吸收的思维导图

这是一篇关于吸收的思维导图的思维导图。这一章主要是需要我们了解扩散系数的影响因素、掌握稳定分子扩散的基本计算与应用，掌握等温条件下低浓度逆流吸收塔的计算与应用等。

吸收

• 过程概述
  • 目的
    • 回收/获取 气体混合物中的有用物质
    • 除去 气体中的有害成分
  • 原理
    • 各组分在吸收剂中的溶解度不同
  • 流程
    • 吸收
      • 吸收过程的实质：溶质从气象向液相进行质量传递的过程。
      • 吸收传质推动力：P-P*
      • 解吸过程：P＜P*
      • 传质极限：传质推动力为零(传质速率为零)
    • 解吸
      • 方法：升温 减压 吹气
  • 工程问题
    • 溶剂
      • 溶解度 大
      • 选择性 高
      • 对温度变化 敏感
      • 蒸气压 低
      • 粘度 小
      • 化学稳定性 好
      • 经济、安全 （价廉 易得 无毒 不易燃烧...）
    • 传质设备
    • 溶剂再生
  • 经济性
    • 能量消耗
    • 溶剂挥发/变质损失
    • 溶剂再生 （主）
  • 吸收过程中的气液两相的接触方式
    • 级式接触——板式塔
    • 微分接触——填料塔
• 气液相平衡
  • 亨利定律
    • 条件
      • 稀溶液
    • 表达式
      • P～x关系
        • Pe=Ex，E为亨利系数，单位KPa
        • 溶解度↑,E↓
        • t↑,E↑
      • P～c关系
        • Pe=Hc，H为溶解度系数，单位kmol/(m3.kPa)
        • 溶解度↑，H↓
        • t↑,H↑
      • y～x关系
        • ye=mx，m为相平衡系数
        • 溶解度↑，m↓
        • t↑,m↑；P↓,m↑
      • 相互关系
        • m=E/P
        • E=HCm
        • c=CmX
        • H=ρ/(EMs)
  • 相平衡方程
    • ye=f（x）
  • 应用
    • 过程方向
      • y＞ye(x＜xe)——→ 气→液，吸收
      • y＜ye(x＞xe)——→ 液→气，解吸
    • 过程极限
      • x出max = x出e = y进/m
      • y出min = y出e = mx进
    • 推动力
      • 气相推动力：Δy= y- ye
      • 液相推动力：Δx= xe- x
• 扩散与单相传质
  • 吸收（两相间物质传递）步骤
    • 气相内的物质传递：溶质由气体主体向气液相界面
    • 相界面的溶解过程
    • 液相内的物质传递：溶质由气液相界面向液体主体
  • 物质传递的机理
    • 分子扩散（分子微观运动的宏观统计）
      • 费克定律
        • 物理意义：只要混合物中存在浓度梯度，必产生物质的扩散流
        • 双组分混合物
          • Dab=Dba=D
          • Jb与Ja大小相等，方向相反
      • 等分子反向扩散
        • 前提：界面能等速率地为气相提供组分B
      • 主体流动
      • 速率方程
      • 积分式
        • 等分子反向扩散
        • 单向扩散
      • 扩散系数
        • 扩散系数与系统的温度、压力浓度以及物质的性质有关
          • 液相中
          • 气相中
        • 气体的扩散系数比液体的扩散系数大五个数量级
    • 对流传质（流体的宏观流动）
      • 对流传质
        • 对流传质速率方程
        • 理论
          • 有效膜理论
          • 溶质渗透理论
          • 表面更新理论
• 相际传质
  • 传质速率（推动力/阻力）
• 低浓度气体吸收
  • 特点
    • G,L常量
    • 过程等温
    • 传质系数 常量
  • 过程描述
    • 物料衡算
      • • →操作线
    • 相平衡方程
      • ye=f（x）
  • 塔高
    • • 传质单元数（分离任务难易）
        • 对数平均推动力法
        • 吸收因数法
      • 传质单元高度（吸收设备效能）
  • 设计型计算
    • 要求：达到指定要求所需塔高
    • 条件
      • y进
      • G
      • 相平衡关系
      • 分离要求
        • 直接：y出
        • 间接：回收率
    • 流向
      • 逆流时对数平均推动力远大于并流
      • m极小时，逆流无优势，可用并流
    • 进口浓度
      • x2 ↓，Δym↑，H↓
      • x2 ↓，解析费用↑
    • 液气比
      • L/G=(1.1-1.2)(L/G)min
      • 最小液气比
      • 解吸塔最小气液比
    • 返混
      • 优：保证填料塔液体充足，增加传质面积
      • 返混量越大、范围越大，推动力下降的越严重
    • 吸收剂再循环
  • 操作型计算
    • 第一类命题
      • 已知：塔高，气液相流量及出口浓度，相平衡，流动方式，两相总传质系数
      • 目的：气液两相的出口浓度
    • 第二类命题
      • 已知：塔高，气体流量及进、出口浓度，吸收液出口浓度，相平衡，流动方式，两相总传质系数
      • 目的：吸收剂用量及出口浓度
    • 吸收塔的操作与调节
      • 流率L
        • 吸收剂用量大，操作线斜率大，出口气体浓度低
        • 再生能力
        • 调节限度
      • 温度t
        • 吸收剂温度低，相平衡常数低，平衡线下移，推动力大
        • 冷却器能力限制，能耗优化约束
      • 浓度x进
        • 吸收剂入口浓度低，液相入口推动力大，全塔推动力大
        • 受解吸过程限制
  • 综合型计算
  • 理论板数，板效率
• 高浓度气体吸收和化学吸收
  • 高浓度气体吸收
    • 特点
      • G、L沿塔高变化
      • 过程非等温
      • 传质系数与浓度有关
    • 过程描述
      • 物料衡算
      • 热量衡算
      • 传质速率方程
  • 化学吸收
    • 优点
      • 选择性↑
      • 吸收速率↑，设备容积↓
      • 溶质在液相中溶解度↑，吸收剂用量↓
      • 溶质在气相中的平衡分压↓，较彻底去气相中少量的有害气体