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化工原理第八章第三节吸收过程的计算复习教案

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化工原理(第二版)第八章-

化工原理(第二版)第八章-

中一
（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。
第二节 吸收过程的相平衡关系
相平衡关系随物系的性质、温度和压力而异，通常由 实验确定。图8-1是由实验得到的SO2和NH3在水中的溶解度 曲线，也称为相平衡曲线。图中横坐标为溶质组分(SO2 、 NH3)在液相中的摩尔分数 ，纵坐标为溶质组分在气相中 的分压 。从图中可见：在相同的温度和分压条件下， 不同的溶质在同一个溶剂中的溶解度不同，溶解度很大的 气体称为易溶气体，溶解度很小的气体称为难溶气体；同 一个物系，在相同温度下，分压越高，则溶解度越大；而 分压一定，温度越低，则溶解度越大。这表明较高的分压 和较低的温度有利于吸收操作。在实际吸收操作过程中， 溶质在气相中的组成是一定的，可以借助于提高操作压力 来提高其分压 ；当吸收温度较高时，则需要
（8-6） 式中 ——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
——溶质在溶液中的摩尔分数； ——亨利系数，其单位与压力单位一致。 式（8-6）即为亨利定律的数学表达式，它表明稀溶 液上方的溶质平衡分压 与该溶质在液相中的摩尔分数 成正比，比例系数称为亨利系数。亨利系数的数值可由实 验测得，表8-1列出了某些气体水溶液的亨利系数值。
第二节 吸收过程的相平衡关系
1
分子扩散 物质以分子运动的方式通过静止流体

化学化工学院化工原理课件第8章气体吸收

化学化工学院化工原理课件第8章气体吸收

收率达到95% ，则所需洗油量变为多少？ （2）（3）为第二类操作型问题
解： （1） 对比h实际 , h需要
y2
x2
y1 0.02 x2 0 0.95 y2 1 y1 0.001
x1
x2
L G
y1
y2
0.095
H OG
G K ya
200 3600
0.05
1.11m
h需要
H OG
yb ya ym
6.5m h实际
6m
y1
x1
（2）增加L
H OG
G K ya
200 3600
0.05
1.11m
不变
在塔内 H=6m ,达到 95% 回收率202所3/1需2/26的传质单元数
6 N OG 1.11 5.4
5.4
1
1
S
ln
1
S
0.02 0.001
S
S 1 A
试差迭代解得： S 0.603 L mG 0.13 200 43.1kmol /(m 2 h)
2
3
5.38
3
N OG '
N OG
1 1 1
ln1
1 A
y1 mx2' y2 ' mx 2 '
1
A
A
1 1
2
ln1
2 3
0.01 2 0.00035 y2' 2 0.00035
2
3
5.38
3
y2' 0.0013 ' 0.87
物料衡算
G( y1 y2' ) L( x1' x2' ) 2023/12/26

化工原理8_吸收

化工原理8_吸收

2014-3-5
§ 8.1
二．吸收的应用
概述
1．制取产品 例如，用水吸收氯化氢制取 31%的工业盐酸， 用氨水吸收 CO2 生产碳酸氢铵等。 2．从气体中回收有用的组分 例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺； 王红芳 用洗油从煤气中回收粗苯等。 3．除去有害组分以净化气体 主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。 例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳， 燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱 SO2 等。
2014-3-5
传质过程的推动力
未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸)，离平 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 方法：用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际 传质过程的推动力。
对吸收过程： (y-y*)：以气相摩尔分数 王红芳 差表示的传质推动力；
y y P
y*=f(x)
（y-y*） (x*-x) ： 以 液 相 摩 尔 分 数差表示的传质推动力。 y* （x*-x）
传质推动力的表示方法 可以不同，但效果一样。
2014-3-5
o
x
x* x
双膜理论 由 W.K.Lewis 等人在上世纪二十年代提出， 是最早出现的传质理论。双膜理论的基本论点是：
(1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两 侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为 1 和 2 ） 的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。 (2) 相界面没有传质阻 气 液 力，即溶质在相界 气相主体 膜 相界面 膜 液相主体 面处的浓度处于相 pi = ci / H p 王红芳 平衡状态。 ci (3) 在膜层以外的两相主 流区由于流体湍动剧 pi 烈，传质速率高，传 质阻力可以忽略不计， c 2 1 相际的传质阻力集中 在两个膜层内。

