第二章吸收1要求：1.理解吸收原理、分類與目的，掌握亨利定律四種表達形式、相關計算及溶劑選擇的原則；2.理解吸收機理，掌握吸收速率方程式；3.掌握吸收塔的計算；4.掌握吸收系數(shù)的測定，理解吸收系數(shù)的影響因素；5.了解脫吸及其他條件下的吸收。2重點：1.吸收速率方程式；2.吸收塔的計算；3.吸收系數(shù)的測定。3吸收：利用氣體混合物中各組分溶解度的不同而實現(xiàn)的分離操作。4A：吸收質或溶質B：惰性組分或載體S：吸收劑5氣體吸收的目的：1.獲得一定的組分；2.除去有害組分以凈化氣體；3.制備某種氣體的溶液。6物理吸收化學吸收單組分吸收多組分吸收等溫吸收非等溫吸收吸收解吸分類：重點：低濃度單組分等溫物理吸收的原理與計算。7第一節(jié)氣—液相平衡2-1-1氣體的溶解度溶解度：氣體在液相中的飽和濃度。單位質量（體積）的液體中所含溶質的質量。氣體的溶解度的影響因素：物系的溫度、壓強及溶質在氣相中的濃度。8溶解度、溫度、壓力、氣相濃度四個獨立參數(shù)，其自由度數(shù)為：F=C－

+2=3–2+2=3若壓強、溫度一定，則自由度數(shù)為1。在同一溶劑中，不同氣體的溶解度有較大的差異。9氨的溶解度較大，為易溶氣體10二氧化硫具有有中等溶解度度11氧的溶解度較較小，為難溶溶氣體。12從以上圖中可可看出：加壓壓、降溫對吸吸收有利。132-1-2亨亨利定律律總壓不太高（（5105Pa）時，恒恒定溫度下，，稀溶液上方方的氣體溶質質的平衡分壓壓與該溶質在在液相中的濃濃度存在以下下關系：141.p*=Exp*：溶質在氣相中中的平衡分壓壓，kPa；E：亨利系數(shù)，其其單位與壓強強的單位一致致;x：溶質在液相中中的摩爾分率率。物系（氣體和和溶劑）一定定，E=E(t)t，E難溶氣體E大，易溶氣體體E小。152.p*=c/Hc：單位體積溶液液中溶質的摩摩爾數(shù)，kmol/m3；H：溶解度系數(shù)，，kmol/(kPa.m3)。對稀溶液來說說，c很小小，故有：t，H難溶氣體H小，易溶氣體體H大。163.y*=mxm：相平衡常數(shù)數(shù)，無因次174.Y*=mX引入摩爾比Y、X的必要性：在在吸收過程中中，氣相中惰惰性組分和液液相中溶劑的的摩爾流量是是不變的。18小結：亨利定律的四四種表達形式式：192-1-3吸吸收劑的的選擇吸收劑的選擇擇要從以下幾幾個方面來考考慮：溶解度、選擇擇性、揮發(fā)度度、粘性及其其它(無毒性性、無腐蝕性性、不易燃、、不發(fā)泡、冰冰點低、價廉廉具有化學穩(wěn)穩(wěn)定性。20第二節(jié)傳傳質機理與吸吸收速率吸收過程：1.溶質由氣氣相主體向氣氣液界面的傳傳遞；2.由界面向向液相主體的的傳遞。212-2-1分分子擴散散與菲克定律律分子擴散：是是在一相內部部有濃度差異異的條件下，，由于分子的的無規(guī)則熱運運動而造成的的物質傳遞現(xiàn)現(xiàn)象。擴散通量：單單位面積上單單位時間內擴擴散傳遞的物物質量，kmol/(m2﹒s)。2223242-2-2氣氣相相中中的的穩(wěn)穩(wěn)定定分分子子擴擴散散一、、等等分分子子反反向向擴擴散散傳遞遞速速率率NA：在在任任一一固固定定的的空空間間位位置置上上，，單單位位時時間間單單位位面面積積上上通通過過A的物物質質量量。。252627二、、一一組組分分通通過過另另一一停停滯滯組組分分的的擴擴散散28293031322-2-3液液相相中中的的穩(wěn)穩(wěn)定定分分子子擴擴散散經驗驗式式，，仿仿照照氣氣相相。。332-2-4擴擴散散系系數(shù)數(shù)分子子擴擴散散系系數(shù)數(shù)簡簡稱稱擴擴散散系系數(shù)數(shù)，，它它是是物物質質的的特特性性之之一一，，與與介介質質的的種種類類、、溫溫度度、、壓壓強強及及濃濃度度等等。。氣體體A在在氣氣體體B中中的的擴擴散散系系數(shù)數(shù)：：馬克克斯斯韋韋爾爾——吉吉利利蘭蘭（（Maxwell-Gilliland）34非電電解解質質稀稀溶溶液液中中的的擴擴散散系系數(shù)數(shù)：：352-2-5對對流流傳傳質質一、、渦渦流流擴擴散散DE：渦渦流流擴擴散散系系數(shù)數(shù)，，不不是是物物性性常常數(shù)數(shù)，，與與湍湍動動程程度度有有關關。。3637二、、對對流流擴擴散散對流流擴擴散散：：發(fā)發(fā)生生在在運運動動著著的的流流體體與與相相界界面面之之間間的的傳傳質質過過程程。。382-2-6吸吸收收過過程程的的機機理理一、、雙雙膜膜理理論論惠特特曼曼（（W.G.Whitman）在在19世世紀紀20年年代代提提出出的的。。