化工原理課件：第1章 蒸餾Distillation1

1、第1章 蒸餾Distillation1.1 概述1.2 兩組分溶液的汽液平衡1.3 平衡蒸餾與簡單蒸餾（了解）1.4 精餾原理和流程1.5 兩組分連續(xù)精餾的計算 通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握兩組分理想物系的氣液平衡關(guān)系；精餾的原理與流程；兩組分連續(xù)精餾的基本計算方法。掌握板式塔的結(jié)構(gòu)、塔板類型、板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性。學(xué)習(xí)目的與要求第三章 蒸餾1.1 概述蒸餾是分離液體混合物的典型單元操作。1.蒸餾分離的依據(jù)將液體混合物部分氣化，利用其中各組分揮發(fā)度不同的特性而達(dá)到分離目的的單元操作。這種分離操作是通過液相和氣相間的質(zhì)量傳遞來實(shí)現(xiàn)的。例如：加熱甲醇(沸點(diǎn)64.7)和乙醇(沸點(diǎn)78.3)混合液的

2、過程。A+B大量A+少量B少量A+大量B第三章 蒸餾將沸點(diǎn)低的組分稱為易揮發(fā)組分或輕組分light component ，用A表示。將沸點(diǎn)高的組分稱為難揮發(fā)組分或重組分heavy component ，用B表示。則混合液：A+BA+B大量A+少量B少量A+大量B第三章 蒸餾蒸餾過程的原理蒸餾操作原理液體混合物多次部分汽化、多次部分冷凝各組分揮發(fā)度不同易揮發(fā)組分液相難揮發(fā)組分相際間的質(zhì)量傳遞易揮發(fā)組分最終氣相氣相液相液相氣相氣相最終液相難揮發(fā)組分2、蒸餾過程的分類按蒸餾方式分為： 平衡蒸餾和簡單蒸餾。多用于待分離混合物中各組分揮發(fā)度相差較大而對分離要求不高的場合，是最簡單的蒸餾；精餾。適合于待分

3、離的混合物中各組分揮發(fā)度相差不大且對分離要求較高的場合，應(yīng)用最廣泛；特殊蒸餾。適合于待分離混合物中各組分的揮發(fā)度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸餾無法達(dá)到分離要求的場合。主要有萃取精餾、恒沸精餾、鹽熔精餾、反應(yīng)精餾及水蒸氣蒸餾。第三章 蒸餾按操作流程分為：間歇蒸餾。又稱分批蒸餾，屬于非穩(wěn)態(tài)操作，主要適用于小規(guī)模及某些有特殊要求的場合；連續(xù)蒸餾。屬于穩(wěn)態(tài)操作，是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的蒸餾方式，用于大規(guī)模生產(chǎn)的場合。第三章 蒸餾按操作壓力分為：加壓蒸餾。適用于常壓下為氣態(tài)（如空氣）或常壓下沸點(diǎn)接近室溫的混合物；常壓蒸餾。適用于常壓下沸點(diǎn)在1500C左右的混合物；減壓蒸餾。（真空蒸餾）適用于常壓下沸點(diǎn)較高

4、或熱敏性物質(zhì)，可降低其沸點(diǎn)。第三章 蒸餾按待分離混合物的組分?jǐn)?shù)分為：兩組分精餾。計算簡單。常以此精餾原理為計算基礎(chǔ)，然后引申到多組分精餾計算中。多組分精餾。工業(yè)上常見。本章重點(diǎn)討論常壓兩組分連續(xù)精餾過程的原理和計算。 第三章 蒸餾3.蒸餾分離的特點(diǎn)直接獲取幾乎純態(tài)的產(chǎn)品。而吸收、萃取等操作的產(chǎn)品為混合物。應(yīng)用范圍廣?？煞蛛x液體混合物，氣體混合物、固體混合物。能耗高。氣化、冷凝需消耗大量的能量。加壓、減壓，將消耗額外的能量。第三章 蒸餾1.2 兩組分溶液的氣液平衡1.2.1 兩組分理想物系的汽液關(guān)系 理想物系是指符合以下條件的物系：液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律；汽相為理想氣體，遵循道爾頓分壓定

5、律，當(dāng)總壓不太高( 1 :easy to be separatedIf 1yD、xxW。txFxyxWyDtFt1 由此可見，將液體混合物進(jìn)行一次部分汽化的過程，只能起到部分分離的作用。因此，這種方法只適用于要求粗分或粗加工的場合。要使混合物中的組分得到幾乎完全的分離，必須進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過程。1.4 精餾rectification原理和流程1.4.1 精餾原理和條件將部分汽化得到的汽相經(jīng)過n次部分冷凝后，最終產(chǎn)品組成為yn。次數(shù)愈多，組成愈高，最后可得到幾乎純態(tài)的易揮發(fā)組分。將部分汽化得到的液相經(jīng)過m次部分汽化后，最終產(chǎn)品組成為xm。次數(shù)愈多，組成愈高，最后可得到幾乎純態(tài)的難揮發(fā)

6、組分。多次部分汽化和部分冷凝的 t- x- y 圖AB多次部分汽化和多次部分冷凝缺點(diǎn)：1、收率低；2、設(shè)備重復(fù)量大，設(shè)備投資大；3、能耗大，過程有相變。有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝缺點(diǎn)：設(shè)備龐雜 上述的多次部分汽化和部分凝過程是在精餾塔內(nèi)進(jìn)行的。精餾塔板式塔塔內(nèi)裝有若干層塔板填料塔塔內(nèi)裝有一定高度的填料層精餾塔模型塔板上的操作情況塔板操作分析tn-1 tn yn yn+1xn+1 xn xn-1xn+1* xn-1在第n層板上存在傳質(zhì)推動力一、連續(xù)精餾操作流程 化工生產(chǎn)以連續(xù)精餾為主。操作時，原料液連續(xù)地加入精餾塔內(nèi)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（稱為釜?dú)堃海?；部分液體被汽化，

7、產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸氣進(jìn)入冷凝器被全部冷凝，將部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔頂作為回流液體，其余部分作為塔頂產(chǎn)品（稱為餾出液）采出。 1.4.2 精餾操作流程連續(xù)精餾裝置示意圖精餾段提餾段1精餾塔2再沸器3冷凝器工業(yè)上的精餾過程時在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行的。進(jìn)料板Feed plate ：原料液進(jìn)入的那層塔板精餾段Rectifying section ：進(jìn)料板以上的塔段All plates above the feed plate 提餾段Stripping section ：進(jìn)料板以下（包括進(jìn)料板）的塔段All plates below the feed, includi

8、ng the feed plate itself 。再沸器Reboiler ：部分汽化塔底釜?dú)堃篜artially vaporize the liquid streams 。冷凝器：冷凝塔頂上升蒸汽Total condenser全凝器Partial condenser(部)分冷凝器理論板：離開的汽液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)的塔板。二、間歇精餾操作流程 與連續(xù)精餾不同之處是：原料液一次加入精餾釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無提餾段。在精餾過程中，精餾釜的釜液組成不斷變化，在塔底上升蒸氣量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液的組成也逐漸降低。當(dāng)釜液達(dá)到規(guī)定組成后，精餾操作即被停止。間歇精餾裝置示意圖1精餾

