化学分离工程吸收学习教案

会计学1化学化学(huxu)分离工程吸收分离工程吸收第一页，共127页。第1页/共126页第二页，共127页。第2页/共126页第三页，共127页。第3页/共126页第四页，共127页。第4页/共126页第五页，共127页。第5页/共126页第六页，共127页。第6页/共126页第七页，共127页。第7页/共126页第八页，共127页。(1)吸收剂不重复利用的装置吸收剂不重复利用的装置 典型典型(dinxng)实例：实例： 氯气吸收氯气吸收第8页/共126页第九页，共127页。(2)减压冷再生流程减压冷再生流程 典型典型(dinxng)实例：实例：CO2吸收吸收-再生再生(3)气提冷再生流程气提冷再生流程(lichng) 典型实例：脱除典型实例：脱除H2S吸收吸收-再生再生第9页/共126页第十页，共127页。(4)间接蒸汽热再生间接蒸汽热再生(zishng)流程流程 典型实例：热钾碱法脱碳流程典型实例：热钾碱法脱碳流程第10页/共126页第十一页，共127页。第11页/共126页第十二页，共127页。(gunjin)(gunjin)，解吸条件也非常，解吸条件也非常重要。重要。n(3) (3) 操作条件操作条件n温度：温度越高，越不温度：温度越高，越不利于吸收；利于吸收；n压力：压力越高，越有压力：压力越高，越有利于吸收。利于吸收。第12页/共126页第十三页，共127页。第13页/共126页第十四页，共127页。第14页/共126页第十五页，共127页。LiGiff第15页/共126页第十六页，共127页。iiLiiiipfxym)1 (lnln20 xRTAHxfiii(3-11)iiLif第16页/共126页第十七页，共127页。iiGixHfiiiCRTHlniieixHpeipifiiMiieicHccHp第17页/共126页第十八页，共127页。)(lnlniiiiGippRTVHxfiiVV GifiV3.3.1 物理物理(wl)溶解时的相平衡溶解时的相平衡第18页/共126页第十九页，共127页。第19页/共126页第二十页，共127页。96. 01 .35029341. 04900200082. 0i)kPa(164082.02000iGipf79. 04900390067. 0i96. 01 .350293)kPa(261067.03900isiGispf第20页/共126页第二十一页，共127页。)(lnsiiGisLippRTVff)mol/m(0857.0350303MVi067. 0)39002000(293314. 80857. 02610lnLif)kPa(2440LifsipLisfGisf第21页/共126页第二十二页，共127页。49. 116402440GiiLiiiiffxym1i第22页/共126页第二十三页，共127页。第23页/共126页第二十四页，共127页。KccccccccKbBAnNmMbBAnNmMbBAnNmMbBAnNmMaaaaa(3-21)aA+bBmM+nNaAKaHAbBAnNmMccccKKKaaa/1bBnNmMAAcKccHpAAAcHp第24页/共126页第二十五页，共127页。MAAccc0(3-26)BAAAcKcHp100AcBAAABAMcccccccK0BAAcKcc10第25页/共126页第二十六页，共127页。 01ABAAcckHp (3-26) 讨论：讨论：1）与物理吸收比较）与物理吸收比较 0,Bck 表观亨利系数表观亨利系数BAckH1比纯物理吸收小比纯物理吸收小 当当 PA恒定时，恒定时，0AC （溶解量增大）（溶解量增大） 2）稀溶液时）稀溶液时 Bck , ，近似为常数近似为常数，pA和和cA的关系仍符合亨利定律，的关系仍符合亨利定律， 0AAcp，亨利系数缩小了，亨利系数缩小了(1+KcB)倍倍 第26页/共126页第二十七页，共127页。-AKcc(3-33)4()2()1(2a0aa0KcKKccKHcHpAABAAAAMAK1cccKM1KcKcAMAAcccc0)1 (2)4()2(a0aa0BAAAcKKcKKccBBcKcKKK11a(3-29)(3-30)第27页/共126页第二十八页，共127页。AABAABAAppcHpRccc1/000(3-36)1()1(RRRKRHcHpAAAA)1()1(00RcRRccRccccKABABBAMAHK/AABBAppcRcc1000AHA(g) ka A(aq) + B(aq) M(aq)第28页/共126页第二十九页，共127页。AHK/第29页/共126页第三十页，共127页。(3-37)AAAcHpAABAppcc100(3-14)第30页/共126页第三十一页，共127页。第31页/共126页第三十二页，共127页。