假設設：：1.相相互互接接觸觸的的氣氣液液兩兩相相流流體體間間存存在在穩(wěn)穩(wěn)定定的的相相界界面面，，界界面面兩兩側側各各有有一一層層停停滯滯的的膜膜，，吸吸收收質質以以分分子子擴擴散散的的方方式式通通過過此此兩兩層層膜膜，，由氣相相主主體體進進入入液液相相主主體體。。392.在在相相界界面面，，氣氣液液兩兩相相達達相相平平衡衡。。3.在在停停滯滯膜膜以以外外的的氣氣液液兩兩相相主主體體中中，，流流體體充充分分湍湍動動，，無無擴擴散散阻阻力力，，故故濃濃度度均均勻勻；；傳傳質質阻阻力力集集中中在在停停滯滯膜膜內內。。40二、、溶溶質質滲滲透透理理論論三、、表表面面更更新新理理論論41一、氣氣膜吸吸收速速率方方程式式2-2-7吸吸收收速率率方程程式42二、液液膜吸吸收速速率方方程式式43三、界界面濃濃度四、總總吸收收系數(shù)數(shù)及其其相應應的吸吸收速速率方方程式式441.以（p-p*）表示總總推動動力的的吸收收速率率方程程式45462.以以（c*-c）表示示總推推動力力的吸吸收速速率方方程式式47483.以以（Y-Y*）表示示總推推動力力的吸吸收速速率方方程式式494.以以（x*-x）表示示總推推動力力的吸吸收速速率方方程式式50五、小小結51第三節(jié)節(jié)吸吸收收塔的的計算算板式塔塔類型填料逆流操作并流吸收塔塔的工工藝計計算：：確定定吸收收劑用用量；；塔徑徑和填填料層層高度度。522-3-1吸吸收收塔的的物料料衡算算與操操作線線方程程一、物物料衡衡算以逆流流吸收收為例例：對單位位時間間內進進出吸吸收塔塔的A物質作作物料料衡算算，可可得：：5354二、吸吸收塔塔的操操作線線方程程式與與操作作線55思考題題：若若并流流吸收收，操操作線線方程程和操操作線線如何何。562-3-2吸吸收收劑用用量的的確定定57582-3-3塔塔徑徑的計計算u的計算算在塔塔設備備這章章講。。592-3-4填填料料層高高度的的計算算一、填填料層層高度度的基基本計計算式式物料衡衡算、、傳質質速率率、相相平衡衡關系由于填填料層層內不不同位位置處處氣、、液濃濃度不不一樣樣，使使得各各處吸吸收速速率不不一定定相同同，故故采用用分析析微元元填料料層來來研究究。60616263二、傳質單單元高度與與傳質單元元數(shù)6465傳質單元高高度的物理理意義：66即：在高度度等于傳質質單元高度度的填料層層內，吸收收的平均推推動力與氣氣相組成的的變化相等等。傳質單元高高度的大小小取決與過過程條件。。傳質單元數(shù)數(shù)反映吸收收過程的難難易程度。。67三、傳質單單元數(shù)的求求法1.圖解積分法法（平衡線為彎彎曲程度較大的曲線）682.解析法法（要求平衡衡線與操作作線均為直直線）（1）脫吸因數(shù)式69707172由上圖可以以看出：當S一定時，(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)越大，，NOG越大；當(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)一定時，，S越大，NOG越大。73（2）對數(shù)數(shù)平均推動動式法747576（3）梯級圖圖解法（平衡線為彎彎曲程度不不大的曲線線）步驟：作平平衡線和操操作線———作中線———作梯級級77782-3-5理論論板數(shù)的計計算填料塔：塔塔高=理論論板數(shù)×等等板高度板式塔：塔塔高=（理理論板數(shù)/全塔效率率）×板間間距一、梯級圖圖解法方法：在操作線與與平衡線之之間畫梯級級。79低濃度、高高濃度氣體體吸收80二、解析法法低濃度氣體體吸收：有物料衡算算和平衡關關系可得：：81828384858687第四節(jié)吸吸收系數(shù)數(shù)影響因素：物系、設設備、填料料類型和幾幾何尺寸、、流動狀況況、操作條條件。獲取途徑：：實驗測定定、經驗公公式、準數(shù)數(shù)關聯(lián)式882-4-1吸收收系數(shù)的測測定注意：測定定條件與應應用條件一一致。892-4-2吸收收系數(shù)的經經驗公式（（了解）一、水吸收收氨二、水吸收收二氧化碳碳三、水吸收收二氧化硫硫902-4-3吸收收系數(shù)的準準數(shù)關聯(lián)式式一、傳質過過程中常用用的幾個準準數(shù)1.施伍德（Sherwood））準數(shù)shG、shL：包含待求的的吸收膜系系數(shù)。2.施密特特（Schmidt）準數(shù)Sc：反映物性的的影響。913.雷諾準數(shù)數(shù)Re：反映流動狀況況的影響。4.伽利略（（Gall