9、塔2再沸器3冷凝器4觀察罩5儲 槽原料一次加入到塔內(nèi)，當(dāng)釜?dú)堃哼_(dá)到指定組成后，精餾停止。無提餾段。精餾段：全部的塔段餾出液組成不斷變化，在塔底上升蒸汽量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液組成不斷降低。間歇精餾流程(板式塔)塔板的作用 塔板提供了汽液分離的場所。汽液兩相在板上充分接觸，進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱。每一塊塔板是一個混合分離器足夠多的板數(shù)可使各組分較完全分離精餾過程的回流回流的作用：提供不平衡的氣液兩相，是構(gòu)成氣液兩相傳質(zhì)的必要條件。精餾的主要特點(diǎn)就是有回流?；亓靼ǎ核敾亓饕核谆亓髌?章 蒸餾Distillation1.1 概述1.2 兩組分溶液的汽液平衡1.3 平衡蒸餾與簡單蒸餾1.4

10、 精餾原理和流程1.5 兩組分連續(xù)精餾的計算1.5 兩組分連續(xù)精餾的計算1.5.1 理論板的概念和恒摩爾流假定1 理論板的概念Concept of ideal plate:理論板的概念 用作衡量實(shí)際板分離效率的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。通常，在工程設(shè)計中，先求得理論板層數(shù)，再用塔板效率予以校正，即可求得實(shí)際塔板層數(shù)。 離開該板的氣液兩相互成平衡； 塔板上各處的液相組成均勻一致。理論板提出的意義2 恒摩爾流Constant molal overflow假定恒摩爾汽流： 但兩段上升的汽相摩爾流量不一定相等。恒摩爾液流： 但兩段下降的液相摩爾流量不一定相等。若恒摩爾流假定成立，則在塔板上汽液兩相接觸時，當(dāng)有1km

11、ol的蒸汽冷凝時便有1kmol液體汽化。1.5.2 物料衡算和操作線方程組成xn、yn表示離開第n塊理論板的液、汽相組成。yn xn關(guān)系已知，為平衡關(guān)系。若已知yn+1 xn關(guān)系，則塔內(nèi)各板汽液組成可逐板確定，由此可計算出在指定分離要求下的理論板數(shù)， yn+1 xn關(guān)系由精餾條件確定，通過物料衡算求得，稱為操作關(guān)系。F, xFD, xDW, xW1 全塔物料衡算式中：F、D、W原料液、塔頂餾出液Overhead product 、塔底釜?dú)堃築ottom product的流量，kmol/hxF、xD、xW原料液、塔頂餾出液、塔底釜?dú)堃旱慕M成，摩爾分率全塔物料衡算 精餾塔各股物料(包括進(jìn)料、塔頂產(chǎn)

12、品和塔底產(chǎn)品)的流量、組成之間的關(guān)系可通過全塔物料衡算來確定。 精餾塔的物料衡算餾出液釜?dú)堃涸弦吼s出液采出率釜?dú)堃翰沙雎仕斴p組分回收率塔底重組分回收率說明通常F、xF已知，xD、xW由分離要求確定。物料衡算式中各物理量單位要對應(yīng)。 流量 組成 kmol/h 摩爾分率 kg/h 質(zhì)量分率分離程度的表示。 在精餾段中，任意塔板（n 板）下降的液相組成 xn與由其下一層塔板（n+1 板）上升的氣相組成 yn1之間的關(guān)系稱之為操作關(guān)系，描述該關(guān)系的方程稱為精餾段操作線方程。 精餾段的物料衡算2 操作線Operating lines方程(1). 精餾段操作線方程令 回流比 精餾段操作線方程an eq

13、uation for the operating line of the rectifying section. (1). 精餾段操作線方程描述了n與n+1層板間的操作關(guān)系，適用于精餾段內(nèi)任意兩板。當(dāng)R, D, xD為一定值時,該操作線為一直線.說明yxxDab已知D，可得L，V：L=RD，V=L+D=(R+1)D本方程只適用于符合恒摩爾流假定的物系斜率:截距:過點(diǎn)a(xD, xD),b(0, )，xy圖上聯(lián)a、b點(diǎn)得精餾段操作線Operating line of rectifying section。yxxDab例題在雙組分連續(xù)精餾塔中精餾段的某一理論板n上，進(jìn)入該板的氣相組成為0.8(摩爾

14、分率，下同)，離開該板的液相組成為0.7，物系相對揮發(fā)度為2.4，氣液比為21，計算離開該板的氣相組成和進(jìn)入該板的液相組成。 ？nn+1xnxn+1ynyn+1xn-1(2). 提餾段操作線方程 在提餾段中，任意塔板（m 板）下降的液相組成 與由其下一層塔板（m+1 板）上升的氣相組成 之間的關(guān)系稱之為操作關(guān)系，描述它們之間關(guān)系的方程稱為提餾段操作線方程。 提餾段的物料衡算提餾段操作線方程(2). 提餾段操作線方程說明描述提餾段內(nèi)相鄰兩板間的操作關(guān)系。L、W、xm、xW一定時，為一直線，過點(diǎn)c(xW,xW)。L與L、F及進(jìn)料熱狀況q有關(guān)，所以不能直接在xy圖上作出提餾段操作線。本方程只適用于符

15、合恒摩爾流假定的物系。1.5.3 進(jìn)料熱狀況的影響1.5.3.1 進(jìn)料熱狀況原料液的可能的5種不同的熱狀況：1. 冷液體Subcooled liquid原料溫度低于泡點(diǎn)進(jìn)料。原料全部進(jìn)入提餾段。L由三部分組成：LF提餾段蒸汽冷凝液流量FLVLV2. 飽和液體Saturated liquid （泡點(diǎn)）進(jìn)料原料溫度等于泡點(diǎn)。原料全部進(jìn)入提餾段。FLVLV3. 氣液混合物 Vapor-liquid mixture原料溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)之間。進(jìn)料中液相部分成為L的一部分，汽相部分成為V的一部分。FqF(1-q)FLVLV4. 飽和蒸汽Saturated vapor （露點(diǎn)進(jìn)料）原料溫度等于露點(diǎn)。原料全

16、部進(jìn)入精餾段。FLVLVFLVLV5.過熱蒸汽Superheated vapor原料全部進(jìn)入精餾段。V由三部分組成：VF精餾段回流液體部分汽化的蒸汽流量加料板F, IFL,ILV,IVL,ILV,IV1.5.3.2 加料板的物料及熱量衡算1、加料板的物料衡算Material balance of feed plate物料恒算：F+V+L=V+L加料板F, IFL,ILV,IVL,ILV,IV2、加料板的熱量衡算Enthalpy balance of feed plateFIF+LIL+VIV=VIV+LIL恒摩爾流假定成立，則：IV=IV；IL=IL聯(lián)立以上各式，得：F(IV-IF)=(L-L

