《化工單元操作2》教案

最新《化工單元操作2》教學(xué)設(shè)計(jì).最新《化工單元操作2》教學(xué)設(shè)計(jì)./最新《化工單元操作2》教學(xué)設(shè)計(jì).酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域授課設(shè)計(jì)課題學(xué)習(xí)情境五、吸取操作歸納專(zhuān)業(yè)石油化工生產(chǎn)技術(shù)班級(jí)2011級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班人數(shù)76授課日期周次授課及參照資料1.朱淑艷.化工單元操作.天津大學(xué)初版社,2011陸美娟,張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)初版社.2006授課儀器設(shè)備背投、課件授課地點(diǎn)逸夫授課樓108教室課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo):認(rèn)識(shí)氣體吸取的看法;認(rèn)識(shí)吸取在工業(yè)中的應(yīng)用有哪些;掌握吸取劑的采用原則和方法。能力目標(biāo):能夠?qū)ξ∵^(guò)程有較深的理解;會(huì)依照化工工藝生產(chǎn)需要,采用吸取劑。素質(zhì)目標(biāo):扎實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度;對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的能力;優(yōu)異的團(tuán)隊(duì)合作與創(chuàng)新意識(shí)。。授課要點(diǎn)吸取的分類(lèi)吸取劑的選擇授課難點(diǎn)綜合考慮各個(gè)因素采用一種吸取劑授課難點(diǎn)解決經(jīng)過(guò)多種授課方法并用,舉例讓學(xué)生深入領(lǐng)悟授課方法以PPT顯現(xiàn)、黑板講解相結(jié)合為主,啟示、提問(wèn)、談?wù)摰榷喾N方法相結(jié)合。授課組織及時(shí)間分配授課組織時(shí)間分配(min第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)2第二部分:新課導(dǎo)入3第三部分:新課講解(詳盡時(shí)間分配在授課詳盡實(shí)施過(guò)程中注明90第四部分:課堂小結(jié)3第五部分:部署作業(yè)2授課詳盡推行過(guò)程時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)[組織授課、清點(diǎn)人數(shù)]點(diǎn)名、查察學(xué)生上課出勤情況[顯現(xiàn)“復(fù)習(xí)提問(wèn)”,找學(xué)生回答以下問(wèn)題]試舉例說(shuō)明上學(xué)期學(xué)過(guò)哪些單元操作,各起什么作用。非均相物系怎樣分別,有哪些單元操作設(shè)備?第二部分:新課導(dǎo)入由上面第2問(wèn)的提問(wèn),明確非均相物系的分別主要有沉降法、過(guò)濾分別、離心分別等,但是關(guān)于均相物系(乙醇與水的混雜液、原油、混雜油田氣的分別,可不能夠夠采用上面的機(jī)械操作方法?；卮鹗遣粷M(mǎn)足,那就需要掌握一種特地分別均相物系的分別方法。第三部分:新課講解[顯現(xiàn)課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、涵養(yǎng)目標(biāo)][板書(shū)]一、氣體吸取過(guò)程[表達(dá)]為了分別混雜氣體中的各組分,平常將混雜氣體與某種液體相接觸,氣體中的一種或幾種組分便溶解于液體內(nèi)而形成溶液,不能夠溶解的組分則保留在氣相中,從而實(shí)現(xiàn)了氣體混雜物分其他目的。這種利用各組分溶解度不同樣而分別氣體混雜的操作稱(chēng)為吸取。吸取劑,以S表示;吸取質(zhì)或溶質(zhì),以A表示;惰性組分或載體,以B表示;吸取操作所獲取的溶液稱(chēng)為吸取液(或富液,以A+S表示;被吸取后排出的氣體稱(chēng)為吸取尾氣,主要成分為惰性氣體B。吸取過(guò)程就是吸取質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)入液相的過(guò)程。2min3min15min[提問(wèn)、集體談?wù)揮想一想被吸取后排出的氣體稱(chēng)為吸取尾氣,其主要成分為惰性氣體B,還有沒(méi)有其他組分?[板書(shū)]二、吸取在工業(yè)上的應(yīng)用[表達(dá)](一吸取在工業(yè)中的主要應(yīng)用1.制備液體產(chǎn)品如用水吸取氯化氫氣系統(tǒng)取鹽酸,用水吸取甲醛蒸汽制福爾馬林溶液,用硫酸吸取SO3制濃硫酸等。[提問(wèn)及談?wù)揮工業(yè)發(fā)煙硫酸怎樣制備?2.凈化氣體或精制氣體如用水脫除合成氨原料氣中的CO2,用丙酮脫除石油裂解氣中的乙炔等,其目的是除去氣體中的有害成分,便于工藝氣體在下一工序中順利進(jìn)行。[集體談?wù)揮平常有過(guò)的凈化氣體或精制氣體舉例?3.回收適用物質(zhì)工藝尾氣中含有一些有價(jià)值的物質(zhì),經(jīng)過(guò)吸取能夠?yàn)檫@些物質(zhì)找到新的用途,做到物盡其用。比方用洗油脫除焦?fàn)t氣中苯、甲苯等芳烴的操作。在倡議循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源節(jié)約的今天,經(jīng)過(guò)吸取操作回收物質(zhì)是特別重要的。4.保護(hù)環(huán)境在排放到大氣的工藝尾氣中,可能含有對(duì)人或其他生物有害的物質(zhì),比方硫的化合物、氮的化合物、碳的化合物等。這些物質(zhì)若是不除,將造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。經(jīng)過(guò)吸取,能夠在排放前除去這些有害物,做到達(dá)標(biāo)排放。如用堿液吸取工業(yè)廢氣中SO2、H2S、NO2、HF等。[集體談?wù)揮平常有過(guò)的環(huán)境保護(hù)舉例?(二吸取在工業(yè)中的舉例3min20min12min流程簡(jiǎn)述:合成氨原料氣(含CO230%左右從底部進(jìn)入吸取塔,塔頂噴入乙醇胺溶液。氣、液逆流接觸傳質(zhì),乙醇胺吸取了CO2后從塔底排出,從塔頂排出的氣體中CO2含量可降至0.5%以下。將吸取塔底排出的含CO2的乙醇胺溶液用泵送至加熱器,加熱到130℃左右后從解吸塔頂噴淋下來(lái),與塔底送入的水蒸汽逆流接觸,CO2在高溫、低壓下自溶液中解吸出來(lái)。從解吸塔頂排出的氣體經(jīng)冷卻、冷凝后獲取可用的CO2。解吸塔底排出的含少量CO2的乙醇胺溶液經(jīng)冷卻降溫至50℃左右,經(jīng)加壓仍可作為吸取劑送入吸取塔循環(huán)使用。[板書(shū)]三、吸取的分類(lèi)[表達(dá)](1單組分吸取與多組分吸取(2物理吸取與化學(xué)吸取(3低濃度吸取與高濃度吸取(4等溫吸取與非等溫吸取(5常壓吸取與加壓吸取[集體談?wù)揮各分類(lèi)之間有什么差別?