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1、第第第第2 2 2 2章章章章 吸收吸收吸收吸收吸收过程概述与气液平衡关系吸收过程概述与气液平衡关系吸收过程的传质机理吸收过程的传质机理吸收过程中速率的确定吸收过程中速率的确定低浓度气体吸收的计算低浓度气体吸收的计算吸收系数吸收系数本章重点内容本章重点内容一一.吸收在生产中的应用吸收在生产中的应用分离和净化原料气。分离和净化原料气。原料气在加工以前，其原料气在加工以前，其中无用的或有害的成分都要预先除去。如合成中无用的或有害的成分都要预先除去。如合成氨所用的原料气中分离出氨所用的原料气中分离出CO2、CO等杂质。等杂质。分离和回收气体中的有用组分。分离和回收气体中的有用组分。从焦炉煤气从焦炉煤
2、气中中以洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸气以洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸气和从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸气等和从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。吸收过程概述 某些产品的制取。某些产品的制取。如制酸工业中用水分别如制酸工业中用水分别吸收混合气体中的吸收混合气体中的HCl、SO3和和NO2制取盐酸、制取盐酸、硫酸和硝酸。硫酸和硝酸。废气的治理。废气的治理。排放的废气含有对人体和环排放的废气含有对人体和环境有害的物质，如境有害的物质，如SO2、H2S等。选择适当的等。选择适当的工艺和溶剂进行吸收是废气治理中应用较广工艺和溶剂进行吸收是废气治理中应用较广的方法。的方法。尾气：尾气：B(含微
3、量含微量A)吸收剂：吸收剂：S原料气：原料气：A+B吸收液：吸收液：S+A吸吸收收塔塔吸收塔逆流操作示意图吸收塔逆流操作示意图S：吸收剂：吸收剂A：溶质：溶质B：惰性组分：惰性组分从合成氨原料气中回收从合成氨原料气中回收CO2的流程的流程吸收操作必须解决下列问题吸收操作必须解决下列问题:选择选择合适的溶剂合适的溶剂提供提供适当的传质设备适当的传质设备四四.吸收过程的分类吸收过程的分类按被吸收组分数目按被吸收组分数目单组分吸收单组分吸收按吸收有无化学反应按吸收有无化学反应按溶质浓度的高低按溶质浓度的高低按吸收的温度变化按吸收的温度变化多组分吸收多组分吸收物理吸收物理吸收化学吸收化学吸收低浓度吸收
4、低浓度吸收高浓度吸收高浓度吸收等温吸收等温吸收非等温吸收非等温吸收一、气液相平衡一、气液相平衡气液相平衡：气液相平衡：混合气体和溶剂在一定温度和压力混合气体和溶剂在一定温度和压力下，经长期充分接触后，下，经长期充分接触后，进入液相中的溶质分子数进入液相中的溶质分子数与从液相逸出的溶质分子数相等，与从液相逸出的溶质分子数相等，达到一种动态平达到一种动态平衡。衡。第一节第一节 气液相平衡气液相平衡三、气液相平衡关系亨利定律三、气液相平衡关系亨利定律（1）px 关系关系易溶气体易溶气体E 难溶气体难溶气体Ep*=Exp*混合气体中溶质的平衡分压，混合气体中溶质的平衡分压，kPax溶质在液相中的摩尔分
5、数溶质在液相中的摩尔分数E 亨利系数，亨利系数，kPa相平衡关系是与体系的温度、压力以及物性相相平衡关系是与体系的温度、压力以及物性相关，对采用稀溶液吸收混合气中低浓度溶质组关，对采用稀溶液吸收混合气中低浓度溶质组分时，其溶解度曲线通过原点，并为一直线。分时，其溶解度曲线通过原点，并为一直线。溶解度溶解度亨利系数亨利系数E温度温度（3）yx 关系关系y*=mxy*平衡时气相中溶质的摩尔分数平衡时气相中溶质的摩尔分数m 相平衡常数或分配系数相平衡常数或分配系数x溶质在液相中的摩尔分数溶质在液相中的摩尔分数易溶气体易溶气体m p*p=p*p y*y=y*yY*Y=Y*YY*液相液相c c*x x*