-23-3-23COHCO0CO21ccc-23CO2/-3HCO2/-3HCO0-23CO碳酸钾溶液的起始浓度盐浓度转化为碳酸氢钾的碳酸ccccf第32页/共126页第三十三页，共127页。KccccccccKOHCOCO2HCOOHCOCO2HCOOHCOCO2HCOOHCOCOa2232-32232-32232-322322-3HCOKcKcccOHaCO2HCOCO2-23-321OHaCO2HCOCOCO2-23-322cKKHcccHpOHa21cKKHK-23-32CO2HCOCOcKcpOH2c第33页/共126页第三十四页，共127页。12/2/OKCOCOHCOHCOc22-23-3-3MMcccf2COMOK2M2332COHCOCOccM2332COHCOOK21ccMOKCOCOHCOCOc2-23-23-3-232/1Mccccf-23-3COHCOcc21ccff第34页/共126页第三十五页，共127页。OK22CO2COHCOCO2HCOCO2-23-23-3-23-32)1 ()1 (411MfffKcccKcKcpcccccffKMp142OKCO22OHa21cKHK第35页/共126页第三十六页，共127页。第36页/共126页第三十七页，共127页。322HSOSO0SOccc0SO2c2SOc3HSOc22SO*SOiHp2-3SOHHSOIK第37页/共126页第三十八页，共127页。32HSO0SOccHHSOI*HHSOSO332/cKKHcpi23SOHSOccI*/ KHKicitH0HSOSHSOS333pH1pHpHccc第38页/共126页第三十九页，共127页。HlgpHTBK AlgScit3H03HSOpHH10ccScit3H03HSO32pHHSOSO10cccKpTBAcccp)pH(HSOSOScit3H03HSO3210第39页/共126页第四十页，共127页。citH0131cETEEEccp3213HSO3210HSOSOS2pH AEBE 3第40页/共126页第四十一页，共127页。第41页/共126页第四十二页，共127页。稳态的物理模型稳态的物理模型(mxng)，模，模型型(mxng)直直观，用起来方便。观，用起来方便。第42页/共126页第四十三页，共127页。第43页/共126页第四十四页，共127页。2. 主要问题主要问题 液相微元在界面的停留时间无液相微元在界面的停留时间无法定量获得。法定量获得。 液相微元在气液相界面上的停液相微元在气液相界面上的停留时间不可能留时间不可能(knng)相同。相同。第44页/共126页第四十五页，共127页。界面湍动参数）( )(fSSetst缺点：表面更新率缺点：表面更新率S无法无法(wf)确定，但该理论最完善。确定，但该理论最完善。第45页/共126页第四十六页，共127页。第46页/共126页第四十七页，共127页。)()(AiAggAiAgyAppkyykN)()(AlAilAlAixAcckxxkNckklxpkkgy)()(AeAgGAeAgyAppKyyKN)()(AlAeLAlAexAccKxxKNyAe xAl， xAe yAgpAe cAl， cAe pAg第47页/共126页第四十八页，共127页。bcHpAAAlgGkHkK11GLKHKlgLkkHK111第48页/共126页第四十九页，共127页。glAkkH1gAlkHk11AlGHkK/lLkK很小（易溶气体） AlggGHkkkK很大（难溶气体） AlglLHkkkK第49页/共126页第五十页，共127页。LLGGNHNHhakGHyGOLOLOGOGNHNHhakLHxLaKGHyOGaKLHxOL12yyiGyydyN12xxiLxxdxN12OGyyeyydyN12OLxxexxdxN第50页/共126页第五十一页，共127页。xyykmkK11mxy xyxkmkK111akmGakGaKGxyyakLamkLaKLxyxLGOGHLmGHHLGOLHHmGLHakHakaKlg11GakakHaKlg111L第51页/共126页第五十二页，共127页。ALAAiACCxCCx , , 0 DEAdxdcDNAAldxdCA第52页/共126页第五十三页，共127页。DDAdxdcDNAAlEEAdxdcDNAAl第53页/共126页第五十四页，共127页。EEADDAALdxdCdxdCD)()( A 在膜内的反应量第54页/共126页第五十五页，共127页。的斜率的斜率DEDD 1第55页/共126页第五十六页，共127页。)()(AlAilAiAggAcckppkN)()(AlAeLAeAgGAccKppKNlgGkHkK11lgLkkHK111第56页/共126页第五十七页，共127页。第57页/共126页第五十八页，共127页。