化工原理課件吸收第1頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一1.根據(jù)溶質(zhì)與溶劑是否反應(yīng)：物理吸收和化學(xué)吸收2.根據(jù)熱效應(yīng)：非等溫吸收和等溫吸收3.根據(jù)被吸收溶質(zhì)的數(shù)目：單組分吸收和多組分吸收4.根據(jù)操作壓力：常壓吸收和加壓吸收5.根據(jù)溶質(zhì)的濃度不同：低濃度吸收和高濃度吸收本章主要研究：常壓、等溫、填料塔中單組分、低濃度物理吸收9.1.2吸收操作分類第2頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一水粗苯水直接蒸汽焦?fàn)t煤氣脫苯煤氣貧油富油吸收塔解吸塔換熱器冷卻器冷卻-冷凝器吸收液貯槽脫吸液貯槽圖9-1從焦?fàn)t煤氣中回收粗苯的流程示意圖9.1.3吸收的流程第3頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一gasinletliquidoutletgasoutletliquidinletⅢⅠⅡ圖9-2a氣液逆流串聯(lián)1.氣液流向2.多塔吸收9.1.3吸收的流程第4頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一gasinletliquidoutletgasoutletliquidinletⅢⅠⅡ圖9-2b氣體串聯(lián)、液體并聯(lián)2.多塔吸收3.加壓吸收：p↑，有利于吸收；p↓，有利于解吸4.關(guān)于脫吸（解吸）9.1.3吸收的流程第5頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一吸收劑應(yīng)具有的特點(diǎn)：溶解度：大敏感性：好選擇性：好蒸汽壓：低（不易揮發(fā)，減少溶劑損失，避免在氣體中引入新的雜質(zhì)）粘度：低（利于傳質(zhì)及輸送）比熱：?。ㄔ偕鷷r(shí)耗熱量?。┌l(fā)泡性：低（以免過分限制氣速而增大塔的體積）腐蝕性：低（減少設(shè)備費(fèi)和維修費(fèi)）安全性：好（避免易燃易爆）經(jīng)濟(jì)性：易得到易再生T↓、p↑，，有利于吸收；T↑、p↓，有利于解吸9.1.4溶劑選擇第6頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一9.2.1吸收相平衡關(guān)系1、溶解度曲線pA↓，cA↑，NA↓，當(dāng)→0時(shí)，推動(dòng)力→0，cA→

cA*，氣液相平衡溶解度單組分物理吸收，變量：p、T、pA、cA三個(gè)組分：溶質(zhì)A、溶劑S、惰性氣體B兩個(gè)相：氣相、液相自由度數(shù)：F=C-φ+2=3-2+2=3T，p一定或9.2吸收基本理論第7頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一T=273KNH3SO2CO2O2溶解度曲線氣體O2CO2SO2NH3n3210圖9-3293K下幾種氣體在水中的溶解度曲線（1）T、pA相同時(shí)，不同氣體溶解度區(qū)別很大：難溶氣體：O2、CO2易溶氣體：NH3中等溶解度：SO2（2）在低濃度范圍內(nèi)，可將溶解度曲線看作直線：溶解度系數(shù)，kmol/(m3.Pa)（9-3）與氣相溶質(zhì)分壓pA成平衡關(guān)系的液相中溶質(zhì)的濃度9.2.1吸收相平衡關(guān)系第8頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一2、亨利定律（Henrylaw）——適用稀溶液與液相溶質(zhì)濃度cA成平衡關(guān)系的氣相中溶質(zhì)的分壓亨利系數(shù)，Pa（9-5）H

↑，E↓，越易溶。E=f(T)p↑，H↑，E↓，有利于吸收T

↑，H↓，E↑H=f(T)：一般p的影響可忽略E=f(T,c):E=c/Hm=f(T,p,c):m=E/p=c/(Hp)（9-7）與液相摩爾分率xA成平衡的氣相摩爾分率相平衡常數(shù)，無因次，m=E/p9.2.1吸收相平衡關(guān)系第9頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一摩爾比表示相平衡關(guān)系若m=1或稀溶液，XA很小，則9.2.1吸收相平衡關(guān)系第10頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一3、應(yīng)用（1）判斷傳質(zhì)方向:

y*=mxx*=y/m若y>y*，吸收過程若x>x*，解吸過程

y=y*，平衡過程x=x*，平衡過程

y<y*，解吸過程x<x*，吸收過程（2）傳質(zhì)推動(dòng)力吸收：y-y*>0[y–x（不是傳質(zhì)推動(dòng)力，因?yàn)椴煌?]

