第四章吸收

學習目標了解吸收的分類、典型的工業吸收過程、各種不同類型的吸收設備及吸收在環境工程中的應用。理解吸收操作的基本概念、吸收傳質機理。掌握吸收的相關計算，能運用工程觀念分析解決吸收操作中的實際問題。第一節概述利用氣體混合物中各種組分在同一液體（溶劑）中溶解度差異、分離混合物的操作稱為氣體吸收。一、工業吸收過程

吸收流程包括吸收和解吸兩大部分。吸收操作要點：①選擇合適的溶劑。②提供適當的傳質設備以實現氣液兩相的接觸。③溶劑再生以便循環使用。吸收與解吸流程

二、吸收的分類1．物理吸收與化學吸收2．單組分吸收與多組分吸收3．等溫吸收與非等溫吸收4．低組成吸收與高組成吸收工業生產中的吸收過程以低組成吸收為主三、吸收在環境治理中的應用吸收被廣泛地應用于氣態污染物的凈化用吸收法凈化的氣態污染物：⑴含氮氧化物廢氣⑵含硫氧化物廢氣⑶含碳氫化合物廢氣⑷含硫氫化合物廢氣四、吸收設備的主要類型

氣體吸收設備主要為板式塔與填料塔兩大類。兩種主要吸收設備五、吸收操作的經濟性吸收的操作費用主要包括。①氣、液兩相流經吸收設備的能量消耗；②溶劑的揮發損失和變質損失；③溶劑的再生費用，即解吸操作費。這三項以再生費用所占比例最大。

常用的解吸方式有升溫、減壓、吹氣。第二節吸收凈化的基本原理

一、吸收過程的氣液相平衡1.物理吸收的氣液相平衡

在一定的溫度和壓力下，氣、液兩相發生接觸后，吸收質便由氣相向液相轉移，隨著液體中吸收質濃度的逐漸增高，吸收速率逐漸減小，解吸速率逐漸增大。經過相當長的時間接觸后，吸收速率與解吸速率相等，氣液兩相達到平衡。

平衡分壓：平衡狀態下，被吸收氣體在溶液上方的分壓。溶解度：平衡狀態下，可溶氣體在溶液中的濃度。

幾種常見氣體在水中的溶解度討論：①不同性質的氣體在同一溫度和分壓條件下，溶解度各不相同；②氣體的溶解度與溫度有關，一般說來，隨著溫度升高，溶解度下降；③溫度一定時，溶解度隨溶質分壓升高而增大，在吸收系統中，增大氣相總壓，組分的分壓會升高，溶解度也隨之加大。結論：溶解度與氣體和液體的性質有關，而且與吸收體系的溫度、總壓和氣相組成有關。⑴以p及x表示的平衡關系⑵以y及x表示的平衡關系⑶以pe及c表示平衡關系

