安全工程專業(yè)工業(yè)防毒技術(shù)經(jīng)典課件有害氣體的吸收凈化

吸收方法廣泛用于氣態(tài)污染物(特別是無(wú)機(jī)氣體)的凈化，它還能同時(shí)起除塵作用，特別適用于需要同時(shí)進(jìn)行有害氣體凈化和除塵的通風(fēng)排氣。

優(yōu)點(diǎn)效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，一次投資費(fèi)用相對(duì)較低等。廣泛地應(yīng)用于氣態(tài)污染物控制中。

缺點(diǎn)吸收后的液體還需要進(jìn)行處理，設(shè)備易受腐蝕。--1--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分吸收是選用適當(dāng)?shù)囊后w和混合氣體接觸，利用不同的氣體在液體中不同的溶解能力，除去其中一種或幾種組成成分的氣體處理過(guò)程。能夠用吸收法凈化的有害氣體主要有SO2、HF、H2S、NOX、SiF4、HCL、CL2、NH3、汞蒸氣、酸霧、瀝青煙和多種組分有機(jī)物蒸氣。分類：物理吸收和化學(xué)吸收兩類。物理吸收沒(méi)有明顯的化學(xué)反應(yīng)，可以認(rèn)為是一種單純的物理溶解過(guò)程，例如用水吸收氨。物理吸收是可逆的，在解吸時(shí)不改變被吸收氣體的性質(zhì)。對(duì)于高濃度氣體，可考慮物理吸收，進(jìn)而便于物質(zhì)回收--2--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分吸收質(zhì)對(duì)于吸收操作過(guò)程，被吸收的氣體惰氣氣相中其余不被吸收的氣體吸收劑吸收用的液體富液吸收后的吸收液。富液需要進(jìn)一步處理，以免造成二次污染由于情氣量和吸收劑量在吸收過(guò)程中可以認(rèn)為是定值，以它們作為基準(zhǔn)來(lái)表示濃度，對(duì)于計(jì)算相當(dāng)方便--3--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分(一)對(duì)吸收劑的主要要求(1)對(duì)吸收質(zhì)的溶解度要高，具有良好的選擇性，(2)蒸氣壓低，以減少吸收劑損失或造成新的污染；(3)無(wú)毒性和腐蝕性，化學(xué)性穩(wěn)定，難于燃燒(4)沸點(diǎn)要高，融點(diǎn)要低；(5)價(jià)格低廉，來(lái)源廣；(6)解吸再生較方便，或能綜合利用。--4--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分常見的吸收劑1.水水是一種很好的工作介質(zhì)，符合上面提到的大多數(shù)要求，是許多吸收過(guò)程(特別是物理吸收)首先考慮采用的一種吸收劑。水既可以直接作吸收劑，也可以用水溶液作吸收劑。對(duì)于HCl，NH3等水溶性氣體，用水作吸收劑是最經(jīng)濟(jì)的。水對(duì)有些物質(zhì)的溶解度較低，為了提高吸收效果，可加入增溶劑。--5--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--6--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分第二節(jié)吸收的基本理論一、氣液相組成的表示方法（一）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)用G表示總質(zhì)量，用GA、GB、GC、……分別表示該相所含組分A、B、C…的質(zhì)量，則各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為--7--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分習(xí)慣上，液相的摩爾分?jǐn)?shù)用x表示，氣相摩爾分?jǐn)?shù)用y表示。對(duì)理想氣體而言，氣相中組分的摩爾分?jǐn)?shù)的數(shù)值就等于它的體積分?jǐn)?shù)值。氣體組分的濃度有時(shí)又可用組分的分壓表示。根據(jù)道爾頓分壓定律：--8--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（二）質(zhì)量濃度和摩爾濃度某單位體積所含組分的質(zhì)量或摩爾數(shù)，即為質(zhì)量濃度和摩爾濃度。用--9--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（三）比質(zhì)量分?jǐn)?shù)和比摩爾分?jǐn)?shù)某組分的質(zhì)量或摩爾數(shù)與此相中除此組分之外的質(zhì)量或摩爾數(shù)之比。--10--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分已知氨水中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，求氨的摩爾分?jǐn)?shù)和比摩爾分?jǐn)?shù)？

--11--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分二、吸收過(guò)程的相平衡關(guān)系（一）氣體在液體中的溶解度1）吸收過(guò)程的氣液相平衡