x*-x>0

,pA-pA*>0，cA*-cA>0解吸：y*-y>0，x-x*

>0，pA*-pA>0，cA-cA*>0

（3）確定傳質(zhì)過程極限y-y*>0為吸收過程，x↑，當(dāng)x

→x*時(shí)，達(dá)到最大9.2.1吸收相平衡關(guān)系第11頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一例9.1：已知在總壓101.3kPa及溫度20℃下，液相中氨的摩爾濃度為0.582kmol/m3，氣相中氨的平衡分壓為800Pa，若在此濃度范圍內(nèi)的相平衡關(guān)系符合亨利定律，試求其H、E、m之值。例9.3：在總壓1200kPa、溫度303K下，含CO25%（體積分?jǐn)?shù)）的氣體與含CO2為1.0g/L的水溶液相遇，問：會(huì)發(fā)生吸收還是脫吸？以分壓差表示的推動(dòng)力有多大？若要改變其傳質(zhì)方向可采取哪些措施？9.2.1吸收相平衡關(guān)系第12頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一雙膜理論的三個(gè)基本要點(diǎn)：（twofilmtheory）（1）氣液兩相傳質(zhì)阻力集中在一定厚度的膜內(nèi)；（2）在膜內(nèi)只有分子擴(kuò)散，沒有渦流擴(kuò)散；（3）相界面處pi、ci符合相平衡關(guān)系，即相界面的傳質(zhì)阻力為零。距離zp或c組成氣相主體液相主體相界面氣膜液膜傳質(zhì)方向圖9-4氣液相界面兩側(cè)的濃度分布（雙膜模型）9.2.2氣體吸收傳質(zhì)速率方程第13頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一氣相：氣相傳質(zhì)推動(dòng)力液相：液相傳質(zhì)推動(dòng)力穩(wěn)態(tài)下：9.2.2氣體吸收傳質(zhì)速率方程距離zp或c組成氣相主體液相主體相界面氣膜液膜傳質(zhì)方向圖9-4氣液相界面兩側(cè)的濃度分布（雙膜模型）第14頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一0EPQI相平衡線圖9-5氣液相界面組成的圖解pi=f(ci)9.2.2氣體吸收傳質(zhì)速率方程第15頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一1、以pG-pL*為推動(dòng)力表示的總傳質(zhì)速率方程（9-18）以分壓差表示推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s·Pa）液膜中的傳質(zhì)阻力氣膜中的傳質(zhì)阻力（9-16）以分壓差表示的氣液兩相總推動(dòng)力（9-17）9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第16頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一2、以cG*

-cL為推動(dòng)力表示的總傳質(zhì)速率方程以濃度差表示的氣液兩相總推動(dòng)力（9-20a）（9-20）（9-21）以濃度差表示推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s·Pa）氣膜中的傳質(zhì)阻力液膜中的傳質(zhì)阻力9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第17頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一掌握：上式適用條件（稀溶液、雙膜理論的3個(gè)要點(diǎn)）（9-21）9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第18頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一3、以摩爾分率表示氣、液組成的傳質(zhì)速率方程y、yi——?dú)庀嘀黧w中及相界面上的溶質(zhì)摩爾分率；ky——以摩爾分率差為推動(dòng)力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2.s)氣相：（9-26）（9-25）液相：（9-28）（9-27）x、xi——液相主體及相界面上的溶質(zhì)摩爾分率；kx——以摩爾分率差為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2.s)

