吸收的思维导图

化工原理，第五组的吸收的思维导图

吸收

• 吸收过程概述
  • 气体吸收的原理
    • 分离物系：气体混合物
    • 形成俩相物系的方法：引入-液相(吸收剂)
    • 传质机理：各组分在吸收剂中的溶解度不同
  • 气体吸收的流程
    • 吸收过程
      • 逆流操作
      • 并流操作
    • 吸收与解吸
      • 吸收过程：溶质溶解于吸收剂中
      • 解吸过程：溶质从容易中释放
      • 吸收、解吸为互逆过程
    • 气体吸收的分类
      • 被吸收组分数
        • 单组分吸收
        • 多组分吸收
      • 与吸收剂有无化学反应
        • 物理吸收
        • 化学吸收
      • 溶质组分的含量
        • 低组分吸收
        • 高组分吸收
      • 吸收的温度变化
        • 等温吸收
        • 非等温吸收
      • 气液接触方式
        • 常规吸收
        • 膜基吸收
    • 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)
    • 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
    • 吸收与蒸馏的比较
      • 相同点：两者都属于均相物系的分离过程，既相间质量传递过程。
      • 不同点
        • 引入新相的方式不同。
        • 蒸馏中，相界面两侧轻重组分逆向传递；吸收中，只有气相进入吸收剂进行单向传递。
• 吸收过程的相平衡关系
  • 气体在液体中的溶解度
    • 气体的溶解度：一定温度、压强下，气体溶质在一定量液体溶剂中溶解的质量。
    • 气-液相平衡：单位时间内进入液相的溶质分子数与液相逸出的溶质分子数相等。
    • 平衡分压和平衡浓度
      • 平衡分压(饱和分压)：气液两相平衡时，气相中的溶质分压。
      • 平衡浓度(饱和浓度)：气液平衡时，液相中溶质分子的浓度。
    • 温度和压力对溶解度的影响
      • 温度的影响：溶解度随温度的增加而降低。
      • 压力的影响：溶解度随气相分压的升高而增加。
      • 注意
        • 加压和降温有利于吸收操作
        • 减压和降温有利于解吸操作
  • 亨利定律
    • 适用范围
      • 稀溶液
      • 总压不超过500KPa
    • 内容：稀溶液上方的气体溶质的平衡分压与该溶质在液相中的浓度关系。
    • 亨利定律的表达式
      • P～x关系
        • P*=Ex，E为亨利系数，单位KPa
        • 溶解度↑～E↓
      • P～c关系
        • P*=c/H，H为溶解度系数，单位kmol/(m3.kPa)
        • 溶解度↑，H↓
      • y～x关系
        • y*=mx，m为相平衡系数
        • 溶解度↑，m↓
      • Y～X关系：
        • Y*=mX
      • E～H关系：
        • H=ρ/(EMs)，Ms溶质s的摩尔质量
      • E～m关系：
        • m=E/P总
      • H～m关系：
        • H=ρ/(P总Ms).1/m
  • 吸收剂的选择
    • 溶解度：
      • 吸收剂对溶质组分的溶解度要大。
    • 选择性：
      • 吸收剂对混合气体的其他组分溶解度很小。
    • 挥发性：
      • 挥发度要小
    • 粘度：
      • 操作温度下粘度低。
    • 其他：
      • 无毒、无腐蚀、不易燃烧、不发泡等。
  • 相平衡关系在吸收中的应用
    • 判断传质进行的方向
      • 若y＞y*(x＜x*)，则传质方向由气→液进行吸收过程
      • 若y＜y*(x＞x*)，则传质方向由液→气进行解吸过程
    • 确定传质的推动力
      • 气象中的推动力：Δy= y- y*
      • 液相中的推动力：Δx= x*- x
• 传质机理与吸收速率
  • 吸收操作的实质
    • 溶质由气体主体向气液相界面进行质量传递
    • 相界面的溶解过程
    • 溶质由气液相界面向液体主体进行质量传递
  • 扩散
    • 分子扩散
      • 在静止或滞流流体中依靠流体分子的热运动而完成的质量传递。
      • 菲克定律：
    • 涡流扩散：
      • 在湍流流体中依靠流体质点的湍动和涡流而完成的质量传递。
      • 对流传质
        • 定义：运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程。
        • 强制对流传质
          • 强制层流传质
          • 强制湍流传质
        • 自然对流传质
        • 垂直方向上的分层
          • 层流内层
            • 传质机理：分子传质
            • 浓度分布：为一陡峭的直线
          • 缓冲层
            • 传质机理
              • 分子传质
              • 湍流传质
            • 浓度分布：为一渐缓曲线
          • 湍流主体
            • 传质机理：涡流传质为主
            • 浓度分布：为一平坦曲线
        • 停滞膜及传质阻力分布
          • ZG—虚拟气膜厚度(气膜传质阻力主要集中在此)
          • LG—虚拟液膜厚度(液膜传质阻力主要集中于此)
          • 停滞膜模型
            • 气液两相接触时，两相间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜——气膜和液膜，两层膜的传质方式为分子扩散。
            • 相界面处无传质阻力
            • 在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体湍动剧烈，各处浓度相等，无传质阻力
        • 对流传质速率方程
  • 气、液相中的稳态分子扩散
    • 等分子反向扩散：组分A，B反方向扩散，且扩散速率相等。
    • 一组分通过另一停滞组分的扩散：扩散组分A通过停滞组分B进行扩散。
  • 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。
    • 气体的扩散系数比液体的扩散系数大五个数量级
  • 吸收过程的机理
• 主题
• 传质机理和吸收速率
• 吸收塔的计算
• 脱吸及其他条件下的吸收
• 吸收系数