吸收過(guò)程當(dāng)混合氣體與吸收劑接觸時(shí)，氣相中的可吸收組分（吸收質(zhì)）就會(huì)向液相進(jìn)行質(zhì)量傳遞，稱為吸收過(guò)程。

解吸過(guò)程伴隨吸收過(guò)程的同時(shí)，還會(huì)發(fā)生液相中吸收組分反過(guò)來(lái)向氣相逸出的質(zhì)量傳遞過(guò)程，稱為解吸過(guò)程。在一定的溫度和壓力下，吸收過(guò)程的速率和解吸過(guò)程的速率最終將會(huì)相等，氣液兩相間的質(zhì)量傳遞達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，簡(jiǎn)稱為相平衡。這時(shí)氣相中吸收質(zhì)分壓稱為平衡分壓，液相中所溶解吸收質(zhì)的濃度稱為平衡溶解度．簡(jiǎn)稱溶解度．它是吸收的極限．又稱最大溶解度，常定義為每100千克溶劑中溶解氣體的千克數(shù)。--12--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分由于某組分的溶解度與該組分在氣相中的分壓成正比，故溶解度也可用組分在氣相中的分壓表示。它與氣體和溶劑的性質(zhì)有關(guān)，并受溫度和壓力等的影響。一般來(lái)說(shuō)，①在同溫同壓的情況下，不同性質(zhì)的氣體在相同溶劑中的溶解度不同；②當(dāng)溫度一定時(shí)，溶解度隨吸收質(zhì)分壓的升高而增大；③氣體的溶解度與溫度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，隨著溫度的升高，溶解度下降。--13--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（二）亨利定律亨利定律是物理吸收過(guò)程的氣液相平衡規(guī)律。在一定溫度下，對(duì)總壓不高(一般約小于5×l05Pa)的物理吸收，氣態(tài)吸收質(zhì)在吸收劑溶液中的溶解度與氣相中吸收質(zhì)的平衡分壓成正比，即：亨利定律適用①用于液相濃度非常低的情況②物理吸收不適用于①吸收液濃度高的情況②化學(xué)吸收過(guò)程--14--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分1.液相濃度以單位體積含溶質(zhì)的摩爾數(shù)表示--15--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分2.液相濃度用溶質(zhì)氣體的摩爾分?jǐn)?shù)表示3.氣相濃度用摩爾分?jǐn)?shù)表示--16--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分4.用比摩爾分?jǐn)?shù)表示在吸收過(guò)程中，由于惰性氣體和吸收劑均為溶質(zhì)在氣、液相中的載體，他們?cè)谖者^(guò)程中視為不消耗，因此在計(jì)算中常用比摩爾分?jǐn)?shù)表示相的組成。則亨利定律可以表示為式中Y*—溶質(zhì)氣體在溶液表面上的平衡濃度，用比摩爾分?jǐn)?shù)表示；X—溶質(zhì)氣體在液相中的比摩爾分?jǐn)?shù)濃度；由于稀溶液中的吸收質(zhì)濃度很低，上述公式可簡(jiǎn)化為--17--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（三）亨利定律中幾個(gè)系數(shù)之間的關(guān)系--18--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--19--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分三、吸收過(guò)程的機(jī)理——雙膜理論吸收是氣態(tài)污染物從氣相向液相轉(zhuǎn)移的過(guò)程，涉及氣液兩相間的傳質(zhì)，這種過(guò)程十分復(fù)雜，直接進(jìn)行研究比較困難?，F(xiàn)已提出了一些簡(jiǎn)化模型及理論來(lái)加以描述，比較有影響的有雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論、表面更新理論等。在這些理論中，目前以劉易斯（）和懷特曼（）提出的雙膜理論應(yīng)用較為普遍。--20--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分雙膜理論的基本思想（1）相互接觸的氣—液兩相間存在一穩(wěn)定的相界面，在相界面兩側(cè)的氣相和液相中分別存在兩層滯留膜，即氣膜和液膜，在氣膜以外的氣相稱為氣相主體，在液膜以外的液相稱為液相主體。（2）氣體的吸收過(guò)程包括：①被吸收組分從氣相主體通過(guò)氣膜邊界向氣膜移動(dòng)；②被吸收組分從氣膜向相界面移動(dòng)；③被吸收組分在相界面處溶入液相；④溶入液相的被吸收組分從氣液相界面向液膜移動(dòng)；⑤溶入液相的被吸收組分從液膜向液流主體移動(dòng)。--21--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（3）在相界面處，被吸收組分總是處于氣液相平衡狀態(tài)，沒(méi)有傳質(zhì)阻力存在；在氣膜和液膜兩滯留層中，被吸收組分靠分子擴(kuò)散作用進(jìn)行傳質(zhì)，存在氣膜阻力和液膜阻力；在氣相主體和液相主體中，各組分物質(zhì)充分混合，濃度均一，不存在濃度梯度，無(wú)擴(kuò)散阻力存在。因此整個(gè)過(guò)程的傳質(zhì)阻力看成是氣膜阻力和液膜阻力之和，傳質(zhì)速率取決于氣膜和液膜的分子擴(kuò)散速率。--22--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--23--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分四、傳質(zhì)過(guò)程的機(jī)理——物質(zhì)擴(kuò)散吸收質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)過(guò)程是借助擴(kuò)散作用實(shí)現(xiàn)的。所以說(shuō)傳質(zhì)過(guò)程的基礎(chǔ)是物質(zhì)的擴(kuò)散，故傳質(zhì)過(guò)程又稱為擴(kuò)散過(guò)程。（一）吸收質(zhì)A通過(guò)氣膜的穩(wěn)定擴(kuò)散假定吸收質(zhì)A組分通過(guò)惰性氣體B的擴(kuò)散式不隨時(shí)間變化的穩(wěn)定擴(kuò)散，其擴(kuò)散速率即單位時(shí)間經(jīng)過(guò)單位傳質(zhì)面積的物質(zhì)量，與組分A在擴(kuò)散方向上的濃度梯度成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為--24--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分負(fù)號(hào)表示壓力的降低組分A向濃度降低的方向擴(kuò)散。擴(kuò)散系數(shù)D表示物質(zhì)在介質(zhì)中的擴(kuò)散能力。它隨溫度升高和壓力的降低而增大整理可得組分A在相對(duì)靜止的惰性氣體中擴(kuò)散速率方程式--25--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分當(dāng)濃度很低時(shí)，則上式簡(jiǎn)化為--26--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（二）吸收質(zhì)A通過(guò)液膜的穩(wěn)定擴(kuò)散液體中分子擴(kuò)散的速率，是按吸收質(zhì)A通過(guò)相對(duì)靜止溶劑的擴(kuò)散速率計(jì)算的，--27--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（三）氣體擴(kuò)散系數(shù)的求取

