产生，若进行伴有放热的化学吸收时，还要放出反 应热，因此随着吸收过程的进行液相温度要逐渐增高， 这样的吸收称为非等温吸收。但若热效应很小，或被吸 收的组分浓度很低，且吸收剂的用量较大，则温度的变 化不显著，此时吸收过程可认为是等温吸收。

化工原理第八章气体吸收

化工原理第八章气体吸收

工业的吸收过程常在吸收塔中 进行。生产中除少部分直接获 得液体产品的吸收操作外，一 般的吸收过程都要求对吸收后 的溶剂进行再生，即在另一称 之为解析他的设备中进行于吸 收相反的操作－解吸。因此， 一个完整地吸收分离过程一般
包括吸收和解吸两部分。
8.2 吸收过程相平衡基础
•8.2.1气液相平衡关系 • 气体混合物与溶剂S相接触时，将发生溶质气体向 液相的转移，使得溶液中溶质（A）的浓度增加。充分 接触后的气液两相，液相中溶质达到饱和，此时瞬间内 进入液相的溶质分子数与从液相逸出的溶质分子数恰好 相抵，在宏观上过程就像停止一样，这种状态称为相际 动平衡，简称相平衡或平衡。 • 对于单组分物理吸收，组分数c=3（溶质A、惰性 气体B、溶剂S），相数（气、液），自由度数F应为
•即在温度、总压和气、液组成共四个变量中，有三个 是自变量，另一个是它们的函数。
• 在一定的操作温度和压力下，溶质在液相中的溶解 度由其相中的组成决定。在总压不很高的情况下，可以 认为气体在液体中的溶解度只取决于该气体的分压 ， 而与总压无关。于是， 与 得函数关系可写成 • • • 当然，也可以选择液相的浓度 作自变量，这时，在 一定温度下的气相平衡分压 和 的函数： •
• 表示，则
。
•（2）可导出
•平衡关系与上式联立可求解界面浓度 与 。在用作图 法求解时，从气、液两相的实际浓度点ａ出发，作斜率为
•
的一条直线，此直线与平衡线的交点即为所
求的界面浓度（ ）。
• 三、传质阻力分析
•总传质阻力为气相分传质阻力与液相分传质阻力之和。若 分传质阻力 中，则总传质阻力 。此时的传质阻 力集中于气相，称为气相阻力控制（亦称气膜控制）。气 相阻力控制的条件是：
液相摩尔分率差表示的分传质推动力 接近于总传质推

化工原理英文教材chapter8气体吸收部分共45页文档

化工原理英文教材chapter8气体吸收部分共45页文档

61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
化工原理英文教材chapter8 气体吸收部分
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。

新版化工原理习题答案(08)第八章__气体吸收[1]

新版化工原理习题答案(08)第八章__气体吸收[1]

第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。

试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。

解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+ 由 *p E x = 亨利系数为 *15.0k P a 200.00.075p E x===kPa 相平衡常数为t200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。

40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3 溶解度系数为 k P a )k m o l /(m 276.0kPa)kmol/(m180.2002.99233S⋅=⋅⨯==EMH ρ2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。

试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。

已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。

解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000km ol/m 0.008km ol/m 44c ==对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8k m o l /m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03k P a 3.039p p y ==⨯=kPa <*p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。