6、X X*组成点在平衡线上方，为组成点在平衡线上方，为吸收吸收过程；组成点在平衡线上，为过程；组成点在平衡线上，为平衡平衡过程；组成点在平衡线下方，为过程；组成点在平衡线下方，为解吸解吸过程过程2 2 确定传质过程的推动力确定传质过程的推动力 A点点：表示吸收推动力。表示吸收推动力。B点：点：表示解吸推动力。表示解吸推动力。若气、液相组成分别以若气、液相组成分别以p，c表示，表示，则吸收推动力为则吸收推动力为3 3 判断过程进行的极限判断过程进行的极限过程进行的极限：达到平衡状态过程进行的极限：达到平衡状态 吸收过程极限吸收过程极限:解吸过程极限：解吸过程极限：Y1Y2X1X24 4 相平衡限制
7、了离开吸收塔时的相平衡限制了离开吸收塔时的气相最低浓度气相最低浓度Y2min和液相最高浓度和液相最高浓度X1maxymin=y*x min=x*【例例1】含有含有30（体积）（体积）CO2的某种混合气与水接的某种混合气与水接触，系统温度为触，系统温度为30，总压为，总压为101.33kPa。试求液相。试求液相中中CO2的平衡浓度的平衡浓度ce？已知：已知：P总总101.33kPa，y0.3，查表，查表2-1得得30时时CO2在水中的亨利系数在水中的亨利系数E1.88105kPa解题思路：解题思路：c*=H pp=P总总y（道尔顿分压定律）道尔顿分压定律）（HE关系关系）【例例2】含溶质含溶质A
8、且摩尔分率为且摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为的溶液与压力为2atm，y=0.15的气体等温接触，平衡关系为：的气体等温接触，平衡关系为：p*=1.2x，则此时将发生则此时将发生过程。过程。用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为y=，x=（摩尔分率）。（摩尔分率）。如系统温度略有增高，则如系统温度略有增高，则y将将。如系统总压略有增大，则如系统总压略有增大，则x将将。解题思路：解题思路：（1）若）若yy*x并流的推动力并流的推动力逆流推动力均匀逆流推动力均匀逆流时逆流时Y1与与X1在塔底相遇有利于提高在塔底相遇有利于提高X1逆流时逆流时Y2与
9、与X2在塔顶相遇有利于降低在塔顶相遇有利于降低Y2无论并流、逆流，操作线方程与操作线均由物无论并流、逆流，操作线方程与操作线均由物料衡算得到，与系统的平衡关系、操作条件及料衡算得到，与系统的平衡关系、操作条件及设备结构型式没有关系。设备结构型式没有关系。5.5.串联塔串联塔 X2a Y2aY1a X1aA Y1b X1bY2b X2bBA A A A塔逆流：塔逆流：塔逆流：塔逆流：斜率：斜率：L/V塔顶（塔顶（X2a,Y2a),塔底（塔底（X1a,Y1a)B B B B塔并流：塔并流：塔并流：塔并流：斜率：斜率：-L/V塔顶（塔顶（X2a,Y2a),塔底（塔底（X1a,Y1a)Y1aY2a=Y
10、1b Y2bX2a X1a=X1b X2bY=mXBA2-3-2 2-3-2 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定1.传质推动力：传质推动力：操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力2最小液气比最小液气比最小液气比定义：最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条针对一定的分离任务，操作条件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。B1Y1Y2ABOEXYX2X1X*1P最小液气比的计算最小液气比的计算1.平衡曲线一般情况平衡曲线一般情况
11、X*1与与Y1相平衡的液相组成。相平衡的液相组成。平衡关系符合亨利定律时：平衡关系符合亨利定律时：2.平衡曲线为凸形曲线情况平衡曲线为凸形曲线情况3.操作液气比及溶剂用量的确定操作液气比及溶剂用量的确定vL/V,操作线远离平衡线，操作线远离平衡线，Y，Z设备费设备费出塔液相浓度出塔液相浓度X1，吸收剂循环使用，液体处理量吸收剂循环使用，液体处理量增大，操作费增大，操作费vL/V与设备费和操作费有关与设备费和操作费有关vL的大小与填料表面的润湿有关的大小与填料表面的润湿有关v最小液气比是操作的一种极限状态，实际操作液气最小液气比是操作的一种极限状态，实际操作液气比一定大于该值，取最小液气比（比一