P125頁(yè)給出的表4-7是在標(biāo)態(tài)下測(cè)得，如果已知在標(biāo)態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)DO，則可按下式計(jì)算出溫度為T、壓強(qiáng)為p時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)D的值--28--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分第三節(jié)吸收速率方程式一、吸收速率方程式上面分析的氣液平衡關(guān)系，是在氣液兩相接觸相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間之后，吸收劑所能吸收的最大氣體量．實(shí)際操作時(shí)，氣液接觸的時(shí)間是有限的。所以，必須確定單位時(shí)間內(nèi)吸收劑所吸收的氣體量，這個(gè)量叫做吸收速率。吸收速率方程式是計(jì)算吸收設(shè)備的基本方程式。它反映了吸收過(guò)程快慢的程度。（一）組分A通過(guò)氣膜的吸收速率方程式根據(jù)雙膜理論，吸收過(guò)程即為吸收質(zhì)通過(guò)兩層膜的分子擴(kuò)散過(guò)程，所以組分A通過(guò)氣膜的分子擴(kuò)散速率即為其吸收速率。--29--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（二）組分A通過(guò)液膜的吸收速率方程式組分A通過(guò)液膜的分子擴(kuò)散速率即為其吸收速率。二、吸收總系數(shù)和分系數(shù)的關(guān)系從整個(gè)吸收過(guò)程看，只要過(guò)程是穩(wěn)定的，在兩相界面上無(wú)積累或消耗，則單位時(shí)間、單位相界面上通過(guò)氣膜所傳遞的物質(zhì)量，必與通過(guò)液膜傳遞的物質(zhì)量相等，即吸收速率相等。則--30--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--31--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--32--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分若氣液兩相的組分分別用比摩爾分?jǐn)?shù)Y、X表示，則吸收速率方程式可寫成--33--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--34--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分三、影響吸收的因素有害組分的吸收量，即單位時(shí)間的傳質(zhì)量G，可用數(shù)學(xué)式表示（一）濃度差的影響（二）傳質(zhì)面積F的影響（三）吸收總系數(shù)K的影響--35--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分