17、)(IV-IL)q稱進(jìn)料熱狀況參數(shù)1.5.3.3 q值的意義及計算冷液進(jìn)料泡點(diǎn)進(jìn)料氣液混合物進(jìn)料露點(diǎn)進(jìn)料過熱蒸氣進(jìn)料 對于飽和液體、氣液混合物及飽和蒸汽三種進(jìn)料而言，q值就等于進(jìn)料中的液相分率說明q線方程是精餾段操作線和提餾段操作線交點(diǎn)的軌跡方程。在xy圖上是過點(diǎn)e(xF,xF)，斜率為q/(q-1)的直線。3 進(jìn)料方程Feed condition q線方程加料板處于精餾段和提餾段的結(jié)合處，因而進(jìn)料的操作關(guān)系應(yīng)同時滿足精餾段和提餾段操作方程式，將方程式中變量略去下標(biāo)，使精餾段、提餾段中兩式變量相同： 1.5.3.4 進(jìn)料熱狀況對精餾操作過程的影響1.q值對q線的影響。進(jìn)料熱狀況IFqq/(q-

18、1)q線在xy圖上的位置冷液體IF1+ef1()泡點(diǎn)IF=IL=1ef2()汽液混合物ILIFIV1VVLL泡點(diǎn)q=1V=VL=L+F汽液混合物0q1VL露點(diǎn)q=0V=V-FL=L過熱蒸汽q0VVLL三、四個回收程度1.塔頂輕組分回收率：2.塔底重組分回收率：3.塔頂餾出液采出率：4.塔底釜?dú)堃翰沙雎剩悍祷卦O(shè)計計算1.理論板層數(shù)的計算2.塔高的計算：3.塔徑的計算：方法特點(diǎn)假設(shè)逐板計算法精確符合恒摩爾流假定梯級圖解法簡明簡捷法(Gilliand圖)估算用返回指導(dǎo)操作1.P、t、x(y)間存在一定的關(guān)系，當(dāng)三者之一確定，其余兩參數(shù)便確定。如：當(dāng)操作壓力P確定后，通過測溫可推算汽液組成：返回2.已

19、知塔板數(shù)N，相對揮發(fā)度，則當(dāng)xF、q、R、xD、xW、F各參數(shù)之一發(fā)生變化時，其余參數(shù)也將發(fā)生變化，但各參數(shù)之間必須滿足物料平衡、熱量平衡及所需的理論板數(shù)。本章要求了解簡單蒸餾和平衡蒸餾的概念及原理掌握精餾的依據(jù)、原理、必要條件以及精餾的實(shí)質(zhì)掌握全塔物料衡算及輕組分的物料衡算掌握精餾段、提餾段及進(jìn)料線方程掌握不同進(jìn)料狀況下，q值得大小及q線的位置熟練地運(yùn)用逐板計算法和圖解法求取理論板數(shù)掌握最小回流比及適宜回流比的計算THE ENDThanks第2章 吸 收掌握氣體吸收的基本概念和氣體吸收過程的基本計算方法。 本章重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容:2.兩相間的傳質(zhì)及吸收傳質(zhì)速率方程1.吸收傳質(zhì)的氣液相平衡及亨利定

20、律3.擴(kuò)散傳質(zhì)及理論基礎(chǔ)4.吸收塔的有關(guān)計算任務(wù):吸收利用混合氣體中各組分在溶劑中溶解度 不同而將其分離的方法。 1. 概念吸收塔混合氣(A+B)吸收液(A+S)吸收劑(S)吸收尾氣(A+B)吸收液溶質(zhì)A和溶劑S組成的溶液。（S+A），又稱富液 尾氣經(jīng)吸收操作后排出的氣體（大量B+少量A）惰性組分氣體中不能被吸收劑S溶解的組分（B）吸收劑溶劑（S），其中不含溶質(zhì) 或溶質(zhì)濃度較低，又稱貧液溶質(zhì)氣體中被溶解的組分（A）吸收過程在吸收塔中進(jìn)行，逆流操作吸收塔示意圖如右所示。 (solute)(inert gas)0 概述（Introduction）(absorbent)(dilute gas)(st

21、rong liquor)2. 吸收操作目的(工業(yè)應(yīng)用)(1)制取產(chǎn)品:用吸收劑吸收氣體中某些組分而獲得產(chǎn)品如硫酸吸收SO3制濃硫酸，水吸收甲醛制福爾馬林液，用水吸收氯化氫制鹽酸等 。(2)分離混合氣體:吸收劑選擇性地吸收氣體中某些組分以達(dá)到 分離目的。這是最主要的應(yīng)用。一類是原料氣的凈化:如合成氨原料氣脫H2S、脫CO2等；另一類是尾氣處理和廢氣凈化以保護(hù)環(huán)境，如燃煤鍋爐煙氣等。 (3)氣體凈化:如石油餾分裂解生產(chǎn)出來的乙烯、丙烯，還與氫、甲烷等混在一起，可用分子量較大的液態(tài)烴把乙烯、丙烯吸收，使與甲烷、氫分離開來 按過程的物理化學(xué)反應(yīng) 按混合氣體中組分溶解能力 3.吸收操作分類 按氣體中被吸

22、收組分濃度 按吸收過程溫度變化本章重點(diǎn)討論：單組分低濃度等溫物理吸收。如用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等過程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烴等體系溫度發(fā)生明顯變化的吸收過程體系溫度變化不顯著的吸收過程4吸收設(shè)備和流程(1)吸收設(shè)備-塔設(shè)備 (2)吸收流程吸收-解吸流程工業(yè)上從合成氨原料混合氣體中回收CO2吸收與解吸(脫吸) 互為逆過程相界面pApAicAicA凈傳質(zhì)量0相平衡溶質(zhì)A溶質(zhì)A屬動態(tài)平衡。達(dá)到相平衡時，一般兩相濃度 不相等。2.1氣體吸收的相平衡關(guān)系2.1.1平衡溶解度一.相平衡或平衡:例如:把氨氣和水共同封存在容器中，令體系的壓力和溫

23、度維持一定在溫度和壓力一定的條件下，平衡時的氣、液相組成具有一一對應(yīng)關(guān)系。相平衡與熱平衡不同之處：平衡分壓或飽和分壓:平衡狀態(tài)下氣相中溶質(zhì)的分壓。溶解度(或平衡溶解度):平衡狀態(tài)下液相中溶質(zhì)濃度。 氨在水中的溶解度40050易溶 二氧化硫在水中的溶解度5068中等溶解度 氧在水中的溶解度500.002難溶二、溫度和壓力對溶解度的影響溫度的影響 加壓和降溫 對同一溶質(zhì)，在相同的氣相分壓下，溶解度隨溫度的升高而減小。 對同一溶質(zhì)，在相同的溫度下，溶解度隨氣相分壓的升高而增大。壓力的影響 注意 減壓和升溫有利于吸收操作有利于解吸操作 當(dāng)總壓不高（5105 Pa）時，一定溫度下，稀溶液上方的氣體溶質(zhì)平