[板書(shū)]四、吸取劑的選擇[表達(dá)]1.溶解度溶質(zhì)在溶劑中的溶解度要大,即在必然的溫度和濃度下,溶質(zhì)的平衡分壓要低,這樣能夠提高吸取速率并減少吸取劑的耗用量,氣體中溶質(zhì)的極限節(jié)余濃度亦可降低。當(dāng)吸取劑與溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響時(shí),溶解度可大大提高。但要使吸取劑循環(huán)使用,則化學(xué)反響必定是可逆的。2.選擇性吸取劑對(duì)混雜氣體中的溶質(zhì)組分要有優(yōu)異的吸取能力,而對(duì)其他組分則應(yīng)不吸取或吸取甚微,否則不能夠直接實(shí)現(xiàn)有效的分別。3.溶解度對(duì)操作條件的敏感性溶質(zhì)在吸取劑中的溶解度對(duì)操作條件(溫度、壓力要敏感,即隨著操作條件的變化,溶解度要顯然的變化,這樣被吸取的氣體組分簡(jiǎn)單解吸,吸取劑再生方便。4.揮發(fā)度操作溫度下吸取劑的蒸汽壓要低,基本不易揮發(fā)。一方面是為了減少吸取劑在吸取和再生過(guò)程的損失,另一方面也是防備在氣體中引入新的雜質(zhì)。5.粘度吸取劑應(yīng)擁有較低的粘度,不易產(chǎn)生泡沫,以改進(jìn)吸取塔內(nèi)流動(dòng)的情況,提高吸取速率,實(shí)現(xiàn)吸取塔內(nèi)優(yōu)異的氣液接觸和塔頂?shù)臍庖悍謩e,降低輸送能耗,減小傳熱、傳質(zhì)阻力。6.化學(xué)牢固性吸取劑化學(xué)牢固性好可防備因吸取過(guò)程中條件的變化而引起吸取劑的變質(zhì)。7.吸取劑腐化性應(yīng)盡可能小,以減少設(shè)備費(fèi)和維修費(fèi)。8.其他所采用的吸取劑應(yīng)盡可能無(wú)毒性、無(wú)腐化性、不易燃易爆、不發(fā)泡、凝點(diǎn)低、價(jià)廉易得等經(jīng)濟(jì)和安全條件。第四部分課后小結(jié)吸取過(guò)程就是吸取質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)入液相的過(guò)程,由于分別對(duì)象、吸取任務(wù)、操作條件等不同樣,工業(yè)吸取流程各樣各樣,比方有吸取解吸結(jié)合流程、單塔吸取流程、多塔串通20min20min3min或并聯(lián)吸取流程、溶劑部分循環(huán)流程等;正確的采用一種合理的吸取劑是吸取可否優(yōu)異完成的保證。2min第五部散部署作業(yè)部署作業(yè)預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容授課反思教研室主任簽字累計(jì)課時(shí)酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域授課設(shè)計(jì)課題學(xué)習(xí)情境五、吸取操作任務(wù)一、吸取過(guò)程的相平衡關(guān)系專(zhuān)業(yè)石油化工生產(chǎn)技術(shù)班級(jí)2011級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班人數(shù)76授課日期周次授課及參照資料1.朱淑艷.化工單元操作.天津大學(xué)初版社,2011陸美娟,張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)初版社.2006授課儀器設(shè)備背投、課件授課地點(diǎn)逸夫授課樓108教室課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo):認(rèn)知趣組成的表示方法掌握氣體在液體中的溶解度能力目標(biāo):熟知相組成;明確吸取解吸的有利操作條件。素質(zhì)目標(biāo):扎實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度;對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的能力;優(yōu)異的團(tuán)隊(duì)合作與創(chuàng)新意識(shí)。。授課要點(diǎn)相組成的表示方法氣體在液體中的溶解度授課難點(diǎn)相組成的表示方法授課難點(diǎn)解決經(jīng)過(guò)多種授課方法并用,舉例、講解讓學(xué)生深入領(lǐng)悟授課方法以PPT顯現(xiàn)、黑板講解相結(jié)合為主,啟示、提問(wèn)、談?wù)摰榷喾N方法相結(jié)合。授課組織及時(shí)間分配授課組織時(shí)間分配(min第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)2第二部分:新課導(dǎo)入3第三部分:新課講解(詳盡時(shí)間分配在授課詳盡實(shí)施過(guò)程中注明90第四部分:課堂小結(jié)3第五部分:部署作業(yè)2授課詳盡推行過(guò)程時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)[組織授課、清點(diǎn)人數(shù)]點(diǎn)名、查察學(xué)生上課出勤情況[顯現(xiàn)“復(fù)習(xí)提問(wèn)”,找學(xué)生回答以下問(wèn)題]物理吸取與化學(xué)吸取的差別?吸取劑的選擇原則有哪些?第二部分:新課導(dǎo)入吸取過(guò)程是氣液兩相間的物質(zhì)傳達(dá)過(guò)程,無(wú)論解析吸取的原理還是進(jìn)行吸取的計(jì)算,都離不開(kāi)氣液相平衡關(guān)系。最直接的作用就是判斷傳質(zhì)過(guò)程可否進(jìn)行以及進(jìn)行的方向和限度。第三部分:新課講解[顯現(xiàn)課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、涵養(yǎng)目標(biāo)][板書(shū)]一、相組成的表示方法[表達(dá)]氣液相平衡定義:是指在必然條件下,氣體溶質(zhì)與液體溶劑充分接觸后,所達(dá)到的相對(duì)牢固的狀態(tài)。(一質(zhì)量分率和摩爾分率(或稱(chēng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)1.質(zhì)量分率質(zhì)量分率是混雜物中某組分的質(zhì)量與混雜物總質(zhì)量的比值,以w表示。若該混雜物的總質(zhì)量為mkg,而其中所含組分A、B、、N的質(zhì)量分別為mA、mB、、mNkg,則各組分的質(zhì)量分率分別為:=AAmwm,=BBmwm,,=NNmwm2.摩爾分率摩爾分率是指混雜物中某組分的千摩爾數(shù)與混雜物總千摩爾數(shù)的比值,以x表示。若該混雜物的總千摩爾數(shù)為nkg,而其中所含組分A、B、、N的千摩爾數(shù)分別為nA、nB、、nNkg,則各組分的摩爾分率分別為:=AAnxn,=BBnxn,,=NNnxn傳質(zhì)計(jì)算中平常用x表示液相的摩爾分率,用y表示氣相的摩爾分率。關(guān)于雙組分混雜物,B組分在液相平和相中的摩爾分率分別為2min3min2min14min1BAyy=-1BAxx=-3.