在總傳質(zhì)阻力中，若氣膜的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液膜阻力，則稱為氣膜控制；若液膜阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣膜阻力則稱為液膜控制。根據(jù)上面各式分析可知，要提高過(guò)程的吸收速率可采取以下措施：

1．提高氣液相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，以減小氣膜和液膜的厚度。

2．增大供液量，降低液相吸收濃度，以增大吸收推動(dòng)力。

3．增加氣液接觸面積。

4．選用對(duì)吸收質(zhì)溶解度大的吸收劑。--36--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分第四節(jié)吸收流程與操作一、吸收與解吸解吸：將已溶解的氣體自溶液中釋放出來(lái)的操作。解吸方法：液體減壓是最簡(jiǎn)單的方法；加熱解吸是最普通的方法；在惰性氣流中解吸。二、吸收操作與操作線方程穩(wěn)態(tài)逆流操作吸收塔的氣液組成和流速如圖所示，各符號(hào)含義如下(下標(biāo)1表示塔底，2表示塔頂)：

V——單位時(shí)間通過(guò)塔的惰性氣體的流量，kmol／h；

L——單位時(shí)間通過(guò)塔的吸收劑的流量，kmol／h；

Y——吸收質(zhì)在氣相中的濃度，以摩爾比表示；X——吸收質(zhì)在液相中的濃度，以摩爾比表示。自塔底通入的混合氣體在塔內(nèi)上升時(shí)，與從塔頂流下的吸收劑相接觸，兩相的濃度不斷地變化。但通過(guò)塔的惰性氣體量和吸收劑量是不變的。在塔內(nèi)取任一截面m-n，按圖所示在虛線范圍內(nèi)計(jì)算吸收質(zhì)的物料衡算，得：--37--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--38--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分三、吸收劑的用量在吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算中，氣體的處理量、溶質(zhì)進(jìn)塔氣體的濃度、吸收劑入塔的濃度以及分離要求都是規(guī)定了的，吸收劑的用量則有待確定。吸收劑的用量是影響吸收操作的重要因素之一，直接影響設(shè)備的尺寸和操作費(fèi)用。當(dāng)氣體處理量一定時(shí)，操作線的斜率L/V取決于吸收劑的用量。參閱圖，圖中比OC曲線是由氣液相的平衡關(guān)系Y＝f(X)得到的氣液相平衡線。直線AB為吸收塔的操作線。A(Y2、X2)代表塔頂?shù)臍庖合嘟M成，B(Y1、X1)代表塔底的氣液相組成。在操作線AB上任取一點(diǎn)D，代表塔內(nèi)任一截面的氣液相組成(Y、X)。過(guò)D點(diǎn)做垂線，與平衡線相交于F點(diǎn)，線段DF的長(zhǎng)度表示在此截面處的操作條件下，實(shí)際的氣相濃度Y與平衡濃度Y*之差，即--39--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--40--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分

同樣，過(guò)D做平行于X軸的直線，與平衡線OC相交于E點(diǎn)，則線段DE的長(zhǎng)度表示在此截面處的操作條件下，實(shí)際的液相組成與平衡濃度之差，即

圖中與Y1相平衡的液相濃度是；表示此時(shí)吸收溶液的濃度已達(dá)到與Y1平衡的濃度，因此吸收推動(dòng)力為0，傳質(zhì)過(guò)程終止。改變吸收劑的用量，操作線斜率L／V發(fā)生變化，因此圖中B點(diǎn)的位置也會(huì)發(fā)生變化--41--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分三、吸收劑的用量吸收劑在單位時(shí)間內(nèi)的消耗量對(duì)吸收操作是很重要的工藝數(shù)據(jù)。當(dāng)處理氣體量一定時(shí)，往往要根據(jù)凈化任務(wù)的要求確定合理的吸收劑用量。吸收劑的比用量（吸收劑的單位消耗量或液氣比）：指處理每1kmol惰性氣體所需的吸收劑的kmol數(shù)。在吸收塔的計(jì)算中，需要處理的惰性氣體量V，氣相的初始和終止的濃度Y1和Y2以及吸收劑進(jìn)塔的組成X2，都為過(guò)程本身和生產(chǎn)分離要求所決定。根據(jù)操作線方程式可得單位惰性氣體所需吸收劑的量：平衡線靠近，則推動(dòng)力變小。當(dāng)操作線與平衡線相交時(shí)，吸收的推動(dòng)力為零，液相濃度已與氣相的濃度平衡，吸收過(guò)程停止，此時(shí)吸收劑的用量最小而吸收液的濃度最高。--42--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分若斜率過(guò)大，則吸收劑的比用量就大，吸收液的濃度很低，則用來(lái)輸送吸收劑的費(fèi)用或用于解吸的費(fèi)用都要增加。若斜率過(guò)小，則所需的吸收塔就過(guò)高，用于建造吸收塔的投資將增加。--43--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分第五節(jié)化學(xué)吸收和非等溫吸收一、化學(xué)吸收（一）概述

