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1、中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收1/29 小小 结结 习题课习题课中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收2/29小小 结结一概念一概念吸收推动力（气相侧、液相侧、总的吸收推动力（气相侧、液相侧、总的 ）吸收阻力（气相侧、液相侧、总的）吸收阻力（气相侧、液相侧、总的）影响吸收阻力的因素、影响吸收阻力的因素、传质单元、传质单元高度、传质单元数、影响传质单元、传质单元高度、传质单元数、影响HTU的因素、的因素、回收率、近似梯级法回收率、近似梯级法二相平衡关系二相平衡关系亨利定律的三种形式亨利定律的三种形式 AAAAAAmxyExpHpC mPmTmETEHTH，；，相平衡常数，相平衡常数，
2、亨利系数，亨利系数，溶解度系数，溶解度系数，中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收3/29中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收4/29中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收5/29指吸收设备和流程已给定，考察操作条件指吸收设备和流程已给定，考察操作条件的变化对吸收效果的影响的变化对吸收效果的影响 操作型操作型设计型设计型指吸收任务给定，求塔径、塔高等。指吸收任务给定，求塔径、塔高等。 Y2 X2 V L Y1 X1 习习 题题 课课操作条件：操作条件：气液流量、气液流量、气液进口浓度、气液进口浓度、操作温度、压力等操作温度、压力等中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收6/29解解 属
3、于低浓气体吸收属于低浓气体吸收aKDVy 3600412 m03. 1015. 036001 . 141532 例例1 常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，吸收常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，吸收率为率为99%，混合气量为，混合气量为53kmol/h。入塔气中含苯。入塔气中含苯2%（体积（体积 %），入塔煤油中含苯），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。溶剂用量为最（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的小用量的1.5倍，在操作温度倍，在操作温度50下，相平衡关系为下，相平衡关系为y* = 0.36x，总传质系数总传质系数Kya=0.015kmol/(m3 s)，塔径为，塔径为
4、1.1米。试求所需填米。试求所需填料层高度。料层高度。OGOGNHZ 设计型举例设计型举例aKVHyOG y2 x2=0.02% A=99% D=1.1m V= 53kmol/h L y1=0.02 x1 溶剂用量溶剂用量为最小用为最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36x中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收7/29121yyA 0002. 0%99102. 0112 Ayy 2121minxmyyyVL VLmS 537. 0358. 05 . 1 67. 0537. 036. 0 SmxymxySSNOG22211ln11 98.1167. 00002. 036. 00002. 00
5、002. 036. 002. 067. 01ln67. 011 设计型举例设计型举例min5 . 1 VLVL358. 00002. 036. 002. 00002. 002. 0 y2 x2=0.02% A=99% D=1.1m V= 53kmol/h L y1=0.02 x1 溶剂用量溶剂用量为最小用为最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36x中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收8/29mNHHOGOG4 .1298.1103. 1 设计型举例设计型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收9/29 例例2 在逆流操作的填料吸收在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶塔中，对
6、某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故质组分进行吸收，现因故 (1)吸收剂入塔浓度变大，吸收剂入塔浓度变大， (2)吸收剂用量变小，吸收剂用量变小， 而其它操作条件均不变，试而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何分析出塔气体、液体浓度如何变化？变化？1定性分析定性分析快速分析快速分析作图作图+排除法排除法吸收因数法吸收因数法 y2? x2 V y1 L x1? y2? L x2 V y1 L x1? 设计型举例设计型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收10/29操作型举例操作型举例 (1) 吸收剂入塔浓度吸收剂入塔浓度x2变大变大 解法一：快速分析解法一：快速分析 x2变
7、大时，将使传质推动力变变大时，将使传质推动力变 小，故不利于吸收，因此，小，故不利于吸收，因此，y2 变大。变大。 y2? x2 V y1 L x1? 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收11/29 y y1 B 原原 E y2 A O x 当当 x2变变大大时时，原原、新新状状况况下下操操作作线线 作作图图知知，NOG 1 y-y* 0 y2 y1 y 传传质质单单元元数数 操作型举例操作型举例(1) 当吸收剂入塔浓度当吸收剂入塔浓度x2变大变大 解法二：解法二：作图作图+排除法排除法L/V不变不变 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收12/29作作图图知知，NOG 操作型举例操作型
8、举例 y y1 B 原原 E y2 A O x 当当 x2变变大大时时，原原、新新状状况况下下操操作作线线 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收13/29关于关于x1：排除法：排除法 假设假设x1不变、变小，不变、变小，作图可知作图可知NOG将变小，将变小，故故Z将变小，与将变小，与Z一定一定相矛盾，因此相矛盾，因此操作型举例操作型举例 y y1 B 原原 E y2 A O x 当当 x2变变大大时时，原原、新新状状况况下下操操作作线线 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收14/29(1) 当吸收剂入塔浓度当吸收剂入塔浓度x2变大变大 解法三：解法三：吸收因数法吸收因数法 NOG与（y
