化学分离工程第三章吸收演示文档
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分离过程-吸收
(4-20)
作全塔物料衡算
v1 lN vN 1 l0
FLGC
由式（4-20）和上式得
vN 1 v1 vN AN l0 A1 A2 .... AN A2 A3 .... AN ... AN vN 1 vN 1 A1 A2 .... AN A2 A3 .... AN ... AN 1 l0 A2 .... AN A3 A4 ... AN .... AN 1 （4 24） .................... vN 1 A1 A2 .... AN A2 A3 .... AN ... AN 1
5、关键组分 6、
e Na
1个 1
2个
4
FLGC
二、有利条件
吸收作用发生在相接触面之间，因此要提高 吸收效果，必须从增加吸收过程的推动力和相
接触表面积两方面入手。 增大相间接触表面，就是使气、液两相能进 行良好接触，应尽可能地将气、液两相分散。
当组分在气相中的浓度 yi 大于与液 相成平衡的气相浓度y*时，则该组分便 可由气相转入液相，达到吸收的目的。 这时 y-y* 即是吸收过程的推动力。 增大推动力对吸收过程有利。 如何增加推动力？
FLGC
第四章
吸收过程
概述及图解法多组分
4-1 吸收的用途及分类
一、吸收过程分类 二、吸收过程应用 4-2 吸收的特点及有利条件 一、吸收的特点 二、吸收的有利条件 4-3 图解法多组分吸收计算
吸收计算
FLGC
4.1 概述 吸收的用途及分类
吸收是化工生产中分离气体混合物的重要方法之一。 吸收：它是根据气体混合物中各组分在液体中溶解度 的不同，而达到分离目的的传质过程。 吸收时所用的液体溶剂称为吸收剂。
作全塔物料衡算
v1 lN vN 1 l0
FLGC
由式（4-20）和上式得
vN 1 v1 vN AN l0 A1 A2 .... AN A2 A3 .... AN ... AN vN 1 vN 1 A1 A2 .... AN A2 A3 .... AN ... AN 1 l0 A2 .... AN A3 A4 ... AN .... AN 1 （4 24） .................... vN 1 A1 A2 .... AN A2 A3 .... AN ... AN 1
5、关键组分 6、
e Na
1个 1
2个
4
FLGC
二、有利条件
吸收作用发生在相接触面之间，因此要提高 吸收效果，必须从增加吸收过程的推动力和相
接触表面积两方面入手。 增大相间接触表面，就是使气、液两相能进 行良好接触，应尽可能地将气、液两相分散。
当组分在气相中的浓度 yi 大于与液 相成平衡的气相浓度y*时，则该组分便 可由气相转入液相，达到吸收的目的。 这时 y-y* 即是吸收过程的推动力。 增大推动力对吸收过程有利。 如何增加推动力？
FLGC
第四章
吸收过程
概述及图解法多组分
4-1 吸收的用途及分类
一、吸收过程分类 二、吸收过程应用 4-2 吸收的特点及有利条件 一、吸收的特点 二、吸收的有利条件 4-3 图解法多组分吸收计算
吸收计算
FLGC
4.1 概述 吸收的用途及分类
吸收是化工生产中分离气体混合物的重要方法之一。 吸收：它是根据气体混合物中各组分在液体中溶解度 的不同，而达到分离目的的传质过程。 吸收时所用的液体溶剂称为吸收剂。
分离工程_朱家文_第三章吸收_图文
第七节复杂精馏塔的计算分离工程华东理工大学化工学院分离工程教学组2007年11月目录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(H2SO4H2SO4(浓硫酸HCHO+H 2O 福尔马林(NH42CO3+CO2+H2O 2 NH4HCO3原料CA溶剂(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Ⅲ进气①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,脱除合成氨原料气中CO 2的过程。
工艺对气体净化度要求是过程经济性的关键①减压冷再生②气提冷再生③间接蒸汽热再生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CO;2。
分离工程 第三章1ppt
双组分常用图解法
不同点：
多组分常用
简捷法
严格计算法（计算机算）
