氣體吸收操作（化工單元操作技術(shù)課件）

氣體吸收操作工業(yè)吸收過(guò)程基本認(rèn)知情境:

1.如何除去CO氣體中混有的CO2氣體？2.合成氨制備碳酸氫銨肥料的尾氣中含有大量的NH3，如何將混合氣

體中的NH3氣體分離出來(lái)并回收？一、吸收過(guò)程的基本應(yīng)用1.吸收:

利用合適的液體吸收劑來(lái)處理氣體混合物，使氣體混合物中的一種

或多種組分由氣相轉(zhuǎn)移到液相，使氣體混合物中的各個(gè)組分予以分

離的單元操作。如何實(shí)現(xiàn)空氣-氨混合物的分離？依據(jù)是什么？2.幾個(gè)名詞概念

吸收劑：吸收過(guò)程中所用的吸收劑或溶劑（S）；

溶質(zhì)：氣體混合物中能被吸收劑吸收的組分（A）；

惰性氣體：不能被吸收劑吸收的組分（B）；

吸收液：吸收后得到的液體；

富液

：含有較高溶質(zhì)濃度的吸收劑；

貧液：含有較低溶質(zhì)濃度的吸收劑（從富液中將溶質(zhì)分離出來(lái)后得到的

吸收劑。）

3.吸收操作的依據(jù)：

氣體混合物中各組分在液體吸收劑中溶解度的不同。

分析：空氣-NH3的混合氣體用水吸收分析：用水洗含CO2氣體的原料氣（N2、H2、CO2)氣體混合物與液體吸收劑接觸時(shí)，溶解度大的一種或幾種組分溶解于液相中，溶解度小的組分留在氣相中，實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離。

5、吸收操作的應(yīng)用：

●

制備某種氣體的溶液：如硝酸、鹽酸的制備；用水吸收甲醛制取福爾馬林。●

回收氣體中有用物質(zhì)：尾氣中NH3、CO2等的回收；●除去有害組分凈化氣體：原料氣凈化；氣體產(chǎn)品的精制；●環(huán)境保護(hù)，廢氣治理：工業(yè)生產(chǎn)中排放廢氣的凈化。4、吸收操作的實(shí)質(zhì)：氣液傳質(zhì)

吸收過(guò)程

—溶質(zhì)由氣相到液相的質(zhì)量傳遞過(guò)程；

解吸過(guò)程

—溶質(zhì)由液相到氣相的質(zhì)量傳遞過(guò)程分析：空氣-NH3的混合氣體用水吸收二、工業(yè)吸收基本過(guò)程（1）一步吸收流程和兩步吸收流程(選用吸收劑的數(shù)目)一步吸收流程1.吸收的基本流程及其選擇貧液富液混合氣體凈化氣一步吸收流程一步吸收流程：僅用一種吸收劑（1）一步吸收流程和兩步吸收流程1.吸收的基本流程及其選擇兩步吸收流程兩步吸收流程吸收劑1吸收劑2混合氣去解吸塔去解吸塔凈化氣吸收塔1吸收塔2兩步吸收流程：使用兩種吸收劑（2）并流和逆流吸收流程(塔內(nèi)氣液流向)逆流和并流流程1.吸收的基本流程及其選擇（3）部分吸收劑循環(huán)流程部分吸收劑循環(huán)流程1.吸收的基本流程及其選擇（4）單塔吸收流程和多塔吸收流程(所用的塔設(shè)備數(shù))串聯(lián)的多塔逆流吸收流程1.吸收的基本流程及其選擇（5）吸收與解吸聯(lián)合流程部分吸收劑循環(huán)的吸收和解吸聯(lián)合流程1-吸收塔；2-儲(chǔ)槽；3-泵；4-冷卻器；5-換熱器；6-解吸塔1.吸收的基本流程及其選擇解吸：吸收過(guò)程的逆過(guò)程。作用:(1)回收溶質(zhì)氣體；(2)吸收劑循環(huán)再利用。2.用水吸收空氣中CO2流程的識(shí)讀3.典型的工業(yè)吸收過(guò)程以洗油吸收煤氣中的粗苯：

吸收工藝過(guò)程吸收過(guò)程——苯吸收塔解吸過(guò)程——苯解吸塔貧油吸收塔含苯煤氣解吸塔過(guò)熱蒸汽冷凝器粗苯水冷卻器換熱器補(bǔ)充新鮮洗油富油脫苯煤氣采用吸收劑再生的連續(xù)吸收流程三、工業(yè)吸收過(guò)程分析具體過(guò)程：吸收+解吸實(shí)施過(guò)程（設(shè)備的選用，如何實(shí)施？）

（1）吸收劑（2）氣液傳質(zhì)設(shè)備

（3）解吸（吸收劑再生，循環(huán)使用）四、吸收過(guò)程的分類(lèi)1.依據(jù)有無(wú)化學(xué)反應(yīng)：

物理吸收：吸收過(guò)程中不伴有明顯的化學(xué)反應(yīng)。如：用水吸收CO2

化學(xué)吸收：吸收過(guò)程中有明顯的化學(xué)反應(yīng)。如：用堿液吸收CO22.依據(jù)吸收的組分?jǐn)?shù)：

單組份吸收：只吸收混合氣體中的一種組分。如：用水吸收原料氣（N2、H2、CO2)中的CO2

多組分吸收：吸收兩種或兩種以上的組分。如：用醋酸銅氨液吸收原料氣

中的CO、CO2、H2S3.依據(jù)吸收過(guò)程中溫度是否變化：等溫吸收與非等溫吸收4.依據(jù)吸收過(guò)程操作壓力：常壓吸收與加壓吸收（壓力增大，溶解度增大）五、吸收劑的選擇1.吸收劑的選擇原則

對(duì)溶質(zhì)的溶解度要大；

對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性；

不易揮發(fā)；

較低的粘度，不易起泡；

解吸性能好，便于再生；

良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無(wú)毒、無(wú)易燃易爆等；

廉價(jià)、易得。五、吸收劑的選擇2.吸收操作條件的確定

吸收劑用量；

操作溫度；

操作壓力3.工業(yè)常用的吸收劑氣體吸收操作

吸收塔結(jié)構(gòu)認(rèn)知回憶上節(jié)課內(nèi)容：情境：工業(yè)乙醇胺脫除CO2氣體流程分析想一想？一、塔設(shè)備認(rèn)知工業(yè)生產(chǎn)中，使用的吸收設(shè)備即吸收塔的主要類(lèi)型有板式塔、填料塔等。（吸收操作中應(yīng)用最廣泛的是填料塔）塔設(shè)備的類(lèi)型:

（1）板式塔：氣相為分散相，液相為連續(xù)相，逐級(jí)接觸式逆流操作

（2）填料塔：氣相為連續(xù)相，液相為分散相，直接接觸式逆流操作二、填料塔填料塔是吸收操作中使用最廣泛的一種塔型。1.填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔由塔殼體、液體分布器、填料壓緊裝置、填料、液體再分布器、填料支承裝置等構(gòu)成。填料塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔體內(nèi)填有一定高度的填料層，填料層的下面為支承板，上面為填料壓板及液體分布裝置，必要時(shí)需將填料層分段，在段與段之間設(shè)置液體再分布裝置。

