化工原理-第九章-吸收课件

目录目录 第九章第九章 吸收吸收第一节 概述一、什么是吸收二、吸收的目的三、吸收分类四、吸收设备及流程五、吸收剂的选择1化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录目录第九章吸收1化工原理电子教案/目录目录目录 第九章第九章 吸收吸收第二节 气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线二、亨利定律 第三节 吸收过程模型及吸收速率方程 一、双膜模型 二、吸收速率方程 第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算 一、物料衡算和操作线方程 二、吸收剂用量的确定 三、塔径的计算 四、填料层高度的计算2化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录目录第九章吸收2化工原理电子教案/目录目录目录 第九章第九章 吸收吸收习题课 第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算 五、高浓气体吸收 六、解吸 第五节 其他类型的吸收简介第三版第18次印刷的教材更正第九章小结3化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录目录第九章吸收第三版第18次印刷的教材更正第九章小结化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第九章第九章 吸收吸收第一节第一节 概述概述一、什么是吸收一、什么是吸收相界面相界面ABCD气体混合物气体混合物液体液体S惰性组分惰性组分 吸收剂吸收剂 溶质溶质 利用利用气体混合物气体混合物中各组分在液体溶剂中中各组分在液体溶剂中溶解度的差异溶解度的差异来来分离气体混合物的操作称为分离气体混合物的操作称为吸收吸收。4第九章吸收第一节概述一、什么是吸收相界面ABCD气体化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第一节第一节 概述概述二、吸收的目的二、吸收的目的1制取产品制取产品例如，用98%的硫酸吸收SO3气体制取98%硫酸；用水吸收氯化氢制取31%的工业盐酸；用氨水吸收CO2生产碳酸氢铵等。2从气体中回收有用的组分从气体中回收有用的组分例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺；用洗油从煤气中回收粗苯等。3除去有害组分以净化气体除去有害组分以净化气体主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳；燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱SO2等。5第一节概述二、吸收的目的1制取产品例如，用98%的硫酸化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第一节第一节 概述概述三、吸收分类三、吸收分类相界面相界面ABCD气体混合物气体混合物液体液体S惰性组分惰性组分 吸收剂吸收剂 溶质溶质 本章要介绍的本章要介绍的6第一节概述三、吸收分类相界面ABCD气体混合物液体S惰性化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章请点击观看动画请点击观看动画第一节第一节 概述概述四吸收设备及流程四吸收设备及流程1 1、吸收设备、吸收设备-塔设备塔设备 7请点击观看动画第一节概述四吸收设备及流程1、吸收设备-化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第一节第一节 概述概述2吸收流程吸收流程单一吸收塔流程：单一吸收塔流程：吸收剂常常需要回收再利用8第一节概述2吸收流程单一吸收塔流程：吸收剂常常需要回化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第一节第一节 概述概述2吸收流程吸收流程多塔吸收流程多塔吸收流程 9第一节概述2吸收流程多塔吸收流程9化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第一节第一节 概述概述五吸收剂的选择五吸收剂的选择5其它其它-无毒、无腐蚀性、不易燃烧、无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，并具有不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性等要求。化学稳定性等要求。