9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第19頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一

y*——與液相組成x呈平衡的氣相組成，摩爾分率；x*——與氣相組成y呈平衡的液相組成，摩爾分率；Ky、Kx——以氣相、液相摩爾分率差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2.s)。（9-29）同理（9-30）9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第20頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（9-31）（9-32）9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第21頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一4、總傳質(zhì)速率方程的分析0EPQIGL圖9-6傳質(zhì)推動(dòng)力圖示

p’掌握：1.線段PL、PG意義2.P、P’點(diǎn)位置意義9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第22頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（1）易溶氣體（氣膜控制）H↑，1/（HkL）↓，1/kG>>1/（HkL），KG≈kG0EPI（a)氣膜控制

9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第23頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（2）難溶氣體（液膜控制）H↓，H/kG↓，

H/kG<<1/kL，KL≈kL0EP（b）液膜控制

9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第24頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（3）中等溶解度氣體（雙膜控制）（4）解吸的傳質(zhì)速率方程9.2.2.1相平衡關(guān)系符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第25頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（1）易溶氣體（氣膜控制）（2）難溶氣體（液膜控制）（3）中等溶解度氣體（雙膜控制）作圖xi，yiNA9.2.2.2相平衡關(guān)系不符合亨利定律的總傳質(zhì)速率方程第26頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一

傳質(zhì)速率方程的表達(dá)形式很多，要注意傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)推動(dòng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系：（1）傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力表示方式之間必須對(duì)應(yīng)；（2）各傳質(zhì)系數(shù)的單位和對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)；（3）傳質(zhì)阻力的表達(dá)形式必須與傳質(zhì)推動(dòng)力的對(duì)應(yīng)。9.2.2.3傳質(zhì)速率方程小結(jié)第27頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一例9-4：已知p=310kPa，ky=1.07×10-2kmol/m2.h，ky=22kmol/m2.h，p=10.67×103

x(相平衡關(guān)系）求：（1）Ky、Kx、KG、KL。

（2）以氣相摩爾分率差作為推動(dòng)力的總傳質(zhì)阻力、氣相分傳質(zhì)阻力、液相分傳質(zhì)阻力；以液相摩爾分率差作為推動(dòng)力的總傳質(zhì)阻力、氣相分傳質(zhì)阻力、液相分傳質(zhì)阻力。（3）總傳質(zhì)速率，液相主體濃度0.005kmol/m3，氣相分壓60kPa。例題第28頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一已知：處理氣量及初、終濃度、相平衡關(guān)系求：（1）溶劑的用量及吸收液濃度（2）填料塔的填料層高度（3）吸收塔塔徑9.3吸收（或解吸）塔的計(jì)算圖9-8吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端第29頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一Ga、Gb——組分(A+B)出塔、入塔氣體流率，kmol(A+B)/(m2.s);La、Lb——組分(A+S)入塔、出塔液體流率，kmol(A+S)/(m2.s);G、L——通過塔任一截面的氣、液流率，kmol/(m2.s);ya、yb——出塔、入塔氣體組成的摩爾分率,kmolA/kmol(A+B);xa、xb——入塔、出塔液體組成的摩爾分率,kmolA/kmol(A+S);x、y——通過塔任一截面的氣、液組成。圖9-8吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端9.3.1吸收塔的物料衡算與操作線方程第30頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一圖9-8吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端（9-35）（9-36）全塔物料衡算：（9-37）9.3.1吸收塔的物料衡算與操作線方程第31頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一圖9-8吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端（9-38）或（9-38a）塔頂與任一截面間的物料衡算：塔底與任一截面間的物料衡算：（9-39）或（9-39a）9.3.1吸收塔的物料衡算與操作線方程第32頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一ERQBPA0YXYbYaYXaXXb圖9-9摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線（9-38a）（9-39a）操作線方程：9.3.1吸收塔的物料衡算與操作線方程第33頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一用摩爾比表示的傳質(zhì)速率方程：以氣相摩爾比差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，

kmol/(m2.s)

以液相摩爾比差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，

kmol/(m2.s)