伴有顯著化學(xué)反應(yīng)的吸收過(guò)程為化學(xué)吸收?；瘜W(xué)吸收可以是被溶解的氣體與吸收劑或溶于吸收劑中的其他物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也可以是兩種同時(shí)溶進(jìn)去的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如用各種酸溶液吸收NH3，用堿溶液吸收SO2、CO2、H2S等過(guò)程。與物理吸收相比，化學(xué)吸收過(guò)程由于化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，使溶液中吸收質(zhì)的平衡濃度降低，因而吸收推動(dòng)力增加，吸收速率和吸收率均增加。凈化工程中應(yīng)用的吸收操作，一般多為化學(xué)吸收。若進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是可逆的，吸收劑用后仍可解吸回收。--44--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分(二）、化學(xué)吸收機(jī)理化學(xué)吸收機(jī)理比物理吸收的機(jī)理復(fù)雜。如前所述，物理吸收速率為吸收組分從氣相主體通過(guò)氣膜到界面和從界面通過(guò)液膜到液相主體的擴(kuò)散速率。擴(kuò)散阻力主要在氣膜或液膜。對(duì)于化學(xué)吸收，除考慮擴(kuò)散速率外，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的速率。吸收操作中的化學(xué)反應(yīng)種類很多。對(duì)于簡(jiǎn)單的雙分子反應(yīng)A+B一C，如果反應(yīng)產(chǎn)物仍然保留在液相中，則吸收過(guò)程要經(jīng)歷以下五個(gè)步驟：(1)組分A從氣相主體通過(guò)氣膜向氣液相界面擴(kuò)散(2)組分A在液膜向反應(yīng)帶擴(kuò)散；(3)溶劑中的反應(yīng)組分B從液相主體向反應(yīng)帶擴(kuò)散(4)組分A和組分B在反應(yīng)帶中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；(5)反應(yīng)產(chǎn)物C從反應(yīng)帶向液相主體擴(kuò)散。--45--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分被吸收的氣體組分A和吸收劑(或它的活性組分)在液相進(jìn)行反應(yīng)，組分A的一部分被消耗，導(dǎo)致液相中組分A的濃度降低。因此，濃度梯度增大，傳質(zhì)的推動(dòng)力增加，液相吸收速率大于物理吸收時(shí)的速率?；瘜W(xué)反應(yīng)速度越快，組分A消耗的速度也越快，液相中的吸收速率也就越大。當(dāng)反應(yīng)速度很大時(shí)，組分A到達(dá)氣液相界面就參與反應(yīng)，這時(shí)液膜阻力為0。反之，當(dāng)反應(yīng)速度很慢時(shí)，化學(xué)吸收速率比物理吸收速率快得不多，甚至可以忽略不計(jì)。--46--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分（三）、化學(xué)反應(yīng)對(duì)吸收的影響化學(xué)吸收與物理吸收的比較見圖，各符號(hào)含義如下：

PA——吸收組分A在氣相主體的分壓，Pa；

PAi——吸收組分A在相界面處的氣相分壓Pa；

AL一吸收組分A在液相主體的濃度；

Ai——吸收組分A在相界面處的液相濃度；BL——反應(yīng)組分B在液相主體的濃度；Bi——反應(yīng)組分B在相界面處的液相濃度；ZG——?dú)饽ず穸?，mm；ZL——液膜厚度，mm。--47--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第47頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--48--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第48頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分