填料塔操作時(shí)，液體自塔上部進(jìn)入，通過(guò)液體分布器均勻噴灑在塔截面上并沿填料表面呈膜狀下流。當(dāng)塔較高時(shí)，由于液體有向塔壁面偏流的傾向，使液體分布逐漸變得不均勻，因此經(jīng)過(guò)一定高度的填料層以后，需要液體再分布裝置，將液體重新均勻分布到下段填料層的截面上，最后從塔底排出。

氣體自塔下部經(jīng)氣體分布裝置送入，通過(guò)填料支承裝置在填料縫隙中的自由空間上升并與下降的液體接觸，最后從塔頂排出。為了除去排出氣體中夾帶的少量霧狀液滴，在氣體出口處常裝有除沫器。二、填料塔1.填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔操作流程填料層內(nèi)氣液兩相呈逆流接觸，填料的潤(rùn)濕表面即為氣液兩相的主要傳質(zhì)表面，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備（1）填料支承板作用：是為了支撐填料和維持填料上的持液量。支承板要有足夠的強(qiáng)度和剛度，還要有大于填料層空隙率的開(kāi)孔率，保證氣體和液體能自由通過(guò)，以免在此首先發(fā)生液泛。二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備（a）柵板型(小塔徑）（b）整體式柵板型（c）散裝填料氣液分流式支撐板

（d）升氣管式（e）駝峰型式

填料支承板的型式填料支承板（2）液體分布器作用：是把液體均勻的分布在填料表面上。二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備如果液體分布不均勻，會(huì)減少填料的有效傳質(zhì)面積，促使液體發(fā)生溝流，從而降低吸收效果。

常用液體分布器有蓮蓬式、管式、盤(pán)式、槽式等多種形式。

（a）多孔管式（b）蓮蓬頭式（c）盤(pán)式（d）槽式液體分布裝置（1）盤(pán)式分布器：液體加至布盤(pán)上，盤(pán)底開(kāi)有篩孔的稱(chēng)為篩孔式；盤(pán)底裝有許多直徑及高度均相同的溢流短管的，稱(chēng)為溢流管式。

篩孔式的分布效果較溢流管式較好，但溢流管式的自由截面積較大，且不易堵塞。（2）槽式分布器：具有較大的操作彈性和較好的抗污堵性，特別適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物、黏度大的液體的分離場(chǎng)合，應(yīng)用范圍較廣泛。（3）管式分布器：由不同結(jié)構(gòu)形式的開(kāi)孔管制成。管式分布器有排管式、環(huán)管式等不同形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，供氣體流過(guò)的自由截面積大，阻力小；但小孔易堵塞，彈性一般較小。管式液體分布器多用于中等以下液體負(fù)荷的填料塔中。液體分布器二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備盤(pán)式管式

液體分布器的噴嘴槽式液體分布器二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備液體分布器液體再分布器（c）槽式二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備（3）液體再分布器作用：用來(lái)改善液體在填料層中向塔壁流動(dòng)的效應(yīng)，減小壁流現(xiàn)象，一般設(shè)置在填料的段與段之間。填料的壓緊和限位裝置

填料壓緊器

填料限位器二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備（4）填料壓緊裝置作用：保持填料層高度恒定，防止氣流吹動(dòng)填料。

（a）折板除霧器（b）絲網(wǎng)除霧器二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備（5）除霧器安裝于噴淋裝置上方作用：清除氣體中夾帶的液體霧沫

（a）（b）氣體進(jìn)口裝置液體出口裝置二、填料塔2.填料塔的輔助設(shè)備（6）氣、液體進(jìn)口及出口液體的出口裝置既要便于塔內(nèi)排液，又要防止夾帶氣體，可采用水封裝置。氣體的進(jìn)口裝置應(yīng)具有防止塔內(nèi)下流的液體進(jìn)入管內(nèi)，又能使氣體在塔截面上分布均勻。液體收集器二、填料塔3.填料塔的特點(diǎn)與板式塔相比，填料塔具有以下特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，小直徑的填料塔造價(jià)低。（2）壓力降較小，適合減壓操作，且能耗低。（3）分離效率高，用于難分離的混合物，塔高較低。（4）適于易起泡物系的分離，因?yàn)樘盍蠈?duì)泡沫有限制和破碎作用。（5）適用于腐蝕性介質(zhì)，因?yàn)榭刹捎貌煌馁|(zhì)的耐腐蝕填料。（6）適用于熱敏性物料，因?yàn)樘盍纤忠毫康?，物料在塔?nèi)停留時(shí)間短。（7）操作彈性較小，對(duì)液體負(fù)荷的變化特別敏感。當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)，填料表面不能很好

的潤(rùn)濕，傳質(zhì)效果急劇下降；當(dāng)液體負(fù)荷過(guò)大時(shí)，則易產(chǎn)生液泛。（8）不宜處理易聚合或含有固體顆粒的物料。（舉例：氣固混合物，如：霧霾）三、填料1.填料類(lèi)型填料是填料塔的核心內(nèi)件，它為氣—液兩相接觸進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱提供表面。填料的種類(lèi)很多，大致可以分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料。

（1）實(shí)體填料：包括環(huán)形填料（如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等），鞍形填料（如弧鞍形、矩鞍形）以及柵板填料和波紋填料等?！⒀b填料散裝填料是一粒粒具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以散裝方式堆積在塔內(nèi)。根據(jù)形狀分為：環(huán)形、鞍形及環(huán)鞍形。

（2）網(wǎng)體填料：主要由金屬絲網(wǎng)制成的各種填料，如鞍形網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。

————整砌填料

三、填料1.填料類(lèi)型（1）拉西環(huán)：工業(yè)上最老的應(yīng)用最廣泛的一種填料，是外徑和高度相等的空心圓柱，在強(qiáng)度允許的情況下，其壁厚應(yīng)當(dāng)盡量減薄，以提高孔隙率并減小堆積的重度。拉西環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但液體的溝流及壁流現(xiàn)象嚴(yán)重，操作彈性范圍窄，氣體阻力大。(2)鮑爾環(huán)：在普通的拉西環(huán)壁上開(kāi)有上下兩層長(zhǎng)方形窗孔，窗孔部分的環(huán)壁形成葉片向環(huán)中心彎入，在環(huán)中心相搭，上下兩層小窗位置交叉，其氣體阻力小，壓降低，液體分布均勻，填料效率高，操作彈性范圍大。三、填料1.填料類(lèi)型（3）階梯環(huán)：在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，階梯環(huán)的總高為直徑的5/8，圓筒的一端有向外翻卷的喇叭口，階梯環(huán)的孔隙率大，而且填料個(gè)體之間呈點(diǎn)接觸，可使液體不斷更新，傳質(zhì)效率高，壓力降小。（4）矩鞍鞍形填料：是一種敞開(kāi)形填料，填裝于塔內(nèi)則互相處于套接狀態(tài)，因而穩(wěn)定性較好，表面利用率較高，且因液體流道流暢，不易被固體懸浮物堵塞，并能用價(jià)格便宜又耐腐蝕的陶瓷和塑料制造，其優(yōu)點(diǎn)具有較大的孔隙率，阻力較小，效率較高。三、填料1.填料類(lèi)型（5）波紋填料