當(dāng)為低濃度吸收時(shí)，GB≈G，LS≈L，Y≈y，X≈x，式（9-38）與（9-38a）可改寫成（9-42）或（9-42a）9.3.1吸收塔的物料衡算與操作線方程第34頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一并流操作的吸收塔XEA0YYbYaXaXbB9.3.1吸收塔的物料衡算與操作線方程第35頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一CB1ERQBPA0最小液汽比（Limitinggas-liquidratio）圖9-9摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線9.3.2吸收劑用量的確定第36頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一CB1ERQBPA0圖9-9摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線總費(fèi)用=設(shè)備費(fèi)+操作費(fèi)（LS/GB）↑，操作線斜率↑，傳質(zhì)推動(dòng)力↑，塔高（填料層高度）↓，操作費(fèi)用↑，設(shè)備費(fèi)用↓；（LS/GB）↓，操作線斜率↓，傳質(zhì)推動(dòng)力↓，塔高（填料層高度）↑，操作費(fèi)用↓，設(shè)備費(fèi)用↑；9.3.2吸收劑用量的確定第37頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一討論：1、相平衡關(guān)系符合亨利定律時(shí)，Xb*=Yb/m當(dāng)Xa=0時(shí)，2、若為低濃度氣體吸收（如無特別說明以后均為低濃度氣體吸收）9.3.2吸收劑用量的確定第38頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一定義：吸收因子（因數(shù)）：A=L/（mG）或A=LS/（mGB）幾何意義：操作線斜率與平衡線斜率之比解吸因子（因數(shù)）：S=mG/L或S=mGB/LS（1）A<1，則L/G<m若要求ya↓，則吸收率η

=（yb-ya）/yb↑，h0↑。在塔底達(dá)到平衡xb*，η=ηmaxBA0ybyxyaya’xaxb*若xa=0，xb*=yb/m，ηmax=A

9.3.3填料層無窮高的吸收塔第39頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一BA0ybyxyaya’xa*（2）A>1，則L/G>mya↓，η↑，h0↑。在塔頂達(dá)到平衡xa*，若xa=0,ηmax=1（3）A=1，則L/G=m

塔高無窮大時(shí)，全塔處處平衡，ηmax=19.3.3填料層無窮高的吸收塔第40頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一a——單位體積填料的有效傳質(zhì)面積，m2/m3；h——填料層高度，m；——塔截面積（即填料層截面），m2；D——塔直徑，mKya[kmol/(m3.s)]Ky[kmol/(m2.s)]9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第41頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一微元體積：相界面面積：單位時(shí)間內(nèi)由氣相傳入液相A的物質(zhì)的量為：kmol(A)/s單位塔截面由氣相傳入液相A的物質(zhì)的量為：kmol(A)/(m2.s)單位塔截面氣相傳入液相的溶質(zhì)=氣相所失溶質(zhì)=液相所得溶質(zhì)h0yy+dyxx+dxhdhyaxaxbyb圖9-11通過填料層微元高度的濃度變化對(duì)單位塔截面（9-44）9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第42頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一——?dú)庀嗫傮w積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度、總傳質(zhì)單元數(shù)（1）（9-46）9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第43頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一——液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）——液相總傳質(zhì)單元高度、總傳質(zhì)單元數(shù)（2）（9-48）9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第44頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（3）——?dú)庀喾煮w積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）——?dú)庀喾謧髻|(zhì)單元高度、分傳質(zhì)單元數(shù)（9-47）（4）（9-49）——液相分體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）——液相分傳質(zhì)單元高度、分傳質(zhì)單元數(shù)9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第45頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（3）（4）h0yy+dyxx+dxhdhyaxaxbyb圖9-11通過填料層微元高度的濃度變化（2）（1）9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第46頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一0yxy*=mxy*=mx+bxaxb1、平衡線為直線補(bǔ)充作業(yè)：當(dāng)y*=mx+b時(shí)，證明：中的Ky同樣滿足9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定9.3.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第47頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（1）平均推動(dòng)力法1、平衡線為直線令△y=y-y*0APBQREA’B’yx圖9-12操作線和平衡線皆為直線時(shí)的總推動(dòng)力塔底氣相總推動(dòng)力塔頂氣相總推動(dòng)力9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第48頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（9-50）（9-51）令塔頂塔底推動(dòng)力的對(duì)數(shù)平均值9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第49頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一同理：（9-53）塔底液相總推動(dòng)力塔頂液相總推動(dòng)力式中9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第50頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（2）吸收因數(shù)法平衡線為通過原點(diǎn)的直線，服從亨利定律：（9-43b）（9-55a）9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第51頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一同理可得：（S≠1）（S≠1）（9-56）9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第52頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一S≠1②若平衡線為：討論：①相平衡關(guān)系不符合亨利定律塔底氣相總推動(dòng)力塔頂氣相總推動(dòng)力9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第53頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一③相平衡關(guān)系為直線時(shí)④Ky液相分體積傳質(zhì)系數(shù)kmol/（m3·s）