9、b-mxa）/（ya-mxa）关系曲线 NOG（y1-mx2）/（y2-mx2） 由题意可知：由题意可知：不不变变LmVS 不变不变aKVHyOG NOGZ/HOG不变不变由右图可知，由右图可知，又又x2变大，故变大，故y2变大变大操作型举例操作型举例不变不变2221mxymxy 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收15/29至于至于xb： 仍需用排除法判定，下略。仍需用排除法判定，下略。操作型举例操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收16/29(2) 当吸收剂用量变小时当吸收剂用量变小时解法一：快速分析解法一：快速分析 吸收剂用量变小时吸收剂用量变小时，不利于吸收，不利于吸收
10、，因此，因此，y2 变大。变大。操作型举例操作型举例 y2? L x2 V y1 L x1? 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收17/29 y y1 B 原原 E y2 A O x 作作图图知知，NOG (2) 当吸收剂用量变小时当吸收剂用量变小时 解法二：解法二：作图作图+排除法排除法操作型举例操作型举例 y2? L x2 V y1 L x1? 中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收18/29 y y1 B 原原 E y2 A O x 作作图图知知，NOG b假设假设y2变小变小操作型举例操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收19/29 Y y1 B 原原 E y2 A
11、O x OLOLNHZ作作图图知知，NOG ，NOL 作作图图知知，NOG ，NOL OLOLNHZa假设假设x1不变不变b假设假设x1变小变小L变变小小， ReL变变小小， 液液膜膜变变厚厚或或不不变变 （气气膜膜控控制制） ，故故aKx1变变大大或或不不变变， mxOLLaKLH 操作型举例操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收20/29解法三：解法三：吸收因数法吸收因数法(2) 当吸收剂用量变小时当吸收剂用量变小时由题意可知：由题意可知：变大变大LmVS 变大或不变变大或不变aKVHyOG NOGZ/HOG变小或不变变小或不变变小变小2221mxymxy 由右图可知，由右图可
12、知，故故y2变大变大 NOG与（yb-mxa）/（ya-mxa）关系曲线 NOG（y1-mx2）/（y2-mx2）S增大增大操作型举例操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收21/29至于至于x1： 仍需用排除法判定，下略。仍需用排除法判定，下略。操作型举例操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收22/29 y y1 B 原原 E y2 A O x 练习练习 在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故组分进行吸收，现因故 (1)气体入塔浓度气体入塔浓度y1变小，变小， (2)V变小，变小， 而其它操作
13、条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？如何变化？中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收23/29 y y1 B 原原 E y2 A O x 作作图图知知，NOG 解法一：快速分析解法一：快速分析 y1变小，变小，y2必变小。必变小。解法二：解法二：作图作图+排除法排除法(1) 气体入塔浓度气体入塔浓度y1变小变小与与Z不变相矛盾，不变相矛盾，故假设不成立。故假设不成立。中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收24/29 y y1 B 原原 E y2 A O x 关于关于x1：排除法：排除法 假设假设x1不变、变大，作图可知不变、变大，作图
14、可知NOG将变大，故将变大，故Z将变大，与将变大，与Z 一定相矛盾，因此，一定相矛盾，因此， x1将变小。将变小。解法三：解法三：吸收因数法吸收因数法不变不变S不变不变mOGOGZNH不变查图可知：1222yyyy不变2y 至于x2的变化仍需用作图与排除法中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收25/2921yx， (2) V变小时变小时中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收26/29思考：思考： 在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故的溶质组分进行吸收，现因故 (1) 气体入塔浓度y2变大， (2) V变大， 而其它操
15、作条件均不变，试分析出塔气体、液体而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？浓度如何变化？中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收27/29 例例2 某吸收塔在某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮下用清水逆流吸收丙酮空气混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作液空气混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作液气比为气比为2.1时，丙酮回收率可达时，丙酮回收率可达95%。已知物系平衡关系为。已知物系平衡关系为y=1.18x，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数Kya V0.8。今气体流量增加。今气体流量增加20%，而液
16、量及气液进口浓度不变，而液量及气液进口浓度不变，试求：试求：(1)回收率变为多少？回收率变为多少？(2)单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？ y2 x2=0 A=95% A ? D=1.1m V L y1 x1 2.1LV y=1.18xKya V0.8气体流量增加气体流量增加20%操作型举例操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收28/291.180.562.1mSL V 11ln111OGANSSS 1 . 556. 095. 01156. 01ln56. 011 04. 12 . 12 . 0 96. 004. 11 原工况下：原工况下： 新工况
17、下：新工况下： 0.2OGOGHVHV OGOGOGOGHHNN 解解： (1)回收率变为多少？回收率变为多少？OGyVHK a OGOGZHN9 . 4 OGN1.21.2 0.560.672mmSL VL V 11ln111OGANSSS 92.4%A 9 . 4 操作型举例操作型举例 y2 x2=0 A=95% A ? D=1.1m V L y1 x1 2.1LV y=1.18xKya V0.8气体流量增加气体流量增加20%中国海洋大学本科生化工原理第二章 吸 收29/29 12121.20.9241.21.170.95AAVyyVyy 倍倍(2)单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？操作型举例操作型举例