由許多波紋薄板制成，各板高度相同但長(zhǎng)短不等，搭配排列而成圓餅狀，波紋與水平方向成45o傾角，相鄰兩板反向疊靠，使其波紋傾斜方向互相垂直。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，比表面積大，流體阻力小，流體分布均勻，傳質(zhì)效果好。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，易堵塞。材質(zhì)：金屬填料、塑料填料、陶瓷板波紋填料三、填料1.填料類(lèi)型（6）絲網(wǎng)波紋填料

用絲網(wǎng)制成一定形狀的填料。這是一種高效率的填料。

優(yōu)點(diǎn)：絲網(wǎng)細(xì)而薄，做成填料體積較小，比表面積和空隙率都比較大，因而傳質(zhì)效率高。

缺點(diǎn)：造價(jià)昂貴，易堵塞，清理不方便。材質(zhì)：金屬、塑料、碳纖①有較大的比表面積；

②有較高的空隙率；③填料表面有較好的液體均勻分布性能，以避免液體的溝流及壁流現(xiàn)象；

④有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；

⑤對(duì)于液體和氣體均須具有化學(xué)穩(wěn)定性；⑥制造容易，造價(jià)低廉。三、填料2.填料選擇的原則三、填料3.填料的性能評(píng)價(jià)

填料是填料塔的核心部分，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)的界面，是決定填料塔性能的主要因素。對(duì)操作影響較大的填料特性有：（1）比表面積

單位體積填料層所具有的表面積稱(chēng)為填料的比表面積，以

表示，其單位為m2/m3。顯然，填料應(yīng)具有較大的比表面積，以增大塔內(nèi)傳質(zhì)面積。同一種類(lèi)的填料，尺寸越小，則其比表面積越大。（2）空隙率

單位體積填料層所具有的空隙體積，稱(chēng)為填料的空隙率，以

表示，其單位為m3/m3。填料的空隙率大，氣液通過(guò)能力大且氣體流動(dòng)阻力小。三、填料3.填料的性能評(píng)價(jià)（3）填料因子

將

與

組合成

/

3的形式稱(chēng)為干填料因子，單位為m-1。

當(dāng)填料被噴淋的液體潤(rùn)濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，

與

均發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)

/

3稱(chēng)為濕填料因子，以

表示。（4）單位體積的填料數(shù)目單位堆積體積內(nèi)所含填料的個(gè)數(shù)，是由填料尺寸決定的。填料尺寸減小，填料數(shù)目可以增加，填料層的比表面積也增大，而空隙率減小，氣體阻力亦相應(yīng)增加，填料造價(jià)提高。反之，若填料尺寸過(guò)大，在靠近塔壁處，填料層空隙很大，將有大量氣體由此短路流過(guò)。填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類(lèi)。①陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，價(jià)格便宜，表面潤(rùn)濕性能好，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點(diǎn)。

陶瓷散裝填料三、填料4.填料材質(zhì)的選擇②金屬填料

金屬散裝填料三、填料4.填料材質(zhì)的選擇③塑料填料(a)聚丙烯半軟性填料(b)

聚丙烯鮑爾環(huán)(c)聚丙烯階梯環(huán)(d)聚丙烯花環(huán)(e)

聚丙烯共軛環(huán)塑料散裝填料三、填料4.填料材質(zhì)的選擇湍球吸收塔填料吸收塔填料塔結(jié)構(gòu)四、其他類(lèi)型的吸收塔湍球吸收塔是吸收操作使用較多的一種吸收塔。填料塔是吸收操作使用最廣泛的一種吸收塔。噴射式吸收器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛的一種吸收設(shè)備。

吸收塔吸收塔作業(yè)：P1677-97-10氣體吸收操作

吸收過(guò)程的氣液相平衡關(guān)系及應(yīng)用引入:吸收過(guò)程是氣相到液相的氣液傳質(zhì)過(guò)程，物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是否無(wú)限制的進(jìn)行，

吸收過(guò)程的極限？氣液接觸時(shí)物質(zhì)傳遞的方向如何，一定會(huì)發(fā)生吸收嗎？如何判斷吸收過(guò)程是否發(fā)生？討論吸收過(guò)程的極限討論傳質(zhì)的方向?qū)W一學(xué)一、氣體在液體中的溶解度平衡狀態(tài)：一定T和P下，氣體和液體互相接觸時(shí)，氣體中的溶質(zhì)便溶解在液

相中，隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行，溶質(zhì)在液相中的溶解度逐漸增大，與此同時(shí)，

溶解在液相中的氣體也可能返回到氣相中，這種已經(jīng)被吸收的氣體重新返回

到氣相的過(guò)程，稱(chēng)為解吸。

當(dāng)溶質(zhì)從氣相溶于液相的量等于其從液

相返回氣相的量時(shí)，氣液兩相組成均不再發(fā)

生變化，氣液兩相達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，稱(chēng)為相平衡。

液相氣相NaCl溶解平衡回憶溶解度的概念一、氣體在液體中的溶解度2.溶解度氣液兩相達(dá)平衡時(shí)，液相中溶質(zhì)氣體的濃度稱(chēng)為氣體在液相中的平衡溶解度，簡(jiǎn)稱(chēng)溶解度。

溶解度的單位一般以1000g溶劑中溶解溶質(zhì)的質(zhì)量（g）來(lái)表示，單位為g（溶質(zhì)）/1000g（溶劑）。3.平衡分壓（P）氣液兩相達(dá)平衡時(shí)，溶液上方溶質(zhì)的分壓稱(chēng)為平衡分壓。任務(wù)：達(dá)溶解平衡時(shí)，溶質(zhì)氣體的分布?xì)庀酀舛纫合酀舛纫?、氣體在液體中的溶解度4.平衡濃度液相濃度：溶質(zhì)氣體在液相中的平衡溶解度

（用摩爾分?jǐn)?shù)x，摩爾比X，摩爾濃度C表示）氣相濃度：溶質(zhì)氣體在氣相中的平衡濃度

（用摩爾分?jǐn)?shù)y，摩爾比Y，平衡分壓P表示）

氨氣在水中的溶解度曲線(xiàn)二、相平衡關(guān)系的表示方法----溶解度曲線(xiàn)

1.溶解度（相平衡）曲線(xiàn)：任務(wù)：識(shí)讀圖，分析溫度T對(duì)溶質(zhì)氣體溶解度的影響二、相平衡關(guān)系的表示方法----溶解度曲線(xiàn)

1.溶解度（相平衡）曲線(xiàn)：氣相中氨的平衡分壓pe/133.32Pa6008000.0440020060℃50℃40℃30℃液相中氨的摩爾分?jǐn)?shù)x0.120.080.16

氨在水中的溶解度任務(wù)：識(shí)讀圖，分析壓力P對(duì)溶質(zhì)氣體溶解度的影響二、相平衡關(guān)系的表示方法----溶解度曲線(xiàn)

