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第六章 吸收化工原理

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《化工原理》第6章 气体吸收.

《化工原理》第6章 气体吸收.


21
第6章 气体吸收
6.3.4 吸收总系数
1.吸收系数的确定
吸收系数往往是通过实验直接测得的，也可以用经验公 式或用准数关联式的方法求算。实测数据是以生产设备或中 间实验设备进行实验而测得的数据；或从手册及有关资料中 查取相应的经验公式，计算出吸收膜系数后，再由公式求出 吸收总系数。这类公式应用范围虽较窄，但计算较准确；准 数关联式求得的数据，误差较大，计算也较为繁琐。工程上 多采用经验公式来确定，选用时应注意其适用范围及经验公 式的局限性。
(6-19)
18
第6章 气体吸收
由式(6-16)可知
Y mX ,Yi mX i
将上两式代入式(6-19)得，
NA

kY
(Y
Y i)
k
X
(Yi m

Y m
)
NA
Y Yi 1 kY
Yi Y m kX
Y Y
1 kY m kX
令
1 1m KY kY k X
14
第6章 气体吸收
根据双膜理论，吸收质必须以分子扩散的方式从气相主 体先后通过此两薄膜而进入液相主体。所以，尽管气、液两 膜很薄，两个膜层仍为主要的传质阻力或扩散阻力所在。
根据双膜理论，在吸收过程中，吸收质从气相主体中以 对流扩散的方式到达气膜边界，又以分子扩散的方式通过气 膜到达气、液界面，在界面上吸收质不受任何阻力从气相进 入液相，然后，在液相中以分子扩散的方式穿过液膜到达液 膜边界，最后又以对流扩散的方式转移到液相主体。

Y Yi 1/ kY
(6-17)
式中
NA—吸收质A的分子扩散速率，kmol/m2.s； kY —气膜吸收系数，kmol/m2.s； Y、Yi—吸收质A在气相主体与相界面处的比摩尔分率。
化工原理之六 吸收

化工原理之六 吸收

吸收简介重要概念:⑴．吸收⑵．溶质、载体、吸收液和吸收尾气关于吸收的介绍：吸收过程常在吸收塔中进行，图2-1为逆流操作的吸收塔示意图。

气体的吸收是一种重要的分离操作，它在化工生产中主要用来达到以下目的：（1）分离混合气体以获得一定的组分。

例如用硫酸处理焦炉气以回收其中的氨，用洗洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃，用液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯等。

（2）除去有害组分以净化气体。

例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。

（3）制备某种气体的溶液。

例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氢以制取盐酸，用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液等。

图2-1 吸收操作示意图在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应，可以当作气体单纯地溶解于液相的物理过程，则称为物理吸收；如果溶质与溶剂发生显著的化学反应，则称为化学吸收。

前面提到的用水吸收二氧化碳、用洗油吸收芳烃等过程都属于物理吸收，用硫酸吸收氨、用碱液吸收二氧化碳等过程都属于化学吸收。

若混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分皆可认为不溶解于吸收剂，这样的吸收过程称为单组分吸收；如果混合气体中有两个或多个组分进入液相，则称为多组分吸收。

例如合成氨原料气含有Ｎ２、Ｈ２、ＣＯ及ＣＯ２等几种成分，其中唯独ＣＯ２在水中有较为显著的溶解度，这种原料气用水吸收的过程即属于单组分吸收；用洗油处理焦炉气时。

气体中的苯。

甲苯、二甲苯等几种组分都在洗地中有显著的溶解度，这种吸收过程则应属于多组分吸收。

气体溶解于液体之中；常常伴随着热效应，当发生化学反应时，还会有反应热，其结果是使液相温度逐渐升高，这样的吸收过程称为非等温吸收。

但若热效应很小，或被吸收的组分在气相中浓度很低而吸收剂的用量相对很大则；温度升高并不显著，可认为是等温吸收。

如果吸收设备散热良好，能及时引出热量而维持液相温度大体不变，自然也应按等温吸收处理。

吸收过程进行的方向与限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。

《化工原理吸收》课件

《化工原理吸收》课件

02 模拟方法可以预测不同操作条件下的吸收效果， 以及优化吸收设备的结构和操作参数。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
吸收的概念化工原理

