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