1.溶解度（相平衡）曲線(xiàn)：小組討論，分析總結(jié)

相同溫度和壓力下，不同氣體的溶解度不同。常溫下溶解度很大的氣體稱(chēng)為易溶氣體；

溶解度很小的稱(chēng)為難溶氣體。二、相平衡關(guān)系的表示方法----溶解度曲線(xiàn)結(jié)論：

（1）同一溶質(zhì)氣體，相同壓力下，溫度升高，溶解度減小。

（2）同一溶質(zhì)氣體，相同溫度下，壓力升高，溶解度增大。低溫、高壓有利于吸收二、相平衡關(guān)系的表示方法----溶解度曲線(xiàn)

2.影響吸收的因素（1）吸收劑：不同氣體在同一溶劑中的溶解度不同。（2）壓強(qiáng)：加壓有利于吸收。（3）溫度：低溫有利于吸收。結(jié)論：采用溶解度大，選擇性好的吸收劑加壓降溫加壓、降溫有利于吸收減壓、升溫有利于解吸三、亨利定律回憶：相組成的表示液相組成：X，x，C氣相組成：Y，y，P1.內(nèi)容：引入：在溫度一定，總壓不高時(shí)，多數(shù)氣體溶解后形成的溶液為稀溶液。一定溫度下，總壓不高，多數(shù)氣體溶解達(dá)平衡狀態(tài)后形成的稀溶液中，氣體在液相中的組成與其在氣相中的組成成正比。注：吸收過(guò)程是傳質(zhì)過(guò)程，氣液兩相中的量在不斷地變化，氣相中惰性氣體及液相中溶劑量始終不變，以上的液相組成及氣相組成均表示溶質(zhì)氣體在氣相、液相中的組成。2.表達(dá)式

（1）以P及x表示的平衡關(guān)系

P*=Ex注：P*為溶質(zhì)在氣相的平衡分壓（氣相組成）；

x為溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)（液相組成）E為亨利系數(shù)----單位為Pa

三、亨利定律E為物質(zhì)的物理性質(zhì)溫度升高，E值增大溫度降低，E值減小易溶氣體，E值小難溶氣體，E值大三、亨利定律2.表達(dá)式

（2）以y及x表示的平衡關(guān)系y*=mx注：y為溶質(zhì)在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)（氣相組成）；

x為溶質(zhì)液相中的摩爾分?jǐn)?shù)（液相組成）；m為相平衡常數(shù)——無(wú)單位m=E/P

影響m值的因素溫度升高，m值增大溫度降低，m值減小易溶氣體，m值小難溶氣體，m值大三、亨利定律2.表達(dá)式

（3）以Y及X表示的平衡關(guān)系Y*=mX注：Y為溶質(zhì)在氣相中的摩爾比（氣相組成）；

X為溶質(zhì)液相中的摩爾比（液相組成）；m為相平衡常數(shù)——無(wú)單位m=E/P三、亨利定律2.表達(dá)式

（4）以P及C表示的平衡關(guān)系注：P*A為溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓（氣相組成）；

C為溶質(zhì)液相中的摩爾濃度（液相組成）；H為溶解度系數(shù)（H=C/E）三、亨利定律3.平衡曲線(xiàn)Y*=mX

將Y和X的關(guān)系繪制于Y-X直角坐標(biāo)系中，得到的圖線(xiàn)為過(guò)一原點(diǎn)的曲線(xiàn)，即為吸收平衡曲線(xiàn)。

吸收平衡曲線(xiàn)反映了吸收過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)氣相組成和液相組成的關(guān)系曲線(xiàn)。如圖所示，吸收平衡曲線(xiàn)為一過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)四、相平衡關(guān)系在吸收操作中的應(yīng)用引入：傳質(zhì)的方向是使系統(tǒng)向達(dá)到平衡的方向變化，一定濃度的氣體混合物與某溶液相互接觸，例：空氣-NH3混合氣體與NH3·H2O直接接觸，一定會(huì)發(fā)生吸收嗎？若液相已經(jīng)飽和，則會(huì)有什么情況？判斷相際傳質(zhì)的方向傳質(zhì)的極限：體系達(dá)氣---液相平衡情境：溶質(zhì)A氣相：溶質(zhì)分壓PA液相：溶液濃度CA接觸氣相液相液相氣相如何判斷，判斷的標(biāo)準(zhǔn)是什么？四、相平衡關(guān)系在吸收操作中的應(yīng)用判斷相際傳質(zhì)的方向平衡線(xiàn)分析：A點(diǎn)位于平衡線(xiàn)之上，PA>

PA*

，溶質(zhì)氣體氣相組成大于平衡時(shí)的組成A點(diǎn)位于平衡線(xiàn)之下，PA<

PA*

，溶質(zhì)氣體氣相組成小于平衡時(shí)的組成四、相平衡關(guān)系在吸收操作中的應(yīng)用判斷相際傳質(zhì)的方向傳質(zhì)過(guò)程的方向和限度思路：利用亨利定律計(jì)算PA*PA>

PA*

氣相液相吸收（2）PA=

PA*

達(dá)相平衡（3）PA<

PA*

液相氣相解吸四、相平衡關(guān)系在吸收操作中的應(yīng)用判斷相際傳質(zhì)的方向四、相平衡關(guān)系在吸收操作中的應(yīng)用判斷相際傳質(zhì)的方向四、相平衡關(guān)系在吸收操作中的應(yīng)用2.吸收過(guò)程的推動(dòng)力引入：實(shí)際狀態(tài)偏離平衡狀態(tài)的程度。表示：實(shí)際狀態(tài)與平衡狀態(tài)的偏離程度。氣相濃度差：PA-

PA*Y-Y*y-y*

液相濃度差：X*

-XC-C*x-x*

實(shí)際狀態(tài)距平衡線(xiàn)越遠(yuǎn)，氣液接觸的實(shí)際狀態(tài)偏離平衡狀態(tài)的程度越遠(yuǎn)，吸收的推動(dòng)力越大，在其他條件相同時(shí)，吸收越容易進(jìn)行，反之，吸收越難進(jìn)行。氣體吸收操作吸收過(guò)程基本原理認(rèn)知一、傳質(zhì)過(guò)程

吸收過(guò)程是溶質(zhì)由氣相到液相的傳質(zhì)過(guò)程，隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行，組分在氣相和液相中濃度均發(fā)生變化，學(xué)習(xí)吸收過(guò)程的基本機(jī)理，首先應(yīng)掌握物質(zhì)在氣相或液相中濃度的變化及表示方法。想一想：吸收過(guò)程發(fā)生混合物的分離，各物質(zhì)的濃度如何發(fā)生變化？相內(nèi)傳質(zhì)：由于有濃度差，在一相內(nèi)部發(fā)生的物質(zhì)的傳遞；相際傳質(zhì)：從一相到另一相發(fā)生的物質(zhì)的傳遞。二、相組成的表示方法易混淆的名詞（1）組分：混合物中的每種物質(zhì)（溶質(zhì)和惰性氣體）（2）組成：混合物中組分的相對(duì)數(shù)量關(guān)系2.表示方法：（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)