氣相分體積傳質(zhì)系數(shù)kmol/（m3·s）

以氣相摩爾分率差為推動(dòng)力的總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第54頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一⑤相平衡關(guān)系符合y*=mx，且為純?nèi)軇┪誼a=0（S≠1）又已知：9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第55頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一⑥當(dāng)S=1或A=1時(shí)，操作線與相平衡線平行對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法和吸收因數(shù)法均不成立，此時(shí)NOG、NOL如何求？9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第56頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一討論：A、S大小對(duì)吸收影響（3）NOG~的意義：反映了吸收率的高低。S增大圖9-13式（9-56）的圖示9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第57頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一2、平衡線為曲線——圖解積分法或數(shù)值積分法（1）氣膜控制時(shí)（易溶氣體）9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第58頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（2）液膜控制時(shí)（難溶氣體）（3）雙膜控制時(shí)ybyaoEABP（4）圖解積分9.3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的確定第59頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一①傳質(zhì)單元數(shù)（NOG、NOL）的大小反映吸收過程進(jìn)行的難易程度，它與吸收塔的結(jié)構(gòu)因素以及氣液流動(dòng)狀況無關(guān)。②傳質(zhì)單元高度可理解為一個(gè)傳質(zhì)單元所需的填料層高度，是吸收設(shè)備效能高低的反映。9.3.4.2傳質(zhì)單元數(shù)、傳質(zhì)單元高度的物理意義第60頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一1、解吸過程的特點(diǎn)①解吸是吸收的逆過程，推動(dòng)力與吸收相反。氣相推動(dòng)力：Δy=y*-y液相推動(dòng)力：Δx=x–x*②解吸塔的濃端與稀端與吸收塔相反，塔頂為濃端，塔底為稀端。③操作線位于平衡線下方。yxG、yaG、ybL、xaxbyya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔頂)y=mx9.3.5解吸塔計(jì)算（低濃度氣體逆流解吸）第61頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一2、常見的解吸方法①通入惰性氣體②通入直接水蒸氣③降低壓力3、解吸塔的物料衡算與操作線方程全塔物料衡算：G（ya-yb）=L(xa-xb)操作線方程：以塔的任一截面與塔頂作物料衡算可得同樣以塔的任一截面與塔底作物料衡算可得定義：解吸率yxG、yaG、ybL、xaL、xbyya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔頂)y=mx9.3.5解吸塔計(jì)算（低濃度氣體逆流解吸）第62頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一4、最小氣液比解吸L一定，G↓，L/G↑，C點(diǎn)yya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔頂)Cy=mx工程上的氣液比9.3.5解吸塔計(jì)算（低濃度氣體逆流解吸）第63頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一5、填料層高度的計(jì)算（A≠1）（S≠1）A增加9.3.5解吸塔計(jì)算（低濃度氣體逆流解吸）第64頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一基本關(guān)系式：全塔物料衡算式：G（ya-yb）=L（xa-xb）

相平衡方程式：y*

=f(x)(本章多是y*

=mx或y*=mx+b)吸收過程基本方程式9.4.1定量計(jì)算方法及例題1、設(shè)計(jì)型計(jì)算給定條件：yb、G、分離要求（ya或吸收率）設(shè)計(jì)要求：h0