24、衡分壓與該溶質(zhì)在液相中的濃度之間成線性關(guān)系 。2.1.2亨利定律（Henrys law） pA* 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa；x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；E 亨利系數(shù)，kPa.式中：在同一溶劑中，難溶氣體E值很大，易溶氣體E 值很小。注意：2.E 值的大小代表了氣體在該溶劑中溶解的難易程度1.E其值隨物系的特性及溫度而異物系一定，E 值一般隨溫度的上升而增大。一.亨利定律：y*與溶質(zhì)組成為x的液相呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；cA 溶質(zhì)在單位體積溶液中的摩爾濃度，kmol/m3；m 相平衡常數(shù)，或稱分配系數(shù)，量綱為1；H 溶解度系數(shù)；kmol/(m3kPa)； 當(dāng)氣、液相溶質(zhì)濃度用其它組成

25、表示法表示時，通過濃度換算可得其它形式的亨利定律，常用的形式有：二. 亨利定律的其它形式式中:x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)。四. 亨利常數(shù)E、H、m之間的關(guān)系 p81/82三. 溫度和壓力對氣體溶解度（E,H,m）的影響對于大多數(shù)氣體:即：氣體溶解度隨溫度的升高而減小, 隨壓力的增加而增大。E、H之間的關(guān)系E、m之間的關(guān)系液相：除用 c、x 外，還有X比摩爾濃度 )對于氣相：由于惰性組分不被吸收（B），故可以B作為 氣相中的比較基準(zhǔn)。.同理，對于液相：溶劑S的摩爾流量不變。五 .氣液濃度的表示法 ) 氣相：除用 p、y 外，還有Y六.用Y、X表示的亨利定律根據(jù)及特別地，當(dāng)X較小時于是亨利定律可寫

26、成以下幾種形式：以摩爾比表示組成的相平衡關(guān)系 (5)其它: 無毒、無腐蝕性、不易燃燒、不發(fā)泡、 價廉易得，并具有化學(xué)穩(wěn)定性等要求。(1)溶解度: 對溶質(zhì)組分有較大的溶解度，則傳質(zhì)推動力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少。 (2)選擇性: 對溶質(zhì)組分有良好的選擇性，即對其它組分基本不吸收或吸收甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。 (3)揮發(fā)性: 應(yīng)不易揮發(fā), 即揮發(fā)度要小，以減少吸收劑的損失量。 (4)粘性:操作溫度下的粘度要低，其在塔內(nèi)的流動阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。吸收劑性能的優(yōu)劣往往是決定吸收效果的關(guān)鍵。2.1.3吸收劑的選擇2.1.4相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用 相

27、對于氣相濃度 y 而言，液相濃度欠飽和(xy*)，溶質(zhì) A 由氣相向液相轉(zhuǎn)移。一、傳質(zhì)過程的方向 氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方(P點(diǎn))：yxoy*=f(x)Pyxy*結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方，則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即吸收過程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)相對于氣相濃度y而言,實(shí)際液相濃度過飽和(xx*)，故液相有釋放溶質(zhì)A的能力。相對于液相濃度x而言,實(shí)際氣相濃度為欠飽和(ypA2（ = 0 時） 則由 pA1+pB1 = p p A2+pB2 = p 可得 pB2 pB11. 等分子反向擴(kuò)散: 總壓為p，溫度為T且分別相等并一定； 條件: 導(dǎo)管容積忽略不計 （即

28、忽略導(dǎo)管內(nèi)的擴(kuò)散影響） 容器中A、B分別充分混和 穩(wěn)定的等分子反向擴(kuò)散 JA=JB 傳質(zhì)速率NA :在任一固定的空間位置上,單位時間通過單位面積上物質(zhì)A的傳遞量。 DAB= DBA= D又:即故:（kmol/sm2）于是:定義:2.單向擴(kuò)散(組分A在另一靜止組分B中的擴(kuò)散)與主體(總體)流動特點(diǎn):只允許A分子透過，而不允許B分子通過。 單向膜（選擇性透過膜）12由于 PA1 PA2 ， 故A分子的流動方向是: A1 A2 在膜甲側(cè):A不斷向乙側(cè)透過，使瞬間甲側(cè)膜附近出現(xiàn)空白位置或使該處 p膜A1下降），由于甲中pA1 p膜A1，于是甲中（主體）混合氣體不斷向膜附近移動，形成總體流動圖 單向擴(kuò)散

29、(一組分通過另一停滯組分的擴(kuò)散)的結(jié)果 總體（主體）流動123. 氣相擴(kuò)散傳質(zhì)方程 p/pBm漂流因子,其大小反映總體流動對傳質(zhì)速率的影響。 討論:傳質(zhì)推動力（濃度差、分壓差）則 NA可表示為：式中kG以氣相表示的傳質(zhì)系數(shù)，kmol / m2 .s.kPa 或4. 液相單相擴(kuò)散傳質(zhì)速率方程一般實(shí)驗(yàn)測定或按經(jīng)驗(yàn)公式用狀態(tài)參數(shù)估算 5.分子擴(kuò)散系數(shù)D : 物質(zhì)的特性常數(shù)之一D=f（介質(zhì)種類，T，P，組成C）對于氣體中的擴(kuò)散,組成的影響可忽略.對于液體中的擴(kuò)散,組成的影響不可忽略,而壓強(qiáng)的影響不顯著 式中：DE渦流擴(kuò)散系數(shù)。只能實(shí)測。 1渦流擴(kuò)散：憑借流體質(zhì)點(diǎn)的湍動和旋渦來傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象。2.2.4

30、 對流傳質(zhì)及對流傳質(zhì)理論吸收過程機(jī)理參照分子擴(kuò)散及渦流黏度剪應(yīng)力公式（牛頓黏性定律）： DE= f (Re,設(shè)備形狀，位置)相界面pAGpici傳質(zhì)方向cALD分子擴(kuò)散系數(shù)。m2/s。 液相氣相mn氣相層流內(nèi)層相界面氣相分壓PAPAiPAGG0Z GZG距離Z氣相有效膜層厚度層流內(nèi)層厚度2.對流傳質(zhì):發(fā)生在運(yùn)動著的流體和相界面之間的傳質(zhì)過程對流傳質(zhì)包括湍流主體與相界面之間的分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散兩種傳質(zhì)作用的總和。將全部分壓差集中在ZG中，假設(shè)其內(nèi)只有層流。即全部擴(kuò)散(D+DE)都集中在該ZG層中以分子擴(kuò)散的形式傳質(zhì)。氣相主體至相界面的對流傳質(zhì)速率為：液相中對流傳質(zhì)速率為 ：氣膜液膜氣相主體 液相

31、主體 相界面pi = ci / HpA zGzLpi ci cA 氣膜液膜(2) 相界面沒有傳質(zhì)阻力，即溶質(zhì)在相界面處的濃度處于相平衡狀態(tài)。(1) 相互接觸的兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在著一個很?。ǖ刃Ш穸确謩e為 ZG和 ZL ）的流體膜層。溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過此兩膜層。(3) 在膜層以外的兩相主流區(qū)由于流體湍動劇烈，傳質(zhì)速率高，傳質(zhì)阻力可以忽略不計，相際的傳質(zhì)阻力集中在兩個膜層內(nèi)。 2.2.5兩相間傳質(zhì)的雙膜理論一.W.G.Whiteman雙膜理論特點(diǎn):適用于具有穩(wěn)定相界面和低氣速的氣液傳質(zhì)過程 傳質(zhì)方向 距離 雙膜模型 組成1、氣相傳質(zhì)速率方程kG 推動力為分壓差的氣膜傳質(zhì)