①質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的質(zhì)量mi與混合物總質(zhì)量m的比值，用符號(hào)wi表示。

wi=mi/m例：75%空氣-25%NH3混合氣體混合物中任何一種組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于1，所有組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和等于1。w1+w2+w3+……+wi=1用x(X)表示液相組成用y(Y)表示氣相組成

實(shí)例:已知N2-H2混合氣體中N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%,求混合氣體中N2和H2的摩爾

分?jǐn)?shù)分別為多少?二、相組成的表示方法2.表示方法：（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)

②摩爾分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的物質(zhì)的質(zhì)量ni與混合物的總物質(zhì)的質(zhì)量n的比值，

用符號(hào)xi表示。xi=ni/n混合物中任何一種組分的摩爾分?jǐn)?shù)都小于1，所有組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和等于1。x1+x2+x3+……+xi=1二、相組成的表示方法2.表示方法：（2）質(zhì)量濃度和摩爾濃度

①質(zhì)量濃度：混合物中某組分的質(zhì)量mi與混合物的總體積V的比值，用符號(hào)ρi表示。

ρi=mi/V②摩爾濃度:混合物中某組分(溶質(zhì)氣體)的物質(zhì)的量ni與混合物總體積V的比值，用符號(hào)ci表示。ci=ni/V二、相組成的表示方法2.表示方法：（3）質(zhì)量比和摩爾比

①質(zhì)量比：混合物中某組分(溶質(zhì)氣體)的質(zhì)量與混合物中其他組分(惰性氣體)的質(zhì)

量的比值，用符號(hào)W表示。Wi=mi/(m-mi)吸收過(guò)程中,氣體總量和溶液總量都隨吸收過(guò)程的進(jìn)行而改變,但惰性氣體和吸收劑的量始終保持不變,因此,常采用質(zhì)量比和摩爾比來(lái)表示相的組成.②摩爾比:混合物中某組分(溶質(zhì)氣體)的物質(zhì)的量與混合物中其他組分(惰性氣體)

的物質(zhì)的量的比值，用符號(hào)X表示。Xi=ni/(n-ni)二、相組成的表示方法2.表示方法：（4）體積分?jǐn)?shù)和壓力分?jǐn)?shù)

①體積分?jǐn)?shù)：氣體混合物中某組分的體積vi與氣體總體積v的比值，用yv表示.yv=vi/v②壓力分?jǐn)?shù):氣體混合物中某組分的分壓pi與氣體總壓強(qiáng)p的比值，用yp表示yp=pi/p對(duì)于氣體混合物，某組分的摩爾分?jǐn)?shù)等于該組分的壓力分?jǐn)?shù)，也等于該組份的體積分?jǐn)?shù)，y=yv=yp二、相組成的表示方法3.道爾頓分壓定律：

理想氣體混合物的總壓強(qiáng)等于各組分的分壓之和，組分的分壓等于氣體的

摩爾分?jǐn)?shù)×總壓實(shí)例：（1）氨水中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25，求NH3的質(zhì)量比。（2）空氣和CO2的混合氣體中，CO2的體積分?jǐn)?shù)為20%，氣體總壓強(qiáng)為100Kpa，試求CO2氣體的摩爾分?jǐn)?shù)，分壓及摩爾比。（3）空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為21%，總壓為100Kpa，試求O2的分壓，摩爾分?jǐn)?shù)和摩爾比。（4）100Kg水中含0.015KgCO2，試求CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量比。三、氣-液傳質(zhì)過(guò)程分析引入任務(wù)：分析工業(yè)吸收過(guò)程中組分的轉(zhuǎn)移情況，即吸收過(guò)程的傳質(zhì)機(jī)理。（在氣相和液相中的傳遞規(guī)律）。氣相內(nèi)傳質(zhì)：溶質(zhì)氣體A由氣相主體到氣液界面（相內(nèi)傳質(zhì)）氣相液相：溶質(zhì)氣體A界面溶解（相際傳質(zhì)）液相內(nèi)傳質(zhì)：氣液界面到液相主體（相內(nèi)傳質(zhì)）

傳質(zhì)過(guò)程也稱(chēng)為擴(kuò)散過(guò)程，擴(kuò)散的推動(dòng)力是濃度差。讀圖分析吸收過(guò)程組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移包括哪幾個(gè)步驟？四、相內(nèi)傳質(zhì)（擴(kuò)散）的基本方式氣液傳質(zhì)過(guò)程中，界面溶解即相際傳質(zhì)容易發(fā)生且速度很快，前后的相內(nèi)傳質(zhì)很重要，是如何進(jìn)行物質(zhì)傳遞的呢？擴(kuò)散的基本方式有分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散兩種，而實(shí)際操作中多為對(duì)流擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象（1）定義：由于濃度差，物質(zhì)由高濃度向低濃度轉(zhuǎn)移（最終各處濃度均相等）。（2）推動(dòng)力：濃度差2.擴(kuò)散方式(1)分子擴(kuò)散：在靜止或?qū)恿髁黧w內(nèi)部，若某一組分存在濃度差，則因分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)使該組分由濃度較高處傳遞到濃度較低處，這種現(xiàn)象稱(chēng)為分子擴(kuò)散。①機(jī)理：分子熱運(yùn)動(dòng)②推動(dòng)力：濃度差（唯一條件）向靜止的水中滴加一滴藍(lán)墨水，一會(huì)兒水變成均勻的藍(lán)色，試解釋說(shuō)明原因。是不是只有靜止的流體才會(huì)發(fā)生分子擴(kuò)散？（靜止/層流/湍流）四、相內(nèi)傳質(zhì)（擴(kuò)散）的基本方式2.擴(kuò)散方式(2)渦流擴(kuò)散：在流體作湍流運(yùn)動(dòng)的主體區(qū)內(nèi)，憑借流體的湍動(dòng)造成流體質(zhì)點(diǎn)相互碰撞和混合，使組分從高濃度向低濃度方向傳遞，此現(xiàn)象稱(chēng)為渦流擴(kuò)散。①機(jī)理：流體的湍動(dòng)造成流體質(zhì)點(diǎn)相互碰撞和混合②推動(dòng)力：濃度差、質(zhì)點(diǎn)湍動(dòng)比較：分子擴(kuò)散：熱運(yùn)動(dòng)（無(wú)攪拌、擾動(dòng)）速率慢渦流擴(kuò)散：質(zhì)點(diǎn)碰撞混合，速率快渦流擴(kuò)散速率比分子擴(kuò)散速率快，其速率取決于流體的流動(dòng)形態(tài)。2.擴(kuò)散方式(3)對(duì)流擴(kuò)散：一般情況下，渦流擴(kuò)散同時(shí)伴隨有分子擴(kuò)散，分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散共同作用的過(guò)程，稱(chēng)為對(duì)流擴(kuò)散。