12、定大于该值，取最小液气比（L/V)min的（的（1.12.0）倍）倍用纯溶剂吸收气体中的组分用纯溶剂吸收气体中的组分A，入塔混合气，入塔混合气体中的组分体中的组分A与惰性气体的摩尔比与惰性气体的摩尔比Yb=0.03,要求吸收率要求吸收率=0.95，已知操作条件下，已知操作条件下mV/L=0.8（m可取为常数），与入塔气体成平衡的液可取为常数），与入塔气体成平衡的液相浓度相浓度X*=0.03，计算，计算1）操作液气比为最小液气比的倍数）操作液气比为最小液气比的倍数2）吸收液的浓度）吸收液的浓度Xb3）求离开第二块理论板气相中）求离开第二块理论板气相中A的浓度。的浓度。【例】【例】解题思路：解题思
13、路：V(Yb-Yt)L(Xb-Xt)V(Yn+1-Yt)=LXnV(Y2-Yt)=LX1解：解：1）由入塔气相浓度和吸收率得）由入塔气相浓度和吸收率得Yt=Yb(1-)=0.03（10.95）0.0015在塔顶和塔底对组分作物料衡算，得在塔顶和塔底对组分作物料衡算，得 V（Yb-Yt）LXb因此，最小液气比因此，最小液气比所以操作液气比与最小液气比的比值所以操作液气比与最小液气比的比值2）由物料衡算得）由物料衡算得3）由逐板计算法可算出离开第二块板的气）由逐板计算法可算出离开第二块板的气体浓度。体浓度。由本题给出的条件，在塔顶与任意板间作由本题给出的条件，在塔顶与任意板间作物料衡算物料衡算V（
14、Yn+1-Yt）LXn则第二块板的气体浓度则第二块板的气体浓度Y2离开第一块板的液体浓度离开第一块板的液体浓度X1可由平衡关系可由平衡关系和和Yt求取求取由题目给定的条件，由题目给定的条件，因此因此 Yt=mX1=0.0015代入操作方程得代入操作方程得2-3-3填料塔高度的计算填料塔高度的计算V,Y2 L,X2V,Y L,XV,Y1 L,X1V,Y+dY L,X+dXZdZ一、填料层高度计算基本关系式一、填料层高度计算基本关系式单位时间，单位时间，dZ内吸收内吸收A的量：的量：通过微元填料层的吸收速率为通过微元填料层的吸收速率为用气相推动力表示用气相推动力表示用液相推动力表示用液相推动力表示
15、设气液两相通过微元填料层时，单位时间设气液两相通过微元填料层时，单位时间内组分的质量传递速率为内组分的质量传递速率为dGA，则上述两，则上述两式可改写为式可改写为用气相推动力表示用气相推动力表示用液相推动力表示用液相推动力表示式中式中S 是两相界面的面积，是两相界面的面积，m2。由于两相之间的质量交换是通过相界面完由于两相之间的质量交换是通过相界面完成，成，及如果单位体积填料层所提供的有效传质面积为如果单位体积填料层所提供的有效传质面积为a，m2/m3；填料层的横截面为；填料层的横截面为A，m2。则。则dS=aAdZ代入上述两式，假定总传质系数为常数，移代入上述两式，假定总传质系数为常数，移项
16、并整理得项并整理得用气相推动力表示用气相推动力表示用液相推动力表示用液相推动力表示两相的有效传质面积两相的有效传质面积a不仅与填料的形状、尺寸和填不仅与填料的形状、尺寸和填充状况有关，而且与流体的物性和流动状态有关。充状况有关，而且与流体的物性和流动状态有关。在吸收过程中，在吸收过程中，a通常与总传质系数通常与总传质系数KY或或KX组合成组合成KYa 或或KXa，称为，称为“总体积传质系数总体积传质系数”。总体积传质系数的物理意义：总体积传质系数的物理意义：在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质量。收的溶质量。将上式中与过程条件相关的部
17、分称为将上式中与过程条件相关的部分称为传质传质单元高度单元高度，用，用H表示；表示；1用气相推动力表示的总传质单元高度用气相推动力表示的总传质单元高度HOG二、二、传质单元高度传质单元高度根据式根据式改写成改写成由传质单元高度的定义，可写为由传质单元高度的定义，可写为HG 和和HL分别为气相传质单元高度和液相传质单元分别为气相传质单元高度和液相传质单元高度，高度，m。2用液相推动力表示的总传质单元高度用液相推动力表示的总传质单元高度HOG根据式根据式将其改写成将其改写成因此，液相传质单元高度因此，液相传质单元高度HOL与气膜、液膜传质单元高与气膜、液膜传质单元高度的关系为度的关系为传质单元高度