32、系數(shù)，kmol/(sm2kPa)；ky 推動力為摩爾分率之差的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；kY 推動力為摩爾比濃度差的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；pA、y、Y 溶質(zhì)A在氣相主體的分壓(kPa)、摩爾分率和摩爾比；pi,yi,Yi溶質(zhì)A在界面氣相側(cè)的分壓(kPa),摩爾分率和摩爾比。 氣相主體液相主體氣膜液膜傳質(zhì)方向界面二.氣相與液相的傳質(zhì)速率方程式2、液相傳質(zhì)速率方程kL 推動力為摩爾濃度差的液膜傳質(zhì)系數(shù)，m/s；kx 推動力為摩爾分率之差的液膜傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；kX 推動力為摩爾比之差的液膜傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；c,x,X 溶質(zhì)A在液相主體的摩爾濃度,

33、摩爾分率和摩爾比濃度；ci,xi,Xi溶質(zhì)A在界面液相側(cè)的摩爾濃度,摩爾分率,摩爾比濃度。 氣相主體液相主體氣膜液膜傳質(zhì)方向界面即又在穩(wěn)定傳質(zhì)時故根據(jù)雙膜理論假定:氣液界面無吸收阻力。 由平衡關(guān)系：界面濃度的求取:計算法和圖解法計算法:聯(lián)立求解3、相界面濃度: 圖解法:過點(diǎn)O(X, Y)作一條斜率為kX/ kY的直線,該直線與平衡線的交點(diǎn)A即為界面狀態(tài)（Xi，Yi）。聯(lián)立求解。 YXo斜率=-kX/kYXXiYiO氣相液相相界面pi ci Pi=f (ci)pAcAY解決方法:對于穩(wěn)定吸收過程，可根據(jù)雙膜理論建立相際傳質(zhì)速率方程(總傳質(zhì)速率方程)。類似于間壁式對流傳熱速率方程。 由于混合物的組

34、成可用多種方式表示，對應(yīng)于每一種表達(dá)法都有與之相應(yīng)的傳質(zhì)速率方程。 液相總傳質(zhì)推動力氣相總傳質(zhì)推動力氣相分傳質(zhì)推動力液相分傳質(zhì)推動力問題:液相或氣相傳質(zhì)速率方程原則可用,但涉及界面濃度的求取. O 0 傳質(zhì)推動力的圖示操作點(diǎn)O離平衡線越近，則總推動力就越小I 設(shè)吸收系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在過程所涉及的濃度范圍內(nèi)為直線 根據(jù)雙膜模型，相界面上兩相互成平衡 2.2.6總吸收傳質(zhì)系數(shù)及總傳質(zhì)速率方程1. 以(p- p*)表示的總吸收速率方程 由此得整理得由相加得令則KG氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2skPa)總阻力液膜阻力氣膜阻力氣相總吸收速率方程式對于易溶氣體，H值很大 液膜阻力氣膜阻力控制

35、整個吸收過程的速率氣膜控制示例：水吸收氨氣膜阻力氣膜控制示意圖 設(shè)吸收系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在過程所涉及的濃度范圍內(nèi)為直線 根據(jù)雙膜模型，相界面上兩相互成平衡 2.以(c*- c)表示的總吸收速率方程 由此得整理得由相加得令則KL液相總吸收系數(shù)，m/s 總阻力氣膜阻力液膜阻力液相總吸收速率方程式對于難溶氣體，H值很小 氣膜阻力示例：水吸收氧液膜阻力液膜控制示意圖液膜阻力控制整個吸收過程的速率液膜控制分析氣、液兩相中傳質(zhì)阻力所占的比例，對于強(qiáng)化傳質(zhì)過程，提高傳質(zhì)速率有重要的指導(dǎo)意義。3.強(qiáng)化傳質(zhì)過程討論: 液膜控制過程氣膜控制過程3) 對于一般氣體(1m100) ：氣膜與液膜均有影響，不可忽

36、略。注意：界面溶解過程是無阻力而且呈平衡狀態(tài)（假設(shè)條件）1)對于易溶解氣體(m很小100), 在kY和kX數(shù)量級相同或相近時或 二傳質(zhì)速率方程式的各種表示形式1.吸收傳質(zhì)速率方程2. 傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系濃度低時濃度低時氣相液相兩相間兩相間3. 總阻力和雙膜傳質(zhì)阻力的關(guān)系（ 氣液相平衡關(guān)系服從亨利定律 ）注意：1.傳質(zhì)系數(shù)的單位：kmol/(m2s單位推動力)2.傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動力的正確搭配，即傳質(zhì)系數(shù)的表達(dá)形式與推動力的表達(dá)形式的對應(yīng)2.2吸收塔的計算化工單元設(shè)備的計算，按給定條件、任務(wù)和要求的不同，一般可分為設(shè)計型計算和操作型（校核型）計算兩大類。設(shè)計型計算：按給定的生產(chǎn)任務(wù)和工藝條件來設(shè)

37、計滿足任務(wù)要求的單元設(shè)備，即吸收塔。操作型計算：根據(jù)已知的設(shè)備參數(shù)和工藝條件來求算所能完成的任務(wù)。兩種計算所遵循的基本原理及所用關(guān)系式都相同，只是具體的計算方法和步驟有些不同。概述：本章著重討論吸收塔的設(shè)計型計算，而操作型計算則通過習(xí)題加以訓(xùn)練。 3.塔內(nèi)氣液流動方式一般呈逆流，氣體自塔底通入，液體從塔頂灑下，因此溶液從塔底流出前與剛進(jìn)入塔的氣體相接觸，可使溶液的濃度盡量提高。經(jīng)吸收后的氣體從塔頂排出前與剛?cè)胨囊后w接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。 本節(jié)討論的重點(diǎn)是：按連續(xù)接觸原理操作的填料塔。填料填加在塔內(nèi)形成填料層，填料層有兩個特點(diǎn)：1.空隙體積所占比例相當(dāng)大，便于氣體在其內(nèi)部迂回

38、曲折通過并提高湍動程度2.單位體積內(nèi)有很大的固體表面積。液體沿固體壁面呈膜狀流下，因而填料塔內(nèi)的氣液接觸面積比空塔內(nèi)大得多。 設(shè)計計算的主要內(nèi)容與步驟 (1)吸收劑的選擇及用量的計算；吸收塔的計算吸收塔的設(shè)計中，混合氣體的處理量V、進(jìn)口濃度Y1和出口濃度Y2（或溶質(zhì)的回收率）都是作為設(shè)計條件而規(guī)定的。吸收劑用量與氣體處理量之比（液、氣比）由物料衡算與平衡關(guān)系兩者結(jié)合起來決定，具體方法將于本節(jié)討論。(2) 設(shè)備類型的選擇；(I) 塔徑計算；由混合氣體的處理量（體積流率V）與合理的空塔氣速（u）可以算出塔的截面積，由此可確定塔徑（D）。設(shè)計的主要內(nèi)容是算出設(shè)備的基本尺寸，對填料塔來說，就是設(shè)計塔徑

