8.气体吸收思维导图

挖空心思经商

2023-05-08

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气体吸收

《化工原理》

化学

8.气体吸收

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思维导图大纲

8.1 气体吸收过程

1.气体吸收过程

气体吸收的原理是，根据气体混合物中各组分再某溶液在溶剂中的溶解度不同而将气体混合物进行分离

吸收剂——S;溶质——A；惰性组分或载体B：所得溶液——吸收液；吸收尾气排出的气体

子主题 3

2.吸收剂的选择

（1）溶解度：对溶质溶解度大

（2）选择性：对溶质有良好的吸收性

（3）挥发性：挥发性小，减少溶剂损失

（4）粘度：粘度低，传质阻力小

（5）其他：无毒，无腐蚀，不易燃易爆，价格低等

8.3 吸收过程的速率关系

速率=推动力/阻力=系数*推动力

1.气膜吸收速率方程

NA=KG（p-pi）

NA=ky（y-yi）

ky=p总*kG

2.液膜吸收速率方程

NA=kx（xi-x）

NA=kL（ci-c）

kx=c总*kL

3.总吸收速率方程

（1）NA=KG（p-p*）

总阻力：1/KG=1/HkL+1/kG

因为1/HkL远小于1/kG所以吸收的总推动力主要用来克服气膜阻力，所以被称为“气膜控制”

（2）NA=KL(c*-c）

总阻力：1/KL=1/kL+H/kG

因为1/HkL远大于1/kG所以吸收的总推动力主要用来克服液膜阻力，所以被称为“液膜控制”

详情请见教材p37

8.4 低组成气体吸收的计算

1.物料衡算与操作线方程

（1）全塔物料衡算

（2）操作线方程与操作线

如果操作线位于平衡线的下方，则应进行解吸过程，反之则相反

2.吸收剂用量的确定

（2）最小液气比

（2）适宜液气比

3.塔径的计算

4.吸收塔有效高效的计算

（1）传质单元法

（2）等板高度法

8.6 其他吸收与解吸

解吸方法：气提解吸，减压解吸，加热解吸，加热-减压联合解吸

气体解吸的计算

载气流量的确定

Y=L/V*（X-X2）+Y2

Y=L/V*（X-X1）+Y1

8.2 吸收过程的相平衡关系

1.溶解度曲线

3.平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或者饱和分压，液相液体中的溶解度，就是指气体在液体中的饱和组成

温度和压力对溶解度的影响

（1）对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小

（2）对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随温度的升高而减小

（3）易溶气体分压小，难溶气体分压大

（4）加压和降温有利于吸收操作，减压和升温有利于解吸操作

2.亨利定律

（1）p与x的关系：p*=Ex

其中：p*——溶质在气相中的平衡分压

x——溶质在液相中的摩尔系数

E——亨利系数，kPa

在同一溶剂中，难溶气体的E值很大，而难溶气体的E值很小

一般来说，温度升高，E增大

（2）p与c的关系：p*=c/H

c——溶剂中溶质的物质的量 kmol/m³

p*——气相中溶质的平衡分压

H——溶解度系数 kmol/（m³ * kPa）

（3）y与x的关系：y*=mx

x——液相中溶质的摩尔分数

y*——与液相成平衡的气相中的溶质的摩尔分数

m——相平衡常数，或为分配系数

m是温度和压力的函数

m值越大，表明该气体的溶解度越小；反之，则溶解度越大

（4）X与Y是关系：Y*=mX

（5）各系数的换算

E和H的关系：H=ρ/E*M（s）

m和E的关系：m=E/p(总)

m和H的关系：H=ρ/p(总)*M(s)×1/m

3.相平衡在吸收过程中的应用

（1）判断传质的方向

y>y*或者x<x*，则气→液，为吸收

反之则相反

（2）确定传质的推动力

气相表示的推动力

△y=y-y*

△Y=Y-Y*

液相表示的推动力

x也同样如此

（3）指明传质进行的极限

出塔气相的最低组成：y2，min≥y*2=mx2

出塔液相的最高组成：x1,mix≤x*1=y1/m

8.5 吸收系数的经验公式

8.7 填料塔

1.填料的类型

散装填料（乱堆调料）

规整填料（整齐填料）

2.填料塔的流体力学性能与操作特性

调料层压降形成的原因

在填料塔内，液体靠重力作用沿着填料表面成膜状流下，液膜与填料塔表面的摩擦，以及液膜与上升气体的摩擦构成了流动阻力，形成了填料层的压降

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3.47

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