吸收的概念化工原理

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。

化工原理 第六章 吸收

化工原理 第六章 吸收


由 y * mx得,
Y* mX 1 Y * 1 X
*
mX Y 1 (1 m)X
当溶液浓度很低时，X≈0， 分母约等于1. 上式简化为：
Y mX
*
亨利定律的几种表达形式也可改写为
P * x , c HP E y Y * ℃ 下 ， 测 得 氨 在 水 中 的 平 衡 数 据 为 ： 0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa， 在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系
——逆流吸收塔操作线方程
在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算
VY LX 2 VY2 LX
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
——逆流吸收塔操作线方程
表明 ： 塔内任一截面的气相浓度Y与液相浓度X之间成直线 关系，直线的斜率为L/V。
吸收操作线总是位于平衡线的上方，
s
EM s
1000 7.32 104 kmol / m3 Pa 7.59 10 4 18
E 7.59 10 4 m 3 0.749 P 101.33 10
三、用气液平衡关系分析吸收过程
1、判断过程的方向
例：在101.3kPa，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为 ：
L L Y1 X 1 Y2 X 2 V V
吸收率 A 混合气中溶质A 被吸收的百分率
Y2 Y1 (1 A )
2、吸收塔的操作线方程式与操作线
在 m—n截面与塔底截面之间作组分A的衡算
VY LX1 VY1 LX
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
操作线位于平衡线下方，则应进行脱吸过程。
并流吸收塔的操作线：
第六章吸收化工原理

第六章吸收化工原理

【例6-1】 总压为101.325kPa 、温度为20℃时，1000kg 水中溶解15kg NH 3，此时溶液上方气相中NH 3的平衡分压为2.266kPa 。

试求此时之溶解度系数H 、亨利系数E 、相平衡常数m 。

解：首先将此气液相组成换算为y 与x 。

NH 3的摩尔质量为17kg/kmol ，溶液的量为15kg NH 3与1000kg 水之和。

故0156.018/100017/1517/15=+=+==BA A A n n n n n x022403251012662...Pp y *A*===436.10156.00224.0*===x ym由式（6-11） E =P ·m =101.325×1.436=145.5kPa或者由式（6-1）3.1450156.0266.2*===xp E A kPa溶剂水的密度ρs =1000kg/m 3，摩尔质量M s =18kg/kmol ，由式（6-10）计算H382.0183.1451000=⨯=≈ssEMH ρkmol/（m 3·kPa ）H 值也可直接由式6-2算出，溶液中NH 3的浓度为 ()()869.01000/10001517/15//=+=+==ss A AA A A m m Mm V n c ρkmol/m 3所以 383.0266.2869.0*===AA p c H kmol/（m 3·kPa ）【例6-2】 在20℃及101.325kPa 下CO 2与空气的混合物缓慢地沿Na 2CO 3溶液液面流过，空气不溶于Na 2CO 3溶液。