對(duì)流擴(kuò)散包括湍流主體的渦流擴(kuò)散和層流內(nèi)層的分子擴(kuò)散。

四、相內(nèi)傳質(zhì)（擴(kuò)散）的基本方式

通過(guò)傳質(zhì)的機(jī)理分析，吸收過(guò)程非常復(fù)雜，因此需要一個(gè)成熟的簡(jiǎn)單理論來(lái)進(jìn)行吸收過(guò)程的分析。1926年，由劉易斯和惠特曼提出“雙膜理論”，至今應(yīng)用比較廣泛。五、吸收過(guò)程的機(jī)理（相際傳質(zhì)）雙膜理論的五大要點(diǎn)：（1）氣液兩相共有一界面，界面兩側(cè)存在穩(wěn)定的氣膜和液膜；（2）氣液兩相流體作湍流，以對(duì)流擴(kuò)散為主，膜內(nèi)流體作層流，以分子擴(kuò)散為主；（3）氣液兩相主體作湍流，無(wú)傳質(zhì)阻力；（4）界面上氣液兩相達(dá)平衡，也無(wú)傳質(zhì)阻力；（5）整個(gè)相際傳質(zhì)的阻力集中在氣膜和液膜內(nèi)。五、吸收過(guò)程的機(jī)理（相際傳質(zhì)）雙膜理論的應(yīng)用任務(wù)：試用雙膜理論分析工業(yè)吸收過(guò)程中，如何提高吸收過(guò)程的傳質(zhì)速率以強(qiáng)化吸收效果？（設(shè)法減小兩膜的厚度，減小傳質(zhì)阻力——流速越大，氣膜和液膜的厚度越薄，增大流速，可以減小傳質(zhì)阻力，提高吸收速率。）氣體吸收操作

吸收速率方程及應(yīng)用一、吸收速率方程1.吸收速率

單位時(shí)間、單位傳質(zhì)面積上吸收的溶質(zhì)量。用NA表示2.表達(dá)式

過(guò)程速率=系數(shù)×推動(dòng)力回憶：吸收推動(dòng)力的表示形式氣相濃度差：PA-

PA*Y-Y*y-y*

液相濃度差：X*

-XC*-Cx*-x二、穿過(guò)氣膜的吸收速率（氣相與界面）溶質(zhì)氣體由氣相主體到相界面處的相內(nèi)傳質(zhì)的吸收速率方程1.以分壓形式表示NA=kG（P-Pi）NA：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)組分A擴(kuò)散通過(guò)單位面積的物質(zhì)的量，即傳質(zhì)速率，Kmol/m2·skG:以分壓差表示推動(dòng)力的氣膜吸收系數(shù)，單位kmol/s·m2·kPa

與擴(kuò)散系數(shù)、操作壓力、溫度、氣膜厚度以及惰性組分的分壓有關(guān)。二、穿過(guò)氣膜的吸收速率（氣相與界面）2.以摩爾分?jǐn)?shù)形式表示NA=ky（y-yi）

二、穿過(guò)氣膜的吸收速率（氣相與界面）3.以摩爾比形式表示NA=kY（Y-Yi）

三、穿過(guò)液膜的吸收速率（界面與液相）溶質(zhì)由相界面到液相主體處的相內(nèi)傳質(zhì)的吸收速率方程1.以摩爾濃度形式表示NA=kL（ci-c）c:溶質(zhì)氣體A在液相主體中的摩爾濃度kmol/m3ci:溶質(zhì)氣體A在相界面處的摩爾濃度kmol/m3kL:以摩爾濃度差表示推動(dòng)力的液膜吸收系數(shù)三、穿過(guò)液膜的吸收速率（界面與液相）2.以摩爾分?jǐn)?shù)形式表示NA=kx（x-xi）

三、穿過(guò)液膜的吸收速率（界面與液相）3.以摩爾比形式表示NA=kX（Xi-X）

四、總吸收速率方程1.以分壓差(P-P*)表示推動(dòng)力的吸收速率方程KG:氣相吸收總系數(shù)，單位kmol/（m2·s·kPa）四、總吸收速率方程2.以摩爾濃度差(c-c*)表示推動(dòng)力的吸收速率方程四、總吸收速率方程3.以摩爾比差(Y-Y*)或（X*-X)表示推動(dòng)力的吸收速率方程N(yùn)A=KX（X*-X）NA=KY（Y-Y*）KY:氣相吸收總系數(shù)，單位kmol/（m2·s）KX:液相吸收總系數(shù)，單位kmol/（m2·s）五、吸收推動(dòng)力NA=KX（X*-X）=NA=KY（Y-Y*）=總吸收速率氣膜吸收速率：NA=kY（Y-Yi）==液膜吸收速率：NA=kX（Xi-X）==比較一下，想一想？

Y-Yi傳質(zhì)推動(dòng)力Xi-XY-Y*X*-X六、總吸收系數(shù)與分系數(shù)關(guān)系

=

+（總阻力）（分阻力之和）

=

+（總阻力）（分阻力之和）

氣膜阻力液膜阻力七、氣體溶解度對(duì)吸收系數(shù)的影響2.溶解度較大（氣膜控制）亨利系數(shù)很小，m=E/P值很小，則可以簡(jiǎn)化為：

=

+

=

KY=kY，吸收總阻力主要由氣膜阻力組成結(jié)論：對(duì)于易溶氣體，吸收阻力主要集中在氣膜內(nèi)，氣膜阻力控制整個(gè)過(guò)程

的吸收速率，稱(chēng)為“氣膜控制”。七、氣體溶解度對(duì)吸收系數(shù)的影響1.溶解度較大（氣膜控制）亨利系數(shù)很小，m=E/P值很小，則可以簡(jiǎn)化為：

=

+

=

KY=kY，吸收總阻力主要由氣膜阻力組成結(jié)論：對(duì)于易溶氣體，吸收阻力主要集中在氣膜內(nèi)，氣膜阻力控制整個(gè)過(guò)程

的吸收速率，稱(chēng)為“氣膜控制”。措施：增大氣體的總壓，加大氣體的流速，減小氣膜厚度------降低氣膜阻力七、氣體溶解度對(duì)吸收系數(shù)的影響亨利系數(shù)E很大，m=E/P值很大，則可以簡(jiǎn)化為：KX=kX，吸收總阻力主要由液膜阻力組成結(jié)論：對(duì)于難溶氣體，吸收阻力主要集中在液膜內(nèi)，液膜阻力控制整個(gè)過(guò)程

的吸收速率，稱(chēng)為“液膜控制”。措施：增大液體的流速和湍動(dòng)程度，減小液膜厚度------降低液膜阻力

=

+

=

2.溶解度較?。ㄒ耗た刂疲┢?、氣體溶解度對(duì)吸收系數(shù)的影響3.溶解度適中（雙膜控制）吸收總阻力由氣膜阻力和液膜阻力共同組成任務(wù)：如何提高雙膜控制吸收過(guò)程的吸收速率？