⑷以Y及X表示的平衡關系2.化學吸收的氣液相平衡化學平衡關系可以寫成Ｋ＝

［Ａ］＝

∴∵二、相平衡與吸收過程的關系1．判別過程的方向判別過程進行的方向

2.指明過程的極限

x1max=x1e=y1∕m

吸收過程極限3.計算過程的推動力吸收推動力三、扇吸收華傳質瓣機理吸收喉過程仇兩相剪間物杠質傳港遞的頑三個碗步驟步：①溶仍質由嗚氣相韻主體粒傳遞號到兩引相界蕩面，贊即氣牽相內說物質劉傳遞朗。②溶用質在暫界面攏上溶顛解，保由氣出相轉毀入液雅相，叛即界榴面上寺發生溶解處過程頭；③溶淹質自歲界面逼被傳牌遞到懶液相潛主體泊，即斗液相漠內物研質傳泰遞。總過家程速系率分拔別由站氣相牲和液疲相內糟的傳擦質速斯率所圓決定英。1.蕩分僅子擴現散與灘對流歇擴散⑴分子培擴散由分偉子無擇規則增熱運和動而洲引起疤的物浙質傳需遞現北象稱敵為分雀子擴散。耍分子衡擴散拘速率誰主要少取決純于擴按散物錄質和展流體哥的某撥些物飽理性質。分子彩擴散求速率籌與流染體在軟什么熔介質鼻中擴裂散有梨關，珍在不鐘同介質中唐擴散晶系數放不同簽；與保擴散腳的濃菊度梯喝度、赤擴散聞系數纖成正嶄比。擴散物質擴散系數Dcm2/s擴散物質擴散系數Dcm2/sH20.611H2O0.220N20.132C6H60.077O20.178C7H80.076CO20.138CH3OH0.132HCL0.130C2H5OH0.102SO20.103CS20.089SO30.095C2H5OC2H50.078NH30.17一些饒物質屬在空騙氣中職的擴洽散系旦數（０℃、１城０１.３３k烤Pa）一些英物質鞠在水步中的浮擴散歇系數迫（２迅０℃稀)擴散物質擴散系數D’*109m2/s擴散物質擴散系數D’*109m2/sO21.80C2H21.56CO21.50CH2COOH0.88NO21.51C2H5OH1.28NH31.76C3H7OH1.00Cl21.22C4H9OH0.87Br21.2C6H5OH0.77H25.13甘油0.84N21.64尿素0.73HCl2.64葡萄糖1.06H2S1.41蔗糖0.60H2SO41.73HNO32.6NaCl1.35NaOH1.51⑵對緊流擴胞散渦流蔽擴散戀-葛--宮在綁湍流央主體篩中，械憑借倉流體營質點化的湍甲動與蝴旋渦而慰引起社的物軟質傳仁遞現孤象。對流釘擴散誼-驕--堵湍有流主愉體與副相界峽面的發分子皂擴散食與渦饒流擴闊散兩種猛傳質沸作用透的總抓和。對流工擴散伶特點銷:①擴汁散物卸質主票要借仁助主孟流流凡體的再攜帶宣作用尾而轉霸移。②對餓流擴頑散速虜率比姐分子診擴散菜速率姥大的撤多，畢對流峰擴散雅速率主要師取決著于流紀體的襪湍流駝程度碧。2.怨吸收敏傳質賄理論雙膜將理論割示意涉圖雙膜首理論倦的基夕本論慢點：①氣狠液兩跌流體劍間存捆在著沙穩定庭的相習界面劍，界胡面兩咽側各配有一有效竟滯流辣膜層秀，分罩別稱之為氣噸膜、孫液膜時，吸頭收質鐮以分幫子擴色散的方式癥通過緣瑞此二給膜層撤。②在姨相界期面處惜，氣把，液乞兩相鄰達到承平衡墳。③在餃膜層續以外軋的氣帝，液旁兩相碌中心理區，刪流體毫充分盛湍流貌，吸收質反濃度福是均得勻，科全部食濃度叔變化救集中深在兩勇相有衡效膜煤內。相際禍傳質理過程茅為經籌由氣象、液勵兩膜列的分舊子擴逼散過互程。溶質當滲透扶理論篩：液體岸在下慘流過構程中象每隔夫一定孫時間to發生攝一次縮慧完全談的混沿合，使液播體的球濃度噸均勻役化。溶質蜜在液夢相中硬的濃扒度分本布第三府節騰吸筍收傳頌質速住率方訊程吸收懷速率＝一、棚氣膜爬和液職膜吸拆收速增率方鉤程1.狹氣膜壁吸收參速率他方程躬式2.單液膜指吸收鬧速率杠方程二、搜總吸虛收速鐮率方舌程及嶼對應她的總勇吸收顫系數1.社以針表示男總推摟動力戀的吸藝收速門率方輝程式2．以Ｙ－裁Ｙe表示瀉總推夫動力次的吸匯收速期率方丸程3．蟻以表示宏總推寇動力吉的吸片收速低率方福程4．課以清表示拿總推勻動力半的總滔吸收膀速率耕方程吸收哀控制世因素伴實例氣膜控制液膜控制雙膜控制水吸收氨NH水或弱堿吸收CO2水吸收SO2水吸收HCLSO2水吸收CL2水吸收丙酮液堿或氨水吸收SO2水吸收O2濃硫酸吸收NO2濃硫酸吸收SO2水吸收H2弱堿吸收H2S吸收濃速率驕方程稍式一奏覽表吸收農系數疑的表樣達式港及吸誰收系豬數的微換算提高信吸收迎效果鋼的方否法：①提鄙高氣重、液壟兩相以相對朋運動臟速度篩，降或低氣根膜、遙液膜航的厚溫度以議減小四阻力絨。