9.4吸收（解吸）定量計(jì)算與定性分析第65頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一例15-1在一填料塔中，用含苯0.00015（摩爾分率，下同）的洗油逆流吸收混合氣體中的苯。已知混合氣體的流量為1600m3/h，進(jìn)塔氣體中含苯0.05，要求苯的吸收率為90%，操作溫度為25℃，操作壓強(qiáng)為101.3kPa，塔徑D=0.6m，相平衡關(guān)系Y*=26X，操作液氣比為最小液氣比的1.3倍，KYa=0.045kmol/(m3.s)，洗油分子量為170kg/kmol。試求：（1）吸收劑用量LS（kg/h）；（2）出塔洗油中苯的含量xb；（3）所需的填料層高度；（4）每小時(shí)回收苯的量（kg/h）；（5）欲提高苯的吸收率，可采用哪些措施（定性分析）？9.4.1定量計(jì)算方法及例題第66頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一例在一逆流吸收塔中，用清水吸收氨—空氣混合氣，混合氣流量0.025kmol/s，混合氣入塔組成0.02（摩爾分率，下同），吸收率為95%，常壓操作，溫度為20℃，y=1.2x，塔徑為1m，總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.0522kmol/(m3.s),kya∝G0.7，操作液氣比為最小液氣比的1.2倍，試求：（1）h0=？（2）氣體質(zhì)量增大15%，h0=？（3）若yb=0.05，η=95%，h0怎么變化？若yb=0.02，η=99%，

h0怎么變化？9.4.1定量計(jì)算方法及例題第67頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一例15-5用一逆流操作的填料解吸塔，處理含CO2的水溶液，處理量為40t/h，使水中的CO2含量由8×10-5降至2×10-6（均為摩爾比），塔內(nèi)水的噴淋密度為8000kg/(m2·h)，進(jìn)塔空氣中含CO2量為0.1%（體積百分率），空氣用量為最小空氣用量的20倍，塔內(nèi)操作溫度為25℃，壓力為100kPa，該操作條件下的亨利系數(shù)E=1.6×105kPa，液相體積總傳質(zhì)系數(shù)KXa=800kmol/(m3·h)。試求：（1）解吸氣（空氣）用量為若干m3/h？（以25℃計(jì)）（2）填料層高度。9.4.1定量計(jì)算方法及例題第68頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一2、操作型計(jì)算（1）吸收（解吸）操作型計(jì)算命題第一類命題已知：h0（及其他有關(guān)尺寸），氣液兩相平衡關(guān)系及流動(dòng)方式，Kya或Kxa，改變一操作條件（t、p、L或LS、G或GB、xa或Xa、yb或Yb）求：操作條件的變化對(duì)吸收效果ya（或Ya）和xb（或Xb）的影響。計(jì)算方法：①對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法，要試差；②消元法，繁瑣；③若相平衡關(guān)系符合亨利定律，吸收因數(shù)法。9.4.1定量計(jì)算方法及例題第69頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一第二類命題已知：h0（及其他有關(guān)尺寸），氣體的流量G或GB及進(jìn)出口組成（ya、yb或η）、吸收液的進(jìn)口組成xa、氣液兩相平衡關(guān)系及流動(dòng)方式，Kya或Kxa求：吸收劑用量L或LS和吸收劑出塔組成xb（或Xb）。計(jì)算方法：①對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法，要試差；②若相平衡關(guān)系符合亨利定律，吸收因數(shù)法，要試差。此外，還有一類命題：其他條件不變，分離要求改變，求填料層高度h0變?yōu)槎嗌?？或已知h0的改變值，其他操作條件不變，求ya或η變?yōu)槎嗌伲坑?jì)算方法：①對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法，要試差；②若相平衡關(guān)系符合亨利定律，吸收因數(shù)法。9.4.1定量計(jì)算方法及例題第70頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一（2）操作型問題計(jì)算例題例15-10在逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的可溶組分。已知：操作液氣比為最小液氣比的1.5倍，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG=1.11m操作條件下的平衡關(guān)系為Y*=mX（X、Y均為摩爾比），吸收過程大致為氣膜控制，氣相體積傳質(zhì)分系數(shù)kya∝G0.7。試求：

①要求溶質(zhì)組分的回收率為95%時(shí)所需的填料層高度；

②在上述填料塔內(nèi)操作，將氣體流率增加20%，而其它條件不變，溶質(zhì)的回收率有何變化？

③新、舊工況下單位時(shí)間內(nèi)被吸收的溶質(zhì)量及吸收塔的平均推動(dòng)力有何變化？結(jié)果說明什么問題？

9.4.1定量計(jì)算方法及例題第71頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一例15-11某逆流填料吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中可溶組分。入塔氣體中含溶質(zhì)0.05（摩爾分率，下同），混合氣流量為1500Nm3/h，塔徑為1m，要求吸收率為90%，操作條件下相平衡關(guān)系為y*=1.5x，操作液氣比為最小液氣比的1.2倍，填料層高度為3m，吸收過程為氣膜控制，試求：①吸收劑用量L，kmol/(m2·s)；

②氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya，(kmol/m3·s)；

③若操作中由于解吸不良導(dǎo)致進(jìn)入吸收塔的吸收劑中濃度為0.001，其他條件不變，計(jì)算此時(shí)的吸收率為多少？

④在③的情況下若要求保證吸收率為90%不變，所需吸收劑用量L必須增大為多少？9.4.1定量計(jì)算方法及例題第72頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一9.4.2定性分析方法與典型例題9.4.2.1定性分析方法1、平均推動(dòng)力法L(x1-x2)=G(y1-y2)=KyahΔym

=KxahΔxm

利用該式原則上可判明ya、xb的變化情況，不過通常要用反證法很繁瑣。9.4.2定性分析方法與典型例題第73頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一2、吸收因數(shù)法（S≠1）NOGS增大（1）根據(jù)題給條件，確定HOG、S的變化情況；（2）利用NOG=h0/HOG，判別NOG的變化趨勢(shì)；（3）根據(jù)右圖，確定（yb-mxa）/（ya

-mxa）的變化情況，隨之確定ya的變化趨勢(shì)；

（4）確定xb的變化情況。xb的變化趨勢(shì)較難判斷，判斷的方法也有多種，以下列出幾種方法:9.4.2定性分析方法與典型例題第74頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一

①利用全塔物料衡算關(guān)系L(xb-xa)=G(yb-ya)確定xb的變化趨勢(shì)；

②利用全塔物料衡算關(guān)系較難判斷xb的變化趨勢(shì)時(shí)，也可以聯(lián)合利用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法判斷，只是對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法繁瑣，通常需要用反證法，建議盡量不用。

③利用全塔物料衡算關(guān)系較難判斷xb的變化趨勢(shì)時(shí)，此時(shí)可利用

NOLA增大來判斷，其步驟與前面（1）、（2）、（3）類似，結(jié)合右圖來判斷即9.4.2定性分析方法與典型例題第75頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一

a根據(jù)題給條件，確定HOL、A的變化情況；

b利用NOL=h0/HOL，判別NOL的變化趨勢(shì)；

c

根據(jù)圖，確定（yb-mxa）/（yb

-mxb）的變化情況，隨之確定xb的變化趨勢(shì)；

④

近似法：在高吸收率時(shí)，ya<<yb，利用L(xb-xa)=G(yb-ya)≈Gyb來判斷xb的變化趨勢(shì)，但此法只是一種近似法，低吸收率時(shí)ya<<yb不成立，因此判斷結(jié)果不一定準(zhǔn)確。NOLA增大9.4.2定性分析方法與典型例題第76頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一3、解吸操作型問題定性分析方法4、吸收操作型問題定性分析例題例15-8用逆流填料吸收塔處理低濃度氣體混合物，已知過程為雙膜控制（即氣相阻力及液相阻力均不能略去），試分析在入口氣量適度增加的新操作條件下（其余條件不變），出口氣液組成ya、xb的變化情況。NOGS增大NOLA增大9.4.2定性分析方法與典型例題第77頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一操作線方程：(9-41)(9-42a)低濃度氣體：ya=y1xa=x0y1y2x1x2y3xN-1yN-1xNyb=yN+1xb=xNyN12N-1N9.5塔板數(shù)第78頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一理論板：氣液兩相在理論板上達(dá)到平衡。離開各層理論塔板的氣、液組成的點(diǎn)E（xi,yi)在相平衡線上，即離開各板的氣液組成符合相平衡關(guān)系。

1、圖解法EP1A0x0y1y2x1x2y3xyxNyN+1yNP2E1E2ENB圖9-23圖解法求理論板數(shù)9.5.1理論板數(shù)第79頁，共89頁，2023年，2月20日，星期一相平衡方程：第一層板下的截面