質(zhì)量分率與摩爾分率的換算關(guān)于i組分,有////===∑∑iiiiiiiiiiiinmwMwMxnmwMwM==∑iiiiiiimxMwmxM(二質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度1.質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度是指單位體積混雜物內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量,以ρ表示。若混合物的整體積為Vm3,關(guān)于i組分,有ρ=iimV2.物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度是指單位體積混雜物內(nèi)所含的物質(zhì)的量(用千摩爾數(shù)表示。以c表示。關(guān)于i組分,有=iincV3.質(zhì)量濃度與質(zhì)量分率的關(guān)系由定義知,混雜物的密度ρ即為各組分質(zhì)量濃度的總和,即ρρ===∑∑iiiimmVV===iiiimmwwVV4物.質(zhì)的量濃度與摩爾分率的關(guān)系===iiiinnxcxcVV顯然===∑∑iiiinnccVV5.質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度的關(guān)系ρ===iiiiimnMcMVV(三質(zhì)量比和摩爾比1.質(zhì)量比質(zhì)量比是指混雜物中某組分的質(zhì)量與惰性組分的質(zhì)量之比,以W表示。關(guān)于雙組分(A+B物系,以B為基準(zhǔn),A組分的組成可表示為質(zhì)量比=ABmWm2.摩爾比摩爾比是指混雜物中某組分的千摩爾數(shù)與惰性組分的千摩爾數(shù)之比,14min14min以X表示。關(guān)于雙組分(A+B物系,以B為基準(zhǔn),A組分的組成可表示為摩爾比ABnXn=3.質(zhì)量比與質(zhì)量分率的關(guān)系1====-AAABBBmmwwwWmmwww同樣1=+WwW4.摩爾比與摩爾分率的關(guān)系1====-AAABBBnnxxxXnnxxx1=+XxX5.質(zhì)量比與摩爾比的關(guān)系===AAAABBBBmnMMWXmnMM(四理想氣體混雜物中組成的表示方法關(guān)于氣體混雜物,在壓強(qiáng)不太高、溫度不太低的情況下,可視為理想氣體,則關(guān)于組分A有摩爾分?jǐn)?shù)=AApyp物質(zhì)的量濃度==AAnpcVRT摩爾比==AABBnpYnp[例題]【例5-1】某吸取塔在常壓、25℃下操作,已知原料混雜氣體中含CO229%(體積分?jǐn)?shù),其他為N2、H2和CO(可看作惰性組分,經(jīng)吸取后,出塔氣體中CO2的含量為1%(體積分?jǐn)?shù),試分別計(jì)算以摩爾分率、摩爾比和物質(zhì)的量濃度表示的原料混雜氣和出塔氣體中的CO2組成。解系統(tǒng)可視為由溶質(zhì)CO2和惰性組分組成的雙組分系統(tǒng),以下標(biāo)1、2分別表示入、出塔的氣體狀態(tài)。(1原料混雜氣(入塔氣體摩爾分率:理想氣體的體積分?jǐn)?shù)等于摩爾分?jǐn)?shù),因此10.29=y物質(zhì)的量濃度:由分壓定律知8min10min11101.30.2929.38==?=ppykPa因此31129.380.0119/8.314298===?pckmolmRT摩爾比:1110.29===--yYy(2出塔氣體組成20.01=y===--yYy[板書(shū)]二、氣體在液體中的溶解度[表達(dá)]氨在水中的溶解度20℃下SO2在水中的溶解度從上圖觀察可知,加壓和降溫能夠提高氣體溶質(zhì)在溶劑中的溶解度,因此加壓和降溫有利于吸取操作過(guò)程,而減壓和升溫則有利于解吸操作過(guò)程。[提問(wèn)、集體談?wù)揮想一想為什么低溫高壓有利于吸取、高溫低壓有利于解吸?第四部分課后小結(jié)氣液相平衡中間,兩相的量及組成均不隨時(shí)間的變化而變化,并滿(mǎn)足特定的關(guān)系(相平衡關(guān)系。氣液平衡關(guān)系是研究氣體吸取過(guò)程的基礎(chǔ),該關(guān)系常用氣體在液體中的溶解度、亨利定律、圖表等形式表示。第五部分部署作業(yè)1.部署作業(yè)p53習(xí)題5-125min3min3min2min預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容。授課反思教研室主任簽字累計(jì)課時(shí)酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域授課設(shè)計(jì)課題學(xué)習(xí)情境五、吸取操作任務(wù)一、吸取過(guò)程的相平衡關(guān)系專(zhuān)業(yè)石油化工生產(chǎn)技術(shù)班級(jí)2011級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班人數(shù)76授課日期周次授課及參照資料1.朱淑艷.化工單元操作.天津大學(xué)初版社,2011陸美娟,張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)初版社.2006授課儀器設(shè)備背投、課件授課地點(diǎn)逸夫授課樓108教室課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo):1.掌握亨利定律的含義2.掌握亨利定律三種表達(dá)方法理解氣液相平衡關(guān)系對(duì)吸取操作的意義能力目標(biāo):1.能夠?qū)嗬扇N表達(dá)式熟練應(yīng)用;2.會(huì)依照氣液相平衡講解有關(guān)吸取操作問(wèn)題。素質(zhì)目標(biāo):扎實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度;對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的能力;優(yōu)異的團(tuán)隊(duì)合作與創(chuàng)新意識(shí)。。授課要點(diǎn)亨利定律氣液相平衡關(guān)系授課難點(diǎn)氣液相平衡關(guān)系對(duì)吸取操作的意義授課難點(diǎn)解決經(jīng)過(guò)多種授課方法并用,舉例、講解讓學(xué)生深入領(lǐng)悟授課方法以PPT顯現(xiàn)、黑板講解相結(jié)合為主,啟示、提問(wèn)、談?wù)摰榷喾N方法相結(jié)合。授課組織及時(shí)間分配授課組織時(shí)間分配(min第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)2第二部分:新課導(dǎo)入3第三部分:新課講解(詳盡時(shí)間分配在授課詳盡實(shí)90施過(guò)程中注明第四部分:課堂小結(jié)3第五部分:部署作業(yè)2授課詳盡推行過(guò)程時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)[組織授課、清點(diǎn)人數(shù)]點(diǎn)名、查察學(xué)生上課出勤情況[顯現(xiàn)“復(fù)習(xí)提問(wèn)”,找學(xué)生回答以下問(wèn)題]摩爾比與摩爾分率的關(guān)系?