18、的意义传质单元高度的意义:完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映了吸收设备效能的高低。了吸收设备效能的高低。传质单元高度影响因素：传质单元高度影响因素：填料性能、流动状况填料性能、流动状况体积总传质系数与传质单元高度的关系体积总传质系数与传质单元高度的关系:传质单元高度变化范围：传质单元高度变化范围：0.151.5m。将上式中与推动力相关的部分称为将上式中与推动力相关的部分称为传质单元传质单元传质单元传质单元数数数数，用，用N表示。表示。三、三、传质单元数传质单元数v用液相表示的总传质单元数用液相表示的总传质单元数NOLv用气相表示的总传质
19、单元数用气相表示的总传质单元数NOG传质单元数的意义：传质单元数的意义：反映了取得一定吸收效果的难易程度。反映了取得一定吸收效果的难易程度。NOG=f(吸收剂，操作条件，平衡关系吸收剂，操作条件，平衡关系)YY*越小，推动力越小，越小，推动力越小，NOG越大，分离越难越大，分离越难例例在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，混在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，混合气进塔氨的浓度合气进塔氨的浓度Y1=0.01(摩尔比摩尔比)，吸收，吸收率为率为0.9。混合气的流量为。混合气的流量为111kmol/m2h，用水量为最小量的用水量为最小量的1.5倍，已知操作条件下倍，已知操作条件下的平衡关系为的平衡关系为
20、Y=1.0X,KYa=0.061kmol/m3s(按摩尔比计算值按摩尔比计算值)，求，求1）出塔液相浓度）出塔液相浓度X12）气相总传质单元高度）气相总传质单元高度HOG3）填料高度）填料高度Z已知条件：已知条件：Y1=0.01X2=0m=1Kya=0.061解题思路：解题思路：(1)X1L/V(2)V/A=111kmol/m2h(3)Z=HOGNOG解：解：1）求出塔液相浓度）求出塔液相浓度X1清水吸收过程，对组分作物料衡算清水吸收过程，对组分作物料衡算 V（Y1Y2）LX1因此因此因此最小液气比为因此最小液气比为实际液气比实际液气比对组分作物料衡算得对组分作物料衡算得2）气相总传质单元高度
21、）气相总传质单元高度HOG3）填料高度）填料高度ZZ=HOGNOG传质单元高度为已知，要求传质单元传质单元高度为已知，要求传质单元在塔顶和任意界面间对组分作物料衡算得在塔顶和任意界面间对组分作物料衡算得（1）（2）将式（将式（2）代入式（）代入式（1）得）得将已知数代入式（将已知数代入式（3）得）得（3）由物料衡算由物料衡算Y2=Y1（1）0.01（1-0.9）0.001（4）积分式（积分式（4）得）得NOG4.64所以，填料高度所以，填料高度ZZ=HOGNOG0.514.642.34m四、传质单元数的计算四、传质单元数的计算（1 1）对数平均推动力法）对数平均推动力法气液平衡线为直线气液平衡
22、线为直线操作线也为直线操作线也为直线其中其中令令同理：同理：注意：注意：1）平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流）平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流吸收皆可。吸收皆可。式中式中2）平衡线与操作线平行时，）平衡线与操作线平行时，3）当）当、时，对数平均推动力可时，对数平均推动力可用算术平均推动力用算术平均推动力。（2 2）吸收因数法）吸收因数法平衡线为通过原点的直线平衡线为通过原点的直线，服从亨利定律，服从亨利定律逆流为例：逆流为例：S解吸因数（脱吸因数）解吸因数（脱吸因数）讨论：讨论：m、Y1、X2、S一定时：一定时：注意：注意：图的适用范围为图的适用范围为20及及SP于是发生解