以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Operating-line equation:
yb
Va ya La xa L y x V V
The operating-line must lies above the equilibrium line in order for absorption to take place, i.e., y 0 y •x and y represent the bulk compositions of the liquid and gas, respectively, in contact with each other at any given section through the column.
•For dilute mixtures, containing less than 10% of soluble gas, the effect of changes in total flow is usually ignored and the design is based on the average flow rates（当混合气体
Op era tin gl ine
y a ya xa ab x xa x
b
xb 11
cu rve
b y bb bb y b y
a b
Absorption Driving forces at an arbitrary section x-y:
中溶质浓度较低时，气液流量的变化可以 忽略）.
yb
yb yyb b
yb bb b b bb y b yy b y b yy a a yb aa a a a xxa y a x aa xxb b
b
Eq uil ibr ium
bb
b byb yb b b yb b b y a yb yba y xaa ya a xb a xa xaxb
(部分) (任意的) （ x-y 横截面）
Va y a Overall material-balance equations, Va Va y a La y a (18.4) a x Total material: La Vb Lb Va V ya La a V Component A: La xa Vb yb Lb xb VLya Va y a a (18 .5) aa La xa L V y Operating-line equation xaaa Vaa LyV Va x aa L VaL y L Va ya La xa L La a y aa xa a y x (18.6) y L V x V V V x La La a y a a V L La x a x y V xa xy a La a x xa L VLVb x y xV L V y LLa xa y L y Vb b V x y Vb Vxa L x L Vb V yb b x xy V y yb L Vb x xyb Lb b 9 y y xV L V
Packings Packings Packings Packings Packings Liquid plate Support plate Packing Support Packing Suppo Support Support plate Mist catcher tor Liquid redistribu Liquid redistribu to Liquid shelltor redistri Liquid redistribu tor Liquid Columnar redistribu she Columnar
Clamp plate Columnar shell shell Columnar shell she Columnar Columnar shell Columnar Gas
Packing restrainer 4VS Packings Z Packings Packing Support u Packing Suppo
6
Va y a Va (1)Material balances Va y a La V used •The types of equipment and designyconcepts a x ya La a a in distillation are similar to those used for y a La V a V L La xaa absorption and stripping. Here we choose packed V y La xaaa Va) as yV column(differential-contact plant V a a L the x a y a y a VaLa example. L x y a La V a x L Lower conc. end L L y a V x a xa a L a V La a x y V 稀端 xa xy a La a x xa L VLVb x y •Fig. 8.1-2 Material-balance xV L V y LLa xa y L y diagram for packed column. Vb b V x y Vb Vxa L x L Vb V yb b Higher conc. end x xL V y V xyb y L b xb yb 浓端 b V xV 7 y y L
2
Gas Liquid Mist catcher
Gas Gas Gas Liquid Liquid
Liquid Mist Mist catcher catcher Mist catcher Clamp plate plate Clamp Packing restrainer
Illustrative figure of packed column
Column diameter:
4VS DT u u (0.5 ~ 0.85)u F
VS-gas volume flow rate, m3/s, uF-velocity of liquid D
4 S flooding VS D
T T
1)U U min ;2)
T
d 填料
8(避免壁
u(2)Checking:0..85)u F )u F 适宜 (0.5 ~ 适宜 1)U U min ;2) min DT T
u适宜(1) D should be rounded up; 适宜 •Attention: T
(8 (Avoiding liquid flow 8 避免壁流现象)
[1.PACKINGS AND PACKED TOWER DESIGN]
[Refer to Chapter 4 4.2 Packed Columns in Chinese textbook] Reading materials: pp. 546~557
4
2.PRINCIPLES OF ABSORPTION
Gas u (0.5 ~ 0.V Liquid redistri Liquid F redistribu to 485)u S DT Liquid u DT 1)U U min ;2) 8(避免壁流现 Mist d 填料 Gas~ 0.85)catcher u (0.5 uF 3 Clamp plate Liquid
连续微分接触设备
Va y a Material balances for the portion Va the of Va y a La column above an arbitrary section x-y , ya Va x ya a (18LV a .2) Total material: La V L Va La Va y a aL La y Component A: La xa Vy Lx VaV a V x a (18 .3) x La a Vaaa yaa L yV xa V=molar flow rate of the gas y a y a VaLa L x y a La V a x L phase at x-y section V x La La a y a a V L La x a x y V L= molar flow rate of the liquid xa xy a La phase at x-y section a x xa L VLVb x y xV L V y LLa xa y L y Vb b V x y Vb Vxa L x L Vb V yb b x xy V y yb L Vb x xyb Lb b 8 y y xV L V
Chapter 8
Gas Absorption
1
Definition of Absorption:
•Absorption is a (column-type) process that separates components of a gas mixture by their solubility differences in the added solvent. •In absorption, solute(s) is transferred from the gas phase to the liquid phase. •Desorption/stripping: the reverse of gas absorption: recover valuable solute from the absorbing solution and regenerate the solvents.In stripping, the transfer is from the liquid to the gas phase.
along wall)
5
d packing 填料
Tower height ZT
(1)Calculation from HETP: ZT=HETP*NT. (2)Calculation from the number of transfer units: ZT=HOy*NOy; etc. •The height of the tower, and hence the total volume of packing, depends on the magnitude of the desired concentration changes and on the rate of mass transfer per unit of packed volume.