什么叫氣液相平衡?第二部分:新課導(dǎo)入亨利定律是描述互成平衡的氣、液兩相間組成關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它適用于溶解度曲線(xiàn)中低濃度的直線(xiàn)部分。由于相組成有多種表示方法,致使亨利定律有多種形式。:*=A第三部分:新課講解[顯現(xiàn)課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、涵養(yǎng)目標(biāo)][板書(shū)]三、亨利定律[表達(dá)]亨利定律是描述互成平衡的氣、液兩相間組成關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它適用于溶解度曲線(xiàn)中低濃度的直線(xiàn)部分。由于相組成有多種表示方法,致使亨利定律有多種形式。1.p-x關(guān)系當(dāng)總壓不高(一般約小于500kPa時(shí),在必然的溫度下,稀溶液上方溶質(zhì)的平衡分壓與其在液相中的摩爾分率成正比;反過(guò)來(lái),也能夠說(shuō),溶質(zhì)在稀溶液中的平衡摩爾分率與溶液上方氣相中溶質(zhì)的分壓成正比。其數(shù)學(xué)表示式為pEx或*=ApxE亨利系數(shù)E的值隨物系而變化。不同樣物系的亨利系數(shù)是不同樣的,易溶氣體的E值很小,難溶氣體的E值很大;當(dāng)物系一準(zhǔn)時(shí),E隨系統(tǒng)的溫度而變化。平常,溫度高升,E值增大,即氣體的溶解度隨溫度高升而減小。亨利系數(shù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。2.pc-關(guān)系當(dāng)液相組成以物質(zhì)的量濃度表示,而氣相組成仍以分壓表示時(shí),則亨利定律擁有以下2min3min50min形式:*cpH溶解度系數(shù)H的數(shù)值隨物系而變,同時(shí)也是溫度的函數(shù)。H值隨溫度的高升而降低,易溶氣體的H值很大,難溶氣體的H值則很小。關(guān)于稀溶液,H值可由下式近似計(jì)算:0HEMρ=3.yx-關(guān)系若溶質(zhì)在氣相與液相中的組成分別用摩爾分率y與x表示,則亨利定律又可寫(xiě)成以下形式:*ymx=關(guān)于必然的物系,相平衡常數(shù)m是溫度和壓力的函數(shù),其數(shù)值可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。由m值同樣能夠比較不同樣氣體溶解度的大小,m值越大,則表示該氣體溶解度越小。相平衡常數(shù)與亨利系數(shù)的關(guān)系為Emp=4.YX-關(guān)系若溶質(zhì)在液相平和相中的組成分別用摩爾比X、Y表示時(shí),關(guān)于單組分吸取則有(*11mXYmX=+-當(dāng)稀溶液中溶質(zhì)的組成很小時(shí),即X值很小時(shí),(1mX-項(xiàng)很小,可忽略不計(jì),上式可簡(jiǎn)化為*YmX=[例題]含有35%(體積分率CO2的某種氣體與水進(jìn)行充分接觸,系統(tǒng)總壓為101.33kPa、溫度為35℃,試求CO2在液相中的平衡組成*x和*c。解依照分壓定律,可得CO2的分壓為11101.330.3535.47ppy==?=kPa由表5-2查得35℃時(shí)CO2的亨利系數(shù)52.1210E=?kPa(1與氣相組成平衡時(shí)液相的摩爾分率*41535.471.673102.1210pxE-===??(2與氣相組成平衡時(shí)液相物質(zhì)的量濃度由于CO2難溶于水,液相濃度很低,溶液密度可按純水取值,取301000/kgmρ則=,溶解度系數(shù)按式(5-21計(jì)算,即10min4305010002.62110/2.121018HkmolmEMρ-===???·kPa因此==??=?[板書(shū)]四、氣液相平衡關(guān)系對(duì)吸取操作的意義[表達(dá)]1.確定合適的吸取條件同一物系,氣體的溶解度與溫度和壓力有關(guān)。溫度高升,氣體的溶解度減小。因此降低溫度對(duì)吸取有利,但由于低于常溫操作時(shí)需要制冷系統(tǒng),因此工業(yè)吸取多在常溫下操作。當(dāng)吸取過(guò)程放熱顯然時(shí),應(yīng)該采用冷卻措施。壓力增加,氣體的溶解度增加。故增加壓力對(duì)吸取有利,但壓力增高,動(dòng)力耗資就會(huì)增大,對(duì)吸取設(shè)備的要求也會(huì)隨之提高。而且總壓對(duì)吸取的影響相對(duì)較弱。因此,工業(yè)吸取多在常壓下操作,除非在常壓下溶解度太小,或工藝自己就是高壓系統(tǒng),采用加壓吸取。2.判斷過(guò)程進(jìn)行的方向溶質(zhì)分壓為1p的氣相與溶液濃度為1c(或x的液相接觸,溶質(zhì)組分1是由液相向氣相轉(zhuǎn)移?還是由氣相向液相轉(zhuǎn)移?可利用相平衡關(guān)系由1c或x計(jì)算出與其平衡的1p*值,若11pp*>,溶質(zhì)1由氣相向液相傳達(dá),即發(fā)生吸取;11pp*=,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),不發(fā)生凈的物質(zhì)傳達(dá);11pp*<,溶質(zhì)1由液相向氣相傳達(dá),即發(fā)生解吸。也可由氣相分壓1p計(jì)算出與其相平衡的1c*或x*的值,并作出判斷。若11cc*<(或xx*<,發(fā)生吸取;11cc*=(或xx*=,不發(fā)生凈的傳質(zhì);11cc*>(或xx*>,發(fā)生解吸。【思慮題】38min5min想一想當(dāng)氣、液兩相平衡曲線(xiàn)用yx-、YX-、Apx-關(guān)系表示時(shí),怎樣判斷每一狀態(tài)點(diǎn)下的傳質(zhì)方向?[例題]設(shè)在101.3kPa、20℃下,稀氨水的相平衡方程為*0.94yx=,現(xiàn)將含氨摩爾分?jǐn)?shù)為10%的混雜氣體與0.05x=的氨水接觸,試判斷傳質(zhì)方向。若以含氨摩爾分?jǐn)?shù)為5%的混雜氣體與0.1x=的氨水接觸,傳質(zhì)方向又怎樣?解:實(shí)質(zhì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)0.1y=。依照相平衡關(guān)系與實(shí)質(zhì)0.05x=的溶液成平衡的氣相摩爾分?jǐn)?shù)*0.940.050.047y=?=由于*yy>故兩相接觸時(shí)將有部分氨自氣相轉(zhuǎn)入液相,即發(fā)生吸取過(guò)程。同樣,此吸取過(guò)程也可理解為實(shí)質(zhì)液相摩爾分?jǐn)?shù)0.1y=成平衡的液相摩爾分?jǐn)?shù)