化工生产实际中，遇到的多是组分数C>2或复杂物系的分 离和提纯问题。 对多组分分离装置的计算，就意味着，涉及到的变量多， 就需要用联立或者迭代法解很多独立方程，并且需要规定足够 多的设计变量，使得未知变量的数目正好等于独立方程数。 到底需要规定多少设计变量才能唯一确定出其他各个物理 量的值？如何去规定设计变量？这通常是分离计算中，第一步 就涉及到的问题。
通常指已约定的关系，或者设备为了达到应有的效果，还需要满足的 关系。如物料间的温度差、压力降的关系式等。 约定的关系，如：物料温度、压力相等。
3.1.1单元的设计变量 Design variables for elements
一个化工流程由很多装置组成，而每个装置又可以分 解为多个进行简单过程的单元。 单元 装置
Overhead vapor
Total condenser
Reflux drum Top stage Bottom stage Feed stage
已知变量 Known variables
规定变量 Specified variables
Feed stream flow rate
A concentration in feed
确定设计变量数遵循的一般原则：
ND = N V - N C
设计变量数 系统的 总变量数 变量之间的 约束关系数
x y z a 举例: x 7 y 2z b
其中： Nv 3 NC 2 则Ni 1
NV ＝出入物流变量数＋能量交换数（热、功）
(1)物流变量数
流程
确定单元的设计变量遵循前述的一般原则即可：
化工分离过程第三章
3
学习要点
• • • •
1. 设计变量数的确定（单元、装置）；
2. 多组分精馏过程分析及简捷计算； 3. 特殊精馏（萃取精馏﹑共沸精馏）过程分析； 4. 吸收过程的特点及多组分吸收和过程的简捷计 算方法。
4
3.1 设计变量
设计分离装置就是要求确定各个物理量的数值，（如进 料流率、浓度、温度、压力、热负荷、机械功的输入及输出 及理论塔板数等）。这些物理量都是互相关联、互相制约的， 因此，设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量就 是设计变量。 设计变量：确定设计中已知变量 Note: 如果设计过程中给定数值的物理量的数目少于设计变量 的数目，设计就不会有结果；相反，如果给定数值的物理量 的数目过多，设计也无法进行。 因此，设计的第一步不是选择变量的具体数值，而是要知道 设计者所需要给定数值的变量数目。对于简单的分离过程， 一般可以凭经验给出，例如：二组分精馏 5
54图图335苯苯甲苯甲苯异丙苯精馏塔内汽异丙苯精馏塔内汽液流量分布液流量分布比较二组分图比较二组分图3344和多组分图和多组分图3355流量与理论板的关系流量与理论板的关系图34二组分精馏塔流量分布11多组分精馏塔内流量与理论板的关系多组分精馏塔内流量与理论板的关系液汽流量有一定的变化液气比lv却接近常数进料板进料板具体介绍55图35苯甲苯异丙苯精馏塔内温度分布比较二组分图34和多组分图35温度与理论板的关系图34二组分精馏塔温度分布22多组分精馏塔内温度与理论板的关系多组分精馏塔内温度与理论板的关系塔顶塔底温度变化较快中间温度变化缓和具体介绍563多组分精馏塔内浓度分布多组分精馏塔内浓度分布二组分二组分精馏塔内组成与理论板的关系图34二组分精馏塔组成分布具体介绍573多组分精馏塔内浓度分布重组分图图337388异丙苯异丙苯hnkhnk??在再沸器液相中浓度高在再沸器液相中浓度高nn11??在加料上面几块板之间在加料上面几块板之间hnkhnk浓度迅速下降浓度迅速下降然后有一段基本恒浓区然后有一段基本恒浓区
学习要点
• • • •
1. 设计变量数的确定（单元、装置）；
2. 多组分精馏过程分析及简捷计算； 3. 特殊精馏（萃取精馏﹑共沸精馏）过程分析； 4. 吸收过程的特点及多组分吸收和过程的简捷计 算方法。
4
3.1 设计变量
设计分离装置就是要求确定各个物理量的数值，（如进 料流率、浓度、温度、压力、热负荷、机械功的输入及输出 及理论塔板数等）。这些物理量都是互相关联、互相制约的， 因此，设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量就 是设计变量。 设计变量：确定设计中已知变量 Note: 如果设计过程中给定数值的物理量的数目少于设计变量 的数目，设计就不会有结果；相反，如果给定数值的物理量 的数目过多，设计也无法进行。 因此，设计的第一步不是选择变量的具体数值，而是要知道 设计者所需要给定数值的变量数目。对于简单的分离过程， 一般可以凭经验给出，例如：二组分精馏 5