②選可用對汪吸收株劑溶被解度忠大的模溶液輕作吸鞋收劑骨。③適什當提現高供鴉液量擦，降稅低液民相主抖體中菜溶質慰濃度趨以增垃大吸扇收推增動力蜜。④增大鋼氣液心相接硬觸面等積。5．朝化學兩吸收歲速率請方程化學脖吸收記步驟在：①氣筆相反丘應物劈燕Ａ由府氣相茶主體爭通過宇氣膜是向相紗界面娃擴散元；②反浮應物洽Ａ由拳相界低面向順液相芽擴散源；③反急應物緊Ａ在淘液膜藏內或莊液相訴主體獸與反研應物戰Ｂ反鹿應，銳形成反應葬區；④反應殖產物檔Ｒ若創為液陰相產途物，控向液倘相主倍體擴藝散，淺若為名氣體產積物則構向界愛面擴輛散；⑤氣態噴產物央由界風面向耗氣相絨主體待擴散檔。化學混吸收換速率掀方程宣：第四玻節篇吸收證計算填料薄塔的聯工藝宿計算貝：①確梢定吸掉收劑勒（溶更劑）扮的用漏量；②計蒙算塔攜的主扮要工宅藝尺虧寸，食包括劃塔徑牽和塔勇的有巨效高律度。計算奏的基牲本依票據：物料俯衡算特，氣宇、液秩平衡炕關系毒及速途率關扇系。假設練條件歉：①吸蔑收為某低濃缺度等蓄溫物織理吸耳收，不總吸院收系成數為某常數桑。②惰陳性氣憤體和植吸收完劑在娃整個武吸收胳塔中馳均為擠常量悅。③吸致收塔余中氣蝴、液抬兩相聾逆流側流動霞。逆流矩吸收優塔物黎料衡賞算逆流痛操作統吸收恨塔中磚操作梨線一、望吸莫收塔莫的物杯料衡尾算與黨操作給線方補程1．禁全塔虛物料需衡算Y2＝Y1(1意一φA)2．井吸收誕塔的寬操作顏線方垂程式煩與操準作線VY可+L照X1=V信Y1+L流XY=炒X+秧(Y1-館X1)或二、峰溶劑皮用量劫的決父定吸收候塔最市小氣鞏液比最小錦液氣愧比：一般跪情況匪下取籃溶劑鬼用量學為最將小用歪量的潤1.澆1～筐2.含0倍Lmi聯n=V=(貍1.按1～2.顧0)紹()mi縮慧nL=(值1.辦1～2.陜0)Lmi侵n三、章塔徑損的計饞算吸收適塔直火徑：⑴泛昂點氣濱速法對于巧散裝淚填料忘：u／從uF=慈0．蜘5～細0．丑85對于檔規整瞧填料逐：u／雷uF=部0．陵6～靠0．仁95⑵氣相斃動能螞因子夢(F因子樹)法氣相菌負荷炊因子跑(Cs因子蹲法)D=F=宜uＣＳ＝uCS=0破.8CS,租ma橫x四、猜吸收慰塔高良的計抬算1.臭填料個層高危度的鹿基本擾計算痰式對微論元層合內組撒分Ａ危（溶臥質）永物料衡算生可得致：對于細穩定竄操作芽的吸泰收塔督，低棍組成氣體寧吸收捏填料由層高音度的明基本伐式為億：Ｚ＝＝微元蕩填料憶層的汁物料播衡算Ｚ＝Ｚ＝2.醋傳質仗單元長數與米傳質滲單元眠高度令:則:傳質扔單元懷數NＯＧ--艘-反怠映吸像收過壯程進冒行的懇難易票。傳質準單元蟻高度符HＯＧ鈴--間--反映澆吸收寨設備缺效能歉的高滑低。ＮＯＧ＝ＨＯＧ＝＝傳質追單元生高度勵與傳餡質單廁元數3.姨傳質衡單元霸數的乞求法⑴脫屆吸因閘子法ＮＯＧ＝關聯削圖⑵對腥數平搬均推纖動力來法△Ym和△Xm分別棍表示信塔頂始和塔懼底的膽氣相農推動質力的裕對數平均競值和詳液相若推動鎮力的肅的對雄數平射均值軌。△Ｙm=△Xm=五、鉗吸收到塔的加操作徐與調喝節吸收球塔可離調節家的因密素:流量L、溫李度T、含愧量X2增大濟溶劑姓用量驚,平稀均推脈動力焰加大夢;降低銜溶劑栗溫度磁,平蓄均推仗動力過增大茫;降低演溶劑稈入口士含量刻,全幕塔平末均推途動力雙隨之而增大難。吸收腦塔的雪操作曲調節第五鍵節筑解幻玉吸使溶侵解于默液相怎中的豈氣體喊釋放鉆出來品的操瘋作稱貼為解介吸。一、殘解吸梁方法（1秤）氣界提解乏吸①錫惰性途氣體袖氣提仆-樓--獅以王空氣訴、氮翅氣、拒二氧生化碳腐作載址氣;②汽毛提監--喘-掌以水捆蒸氣原作載妄氣，查同時薪兼作塘加熱蠢熱源踐;③提奪餾倘--瓜-困以溶陶劑蒸說氣作苦為載帝氣。（2濁）減止壓解令吸（3敏）加捉熱解壩吸（4嫩）加感熱-融減壓緣瑞解吸二、跳氣提腿解吸稀的計守算⑴最趟小氣雹液比響和載最氣流欠量的岡確定Ｙ＝(X-X２)+斬Ｙ２Ｙ＝(X-X１)+詢Y１解吸胞操作獸線及寬最小液氣肯比的擠確定最小臘氣液帳比、挑載氣劃流量蝴為⑵傳增質單童元數息的計儉算——校稱為攤吸收慣因數巷，它傷是操粉作線壯斜率辨與平獵衡線煙斜率筋的比娃值，嬌無量帥綱。ＮＯＬ＝ＮＯＬ＝式中Ａ＝，第六拐節泡