23、吸作用。于是发生解吸作用。以分以分压压差表示的差表示的传质传质推推动动力力为为P=P*P=11.16KN/m2解：解：解：解：气体：气体：液体：液体：分子扩散系数分子扩散系数双双组组分分理理想想气气体体进进行行定定常常单单向向扩扩散散，如如维维持持气气相相各各部部分分PA不不变，则在下述情况下，气相中的传质通量变，则在下述情况下，气相中的传质通量NA将如何变化？将如何变化？（1）总压增加，）总压增加，NA（2）温度增加，）温度增加，NA。注意模型的三个要点注意模型的三个要点吸收过程的双膜模型吸收过程的双膜模型 吸收过程传质速率方程吸收过程传质速率方程传质速率的控制步骤传质速率的控制步骤气膜阻力
24、控制气膜阻力控制气膜阻力控制气膜阻力控制易溶气体，易溶气体，提高传质速率的措施：提高气体流速；提高传质速率的措施：提高气体流速；加强气相湍流程度。加强气相湍流程度。液膜阻力控制液膜阻力控制液膜阻力控制液膜阻力控制难溶气体，难溶气体，提高传质速率的措施：提高液体流速；提高传质速率的措施：提高液体流速；加强液相湍流程度。加强液相湍流程度。根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（主体整个过程的阻力可归结为（）。）。A.两相界面存在的阻力；两相界面存在的阻力；B.气液两相主体中气液两相主体中的扩散的阻力；的扩散的阻力；C.气液两相滞流
25、层中分子扩散气液两相滞流层中分子扩散的阻力；的阻力；对于难溶气体，吸收时属于对于难溶气体，吸收时属于控制的吸收，控制的吸收，强化吸收的手段是强化吸收的手段是。在某填料塔内，用水吸收混合气体的可溶组分，在一在某填料塔内，用水吸收混合气体的可溶组分，在一定操作条件下的气液平衡关系为定操作条件下的气液平衡关系为y*=1.15x。已知：。已知：气相传质分系数气相传质分系数ky=5.2710-4kmol/m2s，液相传质，液相传质分系数分系数kx=5.2910-3kmol/m2s，今在塔的某截面上，今在塔的某截面上测得气液两相的浓度各为测得气液两相的浓度各为y=0.05,x=0.01（均为摩（均为摩尔分
26、率），尔分率），试求：试求：(1)该截面上的传质速率；该截面上的传质速率；(2)气相传质阻力占总阻力的比例气相传质阻力占总阻力的比例(3)气液界面上两相的浓度气液界面上两相的浓度NA=Ky(y-y*)=ky(y-yi)=kx(xi-x)1/Ky=1/ky+m/kx解：解：1/Ky=1/ky+m/kxm=1.15,代入有关数据，得代入有关数据，得Ky=4.72 10-4kmol/m2 s该截面上，该截面上，y=0.05,x=0.01,故故y*=mx=0.015，所以所以NA=Ky(y-y*)=1.82 10-5kmol/m2 s(1/ky)/(1/Ky)=89.6%NA=ky(y-yi)yi=y
27、-NA/ky=0.0155xi=yi/m=0.0134物料衡算物料衡算V(Y1Y2)=L(X1X2)全塔全塔塔顶与塔任一截面塔顶与塔任一截面塔底与塔任一截面塔底与塔任一截面X1=V（Y1Y2）/L+X2回收率回收率吸收液浓度吸收液浓度V,Y2V,Y1L,X2L,X1Y X液气比液气比XY1Y2X1X2TBYBeX1*由于吸收过程气相中的溶质分压总由于吸收过程气相中的溶质分压总液相液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的线的。增加吸收剂用量，操作线的。增加吸收剂用量，操作线的斜率斜率，则操作线向，则操作线向平衡线的方平衡线的方向偏移，吸收过程推
28、动力（向偏移，吸收过程推动力（yye）。Z=传质单元高度传质单元高度传质单元数传质单元数传质单元高度传质单元高度传质单元数传质单元数平均推动力法（适合平衡线、操作线为直线）平均推动力法（适合平衡线、操作线为直线）求解方法：求解方法：脱吸因数法（适合平衡线、操作线为直线）脱吸因数法（适合平衡线、操作线为直线）图解积分法（适合平衡线为曲线）图解积分法（适合平衡线为曲线）平均推动力法平均推动力法1）的意义：反映了的意义：反映了A吸收率的高低。吸收率的高低。2）参数）参数S的意义：反映了吸收过程推动力的大小，的意义：反映了吸收过程推动力的大小，其值为平衡线斜率与吸收操作线斜率的比值。其值为平衡线斜率与