54图图335苯苯甲苯甲苯异丙苯精馏塔内汽异丙苯精馏塔内汽液流量分布液流量分布比较二组分图比较二组分图3344和多组分图和多组分图3355流量与理论板的关系流量与理论板的关系图34二组分精馏塔流量分布11多组分精馏塔内流量与理论板的关系多组分精馏塔内流量与理论板的关系液汽流量有一定的变化液气比lv却接近常数进料板进料板具体介绍55图35苯甲苯异丙苯精馏塔内温度分布比较二组分图34和多组分图35温度与理论板的关系图34二组分精馏塔温度分布22多组分精馏塔内温度与理论板的关系多组分精馏塔内温度与理论板的关系塔顶塔底温度变化较快中间温度变化缓和具体介绍563多组分精馏塔内浓度分布多组分精馏塔内浓度分布二组分二组分精馏塔内组成与理论板的关系图34二组分精馏塔组成分布具体介绍573多组分精馏塔内浓度分布重组分图图337388异丙苯异丙苯hnkhnk??在再沸器液相中浓度高在再沸器液相中浓度高nn11??在加料上面几块板之间在加料上面几块板之间hnkhnk浓度迅速下降浓度迅速下降然后有一段基本恒浓区然后有一段基本恒浓区
吸收讲课课件
摩尔分率与摩尔比的关系：
y Y 1-y
Y y 1 Y
x X 1-x
X x 1 X
例1：含氨的空气混合物中，已知氨的
含量为5%（体积），求混合物中每kmol 空气中含氨多少kmol? 例2：含氨20%的氨—空气混合气100m3, 用水吸收至混合气中含氨5%，设吸收过 程有中间冷却，使前后温度不变，试求 氨被吸收的体积数？
yA yB y N 1
nA xA x表示液相摩尔分率。 n xA xB x N 1
n
摩尔百分率—摩尔分率×100%
4．质量分率和摩尔分率的换算
nA wA / M A xA n wA / M A （1 - w A ) / M B
DP NA ( p A p Ai ) RTPBm
Dp 令kg RTpBm
则NA kg ( pA pAi )
该式为气膜分吸收速率方程 NA—单位面积的传质速率，mol/s； PA- PAi — 气膜吸收推动力 kg—气膜吸收分系数，mol.s-1.Pa-1.m-2
N A kl (cAi cA ) 液膜分吸收速率方程为 kl—液膜吸收分系数,m.s-1 ㈡吸收总速率方程 * NA K g ( p A p A ) 1.气相总吸收速率方程 Kg— 气相吸收总系数 倒数1/ Kg—气相总吸收阻力 2.液相总吸收速率方程
二、吸收操作的分类 物理吸收： 吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反 应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程。 如用水吸收二氧化碳、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 氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸 收氨等过程。化学吸收能大大提高吸收的 气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生 较难。
《化工单元过程操作》教学课件-03吸收过程及操作
2021年3月17日10时10分
任务3.1 吸收基础知识
亨利定律不同的表达形式 （1） y* = mx 式中： x —— 液相中溶质的摩尔分率
y* ——与液相组成成平衡的气相中溶质摩尔分率 m —— 相平衡常数 （2） Y* = mX 式中： Y*——相平衡时，每kmol惰性组分中含有气体溶质的kmol数 X ——每kmol吸收剂中含有气体溶质的kmol数 m —— 相平衡常数
吸收速率=推动力/阻力=传质系数×推动力
2021年3月17日10时10分
任务3.2 吸收过程分析
3.2.2 吸收速率方程式
（1） 气膜吸收速率方程式
NA=kY（Y-Yi）=
Y Yi 1/ kY
吸收质通过 气膜的扩散 阻力
kY —— 气膜吸收系数，kmol/（m2·s·kmol吸收质/ kmol惰性组分） 此气膜吸收系数须由实验测定、按经验公式计算或准数关联式确
H=
EM S
任务3.1 吸收基础知识
（2）亨利定律
吸收平衡线：描述吸收过程中气液相平衡关系的图线。
极稀溶液 Y
2021年3月17日10时10分
Y*=mx
吸收平衡线 X
任务3.1 吸收基础知识
例题：含氨３％（体积分数）的混合气体，在填料塔中被水吸收，试求氨溶液的最 大浓度。塔内操作压力为202.6kpa，气液相平衡关系为p*= 267x 。 解：气相中氨的分压：
2021年3月17日10时10分
任务3.1 吸收基础知识