第58页/共126页第五十九页，共127页。%20)()(5 . 0lllnlllllDVDak%30)()()( 3 . 55 . 03 . 07 . 1gggggDGdadGpk第59页/共126页第六十页，共127页。第60页/共126页第六十一页，共127页。 吸收剂 ACQ, 303/mmolCsmQA V(m3) 气 A 反应速率Ackr*1 *1k 一级反应速度常数 1.化学反应化学反应(huxu fnyng)可忽略可忽略反应反应(fnyng)量量扩散量扩散量第61页/共126页第六十二页，共127页。反应量扩散量 )(0AAccQVr )(0*1AAAccQcVk AAcck0*11 (QV , 停留时间) 纯溶剂时: 00Ac 1*1k 第62页/共126页第六十三页，共127页。 界面 F 液膜反应量1 (取M10) PA PAi 表示反应在液膜内 cAi cBL 进行完毕 g l 液膜反应(fnyng)量液膜扩散量 第65页/共126页第六十六页，共127页。 M 1 (取 0.110) 界面 表示液膜中的反应与 PA PAi 扩散量相当,反应既在 cAi cBL 液膜中进行又扩散到 cAL 液相主体中进行. 第66页/共126页第六十七页，共127页。 M pA 表示在液膜中的 pAi cBL 某个面反应完成 cAi g l 第67页/共126页第六十八页，共127页。n其中，其中，y2ey2e为气相为气相出口处与吸收剂中出口处与吸收剂中x2x2平衡的气相浓度。平衡的气相浓度。%100121*yyyAeyyyy2121GLx2y2y1x1第68页/共126页第六十九页，共127页。GLx2y2y1x1GLx1y1y2x2GLx1y1y2x2GLx1y1y2x2LG逆流逆流(nli)并流并流错流错流全混流全混流第69页/共126页第七十页，共127页。bmxye)()(ln1ln122112211OGbmxybmxyByyyyBNee)(2121bmxyyy)()(2121xxLyyGmGLA AB11第70页/共126页第七十一页，共127页。1/1ln1OGABNABNBNOGOG/1)exp(1)exp(第71页/共126页第七十二页，共127页。第72页/共126页第七十三页，共127页。)1ln(111ln1OGBBBBN)exp(1 1OGBNB第73页/共126页第七十四页，共127页。第74页/共126页第七十五页，共127页。第75页/共126页第七十六页，共127页。第76页/共126页第七十七页，共127页。第77页/共126页第七十八页，共127页。)()(2121xxLyyG2121xxyyGLbmxye12121221min/)(xmbyyyxxyyGLe对并流吸收，情对并流吸收，情况况(qngkung)又如何？又如何？第78页/共126页第七十九页，共127页。GLx2y2y1x1GydhGy-d(Gy)Lx+d(Lx)Lx第79页/共126页第八十页，共127页。hSxxaKLxexd)()(d21)()(xxexxxaKSLxdhGLx2y2y1x1GydhGy-d(Gy)Lx+d(Lx)LxhSyyaKGyeyd)()(-d12)()(dyyeyyyaKSGyh21)(d)(OLOLxxexxxxaKSLNHh12)(d)(OGOGyyeyyyyaKSGNHh第80页/共126页第八十一页，共127页。第81页/共126页第八十二页，共127页。)1 (xLL)1 (yGGyyGyyGyyGGy1d)1 (d1d)(d2xxLxyLxxLLx1d)1 (d1d)(d212)()1 (dyyeyyySyaKyGh21)()1 (dxxexxxSxaKyLh第82页/共126页第八十三页，共127页。)1/()1ln()1 ()1 ()1 (eemyyyyy1212)1)(1 (d)1 ()1 ()1)(1 ()1 (d)1 (yyemmyyyemymyyyySyaKGyySyaKyyGh)1/()1ln()1 ()1 ()1 (eemxxxxx2121)1)(1 (d)1 ()1 ()1)(1 ()1 (d)1 (xxemmxxxemxmxxxxSxaKLxxSxaKxxLh)1/()1/(22222xxLGxxLyGy(3-279)第83页/共126页第八十四页，共127页。第84页/共126页第八十五页，共127页。 吸收剂 尾气 L0,l0 G1,g1 1 gN-1 N-1 N gN lN-1 原料气 富液 GN+1,gN+1 LN,lN g=Gy l=Lx AlmGLlg/ y=mx lg,v 吸收塔v 用 表示任一组分(zfn)i的气 相和液相流率；v A定义为吸收因子GmLA第85页/共126页第八十六页，共127页。