29、吸收操作线斜率的比值。脱吸因数法脱吸因数法 在在逆逆流流操操作作的的吸吸收收塔塔中中，用用清清水水吸吸收收氨氨空空气气混混合合气气中中的的氨氨，混混合合气气进进塔塔时时氨氨的的浓浓度度Y Y1 1=0.01=0.01（摩摩尔尔比比），吸吸收收率率9090，操操作作压压力力760mmHg,760mmHg,溶溶液液为为稀稀溶溶液液，系系统统平平衡衡关关系系服服从从拉拉乌乌尔尔定定律律，操操作作温温度度下下，氨氨在在水水溶溶液液的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压力力为为684mmHg684mmHg，传传质质单单元元高高度度为为0.50.5米。求：米。求：(1)(1)最小单位吸收剂用量最小单位吸收剂用量 (2)
30、(2)当当吸吸收收剂剂用用量量为为最最小小用用量量的的2 2倍倍时时，填填料料层层的的高度为多少米？高度为多少米？X2=0Y1=0.01=0.90P=760mmHgPA0=684mmHgHOG=0.5m服从拉服从拉乌乌尔尔定律定律PA=PA0 xA已知：已知：求：求：(L/V)min；L=2Lmin时时ZpA=pA0 xAyA=pA/PyA=mxAyA=pA0 xA/Pm=pA0/PS=mV/L Z=H Z=HOGOGNNOGOG计算结果：计算结果：(L/V)min=0.81Z=1.81m操作型计算操作型计算(1)根据命题给条件确定的根据命题给条件确定的HOG、S的变化情况；的变化情况；(2)
31、利用利用判别判别的变化趋势；的变化趋势；(3)利用脱吸因数法图确定利用脱吸因数法图确定的变化情况的变化情况(4)确定确定的变化趋势；的变化趋势；(5)利用全塔物料衡算或因数法确定利用全塔物料衡算或因数法确定的变化趋势；的变化趋势；定性分析步骤定性分析步骤操作条件（操作条件（L、V、T、P）之一变化，吸收效果如何变化）之一变化，吸收效果如何变化（1）VY2X1（2）LY2X1（3）T或或PY2X1在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变，在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变，而入口液体量增加，则此塔的液相传质单元数而入口液体量增加，则此塔的液相传质单元数NL将将，而系统的气相总传
32、质单元数，而系统的气相总传质单元数NOG将将，气体出口浓度，气体出口浓度。在在逆逆流流操操作作的的吸吸收收塔塔处处理理低低浓浓度度易易溶溶溶溶质质的的气气体体混混合合物物，如如其其他他操操作作条条件件不不变变，而而入入口口气气体体的的浓浓度度增增加加，则则此此塔塔的的液液相相总总传传质质单单元元数数NOL将将,出出口口气气体组成将体组成将。对液膜控制，要加强液相湍动，可加大液气比。对液膜控制，要加强液相湍动，可加大液气比。对气膜控制，要加强气相湍动，加压吸收。对气膜控制，要加强气相湍动，加压吸收。降低塔的操作温度，提高操作压力，降低相平衡降低塔的操作温度，提高操作压力，降低相平衡常数常数m，可
33、以增加传质推动力；，可以增加传质推动力；降低吸收剂的进口组成降低吸收剂的进口组成x2降低，可以增大传质推降低，可以增大传质推动力；动力；填料的选型，应尽量选比表面积大的填料填料的选型，应尽量选比表面积大的填料强化吸收强化吸收吸吸收收塔塔内内填填装装一一定定高高度度的的料料层层，其其作作用用是是提提供供足足够够的气液两相的气液两相。一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是。有有一一吸吸收收塔塔，填填料料层层高高度度为为3m，在在常常压压、20用用清清水水来来吸吸收收氨氨和和空空气气混混合合气气体体中中的的氨氨。吸吸收收率率为为99%，进进口口气气体体中中含含氨氨6
34、%（体体积积%），进进口口气气体体速速率率为为580kg/m2h，进进口口清清水水速速率率为为770kg/m2h，假假设设在在等等温温条条件件下下逆逆流流吸吸收收操操作作，平平衡衡关关系系且且与与气气体体质质量量流流速速的的0.8次次方方成成正正比比，分分别别计计算算改改变变下下列列操操作作条条件件后后，达达到到相同分离程度所需填料层高度。相同分离程度所需填料层高度。(1)将操作压强增加一倍（将操作压强增加一倍（P=202.6kPa），其他条件不变。），其他条件不变。(2)将进口清水量增加一倍，其他条件不变。将进口清水量增加一倍，其他条件不变。(3)将进口气体流量增加一倍，其他条件不变。将进口