3.1.1 吸收的概念及术语
吸收是分离气相混合物的最常用的单元操作，利用混合气体中各组分在 某溶剂中溶解度的差异，使一种或几种组分溶于溶剂中，其它组分仍保留在 气相，从而实现分离。
2021年3月17日10时10分
任务3.1 吸收基础知识
亨利定律不同的表达形式 （1） y* = mx 式中： x —— 液相中溶质的摩尔分率
y* ——与液相组成成平衡的气相中溶质摩尔分率 m —— 相平衡常数 （2） Y* = mX 式中： Y*——相平衡时，每kmol惰性组分中含有气体溶质的kmol数 X ——每kmol吸收剂中含有气体溶质的kmol数 m —— 相平衡常数
吸收速率=推动力/阻力=传质系数×推动力
2021年3月17日10时10分
任务3.2 吸收过程分析
3.2.2 吸收速率方程式
（1） 气膜吸收速率方程式
NA=kY（Y-Yi）=
Y Yi 1/ kY
吸收质通过 气膜的扩散 阻力
kY —— 气膜吸收系数，kmol/（m2·s·kmol吸收质/ kmol惰性组分） 此气膜吸收系数须由实验测定、按经验公式计算或准数关联式确
H=
EM S
任务3.1 吸收基础知识
（2）亨利定律
吸收平衡线：描述吸收过程中气液相平衡关系的图线。
极稀溶液 Y
2021年3月17日10时10分
Y*=mx
吸收平衡线 X
任务3.1 吸收基础知识
例题：含氨３％（体积分数）的混合气体，在填料塔中被水吸收，试求氨溶液的最 大浓度。塔内操作压力为202.6kpa，气液相平衡关系为p*= 267x 。 解：气相中氨的分压：
2021年3月17日10时10分
任务3.1 吸收基础知识
3.1.1 吸收的概念及术语
吸收是分离气相混合物的最常用的单元操作，利用混合气体中各组分在 某溶剂中溶解度的差异，使一种或几种组分溶于溶剂中，其它组分仍保留在 气相，从而实现分离。
2021年3月17日10时10分
化工分离过程(第14讲)(3.4吸收和蒸发过程)
用 K i表示 Hi — 亨利常数 H 7i Py PK H K i ix i ix i i P
3.4.1 吸收和蒸出过程流程
④ 流量
液相流量从上向下↑；汽相流量从下向上↓ ——不恒定 ⑤ 每板温度Tn 由于溶解热大， Tn 与溶解吸收量有关，难预测，不 能用泡、露点方程计算Tn，要用热量衡算方程计算Tn。
——复杂性大
——塔中部出现温度极大值
14
3.4.2 多组分吸收和蒸出过程分析
五、吸收剂的选择
1. 对目标组分有足够大的吸收能力，选择性好； 2. 解吸时便于再生； 3. 操作温度下本身的蒸汽压应不大，即不易挥发； 4. 化学性质稳定； 5. 对设备无腐蚀； 6. 传质系数足够大； 7. 价廉易得。
17
3.4.2 多组分吸收和蒸出过程分析
工业气体吸收常用的吸收剂
溶质气体 吸收剂
CO2, H2S
物理吸收剂—水、环丁砜、冷甲醇、碳酸丙烯酯 化学吸收剂—乙醇胺水溶液、催化热碳酸钾水溶液、 氨水溶液、NaOH(或KOH)水溶液 物理化学吸收剂—环丁砜-二异丙醇胺溶液 水、氨水、二甲基苯胺水溶液、 Ca(OH)2水溶液、 浓硫酸、亚硫酸盐水溶液、柠檬酸钠水溶液
化工分离过程
Chemical Separation Processes
第三章 多组分多级分离过程 分析与简捷计算
第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 3.1 设计变量 3.2 多组分精馏过程（普通精馏） 3.3 萃取精馏和共沸精馏（特殊精馏） 3.4 吸收和蒸出（解吸）过程 3.4.1 吸收和蒸出过程流程 3.4.2 多组分吸收和蒸出过程分析 3.4.3 多组分吸收和蒸出的简捷计算法
贫吸收剂 原料气 压力等级数
化工分离过程-吸收及解吸35页PPT
化工分离过程-吸收及解吸
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 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
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 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 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 。
45、自己
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 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