同時(shí)提高氣相和液相的湍流程度，即氣相和液相的流速，減小氣膜和液膜的厚度，從而減小吸收阻力。七、氣體溶解度對(duì)吸收系數(shù)的影響4.應(yīng)用判斷吸收過(guò)程屬于液膜控制或氣膜控制，可采取有效措施強(qiáng)化吸收過(guò)程。實(shí)例：氣膜控制水吸收NH3水吸收HCl堿液吸收H2S液膜控制水吸收CO2水吸收O2/H2堿液吸收Cl2雙膜控制水吸收SO2水吸收丙酮濃硫酸吸收NO2氣體吸收操作吸收過(guò)程的物料衡算及操作線(xiàn)方程回憶：吸收過(guò)程的塔設(shè)備板式塔填料塔一、吸收過(guò)程全塔物料衡算：在填料塔中，氣液兩相如何流動(dòng)？想一想？YX逆流YX并流小組討論一、吸收過(guò)程全塔物料衡算：在填料塔中，氣液兩相如何流動(dòng)？想一想？YX逆流YX并流工業(yè)生產(chǎn)中一般采用逆流操作，原因是什么？小組討論一、吸收過(guò)程全塔物料衡算：讀圖，讀懂每一個(gè)量的物理意義。在吸收過(guò)程中哪些量是變化的？哪些量是不變的？小組討論匯報(bào)一、吸收過(guò)程全塔物料衡算：讀圖，讀懂每一個(gè)量的物理意義。V-單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)吸收塔的惰性氣體的量（kmol/h或kmol/s，kg/h或kg/s）L-單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)吸收塔的吸收劑的量（kmol/h或kmol/s，kg/h或kg/s）Y1-為進(jìn)塔混合氣體中溶質(zhì)氣體的組成Y2-為出塔尾氣中溶質(zhì)氣體的組成X2-為進(jìn)塔液體中溶質(zhì)氣體的組成X1-為出塔溶液中溶質(zhì)氣體的組成想一想：X1、X2和Y1、Y2是有量綱的量嗎？流量統(tǒng)一單位一、吸收過(guò)程全塔物料衡算全塔作物料衡算，質(zhì)量守恒：進(jìn)入=輸出溶質(zhì)氣體：氣相+液相

（液相組成）（氣相組成）想一想：溶質(zhì)氣體A的分布？1.物料衡算式2.吸收率：一、吸收過(guò)程全塔物料衡算被吸收的溶質(zhì)量與進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)的量之比，用η表示。應(yīng)用：已知Y1，利用吸收率η換算Y2應(yīng)用：確定吸收塔塔底溶液濃度在一填料吸收塔，用純水吸收空氣中CO2，已知混合氣體中CO2的含量為0.0638（摩爾比），所處理的混合氣體中的空氣量為58.2kmol/h，操作在293K和101.3kPa下進(jìn)行，要求CO2的吸收率達(dá)98%，若吸收劑用量為154kmol/h，試問(wèn)吸收塔溶液出口濃度為多少？步驟：1.畫(huà)流程簡(jiǎn)圖，標(biāo)出物料衡算式中的六個(gè)量2.找出已知量3.列出物料衡算式，并求解

小組討論匯報(bào)總結(jié)：拓展：在吸收塔中任選一截面，與塔頂及塔底作物料衡算二、吸收的操作線(xiàn)方程物料衡算質(zhì)量守恒：進(jìn)入=輸出VL任取一截面與塔頂截面作物料衡算物料衡算式：二、吸收的操作線(xiàn)方程物料衡算質(zhì)量守恒：進(jìn)入=輸出VL任取一截面與塔頂截面作物料衡算任務(wù)：找出Y和X的關(guān)系二、吸收的操作線(xiàn)方程物料衡算質(zhì)量守恒：進(jìn)入=輸出VL任取一截面與塔頂截面作物料衡算任務(wù)：找出Y和X的關(guān)系任取一截面與塔頂截面作物料衡算任取一截面與塔底截面作物料衡算

它表明塔內(nèi)任意一截面上的氣相組成Y與液相組成X之間的關(guān)系。把它反映到Y(jié)-X圖上是一條直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率為L(zhǎng)/V，且通過(guò)（X1,Y1)和(X2,Y2)兩點(diǎn).物理意義過(guò)點(diǎn)（X2，Y2）過(guò)點(diǎn)（X1，Y1）二、吸收的操作線(xiàn)方程操作線(xiàn):任一點(diǎn)的坐標(biāo)代表塔內(nèi)某一截面氣相組成Y和液相組成X的關(guān)系，操作線(xiàn)位于平衡線(xiàn)上方為吸收，操作線(xiàn)位于平衡線(xiàn)下方為解吸總結(jié):氣體吸收操作吸收過(guò)程吸收劑用量的確定回憶：吸收的操作線(xiàn)方程吸收操作中，所處理的氣體量V，氣相初始濃度Y1,吸收劑初始濃度X2，氣相最終濃度Y2由工藝決定，若出塔溶液濃度X1已知，則可直接計(jì)算出吸收劑的用量L。（V）（Y1）（Y2）一、液氣比L/V物理意義：液氣比是指吸收劑與惰性氣體的物質(zhì)的量之比，即操作線(xiàn)方程的斜率。任務(wù)：聯(lián)系操作線(xiàn)方程

如圖所示，液氣比即為AB線(xiàn)的斜率操作線(xiàn)平衡線(xiàn)（X1,Y1)（X2,Y2)一、液氣比L/V討論：V一定（1）吸收劑用量L增大

L/V增大，操作線(xiàn)遠(yuǎn)離平衡線(xiàn)，吸收的傳質(zhì)推動(dòng)力增大，吸收速率增大。（吸收速率=系數(shù)×推動(dòng)力）注：操作線(xiàn)過(guò)A（X2,Y2）,B（X1,Y1）兩點(diǎn)，B點(diǎn)左移，出塔吸收液的濃度減小，吸收推動(dòng)力增大，但出塔溶液濃度變稀。任務(wù)：出塔溶液變稀，吸收劑再生變困難，如何采取措施？一、液氣比L/V討論：V一定（1）吸收劑用量L增大

操作線(xiàn)遠(yuǎn)離平衡線(xiàn)，B點(diǎn)左移，出塔吸收液的濃度減小，吸收推動(dòng)力增大，但出塔溶液濃度變稀。若單位時(shí)間吸收相同量的溶質(zhì)氣體，設(shè)備尺寸可減小，吸收劑再生所需解吸設(shè)備操作費(fèi)用增大（吸收劑用量增大）一、液氣比L/V討論：V一定（2）吸收劑用量L減少L/V減小，操作線(xiàn)靠近平衡線(xiàn)，吸收的傳質(zhì)推動(dòng)力減小，吸收速率減小。

（吸收速率=系數(shù)×推動(dòng)力）任務(wù)：吸收過(guò)程變困難，如何采取措施完成吸收任務(wù)？注：操作線(xiàn)過(guò)A（X2,Y2）,B（X1,Y1）兩點(diǎn)，B點(diǎn)右移，出塔吸收液的濃度增大，吸收推動(dòng)力變小，吸收必將變困難。一、液氣比L/V討論：V一定（2）吸收劑用量L減少

操作線(xiàn)靠近平衡線(xiàn)，B點(diǎn)右移，出塔吸收液的濃度增大，吸收推動(dòng)力變小，吸收過(guò)程變困難。任務(wù)：吸收過(guò)程變困難，如何采取措施完成吸收任務(wù)？若單位時(shí)間吸收相同量的溶質(zhì)氣體，增大接觸面積或增大接觸時(shí)間---------所需塔高和塔徑增大，設(shè)備費(fèi)用增大。一、液氣比L/V討論：V一定（3）極限