CO 2透过厚1mm 的静止空气层扩散到Na 2CO 3溶液中。

气体中CO 2的摩尔分数为0.2。

在Na 2CO 3溶液面上，CO 2被迅速吸收，故相界面上CO 2的浓度极小，可忽略不计。

CO 2在空气中20℃时的扩散系数D 为0.18cm 2/s 。

问CO 2的扩散速率是多少？解：此题属单方向扩散，可用式6-17计算。

化工原理 第六章 吸收

化工原理 第六章 吸收


M液 M剂
表6-1某些气体水溶液的亨利系数值（E×10-6/kPa）
由表6-1中的数值可知：不同的物系在同一个温度下 的亨利系数E值不同；当物系一定时，亨利系数随温度升 高而增大，温度愈高，溶解度愈小。所以亨利系数值愈大， 气体愈难溶。在同一溶剂中，难溶气体的值很大，而易溶 气体的值很小。
编辑ppt
体，则混气中的A组分有：
cA
nA V
pA RT
（6-5）
编辑ppt
第二节 吸收中的气液相平衡
二、气液相平衡关系 气液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态平衡。平 衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号 表示； 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
第六章 吸 收
编辑ppt
第一节 概 述
一、吸收综述 吸收就是分离气体混合物的单元操作,即是用适当的液体吸收剂处理 气体混合物,利用混合气中各组分在液体溶剂中溶解度的不同而分离气体 混合物的操作,其实质是一种典型的气、液相扩散传质过程。 吸收系统包括气、液两个相,气相由可溶于吸收剂的气体组分(称为吸 收质或溶质)和不溶或难溶于吸收剂的惰性组分(称为惰性气或载体)组成， 液相则是液体吸收剂(或称为溶剂)；吸收操作所得到的溶液称为吸收液, 其成分为吸收剂和溶解于其中的吸收质；排除的气体称为吸收尾气,其主 要成分应为惰性组分和残余的溶质。 吸收的原理：就是利用混气中,各组分在吸收剂中有不同的溶解度的 特点,选择适宜的吸收剂对混合气中组分进行选择性吸收，以达到从混合 气中分离或提纯组分之目的。 与吸收操作相反,使吸收质从吸收剂中分离出来的操作称为解吸或脱 吸。其目的是循环使用吸收剂或回收溶质,实际生产中吸收过程和解吸过 程往往联合使用。 吸收和蒸馏一样也牵涉到气、液两相间的质量传递,但蒸馏是依据混 液中各组分挥发度的不同而得以分离；吸收则基于混气中各组分在吸收剂 中的溶解度不同而得以分离；蒸馏属双向传质，吸收为单相传质。
化工原理第六章吸收

化工原理第六章吸收

第二章
吸收
§1 §2 §3 §4 §5
气体吸收的相平衡关系 传质机理与吸收速率 吸收塔的计算 吸收系数 脱吸及其他条件下的吸收
概述
1、定义 吸收：利用混合气体各组分在液体中溶解度 差异，使某些易溶组分进入液相形成 溶液，不溶或难溶组分仍留在气相， 实现混合气体分离。 解吸：也称为脱吸，与吸收相反的过程，即 溶质从液利。
2.1.2 亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正比。
亨利系数（E）： （单位与分压单位一致） ① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律 与拉乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范 围内（低浓），E=const. E=f(T)。
混合气中某些组分在气液相界面溶解、在气相和液
相内由浓度差推动的传质过程。
分离
气相 1.定义：
液相
气相 NH3 + 空气 水 NH3
2.依据：溶解度不同
吸 收
NH3: 气相
液相
‫٭‬吸收质(溶质)：A ‫٭‬惰性组分(载体)：B
‫٭‬吸收剂：S ‫٭‬吸收液：S+A
‫٭‬尾气：B+(A)
2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等 分离基础：各组分溶解度的差异
例2: 已知20℃时，1atm下氨在水中的溶 解度数据（p85）。绘制p*～x及Y*～X曲 线，计算E、m，并指出服从亨利定律的范围。
化工原理 第六章 吸收-例题

化工原理 第六章 吸收-例题


气液相接触时，氨由液相转入气相，发生解吸过程。 此外，用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向 具体方法： 已知相互接触的气液相的
实际组成y和x，在x-y坐标
图中确定状态点，若点在 平衡曲线上方，则发生吸 收过程；若点在平衡曲线 下方，则发生解吸过程。
例：空气与氨的混合气体，总压为101.33kPa，其中氨的分
E 7.59 10 4 m 3 0.749 P 101.33 10
将其与实际组成比较 ： 0.05 x* 0.1 x ∴气液相接触时，氨将从气相转入液相，发生吸收过程。 或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成
y * 0.94 x 0.94 0.05 0.047
0.0053 Y2 0.00533 1 0.0053
0.0128 X1 0.01297 1 0.0128
1）L/V为(L/V)min的倍数
0.0417 0.00533 Y1 Y2 L 2.804 0.01297 0 V X1 X 2
Y1 Y2 L Y2 ( ) min m(1 ) 2.5(1 0.00533 ) 2.18 Y1 V Y1 0.0417 X2 m
将其与实际组成比较：y 0.094 y * 0.047
∴氨从气相转入液相，发生吸收过程。
练习：
y 0.94 x
*
若含氨0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触，则
x y / 0.94 0.02 / 0.94 0.021
*
x 0.05 x* 0.021
c p H*Fra bibliotek0.5 / 17 c 0.293kmol / m3 0.5 100 1000
天津大学版 化工原理 第六章 脱吸及其它条件下吸收 ppt 课件