0.05x=,與實(shí)質(zhì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)yxm===,*xx>,故兩相接觸時(shí)部分氨自氣相轉(zhuǎn)入液相。同理,當(dāng)以含氨0.05y=的氣相與0.1x=的氨水接觸時(shí),*0.940.10.094y=?=,x==則*yy<或*xx<,部分氨將由液相轉(zhuǎn)入氣相,即發(fā)生解吸。3.確定過(guò)程的推動(dòng)力傳質(zhì)推動(dòng)力以氣相濃度差表示的吸取推動(dòng)力為*YYY?=-(或yyy*?=-,以液相濃度差表示的吸取推動(dòng)力為*XXX?=-(或xxx*?=-等,當(dāng)推動(dòng)力大于0時(shí),發(fā)生吸取過(guò)程,小于0時(shí)發(fā)生解吸過(guò)程,等于0時(shí)兩相平衡。4.判斷吸取操作的難易程度當(dāng)物系的狀態(tài)點(diǎn)落在平衡曲線(xiàn)上方時(shí),發(fā)生吸取過(guò)程。顯然,狀態(tài)點(diǎn)距平衡線(xiàn)的距離越遠(yuǎn),氣、液接觸的實(shí)質(zhì)狀態(tài)偏離平衡狀態(tài)的程度越遠(yuǎn),吸取推動(dòng)力就越大,在其他條件同樣的情況下,吸取越簡(jiǎn)單進(jìn)行;反之,吸取越難進(jìn)行。10min5.指明過(guò)程進(jìn)行的極限如將濃度為1y的混雜氣送入某吸取塔的底部,與自塔頂淋下的溶劑作逆流吸取。即使在塔無(wú)量高、溶劑量很小的情況下,1x也不會(huì)無(wú)量增大,其極限濃度只能是與氣相濃度1y平衡的液相濃度*1x,即*11,max1yxxm==。出塔氣體中溶質(zhì)的濃度也不會(huì)低于與吸取劑入口濃度2x平衡的氣相濃度*2y,即*2,max22yymx==。僅當(dāng)20x=時(shí),2,max0y=,理論上才能實(shí)現(xiàn)氣相溶質(zhì)的全部吸取。第四部分課后小結(jié)利用氣液相平衡關(guān)系,能夠確定在溫度和壓力恒定情況下,若讓溶劑與混雜氣體接觸,溶質(zhì)可否向液相轉(zhuǎn)移?若是溶質(zhì)向液相轉(zhuǎn)移,最后液相中的溶質(zhì)濃度多大?轉(zhuǎn)移的速率是多少?這些問(wèn)題都是能夠一一解決的。第五部分部署作業(yè)部署作業(yè)p53習(xí)題5-2,5-3預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容。3min2min授課反思教研室主任簽字累計(jì)課時(shí)酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域授課設(shè)計(jì)課題學(xué)習(xí)情境五、吸取操作任務(wù)二、吸取速率方程及吸取總系數(shù)專(zhuān)業(yè)石油化工生產(chǎn)技術(shù)班級(jí)2011級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班人數(shù)76授課日期周次授課及參照資料1.朱淑艷.化工單元操作.天津大學(xué)初版社,2011陸美娟,張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)初版社.2006授課儀器設(shè)備背投、課件授課地點(diǎn)逸夫授課樓108教室課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo):1.掌握傳質(zhì)三種基本方式2.認(rèn)識(shí)雙膜理論模型及意義掌握吸取速率方程的表達(dá)方法能力目標(biāo):1.能夠運(yùn)用雙膜理論講解有關(guān)吸取解吸問(wèn)題;會(huì)計(jì)算吸取速率方程。素質(zhì)目標(biāo):扎實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度;對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的能力;優(yōu)異的團(tuán)隊(duì)合作與創(chuàng)新意識(shí)。。授課要點(diǎn)1.傳質(zhì)三種基本方式雙膜理論吸取速率方程授課難點(diǎn)吸取速率方程的不同樣表達(dá)形式授課難點(diǎn)解決經(jīng)過(guò)多種授課方法并用,舉例、分類(lèi)、講解讓學(xué)生深入領(lǐng)悟授課方法以PPT顯現(xiàn)、黑板講解相結(jié)合為主,啟示、提問(wèn)、談?wù)摰榷喾N方法相結(jié)合。授課組織及時(shí)間分配授課組織時(shí)間分配(min第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)2第二部分:新課導(dǎo)入3第三部分:新課講解(詳盡時(shí)間分配在授課詳盡實(shí)90施過(guò)程中注明第四部分:課堂小結(jié)3第五部分:部署作業(yè)2授課詳盡推行過(guò)程時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)[組織授課、清點(diǎn)人數(shù)]點(diǎn)名、查察學(xué)生上課出勤情況[顯現(xiàn)“復(fù)習(xí)提問(wèn)”,找學(xué)生回答以下問(wèn)題]氣液相平衡關(guān)系對(duì)吸取操作的意義?默寫(xiě)亨利定律的三種變通式?第二部分:新課導(dǎo)入吸取過(guò)程近似于傳熱過(guò)程,是溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)過(guò)程。由于溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相是經(jīng)過(guò)擴(kuò)散進(jìn)行的,因此傳質(zhì)也稱(chēng)為擴(kuò)散過(guò)程。第三部分:新課講解[顯現(xiàn)課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、涵養(yǎng)目標(biāo)][板書(shū)]一、傳質(zhì)基本方式[表達(dá)]分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散的共同作用稱(chēng)為對(duì)流擴(kuò)散。工程上指運(yùn)動(dòng)著的流體與相界面之間的傳質(zhì)過(guò)程。對(duì)流擴(kuò)散時(shí),擴(kuò)散物質(zhì)不但靠分子的熱運(yùn)動(dòng),同時(shí)依靠湍流流體的攜帶作用而轉(zhuǎn)移,而且后一種作用是主要的。對(duì)流擴(kuò)散速率比分子擴(kuò)散速率大得多。對(duì)流擴(kuò)散速率主要決定于流體的湍流程度。想一想能舉例說(shuō)明分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散嗎?[板書(shū)]二、雙膜理論[表達(dá)]1.雙膜理論的要點(diǎn)以下W.K.劉易斯和W.惠特曼在1923年提出的雙膜理論,包括以下三個(gè)要點(diǎn)。(1吸取過(guò)程進(jìn)行時(shí),氣、液兩相間存在一個(gè)牢固的相界面(自由界面,相界面的兩側(cè)分別存在著做層流流動(dòng)的氣膜和液膜,膜外才是氣、液相主體。