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 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 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 。
45、自己
化工分离过程第15讲344化学吸收
反应的存在是影响了传质推动力。对液相传质分系数没有 影响，因此E=1。
对于瞬时可逆反应，由于反应瞬时完成，在液相中反应达
到了化学平衡，在该情况下，传质速率与化学动力学无关， 而与反应物和产物的传递过程有关。增强因子E很大，其数
量级为102~104。
在上述两者之间存在一个很宽的范围，一般包括快速反应
3.4.2 多组分吸收和蒸出过程分析
3.4.3 多组分吸收和蒸出的简捷计算法
3.4.4 化学吸收
2
第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算
3.4.4 化学吸收
3.4.4.1 化学吸收的类型 3.4.4.2 化学吸收中的传质速率 3.4.4.3 化学吸收计算
3
3.4.4 化学吸收
工业上许多吸收过程都带有化学反应，称之为化学吸收。 化学吸收的目的是为了利用化学反应增强吸收速率和吸收
（3-108） （3-109）
28
3.4.4.2 化学吸收中的传质速率
（1）瞬时反应
NA
kL0cAi 1
DBcBL bDAcAi
E
1
DBcBL bDAcAi
（3-110） （3-111）
—— 吸收速率由A和B 各自扩散到反应面上的速率决定，
反应速率的大小对吸收速率无关紧要。
又快，反应面将与液膜界面重合）
图3-41a
②可逆反应：在膜内达到平衡。 NA f 膜内扩散 膜内反应9
3.4.4.1 化学吸收的类型
2.快速反应 A B Q
定义：当组分A与活性组分B反应速度 足够快时，反应速率大于传质速率。 特点：反应速率大于传质速率
A NA
被吸收组分A在液膜中边扩散边反应， 被吸收组分的浓度随液膜厚度的变化不是 直线关系，在液膜内存在一个反应物A和 B的共存区，反应在该区域内完成。
对于瞬时可逆反应，由于反应瞬时完成，在液相中反应达
到了化学平衡，在该情况下，传质速率与化学动力学无关， 而与反应物和产物的传递过程有关。增强因子E很大，其数
量级为102~104。
在上述两者之间存在一个很宽的范围，一般包括快速反应
3.4.2 多组分吸收和蒸出过程分析
3.4.3 多组分吸收和蒸出的简捷计算法
3.4.4 化学吸收
2
第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算
3.4.4 化学吸收
3.4.4.1 化学吸收的类型 3.4.4.2 化学吸收中的传质速率 3.4.4.3 化学吸收计算
3
3.4.4 化学吸收
工业上许多吸收过程都带有化学反应，称之为化学吸收。 化学吸收的目的是为了利用化学反应增强吸收速率和吸收
（3-108） （3-109）
28
3.4.4.2 化学吸收中的传质速率
（1）瞬时反应
NA
kL0cAi 1
DBcBL bDAcAi
E
1
DBcBL bDAcAi
（3-110） （3-111）
—— 吸收速率由A和B 各自扩散到反应面上的速率决定，
反应速率的大小对吸收速率无关紧要。
又快，反应面将与液膜界面重合）
图3-41a
②可逆反应：在膜内达到平衡。 NA f 膜内扩散 膜内反应9
3.4.4.1 化学吸收的类型
2.快速反应 A B Q
定义：当组分A与活性组分B反应速度 足够快时，反应速率大于传质速率。 特点：反应速率大于传质速率
A NA
被吸收组分A在液膜中边扩散边反应， 被吸收组分的浓度随液膜厚度的变化不是 直线关系，在液膜内存在一个反应物A和 B的共存区，反应在该区域内完成。
第三章 分离工程-吸收
xi
yi
液相主体
xA
δg δl
分离工程
Absorption 由单向扩散速率积分式可得：
D CM NA = ⋅ (C Ai − C AL ) δl C BM
讨论：1.稳定的边界滞流传质膜？ 讨论： 2.传质过程是稳态的？ 3.界面无阻力？ 4. K∝D （大量实测到的K ∝D0.5 ） 双膜论的弱点：没有反应出K与D的0.5次方的关系。