天津大学版 化工原理 第六章 脱吸及其它条件下吸收 ppt 课件


同理： dG Ld ( x ) L dx
1 x
而
1 x dG N AdA K y ( y y )a dz K x ( x x )a dz
L dx K x ( x x )a dz 1 x x1 Ldx z x 2 K x a ( 1 x )( x x )
2、吸收过程是非等温的，沿塔高有温度分布；
3、膜传质系数将与浓度、流动状况、温度有关，不再是常数；
填料塔微元段内吸收的溶质量：
dG d ( V y ) d ( L x ) V V 1- y L L 1- x
y dy dy dG Vd ( )V V 2 1 y 1 y (1 y )

（2）最小气液比和载气流量的确定 当吸收液与载气在解吸塔中 V, Y L, X 逆流接触如图所示时，吸收 液流量，吸收液进出口组成 V, Y 及载气进塔组成通常由工艺 m' n' 规定，所要计算的是载气流 L, X 量V及填料层高度。 采用处理吸收操作线类似的 V, Y L, X 方法，可得到解吸操作线方 图 5-22 逆流解吸塔示意图 程
（二）变温平衡曲线的确定 如图，塔内各截面处的组成xi各对应 一条等温平衡线。 作法： 1、确定xi与ti 的对应关系，这样可在指定 的xi下，算出ti ； 2、 取一系列xi值，得 到相应ti值；3、在x-y座标上做出一系列ti 下的等温平衡曲线；4、xi与ti线的交点纵坐 标即为 5、 连接所有交点得到的曲线即 为该过程的变温平衡曲线。
4、化学吸收时：溶质从 气相主体到气液相界面 的传质机理和传质系数 并未受影响，与物理吸 收相同；液相中反应对 传质的影响可分为以下 两个方面。 （1）反应使液相主体中A组分浓度大为降低，从而 使传质推动力增大，在多数工业化学吸收中趋于 零；
《化工原理》吸收

《化工原理》吸收

《化⼯原理》吸收第六章吸收§ 1 概述⼀、化学⼯业或⾷品⼯业中的传质过程1、⽓体—液体系统1）吸收：物质由⽓相转移到液相。

2）脱吸（解吸）：物质由液相转移到⽓相。

3）⽓体增湿；湿分由液相转移到⽓相。

4）⽓体减湿；湿分由⽓相转移到液相。

⽔果储藏温度为4o C，相对湿度为85%。

2、蒸汽—液体系统精馏3、液体—液体系统液—液萃取：物质由某⼀液相转移到互不相溶的另⼀液相。

4、液体—固体系统1）结晶：物质由液相向固相转移。

2）液—固萃取（浸取）：物质由液相向固相转移。

3）液体吸附：物质由液相转移到固相表⾯。

5、⽓体—固体系统1）⼲燥：液体物质由固相表⾯或内部转移到⽓相。

2）⽓体吸附：物质由⽓相转移到固相表⾯。

⼆、相组成的表⽰⽅法1、质量分率a与摩尔分率x1) 质量分率a ：某组分的质量占总质量的百分率。

2) 摩尔分率x ：某组分的摩尔量占总摩尔量的百分率。

3）质量分率a 与摩尔分率x 的换算BB A A A A A M x M x M x a ?+??= BB A A A AA M a M a M a x += 2、质量⽐a 和摩尔⽐X Y1）质量⽐a ： BA m m a = 2）摩尔⽐X ；Y ： BA n n X =3、质量浓度与摩尔浓度 1）质量浓度：单位体积均相混合物中某组分的质量。