39、與填料層高度計算依據(jù)：物系的相平衡關(guān)系和傳質(zhì)速率(5) 塔的附件設(shè)計。 (4) 塔的流體力學(xué)計算及校核；(3) 確定塔的高度；(II) 填料層高度或塔板數(shù)的計算；填料層高度（Z）則取決于所需填料層體積，而所需的填料層體積又取決于所需的有效氣液接觸面積，這個面積主要是通過傳質(zhì)速率來決定的2.3.1 吸收塔的物料衡算與操作線方程 目的：計算給定吸收任務(wù)下所需的吸收劑用量 L 或吸收劑 出口濃度 X1。下標(biāo)“1”代表塔內(nèi)填料層下底截面，下標(biāo)“2”代表填料層上頂截面。V 單位時間通過塔的惰性氣體量；kmol(B)/s ；L 單位時間通過吸收塔的溶劑量；kmol(S)/s ；Y 任一截面的混合氣體中溶質(zhì)

40、與惰性氣體的摩爾比；kmol(A)/kmol(B) ； X 任一截面的溶液中溶質(zhì)與溶劑的摩爾比；kmol(A)/kmol(S) 。V, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X以逆流操作的填料塔為例：一、總物料衡算V, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X全塔物料衡算式：代表L、V一定，塔內(nèi)具有最高氣、液濃度的截面“1”（濃端），或具有最低氣、液濃度的截面“2”（稀端）的氣、液濃度關(guān)系。通過對全塔A物質(zhì)量作物料衡算，可得：定義：VA 吸收塔的傳質(zhì)負(fù)荷，即氣體通過填料塔時，單位時間內(nèi)溶質(zhì)被吸收劑吸收的量 kmol/s，則：回收率 ：二、操作線方程與操作線同理，若在任一截面

41、與塔頂端面間作溶質(zhì)A的物料衡算，有： V, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X上兩式均稱為吸收操作線方程，代表逆流操作時塔內(nèi)任一截面上的氣、液兩相組成 Y 和 X 之間的關(guān)系。 若取填料層任一截面與塔的塔底端面之間的填料層為物料衡算的控制體，則所得溶質(zhì)A 的物料衡算式為：V, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X（L/V）吸收塔操作的液氣比。吸收操作線當(dāng) L/V 一定，操作線方程在 Y-X 圖上為以液氣比 L/V 為斜率，過塔進(jìn)、出口的氣、液兩相組成點(diǎn)(Y1，X1)和(Y2，X2)的直線。YXoY*=f(X)BY1X1X2Y2TYXX*Y*O操作線上任一點(diǎn) O 與

42、平衡線間的垂直距離 (Y-Y*) 為塔內(nèi)該截面上以氣相為基準(zhǔn)的吸收傳質(zhì)推動力；與平衡線的水平距離 (X*-X) 為該截面上以液相為基準(zhǔn)的吸收傳質(zhì)推動力。兩線間垂直距離（Y-Y*）或水平距離（X*-X）的變化顯示了吸收過程推動力沿塔高的變化規(guī)律。 Y- Y*X*-X吸收操作線方程：吸收劑用量 L 或液氣比 L/V在吸收塔的設(shè)計計算和塔的操作調(diào)節(jié)中是一個很重要的參數(shù)。吸收塔的設(shè)計計算中，氣體處理量 V，以及進(jìn)、出塔組成 Y1、Y2 由設(shè)計任務(wù)給定，吸收劑入塔組成 X2 則是由工藝條件決定或設(shè)計人員選定?？芍談┏鏊舛?X1 與吸收劑用量 L 是相互制約的。由全塔物料衡算式 選取的 L/V ，操

43、作線斜率，操作線與平衡線的距離 ，塔內(nèi)傳質(zhì)推動力 ，完成一定分離任務(wù)所需塔高 ；L/V ，吸收劑用量 ，吸收劑出塔濃度 X1 ,循環(huán)和再生費(fèi)用 ；若L/V ，吸收劑出塔濃度 X1 ，塔內(nèi)傳質(zhì)推動力 ，完成相同任務(wù)所需塔高 ，設(shè)備費(fèi)用,循環(huán)和再生費(fèi)用 。2.3.2 吸收劑用量的決定討論：吸收劑用量的確定 不同液氣比L/V 下的操作線圖直觀反映了這一關(guān)系。YXoY*=f(X)BY1X1X2Y2TL/VY- Y*BX1(L/V)X1,max(L/V)min最小液氣比(L/V)min ：當(dāng) L/V 下降到某一值時，操作線將與平衡線相交或者相切，此時對應(yīng)的 L/V 稱為最小液氣比，用(L/V)min表示

44、，而對應(yīng)的 X1 則用 X1,max 表示?？梢姡阂_(dá)到規(guī)定的分離要求，或完成必需的傳質(zhì)負(fù)荷量 VA=V(Y1-Y2)，L/V 的減小是有限的。B*最小液氣比(L/V)min隨 L/V的減小，操作線與平衡線是相交還是相切取決于平衡線的形狀。YXoY*=f(X)Y1X2Y2TX1,max=X1*(L/V)minYXoY*=f(X)Y1X2Y2TX1*(L/V)minCX1,max兩線在 Y1 處相交時，X1,max=X1*；兩線在中間某個濃度處相切時， X1,maxX1* 。 最小液氣比的計算式：B*B*B在最小液氣比下操作時，在塔的某截面上（塔底或塔內(nèi)）氣、液兩相達(dá)平衡，傳質(zhì)推動力為零，完成規(guī)

45、定傳質(zhì)任務(wù)所需的塔高為無窮大。對一定高度的塔而言，在最小液氣比下操作則不能達(dá)到分離要求。 實(shí)際液氣比應(yīng)在大于最小液氣比的基礎(chǔ)上，兼顧設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用兩方面因素，按總費(fèi)用最低的原則來選取。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般取 注意：必須使填料表面能被液體充分潤濕以保證兩相均勻分散并有足夠的傳質(zhì)面積，因此所取吸收劑用量 L 值還應(yīng)不小于所選填料的最低潤濕率，即單位塔截面上、單位時間內(nèi)的液體流量不得小于某一最低允許值。 討論:2.3.3 填料層高度的計算 1、填料層高度的基本計算式填料層高度的計算仍然離不開物料衡算，另外還與傳質(zhì)速率方程和相平衡關(guān)系有關(guān)。下面具體來分析填料層高度的計算方法。 本節(jié)重點(diǎn)討論低濃度

46、吸收中填料層高度的計算。填料層高度Z填料層體積塔截面積=填料層體積/塔截面積填料層體積=總傳質(zhì)面積/氣液有效接觸面積/每立方米填料總傳質(zhì)面積=塔吸收負(fù)荷（kmol/s）/傳質(zhì)速率（kmol/m2s）。塔吸收負(fù)荷依據(jù)物料衡算關(guān)系，傳質(zhì)速率依據(jù)吸收速率方程吸收速率中的推動力總是實(shí)際濃度與某種平衡濃度之差額，因此須知相平衡關(guān)系 此傳質(zhì)量也就是單位時間在 dZ 段內(nèi)溶質(zhì) A 由氣相轉(zhuǎn)入液相的量。因此 ： 若 dZ 微元段內(nèi)傳質(zhì)速率為NA，填料提供的傳質(zhì)面積為 dA=adZ，則單位時間通過傳質(zhì)面積 dA 溶質(zhì) A 的傳遞量為： 對填料層中高度為 dZ 的微分段作物料衡算可得溶質(zhì) A 在單位時間內(nèi)由氣相轉(zhuǎn)

