化工原理第08章01改(已修改)
2025-01-24 04:06 本頁(yè)面
【正文】 吸收：利用氣體各組分在吸收劑（液體） 中溶解度的不同，進(jìn)行混合氣體的分離。 精餾：利用液體各組分的揮發(fā)度不同，進(jìn)行混合液體的分離。 萃?。?利用液體各組分在萃取劑（液體）中溶解度的不同，進(jìn)行混合液體的分離。 其他分離操作：結(jié)晶，吸附，膜分離。 干燥：除去固體中濕分（主要為水分）。 第 8章 氣體吸收 吸收的目的和依據(jù) 目的： （ 1）回收有用物質(zhì)； （ 2）脫除有害成分。 依據(jù)：混合氣體中各組分在 某種溶劑中溶解度的差異。 概述 工業(yè)吸收過(guò)程 實(shí)施吸收操作須解決的問(wèn)題： （ 1）選擇合適的吸收劑； （ 2）提供適當(dāng)?shù)脑O(shè)備； （ 3）溶劑再生。 吸收與解吸流程 技術(shù)要求： 溶解度大；選擇性高；對(duì)溫度的敏感性強(qiáng)，易解析。 經(jīng)濟(jì)及安全要求： 蒸汽壓要低，不易揮發(fā)；較好的化學(xué)穩(wěn)定性；黏度??；價(jià)廉，易得，無(wú)毒，不易燃易爆。 溶劑的選擇 物理吸收：氣體各組分因在溶劑中溶解度的不同而被分離的吸收操作。 化學(xué)吸收：利用化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)吸收的操作?；瘜W(xué)吸收應(yīng)滿足的條件： （ 1）反應(yīng)的可逆性； （ 2）較高的反應(yīng)速率。 物理吸收和化學(xué)吸收 吸收的操作費(fèi)用： （ 1）流動(dòng)能耗； （ 2）溶劑能耗； （ 3）解析操作費(fèi)用（此項(xiàng)費(fèi)用最大）。 常用的解析方法：升溫、減壓、吹氣，升溫和吹氣通常同時(shí)進(jìn)行。 （高濃度吸收時(shí)有溫度變化） 吸收操作的經(jīng)濟(jì)特性 氣液兩相的接觸方式 級(jí)式接觸 微分接觸 氣液相平衡 吸收與傳熱的比較 過(guò) 程 傳遞對(duì)象 推動(dòng)力 極 限 傳 熱 熱 量 溫 差 溫度相等 吸 收 物 質(zhì) 不是濃度差 不是兩相濃度相等 原因：氣液相平衡不同于冷熱流體之間的熱平衡。 平衡溶解度 溶解度曲線 亨利定律 Exp e ?Hcp e ?mxy e ?亨利常數(shù)之間的關(guān)系 ， pEm ? ， MHcE ? ， xcc M?， ssmmM MMc?? ?? 。 ssMHE ??討論：（ 1） p 5 atm， H， E與壓力無(wú)關(guān)； p↑， m↓，溶解度 ↑。 （ 2） t↑， E↑， H↑， m↑，溶解度 ↓。 相平衡與吸收過(guò)程的關(guān)系 判別過(guò)程的方向 判別過(guò)程的方向 1） ye＝ ， y＝ ， x＝ ， ye＝ y＝ ，吸收； xe＝ y/＝ x＝ ， 吸收； 2） ye＝ ， y＝ ， x＝ ， ye＝ y＝ ，解吸； xe＝ y/＝ x＝ ， 解吸； 指明過(guò)程的極限 myxxGLHe 11m a x,1 ?????? ，22m i n,2 mxyyGL e ???? ，吸收過(guò)程的極限 計(jì)算過(guò)程的推動(dòng)力 推動(dòng)力：實(shí)際濃度與平衡濃度的偏離程度 。 吸收推動(dòng)力 吸收推動(dòng)力 解吸推動(dòng)力 ? ?? ??????????????cccxxxpppyyyeeee???? ? ?? ??????????????eeeecccxxxpppyyy???? 擴(kuò)散與單相傳質(zhì) 相際物質(zhì)傳遞的步驟 (1)溶質(zhì)由氣相主體擴(kuò)散 至兩相界面； (2)溶質(zhì)在界面上的溶解； (3)溶質(zhì)自界面擴(kuò)散至液 相主體。 總過(guò)程速率取決于單相傳質(zhì)速率。 單相傳質(zhì)機(jī)理：分子擴(kuò) 散和對(duì)流傳質(zhì) （ P7） 氣液傳質(zhì)的步驟 吸收過(guò)程包括三個(gè)步驟： 1）溶質(zhì)由氣相到氣液界面，即氣相內(nèi)傳質(zhì)； 2）溶質(zhì)在相界面溶解，由氣相進(jìn)入液相； 3）溶質(zhì)由氣液界面到液相，即液相內(nèi)傳質(zhì)。 一般而言，第二步界面的溶解過(guò)程阻力很小，容易進(jìn) 行，通常認(rèn)為 氣液界面滿足相平衡關(guān)系 。吸收過(guò)程速率 由氣相和液相內(nèi)的傳質(zhì)速率決定。 物質(zhì)傳遞機(jī)理有： 分子擴(kuò)散 —— 類似于熱傳導(dǎo)； 對(duì)流傳質(zhì) —— 類似于對(duì)流傳熱，一般指流體與相 界面間的傳質(zhì)。 雙組分混合物中的分子擴(kuò)散 費(fèi)克定律 恒溫恒壓下的一維定態(tài)擴(kuò)散 dzdcDJ AABA ??符號(hào)說(shuō)明 （ P8） 分子擴(kuò)散 ??? BAM ccczczcdddd BA ??物質(zhì) A的 擴(kuò)散流必伴有方向相反的 B的擴(kuò)散流。 雙組分混合物 DDD ?? BAAB ABJJ? ? ?擴(kuò)散流 JB與擴(kuò)散流 JA大小相等，方向相反。 常數(shù) 分子擴(kuò)散與主體流動(dòng) 定態(tài)傳質(zhì)，厚度為 δ的靜止氣體層，層內(nèi)各處 p 相等。 cM = cA + cB = cAi + cBi =常數(shù) cA cAi，必有 cB cBi， A、 B反向擴(kuò)散。 分子擴(kuò)散 （ 1）等分子反向擴(kuò)散 當(dāng)液相能以同一速率向界面供應(yīng)組分 B時(shí)， cBi保持定態(tài)。 JA = JB 或 JA + JB = 0 通過(guò)斷面 PQ的凈物質(zhì)量為零。 等分子反向擴(kuò)散 （ 2）單向擴(kuò)散和主體流動(dòng) 吸收中， A被界面液體吸收， B被界阻留，cBi cB，存在 JB ，界面處總壓 p↓，產(chǎn)生微小壓差△ p，促使混合氣體向界面流動(dòng)，產(chǎn)生主體流動(dòng)。 擴(kuò)散流 主體流動(dòng) （ P8） 主體流動(dòng)與擴(kuò)散流 微小 △ p足以造成必要的主體流動(dòng)，各處 p總壓仍可視為相等，即JA = JB依然成立。 分子擴(kuò)散速率方程 凈物流： BAM JJNN ???MBA NNJJ ???? ?A的分子擴(kuò)
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