化工原理-3-第八章-气体吸收精品PPT课件

化工原理-3-第八章-气体吸收精品PPT课件

解：求H
PA*
CA H
C A 0.582 kmol m3 ，PA 800Pa
故：H
CA PA*
0.582 0.8
0.7275 kmol m3.kPa
求E E PA* xA
xA
CA CA CS
E
0.8 0.01048
0.582
0.582
1000 0.582 17 18.02
76.33 kPa
0.01048求mFra bibliotekm y x
y PA 0.8 7.897 103 P 101.3
m 0.761
8.3 吸收过程模型及传质速率方程 8.3.1双膜模型
一、吸收过程 吸收过程物理模型：
图（b）中y、x分别表示气相、液相主体浓度；yi、xi分别 表示在相界面处气、液两相的浓度。
以气、液相界面为准，A在相际间的传质过程由以下三步串联而成：
E的含义：
①其数值大小由物系特性和温度决定； ②当物系（溶质、溶剂）一定时，其值随温度的上升而增大； ③由实验测定。
二、不同表达形式
由于气、液两相组分浓度可有不同的表示方法，因而亨利定律也有 不同的形式。
1、溶解度系数H
如溶质在液相中的浓度用物质的量浓度CA表示，则亨利定律：
PA*
CA H
式中：CA为单位体积溶液中的溶质的物质量，kmol/m3； H称为溶解度系数，kmol/m3.Pa。
①一般易溶气体，如NH3、HCl等气体，平衡线斜率m 较小，吸收过程通常呈现气相阻力控制；
②难溶气体，如CO2、O2等，由于其溶解度小，平衡 线斜率m大，吸收过程多呈现液相阻力控制
4、改变阻力大小的方法
实际吸收过程的阻力通常多是气相和液相各占一定的比例，且受 气、液两相流动状态影响甚大。通常：

化工原理吸收课程设计书

化工原理吸收课程设计书

化工原理吸收课程设计书一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理中吸收的基本概念、吸收过程的机理和计算方法，以及吸收设备的设计和操作。

具体来说，知识目标包括：1.理解吸收的定义和作用；2.掌握吸收过程的机理，包括物理吸收和化学吸收；3.学会计算吸收塔的塔径、液气比等参数；4.了解吸收设备的设计和操作方法。

技能目标包括：1.能够运用吸收理论解决实际问题；2.能够使用化工模拟软件进行吸收过程的模拟；3.能够进行吸收设备的操作和维护。

情感态度价值观目标包括：1.培养学生的创新意识和团队合作精神；2.增强学生对化工行业的兴趣和责任感；3.培养学生关注环保和可持续发展的意识。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括吸收的基本概念、吸收过程的机理和计算方法，以及吸收设备的设计和操作。

具体包括以下几个部分：1.吸收的定义和作用；2.物理吸收和化学吸收的机理；3.吸收塔的塔径计算公式及液气比的选择；4.吸收设备的操作方法和注意事项。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

具体来说：1.讲授法：通过讲解吸收的基本概念、吸收过程的机理和计算方法，以及吸收设备的设计和操作，使学生掌握相关知识；2.讨论法：学生进行小组讨论，分享彼此对吸收过程的理解和看法，促进学生的思考和交流；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用吸收知识；4.实验法：安排学生进行吸收设备的操作实验，提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《化工原理》；2.参考书：《化工设备设计手册》；3.多媒体资料：吸收过程的动画演示、实际操作视频等；4.实验设备：吸收塔、流量计、压力计等。

通过以上教学资源的使用，我们将帮助学生更好地理解和掌握化工原理中的吸收知识。

五、教学评估本节课的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面客观地评价学生的学习成果。

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

化工原理讲稿 气体吸收


两相相内传质速率可用下面的形式表达为：
NA
DG
RT1
P pBm
p
pi
令kG
DG
RT1
P pBm
N A kG p piFra bibliotekNADL
2
cm cSm
(ci
c)
令kL
DL
2
cm cSm
N A kL (ci c)
DG、DL —— 溶质组分在气膜与液膜中的分子扩散系数； P/pBm —— 气相扩散漂流因子； cm/cBm —— 液相扩散漂流因子； 1、2 —— 界面两侧气液相等效膜层厚度，待定参数。
一、吸收过程的气液相平衡关系 二、亨利定律 三、传质过程的方向、限度及推动力
第二节 吸收过程的相平衡关系
一、吸收过程的气液相平衡关系
1.气体在液体中的溶解度 在一定的温度与压力下、当气体混合物与一定量的溶剂 接触时，气相中的溶质便向液相中转移，直至液相中溶质 达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。达 到了相平衡状态时气相中溶质的分压，称平衡分压；液相 中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
气、液相浓度(y,x)在平衡线下方(M点)：
y
ye=f(x)
ye
溶质解吸
y
M
释放溶质
o
xe
xx
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
第二节 吸收过程的相平衡关系
气、液相浓度(y,x)处于平衡线上(K点)：
y ye=f(x)
yye
K
o
xe x x
第一节 概述
2. 吸收操作实例：石油液化气脱除硫化氢
第一节 概述