吸取質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式先后經(jīng)過(guò)氣膜和液膜而進(jìn)入液相。由于兩層膜在任何情況下均呈層流,故又稱(chēng)層流膜。兩相流體的流動(dòng)情況僅影響膜的厚度。(2無(wú)論氣、液主體中吸取質(zhì)的濃度可否達(dá)到平衡,相界面上兩相的濃度是互成平衡的。界面上不存在傳質(zhì)阻力。2min3min10min20min(3膜層以外的流體主體中,由于流體的充分湍動(dòng),吸取質(zhì)濃度分布平均,兩相主體中沒(méi)有濃度差,即濃度差全部集中在兩個(gè)膜層中。傳質(zhì)阻力完好集中在這兩個(gè)膜層內(nèi)。因此雙膜理論也叫雙阻力理論。2.雙膜理論表示圖3.雙膜理論的談?wù)撾p膜理論簡(jiǎn)單、直觀,廣泛用于傳質(zhì)過(guò)程解析。但這種理論將復(fù)雜的相際傳質(zhì)過(guò)于簡(jiǎn)單化。隨著傳質(zhì)過(guò)程的增強(qiáng)和對(duì)傳質(zhì)現(xiàn)象的深入研究,發(fā)現(xiàn)雙膜理論關(guān)于兩相界面狀態(tài)和定態(tài)分子擴(kuò)散的假設(shè)都與實(shí)質(zhì)情況有顯然差別;但總傳質(zhì)阻力之和以及界面上不存在傳質(zhì)阻力的論點(diǎn),仍被廣泛采用,是目前吸取裝置設(shè)計(jì)的主要依照。[板書(shū)]三、吸取速率[表達(dá)]1.吸取速率方程吸取速率是指單位時(shí)間內(nèi)在單位相際傳質(zhì)面積上傳達(dá)的溶質(zhì)的量。用AN表示,單位kmol/(m2·s。用下式表示AAGNA=式中AG——單位時(shí)間吸取塔吸取的溶質(zhì)量,kmol/h;A——吸取塔總的吸取面積,m2;AN——吸取速率,kmol/(m2s·。關(guān)于牢固吸取過(guò)程,上述三個(gè)過(guò)程傳達(dá)的溶質(zhì)的量是相等的,而且在數(shù)值上等于吸取速率。吸取速率是反響吸取快慢的物理量,描述吸取速率與吸取過(guò)程推動(dòng)力、吸取過(guò)程阻力間的關(guān)系的數(shù)學(xué)式稱(chēng)為吸取速率方程式。與換熱等其他傳達(dá)過(guò)程同樣,吸取過(guò)程的速率關(guān)系也可用“過(guò)程速率=過(guò)程推動(dòng)力/過(guò)程阻力”的形式表示,或表示為“過(guò)程速率=系數(shù)×推動(dòng)力”的形式。由于吸取的推動(dòng)力能夠用各樣不同樣形式的濃度差來(lái)表示,因此吸取速率方程式也有多種形式。這里主要談?wù)撘阅柋缺硎镜臐舛鹊奈∷俾史匠淌?。氣膜吸取速率方程?AYAiNkYY=-液膜吸取速率方程為(AXiANkXX=-氣相或液相的吸取總速率方程式為(*AYAANKYY=-(*AXAANKXX=-2.吸取總系數(shù)50min膜速率方程式中的推動(dòng)力為主體濃度與界面濃度之差,如(AiYY-和(iAXX-等,而吸取總速率方程式中的推動(dòng)力為氣、液兩相主體濃度之差,如(*AAYY-、(*AAXX-等。以上各式若是寫(xiě)成推動(dòng)力除以阻力的形式,經(jīng)推導(dǎo)可得吸取的總阻力表達(dá)式為11YYXmKkk=+或111XYXKmkk=+這表示,吸取過(guò)程的總阻力也等于各分過(guò)程阻力的疊加,與傳熱過(guò)程頗相似。查一查由于濃度有好多表示方法,因此吸取速率方程有好多形式,再能舉出幾種嗎?有什么規(guī)律?3.影響吸取速率的因素從吸取速率方程式能夠看出,增加吸取系數(shù)、吸取推動(dòng)力即吸取面積,均會(huì)致使吸取速率增加。(1吸取系數(shù)的影響溶解度很大的情況對(duì)溶解度很大的易溶氣體,相平衡常數(shù)m很小,平衡線(xiàn)較平坦。當(dāng)Xk、Yk數(shù)量級(jí)周邊時(shí),1YXmkk,Xmk項(xiàng)很小,可忽略不計(jì),則YYKk?！直硎敬诉^(guò)程液膜阻力很小,吸取總阻力集中在氣膜內(nèi),吸取過(guò)程總阻力≈氣膜阻力。這種氣膜阻力占總阻力主要部分的吸取過(guò)程稱(chēng)為氣膜控制,如,水吸取氨、水吸取氯化氫等。溶解度很小的情況對(duì)溶解度很小的難溶氣體,相平衡常數(shù)m很大,平衡線(xiàn)較陡。當(dāng)Xk、Yk數(shù)量級(jí)周邊時(shí),11XYkmk,1Ymk項(xiàng)很小,可忽略不計(jì),則為XXKk≈,表示此過(guò)程氣膜阻力很小,吸取總阻力集中在液膜內(nèi),吸取過(guò)程總阻力≈液膜阻力。這種液膜占總阻力主要部分的吸取過(guò)程稱(chēng)液膜控制,如水吸取氧。溶解度適中的情況對(duì)溶解度適中的中等溶解度氣體,氣膜阻力和液膜阻力均不能忽略不計(jì),此過(guò)程吸取總阻力集中在雙膜內(nèi),吸取過(guò)程總阻力等于氣膜阻力和液膜阻力之和。這種雙膜阻力控制的吸取過(guò)程速率稱(chēng)雙膜控制,如水吸取二氧化硫。(2吸取推動(dòng)力的影響能夠經(jīng)過(guò)兩種路子增大吸取推動(dòng)力,即提高吸取質(zhì)在氣相中的分壓,或降低與液相平衡的氣相中吸取質(zhì)的分壓。但是提高吸取質(zhì)在氣相中的分壓常與吸取的目的不符,因此應(yīng)采用降低與液相平衡的氣相中吸取質(zhì)的分壓的措施,即選擇溶解度大的吸收劑,降低吸取溫度,提高系統(tǒng)壓力都能增大吸取的推動(dòng)力。(3氣液接觸面積的影響在其他條件同樣的情況下,增大氣液接觸面積有利于吸取速率的提高,因此,增大氣體或液體的分別度、采用比表面積大的高效填料等均為生產(chǎn)中較為常有的增強(qiáng)吸取的方法。[例題]在110kPa壓力下,用清水吸取空氣中的氨。在吸取塔的某截面上氣液兩相組成為0.0309Y=、0.0182X=(以上均為摩爾比,氣膜吸取分系數(shù)(425.5.10/Ykkmolms-=??,液膜吸取分系數(shù)(328.4810/Xkkmolms-=??。操作條件下平衡關(guān)系吻合亨利定律,亨利系數(shù)76.1E=kPa。試判斷過(guò)程控制種類(lèi),提出增強(qiáng)該過(guò)程方法并計(jì)算此截面處吸取速率。解由表5-4知,水吸取氨為氣膜控制過(guò)程。考據(jù)以下。相平衡常數(shù)Emp===氣相吸取總阻力YYXmKkk--=+=+=?+=???其中,氣膜阻力占總阻力的比率為2318.210100%94.8%1.9210=?由計(jì)算知?dú)饽ぷ枇φ伎傋枇Φ慕^大部分,該過(guò)程為氣膜控制。針對(duì)氣膜控制,降低氣膜阻力是有效路子?？珊线m增大氣相流速,以減少氣膜層厚度,達(dá)到增強(qiáng)吸取過(guò)程的目的。氣相吸取總系數(shù)(425.2110/YKkmolms-=??與液相濃度X成平衡的氣相濃度*0.6920.01820.0126YmX==?=該截面吸取速率為(((第四部分課后小結(jié)由于影響因素之間還存在互相限制、互相影響,因此對(duì)詳盡問(wèn)題要作綜合解析,選10min3min擇合適條件。比方,降低溫度能夠增大推動(dòng)力,但低溫又會(huì)影響分子擴(kuò)散速率,增大吸收阻力。