由圖可見，吸收組分A從氣相主體擴(kuò)散到氣液相界面，其擴(kuò)散機(jī)理與物理吸收沒(méi)有區(qū)別。組分A到達(dá)相界面后與溶劑中的反應(yīng)組分B進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，面B必須從液相主體擴(kuò)散到界面或界面附近才能與A相遇。A與B在什么位置上進(jìn)行反應(yīng)取決于反應(yīng)速率與擴(kuò)散速率的相對(duì)大小。反應(yīng)進(jìn)行得越快，A消耗得越快，則A抵達(dá)氣液界面后不用再擴(kuò)散很遠(yuǎn)就會(huì)消耗干凈；反之，A也可能擴(kuò)散到液相主體中仍有大部分未能參加反應(yīng)。因此．化學(xué)吸收的液相吸收系數(shù)不僅取決于液相的物理性質(zhì)與流動(dòng)狀態(tài)，面且取決于化學(xué)反應(yīng)速度。--49--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第49頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分化學(xué)反應(yīng)速度不同，對(duì)液相吸收系數(shù)的影響，即對(duì)吸收速率影響不同。

(1)當(dāng)反應(yīng)速度很慢，如弱堿K2C03或Na2C03吸收CO2時(shí)，吸收組分A進(jìn)入液相后與溶劑中的反應(yīng)組分B進(jìn)行緩慢反應(yīng)(如圖6—5所示)。由于被吸收組分是慢慢被消耗掉的，所以液膜內(nèi)A濃度的變化為一稍向下凹的曲線。B也由于反應(yīng)消耗了一些，它的濃度在靠近界面處稍有下降。A繼續(xù)向低濃度擴(kuò)散，一直到液相主體并在其中繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。由于反應(yīng)慢，總吸收速率增加得不顯著。--50--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第50頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分(2)若反應(yīng)為中等速度，則氣相組分A進(jìn)入液膜后，隨反應(yīng)的進(jìn)行，濃度逐漸降低直到最后反應(yīng)完畢。同樣，B的濃度也逐漸降低(如圖6—6所示)。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果使得液膜厚度由ZL，變成Z1，即液膜厚度減小，吸收速率增加。--51--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第51頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分(3)若反應(yīng)速度非?？?，例如強(qiáng)堿NaoH溶液吸收CO2時(shí)，被吸收組分A進(jìn)入液相后立即與反應(yīng)組分B發(fā)生反應(yīng)，并在液膜內(nèi)很快反應(yīng)完畢．又稱為飛速反應(yīng)，如圖7所示。--52--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第52頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分組分B的濃度較低時(shí)(圖6—7a)，反應(yīng)在液膜內(nèi)某處進(jìn)行，若反應(yīng)在瞬時(shí)完成，即發(fā)生瞬時(shí)反應(yīng)。這時(shí)反應(yīng)位置上A和B的濃度同時(shí)降為0。反應(yīng)的位置稱為反應(yīng)面，即反應(yīng)帶的厚度為0。組分B的濃度增大時(shí)(6—7b)，則反應(yīng)面向氣液相界面移動(dòng)，到達(dá)某一臨界濃度時(shí)反應(yīng)面與相界面重合，即界面處pAi和Bi均為0。表示A剛從氣相主體擴(kuò)散到界面處便立即反應(yīng)而消耗干凈。A與B在反應(yīng)面相遇前，各自在兩膜中擴(kuò)散時(shí)均無(wú)消耗，故其濃度變化為直線。組分B的濃度大于臨界濃度時(shí)(圖6—7c)，相界面處Ai=0，Bi大于0。反應(yīng)面仍與相界面重合，液膜阻力為0，吸收速率只決定于組分A從氣相主體擴(kuò)散到相界面的阻力，成為氣膜控制。--53--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第53頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分二、非等溫吸收吸收過(guò)程多為放熱過(guò)程，因此一般的吸收均為非等溫吸收過(guò)程。吸收過(guò)程的熱效應(yīng)主要來(lái)源有⑴溶解熱。被吸收組分溶入吸收劑后產(chǎn)生的溶解熱效應(yīng)，又稱混合熱。⑵反應(yīng)熱。吸收組分與吸收中活潑組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱。⑶潛熱效應(yīng)。氣相的被吸收組分溶于吸收劑中放出的氣化潛熱效應(yīng)。--54--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第54頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分第六節(jié)吸收設(shè)備主要尺寸的計(jì)算一、塔型選擇吸收設(shè)備類型繁多，就其結(jié)構(gòu)形式和操作方法，可分為兩大類：填料塔和板式塔。選擇塔型時(shí)，應(yīng)從實(shí)現(xiàn)吸收過(guò)程所要求的基本條件以及經(jīng)濟(jì)上的合理性出發(fā)。為使傳質(zhì)設(shè)備有較高的凈化效率，應(yīng)選用生產(chǎn)能力大，阻力小，操作彈性大，以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便的設(shè)備。選擇塔型的一般原則為：(1)根據(jù)物料性質(zhì)特點(diǎn)選型。對(duì)于易起泡沫、腐蝕嚴(yán)重、粘度大、熱敏性物料宜選用填料塔，對(duì)有懸浮團(tuán)體顆?；蛴杏僭奈锪弦擞冒迨剿?/p>