N-1 级到塔顶级到塔顶: NNNNNAglllgg)(1111 N-2 级到塔顶级到塔顶: 1121211)(NNNNNAglllgg )(1112NNNNNNNAAAgAAll 塔顶塔顶: 111Agl NNNAlg/ 吸收剂 尾气 L0,l0 G1,g1 1 gN-1 N-1 N gN lN-1 原料气 富液 GN+1,gN+1 LN,lN 111 -N/NNAlg第86页/共126页第八十七页，共127页。 逐级代入消去逐级代入消去 l: )(32211NNNNAAAAAAAgl 全塔对全塔对 i 组分做物料衡算组分做物料衡算: 11gglNN 两式合并两式合并: ANgg11 A 未吸收率未吸收率 其中其中:1121NNNAAAAAA 假定：假定：eNAAAA21 eNeNeeAyyyyAA1111111 (3-294) 第87页/共126页第八十八页，共127页。)(21)(21)(2110111101NNNNNNTTTTTGGGGGLLLLL mGLAe 第88页/共126页第八十九页，共127页。 5 . 025. 0) 1(211AAANe (3-302) NNNNGmLA 1111GmLA 第89页/共126页第九十页，共127页。 ALmGSexNxexxNeSeSssNll1111111111 S 解吸因子 s 未解吸率 Se 平均解吸因子 富液富液 LN+1 再生气再生气 lN+1 GN，gN N 1 提馏气提馏气 贫液贫液 G0,g0 L1,l1 第90页/共126页第九十一页，共127页。当 00l ANgg11 00l )1 (011sANlgg 00l第91页/共126页第九十二页，共127页。 eeAeNeeAAAANAAln1/ )11ln(111 (3-295) 查图 3-42 N=f (eAA,) 实际板： )11(1ln1/ )11ln(AEAANMVA （3-296） (1)理论理论(lln)板板N第92页/共126页第九十三页，共127页。 首先求最小液气比min)(GL 111NeeAAA 当 N 及L/mG1时，minmin)(1)(1keAGmLA )1 ()(minAkkmGL min)(0 . 22 . 1)(GLGL 2/ )(2/ )(110GGGLLLNN L0 第93页/共126页第九十四页，共127页。第94页/共126页第九十五页，共127页。 富液 LN+1 再生气 xN+1 GN，yN N 1 提馏气 贫液 G0,y0 L1,x1 未解吸量未解吸量 sNll11 （3-297） 未解吸率未解吸率 eNeNeesxxxxSS1111111 （3-298） 解吸因子解吸因子 ALmGS1 （3-299） 第95页/共126页第九十六页，共127页。 ),(esSfN 查图3-42 1ln)1 (ln111esseNeesSSNSS 第96页/共126页第九十七页，共127页。 )(21)(21)(0 . 25 . 1)()1 (1)(110minminNNskkLLLGGGLGLGmLG 111NeesSS第97页/共126页第九十八页，共127页。AkNNxTPyG,011iNNixLLyGN,0, 11,NminGLNkmAk)1 ()(minAkkmGLAkAk第98页/共126页第九十九页，共127页。min) 22 . 1 (GLGLikkikimmmGLmGLAA11iikkiGmLmmAAkkGmLA AkkA，N111NiiAiAAeeAeAAANln1/ )11ln(第99页/共126页第一百页，共127页。0, 0il)(110GGLLNNNNNLlggx011igG, 111, 1, 1Ggyii2/ )(2/ )(110GGGLLLNNAiiNigg , 11第100页/共126页第一百零一页，共127页。第101页/共126页第一百零二页，共127页。第102页/共126页第一百零三页，共127页。第103页/共126页第一百零四页，共127页。第104页/共126页第一百零五页，共127页。混合物混合物（气、液、固）（气、液、固）分分 离离 过过 程程产品产品1产品产品2产品产品n能量分离剂能量分离剂 ESA物质分离剂物质分离剂 MSA1.1 1.1 概概 述述第105页/共126页第一百零六页，共127页。Kidney: the perfect ultrafilter肾小肾小球球静脉静脉(jngmi)动脉动脉(dngmi)输尿管输尿管第106页/共126页第一百零七页，共127页。第107页/共126页第一百零八页，共127页。（一）分离过程（一）分离过程(guchng)的分类的分类级数级数(j sh)：相态相态：有无传质发生有无传质发生：单级、多级单级、多级固固固、固固、固液、固液、固气、气气、气液、液、液液液、气液、气气气机械分离、传质分离机械分离、传质分离处理两相以上的混合物处理两相以上的混合物如过滤、沉降、离心分离等。