化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上


Y
B B’ Yb
E
A Ya O
Xa
Xb Xb*
Lai Qingke
用摩尔分率表示的操作线方程：
y 1 y


LS GB

1
x
x


1
ya ya


LS GB

1
xa xa

非直线，为双曲线
低浓度气体yb<1 近似处理 直线
y ya yb ya LS x xa xb xa GB
一、总物料衡算
稳态逆流
参数：Ga、Gb；La、Lb；G、 L(kmol/m2·s)；ya、yb(kmol(A)/kmol (A+B))；xa、 xb(kmol(A)/kmol (A+S))；x、y。
Ga,ya La,xa
气 液
y、G x 、L
如何衡算？
G,y L,x
找一固定量
吸收剂和惰性气体的量
或
Y

LS GB
X
Yb
LS GB
X b
逆流吸收塔的 操作线方程式
代表吸收塔的任意截面上气、液相浓度之间的关系。
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
稳态
LS、Xb、GB、Yb为定值
操作线方程式
在XY坐标中应为直线
一般以塔顶为基准
操作线方程
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
二、吸收塔操作线方程与操作线
对于塔顶 GB (Y Ya ) LS ( X Xa )

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

化工原理下 第八章 吸收(卓越)

操作线方程
一、全塔物料衡算 吸收操作时，表征吸收程度 有两种方式： (1) 吸收的目的是为了回收有用物 质，用吸收率η表示： η ＝被吸收的溶质/进塔气中的溶质 ＝(Yb－Ya)/Yb＝1－Ya/Yb (2) 吸收的目的是为了除去气体混 合物中的有害物质，直接规定出 塔气体有害物质的浓度Ya
若干气体在水中的亨利常数E之值
E, MPa 气体 氦 氢 氮 空气 一氧化碳 氧 甲烷 一氧化氮 乙烷 乙烯
0°C 5°C 10°C 15°C 20°C 25°C 30°C 35°C 40°C 50°C 60°C 80°C 13100 12800 12700 12600 12300 11600 5870 6160 6440 6700 6920 7160 7390 7520 7610 7750 7750 5360 6050 6770 7480 8140 8760 9360 9980 10500 11400 12200 4380 4940 5560 6150 6730 7290 7810 8340 8810 9580 10230 3570 2580 2270 1710 1280 560 4010 2950 2620 1530 1570 662 4480 3310 3010 2210 1920 778 4950 3690 3410 2450 2290 907 5430 4060 3810 2670 2660 5880 4440 4180 2910 3060 6280 4810 4550 3140 3460 6680 5140 4920 3350 3880 7050 5420 5270 3570 4290 7710 5960 5850 3950 5070 8320 6370 6340 4230 5720 100 °C
8.2 吸收过程相平衡基础 8.2.1 气液相平衡关系
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C.亨利系数E值很大，为易溶气体
D.亨利系数E值很大，为难溶气体
2、总结：溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m值的大小与温度、气体溶解度的关系
【复习要点】
一、吸收塔的物料衡算
1、写出全塔物料衡算式：
2、以塔内任一截面m-n与塔底为衡算范围写出物料衡算式：
3、确定吸收操作线方程
4、吸收率ΨA指的是
定义式为
A.气膜B.相界面上C.气相主体D.液膜
4、实验室用水吸收NH3，该吸收过程属于（）
A.液膜控制B.气膜控制C.两相扩散控制D.不能确定
5、下列不属于填料特性的有（）
A.比表面积B.空隙率C.填料因子D.填料密度
6、当吸收过程为液膜控制时，要想提高吸收速率必须（）
A.气膜吸收阻力B.液膜吸收阻力C.气膜阻力和液膜阻力D.无法确定
10、在吸收操作的物料衡算式中，V是表示单位时间所处理的（）
A.混合气体的体积；B.混合气体的摩尔流率；
C.惰性气体的摩尔流率；D.惰性气体的体积
11、依据“双膜理论”，下列判断中可以成立的是（）
A可溶组分的溶解度小，吸收过程的速率为气膜控制；
B可溶组分的亨利系数大，吸收过程的速率为液膜控制；