又如,將吸取劑噴灑成小液滴可增大氣、液接觸面積,但液滴小,氣液相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度小,氣膜和液膜厚度增大,也會(huì)增大吸取阻力。其他,在采用增強(qiáng)吸取措施時(shí),應(yīng)綜合考慮技術(shù)上的可行性及經(jīng)濟(jì)上的合理性。第五部散部署作業(yè)2min部署作業(yè)p53習(xí)題5-7,5-8預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容。授課反思教研室主任簽字累計(jì)課時(shí)酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域授課設(shè)計(jì)課題學(xué)習(xí)情境五、吸取操作任務(wù)三吸取的物料衡算專(zhuān)業(yè)石油化工生產(chǎn)技術(shù)班級(jí)2011級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班人數(shù)76授課日期周次授課及參照資料1.朱淑艷.化工單元操作.天津大學(xué)初版社,2011陸美娟,張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)初版社.2006授課儀器設(shè)備背投、課件授課地點(diǎn)逸夫授課樓108教室課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo):1.掌握全塔物料衡算式掌握吸取操作線(xiàn)方程掌握吸取劑用量的計(jì)算方法能力目標(biāo):1.會(huì)全塔物料衡算;會(huì)進(jìn)行吸取劑用量的計(jì)算。素質(zhì)目標(biāo):扎實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度;對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的能力;優(yōu)異的團(tuán)隊(duì)合作與創(chuàng)新意識(shí)。。授課要點(diǎn)1.全塔物料衡算吸取操作線(xiàn)吸取劑用量的計(jì)算授課難點(diǎn)吸取劑用量的計(jì)算授課難點(diǎn)解決經(jīng)過(guò)多種授課方法并用,舉例、分類(lèi)、講解讓學(xué)生深入領(lǐng)悟授課方法以PPT顯現(xiàn)、黑板講解相結(jié)合為主,啟示、提問(wèn)、談?wù)摰榷喾N方法相結(jié)合。授課組織及時(shí)間分配授課組織時(shí)間分配(min第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)2第二部分:新課導(dǎo)入3第三部分:新課講解(詳盡時(shí)間分配在授課詳盡實(shí)90施過(guò)程中注明第四部分:課堂小結(jié)3第五部分:部署作業(yè)2授課詳盡推行過(guò)程時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充第一部分:組織授課、清點(diǎn)人數(shù)[組織授課、清點(diǎn)人數(shù)]點(diǎn)名、查察學(xué)生上課出勤情況[顯現(xiàn)“復(fù)習(xí)提問(wèn)”,找學(xué)生回答以下問(wèn)題]雙膜理論的意義?吸取總系數(shù)與膜阻力的關(guān)系?第二部分:新課導(dǎo)入吸取過(guò)程既能夠用填料塔也可用板式塔。在塔內(nèi)氣液兩相可作逆流也可作并流流動(dòng)。在兩相出入口組成同樣的情況下,逆流的平均推動(dòng)力大于并流。逆流時(shí)下降至塔底的液體與方才進(jìn)塔的混雜氣體接觸,有利于提高出塔液體的組成,能夠減少吸取劑的用量;上升至塔頂?shù)臍怏w與方才進(jìn)塔的新鮮吸取劑接觸,有利于降低出塔氣體的含量,可提高溶質(zhì)的吸取率。因此,逆流操作在工業(yè)生產(chǎn)中較為常有。氣液兩相在塔內(nèi)的組成變化則需要經(jīng)過(guò)物料衡算來(lái)解析,這里以連續(xù)接觸的逆流填料塔為主談?wù)撐∵^(guò)程的物料衡算,同時(shí)確定出塔溶液濃度和吸取劑用量及塔截面?zhèn)髻|(zhì)推動(dòng)力的變化情況。第三部分:新課講解[顯現(xiàn)課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、涵養(yǎng)目標(biāo)][板書(shū)]一、全塔物料衡算[表達(dá)]圖中各個(gè)符號(hào)的意義以下:V——單位時(shí)間經(jīng)過(guò)吸取塔的惰性氣體量,kmol(B/s;L——單位時(shí)間經(jīng)過(guò)吸取塔的吸取劑量,kmol(S/s;Y1、Y2——分別為進(jìn)塔和出塔氣體中溶質(zhì)組分摩爾比,kmol(A/kmol(B;X1、X2——分別為出塔和進(jìn)塔液體中溶質(zhì)組分的摩爾比,kmol(A/kmol(S。若無(wú)物料損失,對(duì)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)、出吸取塔物料的吸取質(zhì)作物料衡算,可得式2min3min12min1221VYLXVYLX+=+或((1212VYYLXX-=-一般情況下,進(jìn)塔混雜氣的組成與流量是由吸取任務(wù)規(guī)定了的,若是所用吸取劑的組成與流量已經(jīng)確定,則V、1Y、L及2X皆為已知數(shù),再依照規(guī)定的吸取率,就可以得知?dú)怏w出塔時(shí)應(yīng)有的濃度2Y。即(211YYη=-即(121221111VYYYYYVYYYη--===-這樣即可依已知V、L、2X、1Y、2Y之值而由全塔物料衡算式而求得塔底排出的溶液組成1X。于是在吸取塔底部與頂部?jī)蓚€(gè)端面上的氣、液組成就都稱(chēng)為已知數(shù)。在已知V

、L、2X、1X和1Y的情況下而求算吸取塔的吸取率

η可否達(dá)到了規(guī)定的指標(biāo)。

想一想物料衡算式中用氣體或液體總摩爾流量能夠嗎

?[板書(shū)]二、吸取操作線(xiàn)[表達(dá)]1.逆流吸取操作線(xiàn)操作線(xiàn)與平衡線(xiàn)在塔內(nèi)任取m--m截面與塔底進(jìn)行物料衡算,得11LLYXYXVV??=+-在塔內(nèi)任取m--m截面與塔頂進(jìn)行物料衡算,得22LLYXYXVV??=+-上兩式稱(chēng)為逆流吸取操作線(xiàn)方程式,它表示塔內(nèi)任一截面上的氣相組成與液相組成之間的實(shí)質(zhì)接觸情況,其函數(shù)關(guān)系為直線(xiàn)關(guān)系,直線(xiàn)斜率為/LV,且直線(xiàn)經(jīng)過(guò)B(1X,1YA(2X,2Y兩點(diǎn)。直線(xiàn)AB即為操作線(xiàn)。操作線(xiàn)上的任意一點(diǎn),代表吸取塔內(nèi)某一截面上的氣、液相組成Y及X。端點(diǎn)B代表塔底情況,端點(diǎn)A代表塔頂情況。40min想一想能求出并流吸取的操作線(xiàn)方程嗎?2.