吸收技術

第五組

組長：盧圓圓

組員：吳志益曹潤虎

瞿宏凱徐艷任務常州億化集團欲設計以設備，用于脫除混合于空氣中的氨氣?；旌蠚獾奶幚砹咳缦拢渲泻邪?%（體積分數），要求塔頂排放出的氣體中氨的含量不超過0.05%（體積分數），采用清水進行吸收，已知氨在水中的溶解度系數為H=0.72Kmol/m3.kpa，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。體積吸收總系數Kga=0.0615G0.9.W0.39進行計算。操作條件;常壓，常溫（20℃）填料：自選年生產時間：300天，24小時運行第五組：3800m3/h吸收過程的基本概念和基本知識基本概念吸收操作：利用氣體混合物中各組分在該液體中溶解度的差異，實現氣相各組分的分離。吸收質：氣體中能溶于溶劑的組分稱為用A表示；吸收尾氣：吸收塔頂排出的氣體，主成分為B以及殘余溶質A吸收液：吸收塔底引出的溶液稱為吸收液，其成分為溶劑S和溶質A惰性氣體：基本上不溶于溶劑的組分統稱。惰性氣體可以是一種或多種組分。用B表示

A+B混合氣即吸收尾氣

S溶劑

A+S叫吸收液

A溶質

B叫惰性氣體基礎知識相組成：混合物中兩組分的物質量之比，稱為摩爾比，可以用來表示相組成溶解度：平衡狀態下液相中的溶質的濃度稱為氣體在液體中的溶解度或平衡濃度推動力：通常以氣液兩相的實際狀態與相應的平衡狀態的偏離程度表示吸收推動力吸收劑、溫度T、P一定時，不同物質的溶解度不同。對于同一種氣體，分壓一定時，溫度T越高，溶解度越小。對于同一種氣體，溫度T一定時，分壓P越大，溶解度越大。加壓和降溫對吸收操作有利。亨利定律：（1）亨利定律內容：

當總壓不高時，在一定溫度下氣液兩相達到平衡時，稀溶液上方氣體溶質的平衡分壓與溶質在液相中的摩爾分數成正比。（2）亨利定律表達式：E：亨利系數，隨物系而變化。當物系一定時，E隨溫度而變化。溫度升高，E值增大，即氣體的溶解度隨溫度的升高而減小。由實驗測定，一般易溶氣體的E值小，難溶氣體的E值大。（3）亨利定律其他表達形式：①溶質在液相中的濃度用摩爾濃度表示（kmol/m3），在氣相中的濃度用分壓表示：式中H——溶解度系數，kmol/（m3·kPa）；c——溶質在液相中的摩爾濃度，kmol/m3

H值越大，溶解度越大。（3）亨利定律其他表達形式：

②溶質在氣液兩相的濃度均用摩爾濃度表示

：式中m——相平衡常數，無因次；

y*——相平衡時溶質在氣相中的摩爾分數。對于一定的物系，相平衡常數是溫度和總壓的函數。當總壓P一定時，溫度升高，E值增大，m值也隨之增大；溫度一定時，總壓P增大，E值不變而m值減小?？梢姡航禍睾图訅河欣谖眨郎睾蜏p壓有利于解吸。

（3）亨利定律其他表達形式：③氣液兩相濃度均用摩爾比表示

：

當溶液濃度很低時，可簡化為：吸收傳質機理：1.傳質的基本方式（1）分子擴散：物質在一相內部有濃度差異的條件下，由流體分子的無規則熱運動而引起的物質傳遞現象。菲克定律式中NA——組分A的分子擴散速率，kmol/(m2·s)；CA——組分A的濃度，kmol/m3；Z——沿擴散方向的距離，m；D——擴散系數。表示組分A在介質B中的擴散能力，m2/s。D是物質的物理性質之一。值越大，表示分子擴散越快。吸收傳質機理：1.傳質的基本方式（2）渦流擴散：在有濃度差異的條件下，物質通過湍流流體的傳遞過程。渦流擴散速率比分子擴散速率大得多。（3）對流擴散：湍流主體與相界面之間的渦流擴散與分子擴散兩種傳質作用過程。De不是物質的物性常數，與湍動程度有關，且隨位置而不同吸收傳質機理2.雙膜理論（1）雙模理論模型吸收傳質機理2.雙膜理論（2）雙模理論要點①在氣液兩流體相接觸處，有一穩定的分界面，叫相界面。在相界面兩側附近各有一層穩定的氣膜和液膜。虛擬的層流膜層，吸收質以分子擴散方式通過這兩個膜層。②在兩膜層以外的氣、液兩相分別稱為氣相主體與液相主體。在氣、液兩相的主體中，吸收質的濃度基本上是均勻的，即兩相主體內濃度梯度皆為零。③在相界面處，吸收質在氣、液兩相中的濃度達成平衡，即界面上沒有阻力。氣體吸收速率方程1.氣相與界面的傳質速率2.氣相與界面的傳質速率傳質系數kG、ky、kL、kx的數據只有根據具體操作條件由實驗測取，它與流體流動狀態和流體物性、擴散系數、密度、粘度、傳質界面形狀等因素有關。吸收塔的物料衡算與操作線方程

目的：確定各物流之間的量的關系以及設備中任意位置兩物料組成之間的關系對單位時間內進出吸收塔的A的物質量作衡算物料衡算吸收率：混合氣中溶質A被吸收的百分率

吸收塔的操作線方程式與操作線對于逆流吸收：為了得到塔內任意截面處相互接觸的氣液組成間的關系，在m—n截面與塔底截面之間作組分A的衡算

——逆流吸收塔操作線方程在m—n截面與塔頂截面之間作組分A的衡算表示：塔內任一截面的氣相濃度Y與液相濃度X之間成直線關系，直線的斜率為L/V?！媪魑账僮骶€方程逆流吸收操作線具有如下特點：（1）穩定態，L、V、Y1、X2恒定，操作線在X～Y坐標上為一直線，斜率為L/V。L/V為吸收操作的液氣比；（2）操作線通過塔頂（稀端）A

（X2，Y2）及塔底（濃端）B

（X1，Y1）;（3）操作線僅與液氣比、濃端及稀端組成有關，與系統的平衡關系、塔型及操作條件T、p無關。（4）吸收操作線在平衡線的上方，解吸操作線在平衡線OE下方。（5）平衡線與操作線共同決定吸收推動力。操作線離平衡線愈遠吸收的推動力愈大；對于并流操作VY+LX=VY2+LX2逆流與并流的比較：1）逆流推動力均勻，且2）Y1大，逆流時Y1與X1在塔底相遇有利于提高X1；

X2小，逆流時Y2與X2在塔頂相遇有利于降低Y2。吸收劑用量的確定1、最小液氣比最小液氣比定義：針對一