从图可以看出化学反应的存在对降低液面上的平衡分压PA 有利，在低浓度溶剂区操作可提高吸收率。可是随着溶液中 溶质A的浓度逐步升高，平衡曲线呈曲线状，即当溶液浓度CA 达到某一“极限”值时，平衡分压PA 急剧升高而超过同浓度 下的物理吸收的平衡分压。再者，化学反应具有热效应时， 温度对平衡显示出强烈的影响，这两者对吸收都不利。 对高浓度和净化要求高的气体吸收，第一级采用物理吸收 使溶质含量降低，第二级采用化学吸收使溶质能脱除干净。 分离工程
k ′, c B
近似为常数
所以
pA ∝ c0 A
分离工程
Absorption
吸-2
习题2.气体混合物中的SO2用水吸收，此时水溶液中发生如
下电离过程： S O 2 + H2 O H++ H SO3
-
吸收温度20ºC，常压操作。试求：当气相中SO2的摩尔分 率为0.04时， SO2在水中被吸收的平衡总浓度 kgso 2 / m 3。 已知上述电离过程的平衡常数为：
Absorption
3．4 传质理论
吸收过程，溶质A由气相传到液相。 NA 主体(气,液相) 气相 界面 液相 传质 界面 传质理论(较成熟) 界面湍动 界面阻力 分子扩散 对流 湍流混合
双膜论 Whitaman,1923
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4. 回收有价值组分 为防止有价值组分从气相流失，用吸收剂将其吸收下来达到回收的 目的。如一些易挥发溶剂的回收。
3.2 吸收过程的设计变量 和对生产工艺的适应性
❖吸收过程的重要因素
(1) 设备条件 设备形式、尺寸、内部构件等，都与传质效率有关。 同等处理规模下，效率越高，设备投资越少。
(2) 吸收剂 选择性是关键，解吸条件也非常重要。
而汽液相平衡则主要是指液相组分挥发到汽相形成的 平衡。
两种平衡尽管过程方向不同，但相平衡原理却是相同
的：
fˆiG fˆiL
3.3.1 物理溶解时的相平衡
(1) 气液平衡常数mi
mi
yi xi
fiL i pˆi
式中， ˆi 、 i分别为i组分在气相的逸度系数和在液相的活度系数；p
为气相总压f i，L 为纯i组分液相在体系温度和压力下的逸度。
分的平衡分压，加速解吸速率； ❖ 适用：化学吸收。
3.1.1 吸收装置的工业流程
(1)吸收剂不重复利用的装置 典型实例： 氯气吸收
3.1.1 吸收装置的工业流程
(2)减压冷再生流程 典型实例：CO2吸收-再生
(3)气提冷再生流程 典型实例：脱除H2S吸收-再生
3.1.1 吸收装置的工业流程
(4)间接蒸汽热再生流程 典型实例：热钾碱法脱碳流程
fˆiG Hixi
在低压下，可用平衡分压 pei取代 f i ，得到亨利定律的表达形式：
peiHixi
再以浓度取代摩尔分率：
pei Hi
ci cM
Hici
cM为溶液的总摩尔浓度，H只和温度有关，随温度升高而增大(见表
3-2)，与溶液的总压和组成无关。与温度的关系为：
lnHi RiTCi
式中的Ci、φi是常数，与物系有关。
3.1.1 吸收装置的工业流程
典型实例：硫酸吸收SO3吸收制硫酸
3.1.1 吸收装置的工业流程
2. 吸收剂需要解吸的吸收装置
使用对象：气体的净化或回收； 流程特点：至少有两个塔（多了一个再生过程）。 ❖ 减压冷再生：通过改变P，改变相平衡，使溶质解吸。 ❖ 适用：高压下化学吸收液的初脱。 ❖ 气提冷再生：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。 ❖ 间接蒸汽热再生：利用间接蒸汽，升高温度，改变液面上活性组
3.1.2 吸收过程的应用
1. 获得产品 将气体中的有效成分用吸收剂吸收下来得到产品。如硫酸吸收SO3 制浓硫酸，水吸收HCl制盐酸。
2. 气体混合物的分离 吸收剂选择性吸收气体中的某一组分达到分离目的。如用有机溶剂 吸收煤气中的苯，用丙酮吸收天然气裂解气中的乙炔。
3. 气体净化 用吸收剂将气体中的有害组分吸收以达到气体净化目的。如天然气 的脱硫，生产尾气的SO2脱除。
(2) 溶质的气相浓度 关键是控制吸收塔出口气中的溶质指标。
(3) 毒性 这里指的是对吸收剂的毒性，即产生沉淀、使吸收剂分解、 或生成不可还原的产物等。
(4) 能耗 主要是吸收剂再生的能耗，应充分回收利用。
3.3 气液相平衡
❖气液相平衡的概念
气液相平衡主要是指气相组分溶解于液相，使气相组
分与液相中的相同组分达到平衡的状态。
❖ ②塔式不同
❖ ③传质形式不同
❖ 吸收过程：单向传质，气相传质到液相，需外加吸收剂；
❖ 精馏过程：双向传质，液相传质到汽相，汽相传质到液相，不需加 质量分离剂。
3.1.1 吸收装置的工业流程
1. 吸收剂不需要再生的吸收装置
❖ 使用对象： ❖ 主要用于制备液相产品，如硫酸吸收SO3吸收制硫酸、