C可溶组分的相平衡常数大，吸收过程的速率为气膜控制；
2、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为_________________________,以传质总系数表达的速率方程为
3、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用＿＿＿＿＿＿常数表示，而操作线的斜率可用＿＿＿＿表示。
4、用△y,△x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数KY与分系数kX ,kY的关系式为_________________,KX与kX ,kY的关系式为__________________.
5、氨溶于水的过程为控制的吸收过程；二氧化碳溶于水的过程为控制的吸收过程。
6、填料塔的填料主要特性指标有比表面积、空隙率、填料因子、
7、吸收的操作线关系与平衡关系的不同在于
8、填料的种类很多，大致可分为实体填料和网体填料两大类，请写出三种常见的填料的名称：
、、
三、简答题
用水吸收混合气中的氨气是气膜控制还是液膜控制？用什么方法增加水吸收氨的速率？
5、以上的物料衡算式仅取决于
，而与
无关。
二、吸收塔的操作线与平衡线的关系
1、操作线是一条通过点（），斜率为的直线，其中斜率为吸收操作的液气比
2、吸收操作线在平衡线（填“上方”或“下方”）
3、吸收操作线距离平衡线的远近和推动力有何关系？
【复习检测】
一、选择题
1、某吸收过程，已知气膜传质系数kY=5×10-4kmol/（m2·s），液膜的传质系数kX=3×10-4kmol/（m2·s），由此可判断该过程（）
7、下列吸收过程属于气膜控制的是（）
A.用水吸收氢气B.用水吸收氨气C.用水吸收氧气D.用水吸收二氧化碳
8、在Y—X图上，吸收操作线总是位于平衡线的（）。
A.上方；B.下方；C.重合线上；D.任意位置
9、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大（）的流速。
A.气相；B.液相；C.气液两相；D.视具体情况而定
D液相的粘度低，吸收过程的速率为液膜控制
12、吸收过程的推动力为（）
A浓度差；B温度差；C压力差；D实际浓度与平衡浓度差
13、在吸收操作中，吸收塔某一截面总推动力（以气相浓度差表示）为（）
A Y-Y*；B Y*-Y；C Y-Yi；D Yi-Y
14、对吸收的方法说法正确的是（）
A.常在填料塔中进行B.在塔内气、液相初态浓度X2、Y2，终态浓度X1、Y1
C.在塔内气液两相逆流流动D.在塔内气液两相属双向传质过程
15、根据双膜理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，当溶质在液体中溶解度很小时，以液相表示的总传质系数将：_____
A.大于液相传质分系数B.近似等于液相传质分系数
C.小于气相传质分系数D.近似等于气相传质分系数
二、填空题
1、当平衡线为直线时，总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/KX=1/mkY+1/kX其中1/kX表示＿＿＿＿＿，当＿＿＿＿＿＿＿项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。
四、计算题
1、用纯水吸收混合气中的丙酮。如果吸收塔混合气进料为200kg/h，丙酮摩尔分数为10%，纯水进料为1000kg/h，操作在293K和106kPa下进行，要求得到无丙酮的气体和丙酮水溶液。设惰性气体不溶于水（MB=29kg/kmol），试问吸收塔溶液出口浓度为多少？
2、某吸收塔用水吸收空气和丙酮蒸气组成的混合气中的丙酮，已知混合气中的丙酮蒸气的体积分数为5%，所处理的混合气中的空气量为1500m3/h,操作在293K和101.3Kpa下进行，要求丙酮的回收率为99%，若吸收剂用量为150kmol/h，试问吸收塔溶液出口含量为多少？
A.气膜控制B.液膜控制C.判断依据不足D.双膜控制
2、在吸收操作中，用X表示液相中溶质浓度，X*表示与气相平衡的液相浓度，Xi表示气液相界面上的液相平衡浓度，则吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（）
A. X*—X B. X—X* C. Xi—X D. X—Xi
3、难溶气体吸收阻力主要存在于（）
赵县职教中心职高二年级化工原理教学案
课题
复习：全塔物料衡算——操作线方程
备课人
姚
复习目标
要求
1、掌握吸收塔的物料衡算
2、掌握吸收塔的操作线方程与操作线
学习方法
自主——合作——探究
学习过程
【知识回顾】
1、下列说法错误的是：____________
A.溶解度系数H值很大，为易溶气体
B.相平衡常数m值很大，为难溶气体