单位：kg / m 32) 摩尔浓度：单位体积均相混合物中某组分的摩尔量。

单位：kmol / m 3三、吸收概念吸收尾⽓混合⽓体吸收液A+S吸收质或溶质A：混合⽓体中能够溶解的组分。

惰性组分或载体B：混合⽓体中不能被溶解的组分。

四、吸收操作的分类1、单组分吸收与多组分吸收2、物理吸收与化学吸收3、等温吸收与⾮等温吸收五、吸收剂的选择1、溶解度2、易脱吸3、选择性4、粘性5、挥发性6、其他§2 扩散现象⼀、概念1、扩散：当系统内部存在浓度差时，物质总要由⾼浓度区向低浓度区转移，这种现象称为扩散。

2、分⼦扩散和涡流扩散分⼦扩散：只依靠微观的分⼦运动，⽽⽆宏观的混合作⽤。

化工原理 吸收6-1,2


由于气液两相组成可用不同的表示方法，因而亨利定律
有不同的表示方式：
如果溶液中吸收质的量用物质的量浓度表示，则亨利定 律为： c=Hp* •
p*= c /H H为溶解度系数，单位为kmol.m-3.Pa-1。T↑ H↓。 H与E的关系为：
1 E . xM Ms(1 x ) H
式中：M—溶质的摩尔质量 Ms—溶剂的摩尔质量
三、吸收剂选择的一般原则
1、良好的选择性； 2、蒸气压较低； 3、粘度低。 4、毒性、污染小； 5、价廉易得，容易再生或利用
四、吸收操作的用途：
(1) 制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。 (2) 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达 到分离目的。 (3) 气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体中的杂 质，如合成氨原料气脱H2S、脱CO2等；另一类是尾 气处理和废气净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气，冶 炼废气等脱除SO2，硝酸尾气脱除NO2等。
不用解方程，计算简便。
在吸收的计算过程中，在气相中组分含量一般是用体积含 量表示，或分压表示，它们与摩尔比有比较简单的换算关系：
气相中溶质的 ol (nA ) m 数 VA PA Y 气相中惰性组分的 ol (nB ) VB PB m 数
依据： PV=nRT • 一个简易的换算关系，但要注意只对气相。 液相要视不同的浓度关系进行相应的换算。
对液相中分子扩散速率，仿照气相中的扩散处理，则有：
D N A c (cB / c0 )
令
（6—4）
Dc0 kL cB
液相主体中吸收质的浓度为 c ,液膜界面处吸收质的浓 度为 ci , 则有 c = ci-c 带入上式得：
N kL A (ci -c)

《化工原理吸收》课件

化工原理吸收
本课件将全面介绍吸收过程的基本原理、吸收器的类型和吸收的应用，以及 如何进行建模和计算。
吸收的定义和目的
1 定义
2 目的
吸收是一种分离技术，通过将一种气体或 蒸汽置于另一种稀释剂或溶液中，从而将 其中溶解的组分分离出来。
吸收的主要目的是去除气体和蒸汽中的污 染物质和有害化学物质，以及对溶液中有 用组分进行富集。
展望
未来的吸收技术仍将面临许多新挑战，如高质 量、低能耗、低成本、多功能、可重复利用、 小型化、智能化等方面的需求。
吸收过程的应用
烟气处理
吸收技术可应用于较小的氮氧 化物、二氧化硫和氯化氢排放 源的处理。
成分分离
可用于将有机物和无机物中有 用成分进行分离，一些医药工 业中可用于制备纯药物。
能源行业
使用吸收技术深度处理二氧化 碳，达到减排工作的目标。
吸收的基本原理
气液平衡
根据热力学原理，气体向易溶于液体的物质分子扩散，溶质向气态分子扩散。
吸收建模和计算
塔设计参数
如污染物浓度、填料形状、液气流速、进出口口径等参数，关键点是设计吸收塔的高度和塔 板数目。
质量传递系数的估算
可采用拟合法、直接平衡法、平衡理论法等方法进行计算。
吸收过程的模拟和优化
涉及塔内相和质量传递过程的动态及静态模拟、计算等方面。
吸收的应用和工程实例
吸收应用 烟气处理
质量传递
气体成分从气相Байду номын сангаас液相传递的速率与气液相的传质速率有关。
相互作用
液相吸收剂对气相中各组分有特定的物理和化学作用。
吸收器的类型
1
塔式吸收器
顶部进料，下部排出产物的装置，连续自动运行。