水吸收HCl制盐酸、吸收甲醛制福尔马林液、碱液吸收 CO2或SO2制碳酸氢盐或亚硫酸盐等 。 ❖ 流程特点： ❖ 吸收剂不再生，且循环操作。
化学分离工程第三章吸收
优选化学分离工程第三章 吸收
3 吸收
1、吸收的基本原理
❖ 吸收是利用液体处理气体混合物，根据气体混合物中各组分在液体
中溶解度的不同，而达到分离目的传质过程。 ❖ 吸收是一个分离过程，且分离的是气体混合物，分离的介质是某一
种液体溶剂称之为吸收剂，被吸收的气体混合物称为溶质。 ❖ 吸收是一个从气相往液相的传质过程。 ❖ 被吸收的气体通过适当的方法与吸收液分离的过程称为解吸过程，
(3) 操作条件 温度：温度越高，越不利于吸收； 压力：压力越高，越有利于吸收。
3.2.1 设计关键参数分析
(1) 吸收塔的直径 (2) 再生塔的直径 (3) 再生塔的压强 (4) 贫液和回流液的温
度 (5) 各种换热器的热负
荷
3.2.2 吸收过程对生产工艺的适应性
(1) 操作压强 压力高利于吸收，但操作费用将增加，通常选择气体来时的 压力。特殊情况可考虑增压操作。
(2) 二元组分溶解的气液平衡关系
lnfˆi xi
lnHi RAT(1x02)
(3-11)
式中，x0是在溶液中吸收剂的摩尔分率，x0=1-xi；Hi为亨利系数，
kPa；A是与温度和压力有关的一个常数。
此式适合于任何浓度的电解质溶液和很低浓度的非电解质溶液。
3.3.1 物理溶解时的相平衡
Hale Waihona Puke 对式(3-11)，在理想溶液时，A=0，于是：
3.3.1 物理溶解时的相平衡
当系统压力较大时，体系偏离理想状态较远，按上述方法计算的偏
差较大。考虑到液体体积通常随压力变化不大，此时，可用以下式
子来计算气相逸fˆiG度
。
lnfˆxiG i lnHi R ViT(ppi)
式中，pi为纯组分的蒸汽压；Hi为亨利常数；V i 为组分的偏摩尔体积， 即无限大混合物体积中加入1mol组分时所引起的体积变化，当混
★ 化学吸收的特点： 所溶组分与吸收剂起化学反应
极限：相平衡= f (T,P,反应组分B)
3 吸收
4、吸收过程的特点
❖ 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：
❖ ①原理不同： 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。
❖
精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。
对吸收液而言，则成为再生。 ❖ 应用：常用于获得产品、分离气体混合物、净化原料气以及脱除尾气
中的有毒有害物质。
2、流程图
3 吸收
3 吸收
3、吸收操作的分类
依据吸收的机理可分成 物理吸收（甲醇-CO2） 化学吸收（K2CO3- CO2）
★ 物理吸收的特点： 所溶组分与吸收剂不起化学反应 极限：溶解平衡= f (T,P)
3.2 吸收过程的设计变量 和对生产工艺的适应性
❖吸收过程的重要因素
(1) 设备条件 设备形式、尺寸、内部构件等，都与传质效率有关。 同等处理规模下，效率越高，设备投资越少。
(2) 吸收剂 选择性是关键，解吸条件也非常重要。
而汽液相平衡则主要是指液相组分挥发到汽相形成的 平衡。
两种平衡尽管过程方向不同，但相平衡原理却是相同
的：
fˆiG fˆiL
3.3.1 物理溶解时的相平衡
(1) 气液平衡常数mi
mi
yi xi
fiL i pˆi
式中， ˆi 、 i分别为i组分在气相的逸度系数和在液相的活度系数；p
为气相总压f i，L 为纯i组分液相在体系温度和压力下的逸度。
分的平衡分压，加速解吸速率； ❖ 适用：化学吸收。
3.1.1 吸收装置的工业流程
(1)吸收剂不重复利用的装置 典型实例： 氯气吸收
3.1.1 吸收装置的工业流程
(2)减压冷再生流程 典型实例：CO2吸收-再生
(3)气提冷再生流程 典型实例：脱除H2S吸收-再生
3.1.1 吸收装置的工业流程
(4)间接蒸汽热再生流程 典型实例：热钾碱法脱碳流程
fˆiG Hixi
在低压下，可用平衡分压 pei取代 f i ，得到亨利定律的表达形式：
peiHixi
再以浓度取代摩尔分率：
pei Hi
ci cM
Hici
cM为溶液的总摩尔浓度，H只和温度有关，随温度升高而增大(见表
3-2)，与溶液的总压和组成无关。与温度的关系为：
lnHi RiTCi
式中的Ci、φi是常数，与物系有关。
3.1.1 吸收装置的工业流程
典型实例：硫酸吸收SO3吸收制硫酸
3.1.1 吸收装置的工业流程