35、气体流量增加一倍，其他条件不变。解题思路：解题思路：首首先先通通过过未未改改变变条条件件时时的的数数据据Z,y1,y2,x2,m,V,L,P可求可求然然后后通通过过改改变变条条件件，对对Z计计算算式式各各种种参参数数的的影响，分别计算新的影响，分别计算新的Z。已知：已知：X2=0y1=0.06=0.99V=580kg/m2hZ=3mL=770kg/m2hm=0.9P=101.3kPa解题过程解题过程:一、一、求现有条件下的求现有条件下的KGaL二分别计算：二分别计算：(1)P=202.6kPa,由于由于E与与P无关，无关，E=mP=mP此题复习了以下几点：此题复习了以下几点：1、总压对相平衡常
36、数的影响，、总压对相平衡常数的影响，P增加，增加，m减小，平衡线远减小，平衡线远离操作线，推动力增大，离操作线，推动力增大，Z减小减小2、液体流量增大，斜率增大，推动力增大，、液体流量增大，斜率增大，推动力增大，Z减小减小3、气体流量增大，斜率、气体流量增大，斜率L/V减小，推动力减少，减小，推动力减少，NOG增大增大气体流量增大，总传质系数气体流量增大，总传质系数KGa也增大也增大20.8,HOG增大增大20.2在填料高度在填料高度6m的常的常压压填料塔内，用填料塔内，用纯纯水吸收气体混水吸收气体混合物中少量的可溶性合物中少量的可溶性组组分，气液逆流接触分，气液逆流接触，液气比，液气比为为2
37、。操作条件下平衡关系。操作条件下平衡关系Y=1.5X。溶溶质质的回收率的回收率为为90%，若保持气液两相流量不，若保持气液两相流量不变变，欲将回收率提，欲将回收率提高到高到95%，问问填料填料层层高度增加多少米？高度增加多少米？(设设其其KYa值值不不变变)解题思路：解题思路：已知已知Z、X2、L/V、m、，求，求提高后的提高后的Z依题意依题意HOG为定值为定值Z=HOGNOGZ=HOGNOGNOG=(Y1Y2)/YmZ=ZNOG/NOGNOG=(Y1Y2)/YmY1Y2=Y1X1=(Y1Y2)/(L/V),X1=Y1/2Y1Y1*=Y1mX1=Y1m(Y1/2)=Y1(1m/2)Y2Y2*=
38、Y20=Y1(1)解得：解得：此题还可以用吸收因数法求此题还可以用吸收因数法求NOG某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分的有害组分A。已知塔层高度为。已知塔层高度为8m。操作中测得。操作中测得进塔混合气组成为进塔混合气组成为0.06(组分组分A的摩尔分率的摩尔分率,以下同以下同)，出塔尾气中组成为，出塔尾气中组成为0.008，出塔水溶液组成为，出塔水溶液组成为0.02。操作条件下的平衡关系为。操作条件下的平衡关系为y=2.5x。试求：该。试求：该塔的气相总传质单元高度。塔的气相总传质单元高度。解题思路：解题思路：已知已知Z=8、X2=0
39、、y1=0.06、y2=0.008、x1=0.02、m=2.5求求HOG常常压压填填料料逆逆流流吸吸收收塔塔，用用清清水水吸吸收收混混合合气气中中的的氨氨，混混合合气气入入塔塔流流量量V为为84kmol/h，入入塔塔气气体体浓浓度度y1为为8，吸吸收收率率不不低低于于98。在在操操作作条条件件下下的的平平衡衡关关系系为为y=1.5x，总传质系数，总传质系数Ky=0.45kmol/m2.h.y。(1)若若吸吸收收剂剂用用量量为为最最小小用用量量的的1.2倍倍，求求溶溶液液出出塔塔浓浓度度x1。(2)若若塔塔径径为为1.2m，填填料料有有效效比比表表面面积积为为200m2/m3，求求所需填料层高度。所需填料层高度。(3)若若V，y1,及及x1不变，而吸收剂改为含氨不变，而吸收剂改为含氨0.1%的水的水溶液时，填料层高度有何变化？定量计算分析。溶液时，填料层高度有何变化？定量计算分析。（Ky可视为不变，以上浓度均为摩尔百分比）可视为不变，以上浓度均为摩尔百分比）已知已知X2=0，V=84kmol/h，y1=0.08、=0.98m=1.5，Ky=0.45kmol/m2.h.y求求（1）x1X1=V（Y1Y2）/L+X2（2）Z（3）哪个量发生变化哪个量发生变化？