并流吸取操作線(xiàn)填料塔內(nèi)氣液兩相并流流動(dòng)時(shí),,氣液進(jìn)、出塔的組成符號(hào)同逆流吸取,若無(wú)物料損失,對(duì)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)、出吸取塔物料的吸取質(zhì)作物料衡算,可得1221VYLXVYLX+=+在塔內(nèi)任取m-m截面與塔底進(jìn)行物料衡算,得21LLYXYXVV??=-???在塔內(nèi)任取m-m截面與塔頂進(jìn)行物料衡算,得12LLYXYXVV=-???上兩式稱(chēng)為并流吸取操作線(xiàn)方程式,它表示塔內(nèi)任一截面上的氣相組成與液相組成之間的實(shí)質(zhì)接觸情況,其函數(shù)關(guān)系也為直線(xiàn)關(guān)系,并流吸取操作線(xiàn)如圖CD線(xiàn)所示,直線(xiàn)斜率為L(zhǎng)V-,必過(guò)塔底組成點(diǎn)D(1X,2Y、塔內(nèi)任一組成點(diǎn)M(X,Y、塔頂組成點(diǎn)C(2X,1Y。3.并、逆流的比較(1尾氣濃度*并2,*逆2,YY<錯(cuò)誤!未找到引用源。,即錯(cuò)誤!未找到引用源。。(2溶液出口濃度錯(cuò)誤!未找到引用源。。(3推動(dòng)力AB為逆流吸取操作線(xiàn),CD為并流吸取操作線(xiàn)。逆流吸取時(shí),各截面上傳質(zhì)推動(dòng)力比較平均;并流吸取時(shí)塔頂端截面推動(dòng)力很大,塔底端截面推動(dòng)力很小。(4吸取面積完成同樣的吸取任務(wù),由于逆流吸取推動(dòng)力大于并流,則逆流所需吸收面積小于并流。(5吸取劑用量依照物料衡算,若辦理襟懷及氣相進(jìn)塔濃度完好同樣,則兩種操作吸取劑用量相等。(6經(jīng)過(guò)能力4.關(guān)于操作線(xiàn)的幾點(diǎn)談?wù)?1吸取操作線(xiàn)由物料衡算導(dǎo)出,與氣液比和塔一端的氣液相組成有關(guān)。與系統(tǒng)的相平衡關(guān)系、吸取速率、操作溫度、操作壓力、相際接觸情況、吸取塔的形式等均沒(méi)關(guān)。(2當(dāng)操作線(xiàn)總是位于平衡線(xiàn)的上方時(shí),傳質(zhì)推動(dòng)力恒大于0,為吸取過(guò)程。(3當(dāng)操作線(xiàn)的端點(diǎn)落到平衡線(xiàn)上時(shí),推動(dòng)力為0,達(dá)到傳質(zhì)過(guò)程的極限,吸取不能夠連續(xù)進(jìn)行。操作線(xiàn)不能夠超越平衡線(xiàn)。(4當(dāng)操作線(xiàn)位于平衡線(xiàn)下方時(shí),為解吸過(guò)程。(5選擇對(duì)吸取質(zhì)溶解度大且選擇性好的吸取劑,提高操作壓力、降低吸取劑的溫度、改物理吸取為化學(xué)吸取等都將使平衡線(xiàn)下移,從而增大吸取推動(dòng)力,提高吸取速率。[板書(shū)]三、吸取劑用量[表達(dá)]1.液氣比操作線(xiàn)斜率/LV稱(chēng)為液氣比,它是吸取劑與惰性氣體摩爾流量之比,反響了辦理單位惰性氣體所需的吸取劑量。1212YYLVXX-=2.最小液氣比關(guān)于必然的分別任務(wù)與分別要求,2X、1Y、2Y、L均恒定,平衡關(guān)系(*YfX=也必然,吸取塔操作線(xiàn)的一個(gè)端點(diǎn)A(2X,2Y固定,另一個(gè)端點(diǎn)B(1X,1Y隨液氣比的變化在1YY=上搬動(dòng)。吸取塔的最小液氣比若減小吸取劑的用量,液氣比減小,操作線(xiàn)向平衡線(xiàn)湊近,傳質(zhì)推動(dòng)力必然減小,所需設(shè)備尺寸增大,設(shè)備花銷(xiāo)增大。當(dāng)吸取劑用量減小到使操作線(xiàn)的一個(gè)端點(diǎn)與平衡線(xiàn)訂交[圖(a中AD線(xiàn)]或在某點(diǎn)相切[圖(b中AD線(xiàn)],在交點(diǎn)(或切點(diǎn)處相遇的氣液兩相組成已達(dá)相平衡狀態(tài),這是理論上吸取液能達(dá)到的最大濃度。此時(shí)傳質(zhì)過(guò)程推動(dòng)力為零,要達(dá)到這一濃度需要無(wú)量大的吸取面積,因此,在實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中無(wú)法完成任務(wù),這是吸取操作的極限情況。此時(shí)吸取劑的用量稱(chēng)為最小吸取劑用量,用minL表示,相應(yīng)的液氣比稱(chēng)為最小液氣比,用(min/LV表示。關(guān)于必然的吸取任務(wù),吸取劑用量存在一個(gè)最低極限,若((min//LVLV便≤,不能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的分別要求。(1一般情況下,平衡線(xiàn)如圖(a所示,則由圖讀出與1Y相平衡的*1X的數(shù)值后,23min用下式計(jì)算最小液氣比12*min12YYLVXX-??=?-??(2若是平衡線(xiàn)呈圖(b所示的形狀,則應(yīng)讀出D點(diǎn)的橫坐標(biāo)1,maxX的數(shù)值,然后按下式計(jì)算:12min1,max2YYLVXX-??=?-??(3若平衡線(xiàn)為直線(xiàn)并可表示為*YmX=時(shí),可寫(xiě)為121min2YYLYVXm-??=???-想一想操作液氣比方果小于吸取劑最小用量對(duì)吸取過(guò)程會(huì)有什么影響?3.吸取劑用量在工業(yè)生產(chǎn)中,吸取劑用量或液氣比的選擇、調(diào)治、控制主要從以下幾方面考慮。(1為了完成指定的分別任務(wù),液氣比不能夠低于最小液氣比。(2為了保證填料層的充分潤(rùn)濕,噴淋密度(單位時(shí)間內(nèi),單位塔截面上所接受的吸收劑量不能夠太小。(3當(dāng)操作條件發(fā)生變化時(shí),為達(dá)到預(yù)期的吸取目的,應(yīng)及時(shí)調(diào)整液氣比。(4合適的液氣比應(yīng)使設(shè)備折舊費(fèi)及操作花銷(xiāo)之和最小。依照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),一般情況下取合適的液氣比為最小液氣比的1.1~2.0倍,即((min/1.12.0/LVLV=[例題]【例5-7】在填料吸取塔中用水沖洗某混雜氣,以除去其中的SO2。已知混雜氣中含SO2為0.09(摩爾分率,進(jìn)入吸取塔的惰性氣體量為37.8kmol/h,要求SO2的吸取率為90%,作為吸取劑的水不含SO2,取實(shí)質(zhì)吸取劑用量為最小用量的1.2倍,操作條件下*10.032X=,試計(jì)算每小時(shí)吸取劑的用量,并求出溶液出口濃度。解氣體入口組成((111/10.09/10.090.099Yyy=-=-=氣體出口組成((2110.099190%0.0099YY-η=?-=吸取劑入口組成20X=惰性氣體摩爾流量37.8/Vkmolh=最小吸取劑用量12*min120.0990.00992.780.0320YYLVXX--??===?--??則5min10min實(shí)質(zhì)吸取劑用量為2272kg/h溶液出口濃度可由全塔物料衡算求得((1212VYYLXX-=-即((VYYXXL-?-=+=+=溶液出口