《化工分离》 化学吸收讲义

Chemical(reactive) Absorption 化学吸收 得鏊4 爬香 ·i

Chemical (reactive) Absorption 化学吸收

Chemical (reactive) Absorption 化学吸收 1.化学吸收与物理吸收的比较( chemical absorption and physical absorption) 2.E( Enhancement factor)的计算方法 1)瞬时反应2)均相快速1级反应 3)均相慢速1级反应4)均相2级反应 5)均相n级反应

2. E（ Enhancement factor）的计算方法 1. 化学吸收与物理吸收的比较( chemical absorption and physical absorption) Chemical (reactive) Absorption 化学吸收 1）瞬时反应 2） 均相快速1级反应 3）均相慢速1级反应 4） 均相2级反应 5）均相n级反应

Purified gas CO CO 2 3 Air Rich solvent Lean solvent

1 2 3 4 CO2 CO2 Lean solvent Air Purified gas Rich solvent

CO2 Purified gas absorbe regener ator

CO2 Purified gas absorber regener ator

Differences between physical and chemical absorption physical chemical Capacity partial pressure not sensitive tor Heat low high Desorb flash low-level steam Remove gas difficulty easy selectively

Differences between physical and chemical absorption physical chemical Capacity partial pressure not sensitive to~ Heat low high Desorb flash low-level steam Remove gas difficulty easy selectively

1.化学吸收与物理吸收的比较 chemical absorption and physical absorption) CO2,用NaOH溶液吸收是不可逆过程,用一乙 醇胺(MEA),二乙醇胺(DEA)是可逆化学 吸收,水是物理吸收。 ①假定反应为不可逆的瞬时反应,②界面传 质采用双膜理论一膜模型③稳态过程,且 其他条件不变

1. 化学吸收与物理吸收的比较 ( chemical absorption and physical absorption) ①假定反应为不可逆的瞬时反应，②界面传 质采用双膜理论—膜模型 ③稳态过程，且 其他条件不变。 CO2 , 用NaOH溶液吸收是不可逆过程，用一乙 醇胺（MEA）, 二乙醇胺（ DEA）是可逆化学 吸收，水是物理吸收

物理吸收时的传质方程:A是溶质(下标A省 去) 气相,NDPG-P1=k(-)=P。=P_推动力 RT 阻力( 液相:N=(C1-C1)=k1(C1-C1) C1-C推动力 阻力(2) Two-film theory

气相：N= ( ) 阻力 推动力 = − = − = − G G i G G i G i G G k p p k p p RT p p y D 1 液相：N= ( ) 阻力 推动力 = − − = − = L i L i L L i L L k C C C C k C C y D 1 ( ) 界面上的相平衡关系—溶解度规律 Ci= H pi (3-40) (1) (2) 物理吸收时的传质方程：A是溶质（下标A省 去) Two-film theory

式中N:通过气液界面的传质通量kmo/(m2s) Da、D1:溶质A分别在气相和液相中的扩散系数,m2/s yG、:气膜和液膜的厚度,m PG、Pi 气相主体和相界面处A的分压,Pa C1、C;:液相主体和相界面处A的浓度kmo/mi k:气相的分传质系数kmol/(m2sPa) k1:液相的分传质系数m/S

式中 N：通过气液界面的传质通量 kmol/（m2·s） DG 、DL ：溶质A分别在气相和液相中的扩散系数，m2 /s yG 、yL ：气膜和液膜的厚度， m pG 、pi ：气相主体和相界面处A的分压， Pa CL 、Ci ： 液相主体和相界面处A的浓度 kmol/m3 kG ：气相的分传质系数kmol/（m2·s·Pa） kL： 液相的分传质系数m/s

pe G G L

§3.2 伴有化学反应的传质过程 质量传递与化学反应同时进行的过程——传质-反应过程，应用领域： 1. 以反应促进传质分离 如化学吸收，反应使混合气体中的 A 变成 C 而得到分离。如沸点非常接近的两种溶剂 混合物的分离。 2. 以传质促进和提高反应 对一些可逆反应，通过及时移出产物而使反应得以向生成物方向移动，有利于目的产 物的生成，传质过程(接触界面)的好坏可以影响反应结果(即产品质量，得率的高低)。如 反应精馏过程。 研究传质—反应过程中最多的是化学吸收，这里介绍的主要也是这方面，其他的方 面因深度和难度大而涉足者少。 §3.2.1 化学吸收中传质过程——反应促进传质分离 1. 化学吸收与物理吸收的比较 主要讨论反应对传质系数或传质速度的影响。 采取的简化手段：①假定反应为不可逆的瞬时反应，②界面传质采用双膜理论—膜模型 ③稳态过程，且其他条件不变。 物理吸收时的传质方程：(下标 A 省去) 气相：N= ( ) D y p p R T k p p p p k G G G i G G i G i G − = − = − = 1 推动力 阻 力 (3-38) 液相：N= ( ) 阻力 推动力 = − − = − = L i L i L L i L L L k C C C C k C C y D 1 ( ) (3-39) 式中 N：通过气液界面的传质通量 kmol/（m 2 ·s） DG 、DL ：溶质 A 分别在气相和液相中的扩散系数，m 2 /s yG 、yL ：气膜和液膜的厚度， m pG 、pi ：气相主体和相界面处 A 的分压， Pa CL 、Ci ： 液相主体和相界面处 A 的浓度 kmol/m3 kG ：气相的分传质系数 kmol/（m 2 ·s·Pa） kL ： 液相的分传质系数 m/s G I L pG pi Ci CL yG yL G’ I’ L’ 图 3.3 膜模型中两相的浓度分布

界面上的相平衡关系—溶解度规律 C: =HE (3) 稀溶液中,H亨利系数,kmo/(m3:Pa) 般溶液中,H统称溶解度系数。 气相至液相的总传质方程:

界面上的相平衡关系—溶解度规律 Ci=Hpi (3) 稀溶液中，H—亨利系数，kmol/（m3·Pa）。 一般溶液中，H统称溶解度系数。 气相至液相的总传质方程：