吸收劑用量減小，減小至與平衡線(xiàn)相交，塔底氣液相組成達(dá)平衡，傳質(zhì)推動(dòng)力為零。對(duì)于塔底來(lái)說(shuō)，吸收速率為零，吸收不再進(jìn)行。任務(wù)：此情況下如何采取措施？回憶：吸收過(guò)程傳質(zhì)的推動(dòng)力

為達(dá)到最高組成，完成吸收任務(wù)，所需塔內(nèi)的接觸面積無(wú)限大，需無(wú)限高塔（實(shí)際生產(chǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)）-------達(dá)吸收極限

最小吸收劑用量用Lmin表示。（極限用量）二、最小液氣比（L/V）min二、最小液氣比（L/V）min二、最小液氣比（L/V）min圖解法求出：任務(wù)：如何確定最小液氣比？吸收劑用量最小時(shí)對(duì)應(yīng)的液氣比，稱(chēng)為最小液氣比。

如圖所示，A點(diǎn)（X2，Y2），B點(diǎn)（X1，Y1）如圖所示，B﹡的坐標(biāo)？

三、吸收劑用量的確定V值一定

結(jié)合以上分析，吸收劑的用量不宜太大，也也不宜太小，要綜合考慮操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用，選擇合適的液氣比，使二者費(fèi)用之和最小。

一般選擇適宜的液氣比為最小液氣比的1.1-2.0倍。適宜吸收劑用量的確定三、吸收劑實(shí)際用量的確定V值一定

結(jié)合以上分析，吸收劑的用量不宜太大，也也不宜太小，要綜合考慮操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用，選擇合適的液氣比，使二者費(fèi)用之和最小。

一般選擇適宜的液氣比為最小液氣比的1.1-2.0倍。適宜吸收劑用量的確定在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)實(shí)際吸收操作的吸收劑用量的選擇、調(diào)節(jié)和控制主要考慮：（1）液氣比應(yīng)大于最小液氣比，但不應(yīng)過(guò)高；（2）噴淋密度不能太??；（3）操作條件發(fā)生變化時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整液氣比；（4）適宜的液氣比應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)衡算來(lái)確定。三、吸收劑用量的確定應(yīng)用：吸收劑實(shí)際用量的確定例：在填料塔中用洗油吸收煤氣中的輕油，塔底送入煤氣量中含有惰性氣體為42.34kmol/h，壓力為107kPa，溫度為298K，煤氣中含有輕油2%（體積分?jǐn)?shù)）,吸收率為95%，洗油的消耗量為最小用量的1.65倍，已知X2=0,平衡關(guān)系為Y*=0.0949X，求洗油的消耗量和出塔液體中輕油的含量。氣體吸收操作吸收塔塔徑及填料層高度的確定一、填料吸收塔直徑的確定引入：吸收操作中，為了達(dá)到指定的分離要求，吸收塔必須提供足夠的氣液相接觸面積。填料塔的直徑選擇直接影響吸收過(guò)程效果，要根據(jù)具體的吸收分離任務(wù)來(lái)確定填料塔的塔徑。

1、填料吸收塔直徑填料吸收塔直徑可根據(jù)圓形管道內(nèi)的流量與流速的關(guān)系式計(jì)算，即：式中D----吸收塔的直徑，m；

Vs----混合氣體的體積流量，m3/s；u----空塔氣速，m/s需要注意：吸收過(guò)程中，混合氣體從進(jìn)塔至出塔流量逐漸減小，一般取全塔中氣量的最大值，

即以進(jìn)塔氣量計(jì)算，計(jì)算出的塔徑還需按照壓力容器公稱(chēng)直徑的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。一、填料吸收塔直徑的確定2、空塔氣速的選?。?）空塔氣速：按照空塔截面計(jì)算的混合氣體的速度（m/s）

其值為0.2-0.3m/s到1-1.5m/s不等------由實(shí)驗(yàn)取得。討論：氣體體積流量一定，塔的內(nèi)徑大，空塔氣速小，傳質(zhì)阻力大；

減小塔徑，可增大空塔氣速（氣體的流速），減小傳質(zhì)阻力。（2）關(guān)鍵：確定適宜的空塔氣速----保證不使塔內(nèi)發(fā)生“液泛”現(xiàn)象。（3）液泛：

①氣體流速較低時(shí)，氣液兩相互不干擾；②氣體流速過(guò)大時(shí)，填料層液體量增多，液體下降受阻力增大；③氣體流速增大到一定值時(shí)，氣體對(duì)液體的阻力使液體不能順暢流下，填料層

內(nèi)部或頂部出現(xiàn)積液，破壞塔的正常操作，此現(xiàn)象稱(chēng)為“液泛”，也稱(chēng)“淹塔”。一、填料吸收塔直徑的確定2、空塔氣速的選取泛點(diǎn)：出現(xiàn)液泛的操作點(diǎn)，氣液接觸的塔中達(dá)泛點(diǎn)時(shí)，液體不能順暢下流而向上漫

延，并被大量氣體帶出。------

塔設(shè)備操作的極限一、填料吸收塔直徑的確定2、空塔氣速的選取一般散裝填料，空塔氣速按下式取值，即對(duì)于規(guī)整填料，空塔氣速按下式取值，即Uf為液泛氣速空塔氣速須小于液泛速度，一般取u=0.6~0.8uf（液泛速度為空塔氣速的上限）二、填料層高度的確定引入：吸收操作中，為了達(dá)到指定的分離要求，吸收塔必須提供足夠的氣液相接觸面積。填料塔塔內(nèi)的填料量或一定直徑的塔內(nèi)填料層的高度將直接影響吸收的效果

1、傳質(zhì)單元數(shù)法①傳質(zhì)單元高度：

每個(gè)傳質(zhì)單元（即每個(gè)填料層）的填料高度，用HOG表示。

填料層高度=傳質(zhì)單元數(shù)×傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度越小，表示吸收所需的填料層高度越低，傳質(zhì)效果越好。吸收過(guò)程的阻力越大，每個(gè)傳質(zhì)單元所對(duì)應(yīng)的填料層高度就越高。（一般0.15-1.5m）傳質(zhì)單元高度：反映了設(shè)備效能的高低，與吸收設(shè)備的形式及操作條件有關(guān)。傳質(zhì)單元：獨(dú)立的一段填料，即一個(gè)獨(dú)立傳質(zhì)、傳熱的填料層。二、填料層高度的確定1、傳質(zhì)單元數(shù)法②傳質(zhì)單元數(shù)：

填料塔中傳質(zhì)單元（即填料層）的數(shù)目，用NOG表示。傳質(zhì)單元數(shù)：反映了吸收任務(wù)的難易。吸收過(guò)程的推動(dòng)力越小，吸收過(guò)程難度越大，所需的傳質(zhì)單元數(shù)越多。例：（1）反映吸收過(guò)程進(jìn)行的難易程度的因數(shù)為（