任务6如何确定吸收剂的用量-化工

化学工业出版社项目五气体吸收任务1：了解气体吸收在化工生产中的应用（1）应用：气体吸收广泛应用于石油化工、无机化工、精细化工、环境保护等部门。（2）目的：①分离混合气体②回收混合气体中有价值的组分③除去有害组分以净化气体④工业废气的治理任务2：了解气体的溶解度（1）溶解度的定义：在一定的温度和压力下，混和气体和液体接触时，气相中的溶质便会向液相转移，而溶于液相中的溶质又会从液相中返回气相。当单位时间内溶于液相中的溶质量与从液相中返回气相的溶质量相等时，达到了动态平衡。这时液相中溶质的浓度称为溶解度。（2）溶解度的影响条件：气体在液体中的溶解度随气、液体的种类、温度、压力均有关系。吸收应用实例用水吸收氮氧化物制取硝酸的化工生产过程：图5-1加压法制稀硝酸吸收流程任务3：认识吸收操作流程1.流程2.吸收过程的分类（1）按有没有化学反应分类：物理吸收，化学吸收（2）按吸收组分的数目分类：单组分吸收，多组分吸收（3）按温度有没有变化分类：等温吸收，非等温吸收任务4：学习吸收操作过程的有关计算•气体吸收能不能进行下去，用平衡理论判断：•【案例1】：在总压为1200kPa、温度为303k的条件下，含CO25%（体积分数）的气体与含CO21.0g/L的水溶液接触，试判断气体混合物中CO2是否被吸收。已知303K时CO2的亨利系数E=1.88×105kPa。任务5：了解影响吸收操作的因素•1.温度•降低温度可以增大气体在液体中的溶解度，有利于气体吸收，吸收过程，可以采用冷却的方法。但是，而温度太低时，吸收剂的黏度增大，使得流体在塔内的流动状况变差，增加输送过程的能耗。另外，如果温度过低，有些液体甚至会有固体结晶析出，影响吸收操作的顺利进行。•2.压力增大压力可以增大气体在液体中的溶解度，有利于吸收的进行，但是过高地增大系统压力，不仅使动力消耗增大，同时对设备强度的要求增加，使得设备费用和操作费用加大。因此，吸收操作通常在常压下进行，但是对于吸收后需要加压的系统，可以在较高压力下进行吸收。3.气流速度吸收塔内气流速度较小时，气体湍动不充分，不利于吸收；反之，气流速度大，气膜变薄，吸收阻力小，有利于吸收，但气流速度过大时，又会造成雾沫夹带甚至液泛，影响吸收的正常进行。因此，应根据实际情况确定适宜的气流速度。4.喷淋密度选择适宜的喷淋密度，以确保填料的充分润湿和良好的气液接触状态。5.吸收剂的选择选择对吸收质溶解度大的吸收剂。任务6：如何确定吸收剂的用量当吸收效果一定，吸收剂用量的多少，可以计算出来。下面通过实例说明。【案例2】：在一填料塔中，用清水来处理空气－丙酮混合气，混合气的体积流量为68kmol/h，已知其中丙酮的体积分数为0.06，出塔气体中丙酮的体积分数为0.012，出塔吸收液中丙酮的摩尔分数为0.02，求所用的吸收剂的用量。•【案例3】：在填料吸收塔中用水吸收某混合气中的SO2。已知混合气中含SO2为9%（摩尔分数），进入吸收塔的惰性气体量为37.8kmol/h，要求SO2的吸收率为90%，作为吸收剂的水中不含SO2，取实际吸收剂用量为最小用量的1.2倍。操作条件下，此系统平衡关系为Y*=30.9X，试计算吸收剂的消耗量及溶液出口浓度。双边交流：1.鱼塘里的鱼，每逢温度下降，就会变得活蹦乱跳；每当天气炎热，就会呆在水里气喘吁吁，甚至会翻塘（鱼儿纷纷跑到水面上呼吸的现象），为什么会出现这种现象？2.大家喜欢喝的碳酸饮料里溶解了一定量的CO2，当我们把瓶子打开时，看到有大量的气泡溢出，为什么同样的液体对CO2的溶解能力会发生变化呢？针对上面生活中常见的现象，请同学们相互讨论，并将你们讨论的结果写下来。任务7：填料层高度的确定•填料层高度的确定有两种方法，传质单元数法和等板高度法，我们用传质单元数法来解决这个问题，即：Z=HOGNOG•【案例4】：在直径为0.8m的填料塔内用洗油吸收焦炉气中的芳烃。混合气中芳烃的体积分数为2%，要求吸收率不低于95%。进入吸收塔顶的洗油中不含芳烃，已知每小时处理的惰性气体的流量是35.6kmol/h，实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍。操作条件下的平衡关系为Y*=0.75X，吸收总系数KYa=0.0088kmol/(m2.s)。求每小时的吸收剂用量及所需的填料层高度。开眼界1.双膜理论（1）双膜理论的基本要点包括：①一个相界面，两个膜②膜层内的分子扩散③在相界面上达到平衡状态2.吸收速率•吸收速率是指单位时间内单位面积上所吸收的溶质的量，用NA表示。吸收速率方程式有下面几种形式：3.影响吸收速率的因素•（1）提高吸收系数：•吸收过程中，要提高气膜控制的吸收速率，关键在于增大气体的流速和湍动程度，减薄气膜层的厚度；要提高液膜控制的吸收速率，关键在于增大液体的流速和湍动程度，减薄液膜层的厚度。对于中等溶解度的气体，则要同时增大气液相主体的流速，减薄气液两个膜层的厚度来增大吸收速率。•（2）增大吸收推动力：•要增大吸收过程的推动力，最好的方法就是降低与液相相平衡的气相分压，采取选择溶解度大的吸收剂、降低吸收温度、提高系统压力等措施。•（3）增大气液接触面积：•通过选用比表面积大的填料可以有效地增大气液接触面积。双边交流•根据双模理论，结合气膜控制和液膜控制条件，回答下列问题：•（1）用水作为吸收剂来吸收合成氨原料气中的二氧化碳，如欲提高其吸收速率，较为有效的措施是什么？•（2）养鱼的过程中，常常在水池中放一个水泵，通过泵的工作使水扬起再回落。这样做能达到什么目的？