气体吸收的原理

作者:豪利真人游戏 | 2021-01-24 18:33

  第五章 气体吸收 第一节 概述 第二节 气液相平衡 第三节 分子扩散 第四节 对流传质 第五节 在填料塔低浓度气体吸收过程的计算 第六节 气体解吸 第七节 高浓度气体吸收 §5.1 概述 一. 传质分离过程简介 二. 吸收与传质 三. 物理吸收和化学吸收 四. 吸收与解吸 五. 溶剂的选择 一. 传质分离过程简介 1、传质分离过程的研究对象 ? 混合物的分离是化工类生产 中的重要过程。 ? 混合物的分类: a)非均相混合物,其分离主要 依靠力学的,即质点运动与 流体力学原理进行分离,已 在第三章中进行了讨论; b)均相混合物,其分离特点主 要依靠物质的传递(分子传 递和涡流传递)特性来实现 混合物中各组分的分离。 ? 对b)均相混合物的分离称为 传质分离过程 ? 另外,对干燥和浸取等一类 过程也列入传质分离过程。 如:湿物料的干燥,也是依 靠水分传递到气相来达到分 离目的。 §5.1 概述 2、传质分离过程的分类 ? 平衡分离过程:根据混合物中 诸组分在两相间的平衡分配不 同来实现混合物的分离,这类 方法称为~。例如:蒸馏、吸 收、萃取、吸附、干燥 etc。 ? 速率分离过程:根据混合物中 各组分在某种力场的作用下扩 散速度不同的性质来实现混合 物的分离,这类方法称为~。 例如:气体扩散、电泳、喷嘴 扩散 etc。 ? 在一般化工生产中主要应用平 衡分离过程。 3、根据生产目的来分类 ? 化工生产中遇到的混合物多 种多样的,它们可以是g、l、 s,可以均相,可以非均相, 其中各组分的性质可以相差 很大,也可以是十分相似, 各组分的含量可以相差很大, 也可以相差不大(处一个量 级)分离目的也不尽相同。 ? 一般分为四类: ? 分离:将混合物中各组分完 全分开,得到各个纯组分或 若干种产品。 eg:air----N2 、 O2 、各种稀有气体; 原油----汽油、煤油、柴油etc。 §5.1 概述 ? 提取和回收:从混合物中提 ? 浓缩:将含有组分少的稀溶 取某种或某几种有用的组分。 液增浓,称为~。eg:在医 eg:从矿石中提取有用金属; 药上中成药的提取,可以通 从工厂排放的废料中,回收 过膜过程对此进行浓缩。 有价值的物质,除去污染环 境的物质;另外在医药上中 成药的提取etc。 ? 纯化:除去混合物中少量杂 质。eg:合成氨原料气中含 有CO、 CO2 等有害气体,易 使cat.中毒,现一般采用铜氨 液洗涤法、深冷分离法和甲 4、根据组分在两相间的分配差 大小来分: ? 相配很大:吸收、萃取、浸 取、干燥蒸馏、吸附etc。 其特点为:只须引一股流, 两相接触即可。 烷化法,这些方法在经济性、 ? 相配不大:精馏、回流萃取 选择性等方面都在不同程度 分馏吸附etc。 上存在着缺点,吸附分离, 其特点为:须引两股流,分 特别是PSA方法是新的发展 段形成两相接触。 方向。 §5.1 概述 二. 吸收与传质 1、引子 ? 均相混合物分离特点: 主要 依靠物质的分子、涡流传递特 性来实现混合物中各组分的分 离。 ? 气体混合物分离特点:总是根 据混合物中各组分间某种物理 化学性质差异而进行的。 ? 气体混合物的分离方法: ? 膜分离------主要依靠筛分作 用,尺寸差异 ; ? 精馏---主要依据沸点差异,eg: 空分得到N2和 O2 ; ? 吸附分离------主要依靠筛分 作用,尺寸差异 ;也有络合 作用,eg:Cu+-CO; ? 吸收------主要依靠混合物中 各组分在某种溶剂中的溶解 度的不同得到分离目的。 eg:用水吸收混合气体中的 NH3能使NH3、air加以分离, 并回收NH3 ,其原因为:它 们在水中的溶解度差异很大, 将它们通入水中, NH3很容 易溶解于水中,形成氨水溶 液,而air几乎不溶于水中。 §5.1 概述 2、吸收 ? 定义:气体溶解于液体的过程, 称之为~。 ? 气体吸收在工业及环保中的应 用 ? 回收产品:用洗油(焦化厂 副产品,数十种C、H化合物 的混合物)吸收焦炉煤气中 的苯、甲苯、二甲苯。※有 机合成八大基础原料:三苯、 三稀( 1,3-丁二稀、乙稀、 丙稀)、一萘一炔。 ? 气体净化:合成氨原料气中 含有CO、CO2 、CO2 S、H2 S 等有害气体,易使cat.中毒。 对微量CO、CO2现一般采用铜 氨液洗涤法、深冷分离法和 甲烷化法,但净化度和能耗 高,目前正开发络合变压吸 附(PSA)的技术是‘无热源 技术’,是非常节能的发展 方向。 ? 制备某种气体的溶液: HCl(g)+ H2 O----HCl(L) 3 NO2+ H2O==2HNO3+ NO SO2----- SO3 + H2O--- H2 SO4 一般采用92.5% H2 SO4吸收成 为98% -----105% H2 SO4 。 ? 实际过程往往同时兼有净化 和回收双重目的。 §5.1 概述 3、传质 ? 气体吸收是传质分离过程。 ? 前面提到的传质分离过程中, 重点是要讲述平衡分离过程, 是组分在两相间的分配不同 (平衡)来实现分离。 ? 气体吸收过程包含有组分从 一相到另一相的转移。 ? 过程的推动力为:浓度差?C ? 过程简介 以NH3和air用水吸收为例: ? 示意图如右侧图一所示 ? 过程 1) NH3易溶解于水中, 其浓度为C0,而air难溶于水, 液,而air几乎不溶于水中; 液面处浓度C主体浓度C0,故NH3由 气相主体向气液界面转移;2)界面处 液相中NH3浓度CL 液相主体浓度CL0 , 故在液相中从界面向深处移动; 3) 随着吸收的进行,气相中NH3浓度减 少,液相中NH3浓度增加,推动力?C 减少;4)当气液相达到平衡时, ?C =0, NH3的转移速率=0。 §5.1 概述 ? 气体吸收过程的特点 ? 需加入另一物质,使该物质与 原均相混合物接触构成并存的 两相; ? 判断是否


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