47、入液相的量 dGA 填料塔內(nèi)氣、液組成 Y、X 和傳質(zhì)推動力Y（或X）均隨塔高變化，故塔內(nèi)各截面上的吸收速率也不相同。V, Y2V, Y1L, X1L, X2YXZY+dYdZX+dX將以比摩爾分?jǐn)?shù)表示的總的傳質(zhì)速率方程代入，則有： 對上兩式沿塔高積分得： 特點(diǎn)：低濃度氣體吸收（y110%）因吸收量小，由此引起的塔內(nèi)溫度和流動狀況的改變相應(yīng)也小，吸收過程可視為等溫過程，傳質(zhì)系數(shù) kY、kX 、KY、KX 沿塔高變化小，可取塔頂和塔底條件下的平均值。填料層高度 Z 的計算式： 體積傳質(zhì)系數(shù)：實(shí)際應(yīng)用中，常將傳質(zhì)系數(shù)與比表面積 a 的乘積（KYa 及 KXa）作為一個完整的物理量看待，稱為總體積傳

48、質(zhì)系數(shù)或總體積吸收系數(shù)，單位為 kmol/(s.m3) 。2、傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度對氣相總傳質(zhì)系數(shù)和推動力：HOG 氣相總傳質(zhì)單元高度，m；NOG 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次。 HOL 液相總傳質(zhì)單元高度，m；NOL 液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次。 若令 對液相總傳質(zhì)系數(shù)和推動力：若令 類似地：氣相傳質(zhì)單元高度氣相傳質(zhì)單元數(shù)液相傳質(zhì)單元高度液相傳質(zhì)單元數(shù)3、傳質(zhì)單元數(shù)的計算(解析及圖解法) 若平衡線為直線或在所涉及的濃度范圍內(nèi)為直線段，直接積分就可得 NOG 或 NOL 的解析式，其求解方式主要有：1、吸收因子法下面以求解 NOG 為例。 2、對數(shù)平均推動力法。1.吸收因數(shù)法將操作線方程寫為 代

49、入相平衡方程 令 S= mV/L，即脫吸因數(shù)代入 NOG 定義式并積分此式多用于吸收操作為了計算方便，將此式繪制成以 S 為參數(shù)的曲線圖意義:脫吸因子S= mV/L是平衡線斜率與操作線斜率的比值。S 值越小，兩線相距越遠(yuǎn)，傳質(zhì)推動力越大，越有利于吸收過程，NOG 越小。液相傳質(zhì)單元數(shù)的計算，類似有：定義: 此式多用于脫吸操作討論：L，V及m對NOG的影響：從傳質(zhì)推動力角度分析：操作線斜率增大，將遠(yuǎn)離平衡線當(dāng)m減小時，平衡線斜率減小，將遠(yuǎn)離操作線從經(jīng)濟(jì)技術(shù)兩方面考慮：若將：代入求得：2.對數(shù)平均推動力法 設(shè)平衡線段方程為 逆流吸收操作線方程為 上兩式相減得 取微分 以氣相為基準(zhǔn)的全塔的對數(shù)平均傳

50、質(zhì)推動力同理： 對于NOL 討論：L，G及m對NOG的影響：從傳質(zhì)推動力角度分析：操作線斜率增大，將遠(yuǎn)離平衡線當(dāng)m減小時，平衡線斜率減小，將遠(yuǎn)離操作線從經(jīng)濟(jì)技術(shù)兩方面考慮：若將：代入求得：3.圖解積分法 當(dāng)平衡線為曲線不能用較簡單確切的函數(shù)式表達(dá)時，通常可采用圖解積分法求解傳質(zhì)單元數(shù)。 圖解積分法的關(guān)鍵在于找到若干點(diǎn)與積分變量 Y 相對應(yīng)的被積函數(shù)的值。即:在操作線和平衡線上得若干組與 Y 相應(yīng)的值 1/(Y-Y*) ；YXoY*=f(X)BY1X1X2Y2TYXX*Y*OY- Y*X*-XYoY1Y21/(Y-Y*)例1:常壓下，用煤油從苯蒸汽和空氣混合物中吸收苯，吸收率為99%，混合氣量為

51、53kmol/h。入塔氣中含苯2%（體積 %），入塔煤油中含苯0.02%（摩爾分率）。溶劑用量為最小用量的1.5倍，在操作溫度50下，相平衡關(guān)系為y* = 0.36x，總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.015kmol/(m3s)，塔徑為1.1米。試求所需填料層高度。設(shè)計型舉例溶劑用量為最小用量的1.5倍y* = 0.36x解:屬于低濃氣體吸收溶劑用量為最小用量的1.5倍y* = 0.36x2.3.4 吸收塔的操作計算對一定的物系和一定填料層高度的吸收塔下面討論決定各種因素對氣相出口組成Y2的影響： 操作型舉例例2:某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮空氣混合氣體（可視為低濃氣體）中的丙

52、酮。當(dāng)操作液氣比為2.1時，丙酮回收率可達(dá)95%。已知物系平衡關(guān)系為y*=1.18x，吸收過程大致為氣膜控制，氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kya G0.8。今氣體流量增加20%，而液量及氣液進(jìn)口濃度不變，試求： (1)回收率變?yōu)槎嗌伲?(2)單位時間內(nèi)被吸收的丙酮量增加多少？y=1.18xKya G0.8氣體流量增加20%操作型舉例解： (1)回收率變?yōu)槎嗌?？原工況下： y=1.18xKya G0.8氣體流量增加20%新工況下： (2)單位時間內(nèi)被吸收的丙酮量增加多少？5-4-1 填料 （1）比表面積a（m2/m3填料）:用于衡量單位體積填料所能提供的傳質(zhì)面積（2）空隙率(m3空隙 / m3填料表面體積):

53、用于衡量流體通過床層的壓降1. 填料性能參數(shù)2-4填料塔結(jié)構(gòu):支承板,填料,塔身,卸出閥,噴淋口(分布器,再分布器)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,傳質(zhì)面積大,阻力較大,只適用清潔流體,處理能力比板式塔小 （4）堆積（整堆或亂堆）密度或堆積個數(shù)(個 / m3 ）（3）填料因子 (a/3) 2. 填料類型: 常用典型填料:拉西環(huán):高 / 徑= 1：1 空圓柱形特點(diǎn):形狀簡單易制作，亂堆時阻力較大，溝流和壁流現(xiàn)象嚴(yán)重，應(yīng)用較廣，研究較深。鮑爾環(huán):在拉西環(huán)側(cè)壁開孔特點(diǎn)：空隙率及比表面較拉西環(huán)大，阻力低，潤濕分布情況較好，傳質(zhì)效率高，操作彈性大，廣 泛采用。階梯環(huán)：高/徑 = 1/2弧鞍及矩鞍填料波紋填料絲網(wǎng)填料球形