2. 吸收剂需要解吸的吸收装置
使用对象：气体的净化或回收； 流程特点：至少有两个塔（多了一个再生过程）。 ❖ 减压冷再生：通过改变P，改变相平衡，使溶质解吸。 ❖ 适用：高压下化学吸收液的初脱。 ❖ 气提冷再生：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。 ❖ 间接蒸汽热再生：利用间接蒸汽，升高温度，改变液面上活性组
3.1.2 吸收过程的应用
1. 获得产品 将气体中的有效成分用吸收剂吸收下来得到产品。如硫酸吸收SO3 制浓硫酸，水吸收HCl制盐酸。
2. 气体混合物的分离 吸收剂选择性吸收气体中的某一组分达到分离目的。如用有机溶剂 吸收煤气中的苯，用丙酮吸收天然气裂解气中的乙炔。
3. 气体净化 用吸收剂将气体中的有害组分吸收以达到气体净化目的。如天然气 的脱硫，生产尾气的SO2脱除。
(2) 溶质的气相浓度 关键是控制吸收塔出口气中的溶质指标。
(3) 毒性 这里指的是对吸收剂的毒性，即产生沉淀、使吸收剂分解、 或生成不可还原的产物等。
(4) 能耗 主要是吸收剂再生的能耗，应充分回收利用。
3.3 气液相平衡
❖气液相平衡的概念
气液相平衡主要是指气相组分溶解于液相，使气相组
分与液相中的相同组分达到平衡的状态。
❖ ②塔式不同
❖ ③传质形式不同
❖ 吸收过程：单向传质，气相传质到液相，需外加吸收剂；
❖ 精馏过程：双向传质，液相传质到汽相，汽相传质到液相，不需加 质量分离剂。
3.1.1 吸收装置的工业流程
1. 吸收剂不需要再生的吸收装置
❖ 使用对象： ❖ 主要用于制备液相产品，如硫酸吸收SO3吸收制硫酸、
水吸收HCl制盐酸、吸收甲醛制福尔马林液、碱液吸收 CO2或SO2制碳酸氢盐或亚硫酸盐等 。 ❖ 流程特点： ❖ 吸收剂不再生，且循环操作。
化学分离工程第三章吸收
优选化学分离工程第三章 吸收
3 吸收
1、吸收的基本原理
❖ 吸收是利用液体处理气体混合物，根据气体混合物中各组分在液体
中溶解度的不同，而达到分离目的传质过程。 ❖ 吸收是一个分离过程，且分离的是气体混合物，分离的介质是某一
种液体溶剂称之为吸收剂，被吸收的气体混合物称为溶质。 ❖ 吸收是一个从气相往液相的传质过程。 ❖ 被吸收的气体通过适当的方法与吸收液分离的过程称为解吸过程，
(3) 操作条件 温度：温度越高，越不利于吸收； 压力：压力越高，越有利于吸收。
3.2.1 设计关键参数分析
(1) 吸收塔的直径 (2) 再生塔的直径 (3) 再生塔的压强 (4) 贫液和回流液的温
度 (5) 各种换热器的热负
荷
3.2.2 吸收过程对生产工艺的适应性
(1) 操作压强 压力高利于吸收，但操作费用将增加，通常选择气体来时的 压力。特殊情况可考虑增压操作。
(2) 二元组分溶解的气液平衡关系
lnfˆi xi
lnHi RAT(1x02)
(3-11)
式中，x0是在溶液中吸收剂的摩尔分率，x0=1-xi；Hi为亨利系数，
kPa；A是与温度和压力有关的一个常数。
此式适合于任何浓度的电解质溶液和很低浓度的非电解质溶液。
3.3.1 物理溶解时的相平衡
Hale Waihona Puke 对式(3-11)，在理想溶液时，A=0，于是：
3.3.1 物理溶解时的相平衡
当系统压力较大时，体系偏离理想状态较远，按上述方法计算的偏
差较大。考虑到液体体积通常随压力变化不大，此时，可用以下式
子来计算气相逸fˆiG度
。
lnfˆxiG i lnHi R ViT(ppi)
式中，pi为纯组分的蒸汽压；Hi为亨利常数；V i 为组分的偏摩尔体积， 即无限大混合物体积中加入1mol组分时所引起的体积变化，当混
★ 化学吸收的特点： 所溶组分与吸收剂起化学反应
极限：相平衡= f (T,P,反应组分B)
3 吸收
4、吸收过程的特点
❖ 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：
❖ ①原理不同： 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。
❖
精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。
对吸收液而言，则成为再生。 ❖ 应用：常用于获得产品、分离气体混合物、净化原料气以及脱除尾气
中的有毒有害物质。
2、流程图
3 吸收
3 吸收
3、吸收操作的分类
依据吸收的机理可分成 物理吸收（甲醇-CO2） 化学吸收（K2CO3- CO2）
★ 物理吸收的特点： 所溶组分与吸收剂不起化学反应 极限：溶解平衡= f (T,P)