如过滤、沉降、离心分离等。处理均相混合物处理均相混合物第108页/共126页第一百零九页，共127页。按物理化学原理的不同按物理化学原理的不同(b tn)(b tn)，传质分离可分为：，传质分离可分为：（二）传质（二）传质(chun zh)分离过程的分类分离过程的分类平衡平衡(pnghng)(pnghng)分离分离过程：过程：速率分离过程速率分离过程：借助分离剂使均相混合物变成两相系统，再利用混借助分离剂使均相混合物变成两相系统，再利用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配合物中各组分在处于相平衡的两相中的不等同分配而实现分离。而实现分离。在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差异实差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。现分离。如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。第109页/共126页第一百一十页，共127页。过程名称过程名称原原 料料分离剂分离剂产产 品品分离原理分离原理蒸发蒸发蒸馏蒸馏吸收吸收萃取萃取结晶结晶吸附吸附干燥干燥浸取浸取离子交换离子交换液体液体液体液体气体气体液体液体液体液体气体或液体气体或液体湿物料湿物料固体固体液体液体热热热热不挥发性液体不挥发性液体不互溶液体不互溶液体冷或热冷或热固体吸附剂固体吸附剂热热溶剂溶剂固体树脂固体树脂液体液体+蒸汽蒸汽液体液体+蒸汽蒸汽液体液体+气体气体液体液体+液体液体液体液体+固体固体固体固体+液体或气体液体或气体固体固体+蒸汽蒸汽固体固体+液体液体液体液体+固体固体蒸汽压不同蒸汽压不同蒸汽压不同蒸汽压不同溶解度不同溶解度不同溶解度不同溶解度不同过饱和过饱和吸附力不同吸附力不同湿组分蒸发湿组分蒸发溶解度不同溶解度不同离子的可交换性离子的可交换性第110页/共126页第一百一十一页，共127页。过程名称过程名称原原 料料分离剂分离剂产产 品品分离原理分离原理气体扩散气体扩散热扩散热扩散电渗析电渗析电泳电泳反渗透反渗透超过滤超过滤气体气体气体或液体气体或液体液体液体液体液体液体液体液体液体压力梯度和膜压力梯度和膜湿度梯度湿度梯度电场和膜电场和膜电场电场压力梯度和膜压力梯度和膜压力梯度和膜压力梯度和膜气体气体气体或液体气体或液体液体液体液体液体液体液体+液体液体液体液体+液体液体 多孔膜中扩散的速多孔膜中扩散的速 率差异率差异 热扩散速率差异热扩散速率差异 膜对不同离子的选择膜对不同离子的选择性渗透性渗透 胶质在电场下的迁胶质在电场下的迁移速率差异移速率差异 溶质溶解度与溶剂溶质溶解度与溶剂在膜中的扩散速率在膜中的扩散速率 分子大小差异分子大小差异第111页/共126页第一百一十二页，共127页。2. 分离分离(fnl)过程的地过程的地位位炼油、石油化工：石油炼制工业通过炼油过程把原油加工为汽油、喷气燃料、煤油、汽油、燃料油、润滑油、石蜡油、石油沥青、石焦油和各种石油化工原料等；石油化学工业以上述原料生产种类极多、范围极广的各种化学品，例如塑料(slio)、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染料等；炼油和石油化工过程紧密结合，各种分离操作是其生产过程必不可少的组成部分。第112页/共126页第一百一十三页，共127页。C8烃的分离等。烃的分离等。第113页/共126页第一百一十四页，共127页。离技术有用武之地。第114页/共126页第一百一十五页，共127页。第115页/共126页第一百一十六页，共127页。n污染物处理污染物处理第116页/共126页第一百一十七页，共127页。2211/jijiijxxxx第117页/共126页第一百一十八页，共127页。1ij1ij组分(zfn)i富集于2相，而组分(zfn)j富集于1相 一般组分i、j的选择(xunz)，使得ij大于1 第118页/共126页第一百一十九页，共127页。AAAxp/BBBxp/BABABAABxxyy/BABABAABxxyykk/AAAxyk/BBBxyk/第119页/共126页第一百二十页，共127页。第120页/共126页第一百二十一页，共127页。第121页/共126页第一百二十二页，共127页。第122页/共126页第一百二十三页，共127页。第123页/共126页第一百二十四页，共127页。第124页/共126页第一百二十五页，共127页。第125页/共126页第一百二十六页，共127页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第126页/共126页第一百二十七页，共127页。