化工原理 第六章 吸收


③ 一定体系，E=f(T），T↑，E↑； 易溶体系E小，难溶体系E大。 ④ 数值取得：实验测定，外推x→0 （ 低浓）；查有关手册。
亨利定律的其他形式
1）p*~C：
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3· Pa或kmol/m3· atm。
H是温度的函数，H值随温度升高而减小。
易溶气体H值大，难溶气体H值小。
2. 一组分通过另一停滞组分的扩散
若截面2（气液界面）只 允许A通过（B、S不 能），A扩散后会留下 空位，必须由左侧联通 管中的气体（A+B）来 补充，以保证P=const., 此时，产生一个趋向于 界面的递补流动——总 体流动，其方向与A的 扩散方向一致。
• 总体流动通量为N，混合气总浓度为C，则
对于双组分混合物，在总压不高，各处温度均匀 的前提下，也有
C总 CA CB 常数
dC A dC B dz dz
J A JB
dCB dC A J A J B ( DBA ) DAB dz dz
DAB DBA D
J A cAuDA
2.2.2 气相中的稳态分子扩散
气相中溶质的摩尔数 y Y 气相中惰性组分的摩尔数 1 y
X Y x ,y 1 X 1 Y
y mx得,
*
Y mX * 1 Y 1 X
*
mX Y 1 (1 m) X
*
当溶液浓度很低时，X≈0， 上式简化为：
Y mX
*
【例1】已知10℃时，1atm下氨水的浓度为 10gNH3/100gH2O, 其平衡气相分压,pNH3=5.57kPa 氨水密度：ρ≈1000 kg/m3 求：E、H、m。
D PA 2 pA1 dp A RT
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一、单选题1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。

逆流操作，平衡关系满足亨利定律。

当入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率ϕ的变化为：（）。

C（A）y2上升，ϕ下降（B）y2下降，ϕ上升（C）y2上升，ϕ不变（D）y2上升，ϕ变化不确定2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（）。

BA 增加 B减少 C不变 D不定3．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（）。

AA 增加 B减少 C不变 D不定4．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成（）。

AA 增加 B减少 C不变 D不定5．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将（）。

CA 增加 B减少 C不变 D不定6．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（）。

CA 增加 B减少 C不变 D不定7．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相出口组成将（）。

AA 增加 B减少 C不变 D不定8．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则液相出口组成将（）。

AA 增加 B减少 C不变 D不定9．正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生？ C（A）出塔液体浓度增加，回收率增加（B）出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变（C）出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加（D）在塔下部将发生解吸现象10．最大吸收率与（）无关。

DA 液气比 B液体入塔浓度 C相平衡常数 D吸收塔型式11．逆流填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在（）达到平衡。

BA 塔顶 B塔底 C塔中部 D塔外部12．某吸收过程，已知ky = 4⨯10-1 kmol/m2.s，kx= 8⨯10-4 kmol/m2.s，由此可知该过程为（）。

AA 液膜控制 B气膜控制 C判断依据不足 D液膜阻力和气膜阻力相差不大二、填空题1．物理吸收操作属于（）过程。

传质2．物理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的（）扩散。

单向3．当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky =1/ky+（）1/kx。

m4．吸收塔底部的排液管成U形，目的是起（）作用，以防止（）。

液封作用气体倒灌5．操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是（）。

达不到要求的吸收分离效果6．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率（）。

增大7．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度（）。

降低8．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。

操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c （大气压），则SO2将从（）相向（）相转移。

气相液相9．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。

操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c (大气压)，以气相组成表示的传质总推动力为（）大气压。

0.0676 atm10．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。

操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c (大气压)，以液相组成表示的传质总推动力为（）kmol/m3。