(2)根據(jù)吸收過(guò)程特點(diǎn)選型。對(duì)吸收過(guò)程中產(chǎn)生大量熱需移出的過(guò)程或有其他物料需要加入或引出的過(guò)程宜用板式塔，對(duì)于快速不可逆化學(xué)反應(yīng)的吸收過(guò)程，則可用空塔或噴射式吸收塔。(3)根據(jù)經(jīng)濟(jì)上的合理性選型。為節(jié)省動(dòng)力消耗，減少金屬材料，簡(jiǎn)化塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，易于制造安裝，以及操作時(shí)要求壓降小，操作規(guī)模不大時(shí)，則應(yīng)采用空塔或填料塔；為了強(qiáng)化吸收，提高效率和處理量，以及便于日常維修、清洗等，宜采用板式塔。--55--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第55頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--56--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第56頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--57--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第57頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分噴淋塔--58--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第58頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--59--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第59頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分噴淋塔--60--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第60頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--61--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第61頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--62--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第62頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--63--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第63頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分--64--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第64頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分二、填料填料是填料塔的重要構(gòu)件，它的作用是為氣液兩相提供充分的接觸面，并為提高其湍流程度創(chuàng)造條件。工業(yè)填料塔所用的填料，大致可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。工業(yè)填料也可以按填料的堆砌方法分為亂堆填料和整砌填料。填料的基本特性數(shù)據(jù)有以下幾項(xiàng)：(1)比表面積a(m2／m3)：?jiǎn)挝惑w積填料的表面積。比表面積大則能提供的相接觸面積大。(2)孔隙率c(m3／m3)；單位體積填料所具有的自由空間，也稱為自由體積?？紫堵蚀髣t氣體通過(guò)時(shí)的阻力小。(3)填料個(gè)數(shù)n〔個(gè)／m3)：每立方米體積中填料的個(gè)數(shù)。對(duì)于亂堆填料來(lái)說(shuō)，n是一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字，它與塔徑、裝填方法、使用時(shí)間等因素有關(guān)。因此各種資料上的填料特性參數(shù)往往有出入，一般在l0％一15％左右。--65--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第65頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分

網(wǎng)體填料

實(shí)體填料--66--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第66頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分

整砌填料

亂堆填料--67--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第67頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分填料拉西環(huán)--68--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第68頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分(4)干填料因子和填料因子。比表面積和空隙率兩個(gè)填料特性所組成的復(fù)合量稱為干填料因子。在有液體噴淋的填料上，部分孔隙被液體所占據(jù)，孔隙率減小，比表面積也發(fā)生變化，因而提出一個(gè)相應(yīng)的濕填料因子，簡(jiǎn)稱填料因子。填料的材質(zhì)多為陶瓷、金屬或塑料。在選擇填料時(shí)應(yīng)考慮境料具有較大的比表面積和較大的孔隙率，對(duì)氣流具有較小的阻力，并能很好地分布液體，面且對(duì)操作介質(zhì)應(yīng)具有耐腐蝕性。另外，填料還應(yīng)具有密度小、造價(jià)低、機(jī)械強(qiáng)度大等特性。--69--本文檔共78頁(yè)；當(dāng)前第69頁(yè)；編輯于星期六\3點(diǎn)29分三、填料塔的液泛速度和直徑1．填料塔的液泛速度在氣液兩相逆流流動(dòng)的填料塔內(nèi)，正常操作情況下，氣相是連續(xù)相