54、填料（湍球吸收塔）【圖片3-11】幾種典型的散裝填料【圖片3-12】幾種典型的規(guī)整填料2-4-2 填料塔的流體力學(xué)性能泛點(diǎn)：氣速增大至液體滯留在填料層中不能下降并將填料淹沒（淹塔）的現(xiàn)象稱為液泛，液泛所對應(yīng)的空塔氣速稱為泛點(diǎn)氣速。 1. 液相在塔中的分布及流動情況：膜狀流動膜厚= f(流體流量,氣體流量,物性)2. 氣體在填料層中的壓降特點(diǎn)：隨著空塔氣速u的提高，使氣液摩擦阻力增加，填料層的持液量上升而產(chǎn)生攔液現(xiàn)象，此時對應(yīng)的空塔氣速即為載點(diǎn)(與攔液現(xiàn)象相對應(yīng))。泛點(diǎn)氣速u空 =f（填料性能，流體物性，液氣比等） ?？颂仃P(guān)聯(lián)式及關(guān)聯(lián)圖2-4-3 填料塔計算1. 塔徑及壓降: uf?？颂仃P(guān)聯(lián) P

55、248，圖5-29 方法C:工業(yè)數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)廣泛使用，化學(xué)工程手冊可查內(nèi)容：塔徑、塔高、壓降2. 塔高:方法A:Z= HOGNOG傳質(zhì)單元數(shù)法方法B:等板高度法（HETP法）楚奇公式(可靠性較差)HETP = C1GC2DC3Z1/3L / L Z= NTHETPVS 操作條件下混合氣體的體積流量，m3/s；u空 空塔氣速，m/s；計算時以塔底氣量為依據(jù)，因塔底氣量大于塔頂。 2-4-4 填料塔附件 填料塔支承裝置，流體分布與再分布裝置，除霧沫裝置。 P199-202 略 液體分布器2-4-5板式塔與填料塔的比較及塔設(shè)備選型板式塔填料塔備注造 價塔越大，單位體積造價越便宜塔越大，單位體積造價越

56、貴填料個數(shù)隨塔體積而增加分離效率板效率穩(wěn)定且大塔效率高于小塔效率較高，與填料形式及尺寸有密切關(guān)系壓 降壓降較大相近，絲網(wǎng)填料則較小操作性能較大較小填料塔的操作性能與填料有關(guān)液氣比（L/G）范圍較寬L/G變化較小，分離效率下降因板式塔中傳質(zhì)分離有液層作保障檢修清理方便不太方便耐 腐 性較差較好塔中持液量較大（較多）較?。ㄝ^少）塔中換熱可能性可以實(shí)現(xiàn)較困難一. 比較二. 選型原則1. 物性影響:起泡性、清潔性、粘性、腐蝕性、熱敏性(高沸點(diǎn))、換熱要求2. 操作條件影響:傳質(zhì)速率控制步驟:如氣膜控制,用填料塔可使氣速得到增大L/V值:要求小時，可用板式塔，使之維持一定液層高度，增強(qiáng)傳質(zhì)。 操作彈性:

57、要求大時，用板式塔側(cè)線進(jìn)出料塔:板式塔較方便。Thanks!2008-5-10Department of Chemical Engineering第五章 解熱鎮(zhèn)痛藥和鎮(zhèn)痛藥（Antipyretic Analgesics and Analgesics）第一節(jié) 解熱鎮(zhèn)痛藥與非甾體消炎藥（Antipyretic Analgesics and Nonsteroidal Antiinflammatory Drugs） 解熱鎮(zhèn)痛藥是具有解熱和鎮(zhèn)痛兩種作用的藥物，其大部分藥物還兼有消炎抗風(fēng)濕作用，凡消炎鎮(zhèn)痛、抗風(fēng)濕作用顯著的藥物列為非甾體消炎藥（NSAIDs）。 解熱鎮(zhèn)痛藥和非甾體消炎藥的作用機(jī)制主要是選擇

58、性抑制花生四烯酸環(huán)氧化酶。一、作用機(jī)制花生四烯酸的代謝途徑環(huán)氧化酶-1（COX-1）：組成酶，功能是合成PG來調(diào)節(jié)細(xì)胞的正常生理活性，對消化道粘膜起保護(hù)作用。環(huán)氧化酶-2（COX-2）：誘導(dǎo)酶，在炎癥部位能被誘導(dǎo)，使其水平急劇升高，從而引起炎癥組織中PGE2，PGI2和PGE1的含量增加，產(chǎn)生紅腫、水腫、痛覺過敏和發(fā)熱。 環(huán)氧化酶二、解熱鎮(zhèn)痛藥常用的解熱鎮(zhèn)痛藥按其化學(xué)結(jié)構(gòu)類型分為三類：（一）水楊酸類（二）苯胺類（三）吡唑酮類（一）水楊酸類 1、發(fā)展概況（1）水楊酸和乙酰水楊酸（2）水楊酸和乙酰水楊酸衍生物2、代表藥物*乙酰水楊酸化學(xué)名：2-（乙酰氧基）苯甲酸，鄰乙酰氧基苯甲酸作用：具有較強(qiáng)的解

59、熱鎮(zhèn)痛作用和消炎抗風(fēng)濕作用。 還可用于心血管系統(tǒng)疾?。ㄐ募」Ｋ篮蛣用}血栓）的預(yù)防和治療。 副作用：長期服用有時可導(dǎo)致胃腸道出血，哮喘等過敏反應(yīng)。阿司匹林的穩(wěn)定性與以下因素有關(guān)： a) 顆粒大小 b) 相對濕度 c) 潤滑劑，如三硅酸鎂、硬脂酸鎂鈣、氫 氧化鋁等 d) 溫度、微量金屬（Cu、Fe等）、pH、光合成 副反應(yīng)乙酰水楊酸酐代謝（二）苯胺類1、發(fā)展概況（1）苯胺及乙酰苯胺（2）對氨基酚衍生物2、代表藥物 *對乙酰氨基酚 化學(xué)名：N-（4-羥基苯基）-乙酰胺， 又名醋氨酚（Acetaminophen） 或撲熱息痛（Paracetamol）。 具有較強(qiáng)解熱鎮(zhèn)痛作用，但無抗風(fēng)濕作用。 *貝諾酯

60、（Benorilate）又名撲炎痛 采用前藥拼合原理，為乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚形成的酯（三）5-吡唑酮類1、發(fā)展概況（1）5-吡唑酮衍生物（2）3，5-吡唑二酮衍生物 3，5-吡唑二酮衍生物構(gòu)效關(guān)系: (1) 抗炎作用與化合物的酸性有關(guān)，酸性增強(qiáng)則抗炎作用減弱，但可增加排尿酸的作用。(2)如果將4位碳原子上的氫原子都用烷基取代，則抗炎作用消失。(3)烯醇化的-二酮結(jié)構(gòu)對抗炎作用是必需的。(4)保泰松4位上的正丁基以丙基，烯丙基取代仍保留抗炎作用。在丁基的位以酮基取代時仍有抗炎活性，苯環(huán)對位被取代時也保留抗炎活性。2、代表藥物*安乃近（Metamizole Sodium） （1）化學(xué)名：（1，