0.0417 kmol/m311．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL =l/kL+H/kG，其中l/kL为（）。

液膜阻力12．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL =l/kL+H/kG，当（）项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。

气膜阻力H/kG13．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL =l/kL+H/kG，其中H/kG为（）。

气膜阻力14．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL 二l/kL+H/kG，当（）项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。

液膜阻力l/kL15．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为（）气体。

难溶16．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为（）气体。

易溶17．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，kx a=0.2 kmol/m3.s，kya =2 l0-4kmol/m3.s，则此体系属（）控制。

气膜18．吸收过程的传质速率式：NA =KG（） = kY（）。

（p-p*）（y-yi）19．压力（），温度（），将有利于吸收的进行。

增高降低20．通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，填料层高度趋向（）。

无穷大21．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。

若y1下降，L、V、P、T等不变，则回收率（）。

减小22．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。

若L增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度（）。

降低23．吸收因数A可表示为（）。

L/mV24．吸收因数A在Y-X图上的几何意义是（）。

操作线斜率与平衡线斜率之比25．脱吸因数S可表示为（）。

mV / L26．脱吸因数S在Y-X图上的几何意义是（）。

平衡线斜率与操作线斜率之比27．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将（）。

增加28．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，液体出口组成将（）。

减少29．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，溶质解吸率将（）。

增加30．实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，则入塔气体浓度（）。

增加31．实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，出塔气体浓度（）。

增加32．实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，出塔液体浓度（）。

增加33．吸收过程物料衡算时的基本假定是：（1）（）；（2）（）。

气相中惰性气体不溶于液相吸收剂不挥发34．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将（）。

减小35．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将（）平衡线。

靠近36．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则设备费用将（）。

增加37．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将（）。

不变38．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的NOG将（）。

增加39．提高吸收剂用量对吸收是有利的。

当系统为气膜控制时，Kya值将（）。

基本不变或不变40．提高吸收剂用量对吸收是有利的。

当系统为液膜控制时，Kya值将（）。

变大41．在吸收过程中，若液气比等于最小液气比时，则塔高为（）。

无穷大42．如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数NOG =1，则此塔的进出口浓度差（Y1-Y2）将等于（）。

塔内按气相组成表示的平均推动力三、计算题1．用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。

试证明：(L/V)min=mη式中η为溶质A的吸收率。

2．一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A l%(摩尔比)，经吸收后溶质A被回收了80% ，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为lm，试求填料层所需高度。

3．在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%(体积)，吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：（1）水溶液的出塔浓度；（2）若气相总传质单元高度为0.6m，现有一填料层高为6 m的塔，问该塔是否合用?注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。

4．在20℃和760mmHg条件下，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。

混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051mmHg。

混合气体的处理量为1020 kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。

若吸收剂用量是最小用量的5倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。

5．在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A。

入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。

已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。

试计算操作液气比是最小液气比的多少倍数。

6．在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A。

入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。

已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)，操作液气比为1.25。

试计算出塔液体的浓度以及完成上述分离任务所需的气相总传质单元数。

Y2=（1- ）Y17．某厂有一填料层高为3m的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。

测得浓度数据如图，相平衡关系为为多少m?y=l.l5x。

试求该操作条件下，气相总传质单元高度HOG8．总压100kN/m2、30℃时用水吸收氨，已知kG =3.84⨯10-6kmol/m2s (kN/m2)，kL=1.83⨯10-4kmol/m2s (kmol/m3)，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7 kN/m2。

求：ky 、kx、Ky。

（液相总浓度C按纯水计为55.6 kmol/m3）9．有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。

入塔气体量为100 kmol/h，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5，平衡关系为y=x。

试求液体出塔浓度。

10．有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。

入塔气体量为100 kmol/h，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5，平衡关系为y=x。

气相总体积传质系数Kya=0.10 kmol/m3.s。

求该塔的填料层高度。

11．用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律）。

操作压力为850mmHg，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收系数kG =1.25 kmol/m2.h.atm，液膜吸收系数kL=0.85 m/h。