化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解.pptx

第五章吸收（传质理论之一）§1概述一、传质：物质从一相转移到另一相的过程。如：吸收、蒸馏、萃取、结晶、吸附、蒸发、干燥、冷冻、升华、凝华等。三、吸收的应用：制取产品净化气体回收有用组分。四、吸收分类：五、吸收流程：在连续操作的立式吸收塔中气↑液↓逆流接触进行传质。吸收—解吸联合流程喷淋塔：气相连续液膜塔(填料塔)：气相连续鼓泡塔：液相连续（2）填料塔（3）鼓泡塔六、吸收剂的选取原则：七、要解决的问题：1.吸收极限—相平衡理论2.吸收速率—双膜理论。3.填料塔吸收面积的计算。4.强化吸收的途径。八、常见的吸收体系溶解度§2吸收相平衡当物理吸收达到两相平衡A(g)A(l)时溶质A在气液两相中的浓度不变且服从亨利定律关系。1、以pA～xA表示的亨利定律pA*=ExA或xA*=pA/E即xA*∝pApA*—A的气相平衡分压(与浓度为xA的液相平衡)xA—液相A的摩尔分数(实际浓度)。xA*—A的液相平衡浓度(与分压为pA的气相平衡)pA—气相A的分压(实际浓度)。E—亨利系数—Pa或atmE↑xA*↓即吸收体系的亨利系数越大气体越难溶。附表九可查E值。H—溶解度系数—kmol/(m3*Pa)orkmol/(m3*atm)H↑CA*↑即吸收体系的溶解度系数越大气体越易溶。对一定的吸收体系(质A剂S确定)E和H为常数都反映A在S中的溶解度大小。E～H关系？先找CA～xA关系：3、以yA～xA表示的亨利定律∵A的气相摩尔分数yA=pA/p总=nA/n总∴y*A=p*A/P=(ExA)/P=mxA或x*A=yA/m即x*A∝yAm=E/P——相平衡系数(无因次)E↑m↑气体越难溶。例5-2解：SO2-水体系20℃时溶液的浓度为2.5%(质量百分比)求气相SO2的平衡分压查附表九知：E=0.36×107Pa将质量百分比ω→xA。例5-3：含NH320%(yA1)的NH3-空气混合气体100m3用水恒温吸收至混合体中含氨5%(yA2)求NH3被吸收的体积。解：由于吸收前后混合气体总体积变化以吸收前混合气体总体积100m3为基准计算：VNH3吸收=VNH3前-VNH3后吸收前：VNH3前=V总前*20%(yA1)=100*20%=20m3吸收后：VNH3后=V总后(无法求得)*5%(yA2)而:VB=V空气=100-20=80m3(吸收前后VB不变)若能求出每份惰性组分空气含NH3的分数VNH3残/V空气则吸收后残存的VNH3残可求。而VNH3后/V空气=(VNH3残/V后总)/(V空气/V后总)=yA2/yB2=yA2/(1-yA2)=5%/(1-5%)=5/95(份NH3/份空气)∴VNH3后=5/95*80=4.2m3VNH3吸收=20-4.2=15.8m3吸收前1：nA1/nB=(nA1/n总1)/(nB/n总1)=yA1/yB1=YA1=yA1/(1-yA1)吸收后2：nA2/nB=(nA2/n总2)/(nB/n总2)=yA2/yB2=YA2=yA2/(1-yA2)由此提示我们：要求A被吸收的量要用到A在惰性气体B中A的含量分率yA/yB令为YA。定义：YA–摩尔比/比摩尔分数(率)YA:每mol惰气中所含A的mol数。起始时--YA1终了时--YA2即:注意：1吸收达平衡时：YA*=mXA或XA*=YA/m但两方程的意义不同YA*与YA不同。2yA=nA/nTYA=yA/yB=nA/nBxA=n`A/n`TXA=xA/xS=n`A/nS3溶解度mA—g(A)/100g(S)xA、CA、XA与mA的关系：xA=n`A/n`T=(mA/MA)/(mA/MA+100/MS)