1溶解度溶解度-对溶质组分有较大的溶解度对溶质组分有较大的溶解度2选择性选择性-对溶质组分有良好的选择性，对溶质组分有良好的选择性，即对其它组分基本不吸收或吸收甚微，即对其它组分基本不吸收或吸收甚微，3挥发性挥发性-应不易挥发应不易挥发4黏性黏性-黏度要低黏度要低10第一节概述五吸收剂的选择5其它-无毒、无腐蚀化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第二节第二节 气液相平衡气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线一、溶解度及溶解度曲线(对双组分气体对双组分气体)气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为溶解度溶解度，记作，记作对双组分气体吸收，所有变量共对双组分气体吸收，所有变量共4个：个：温度温度T、总压、总压P、气相组成、溶解度、气相组成、溶解度-独立变量只有独立变量只有3个，例如：个，例如：T、P、pA在几个大气压以内、温度在几个大气压以内、温度T一定条件下，一定条件下，（溶解平衡）（溶解平衡）11第二节气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线(对双组分气体)化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第二节第二节 气液相平衡气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线一、溶解度及溶解度曲线上述具体函数关系目前尚无法理论推得，需通过实上述具体函数关系目前尚无法理论推得，需通过实验方法对具体物系进行测定。验方法对具体物系进行测定。如下图示出了四种气体在如下图示出了四种气体在20 C下在水中溶解度曲线。下在水中溶解度曲线。12第二节气液相平衡一、溶解度及溶解度曲线上述具体化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章难溶体系难溶体系溶解度适中体系溶解度适中体系 易溶体系易溶体系说明：说明：（1 1）不同气体的溶解）不同气体的溶解度差异很大度差异很大（2）对于稀溶液或极）对于稀溶液或极稀溶液，溶解度曲线近稀溶液，溶解度曲线近似为直线，即似为直线，即-亨利定律亨利定律pA=723cApA=25.5cApA=0.36cApA=0.0136cA13难溶体系溶解度适中体系易溶体系说明：（1）不同气体的溶解度化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、亨利定律二、亨利定律通常由实验测定。可从有关手册中查得。通常由实验测定。可从有关手册中查得。如如图图，H越越大大，表表明明在在相相同同的的pA下下cA*越大，故越易溶。越大，故越易溶。T，H P在在几几个个大大气气压压范范围围内内对对H影影响响可可忽忽略略。其其他他情况下，一般情况下，一般P，H 属物性属物性获取方法：获取方法：影响因素：影响因素：-亨利定律亨利定律溶解度系数，溶解度系数，kmol/(m3 Pa)思考：思考：H H越大，表明越易溶还是越难溶？越大，表明越易溶还是越难溶？14二、亨利定律通常由实验测定。可从有关手册中查得。如图，H越大化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、亨利定律二、亨利定律-亨利定律亨利定律亨利定律的其他形式：亨利定律的其他形式：E越大，越难溶；越大，越难溶；亨利系数，亨利系数，Pa相平衡常数，无量纲相平衡常数，无量纲思考：思考：E E越大，表明越易溶还是越大，表明越易溶还是越难溶？越难溶？E的影响因素：的影响因素：T，E；P对对E影响可忽略。影响可忽略。m的影响因素：的影响因素：T，m；P，m 思考：思考：m m越大，表明越易溶还是越大，表明越易溶还是越难溶？越难溶？m越大，越难溶；越大，越难溶；15二、亨利定律-亨利定律亨利定律的其他形式：E越大，越化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章教材更正教材更正vP24第六行（第六行（8-5）应为（）应为（8-5a）。）。vP2430所有大写的所有大写的C均应为小写的均应为小写的c。vP30例例94的第七行的第七行“表示明表示明”应为应为“表示时表示时”作业：作业：16教材更正P24第六行（8-5）应为（8-5a）。作业：16化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第三节第三节 吸收过程模型及吸收速率方程吸收过程模型及吸收速率方程三个串联传质环节：三个串联传质环节：气体气体液体液体气体侧的对流传质气体侧的对流传质界面溶解界面溶解一、吸收过程模型一、吸收过程模型NAGNAL液体侧的对流传质液体侧的对流传质-双膜模型双膜模型17第三节吸收过程模型及吸收速率方程三个串联传质环节：化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程类似地：类似地：-分吸收速率方程 NAGNALNAG=NAL对流传质方程：对流传质方程：18二、吸收速率方程类似地：-分吸收速率方程NAGNALN化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程-以分压差为推动力的以分压差为推动力的气相总吸收速率方程气相总吸收速率方程19二、吸收速率方程-以分压差为推动力的气相总吸收速率方程化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程-以以摩摩尔尔浓浓度度差差为为推推动动力力的的液相总吸收速率方程液相总吸收速率方程-以以摩摩尔尔分分率率差差为为推推动动力力的的气相总吸收速率方程气相总吸收速率方程-以摩尔分率差为推动力的以摩尔分率差为推动力的液相总吸收速率方程液相总吸收速率方程20二、吸收速率方程-以摩尔浓度差为推动力的化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程液相总传质推动力气相总传质推动力气相分传质推动力液相分传质推动力吸收速率方程的分析吸收速率方程的分析：1.1.关于传质推动力关于传质推动力操作点操作点P离平衡线越近，离平衡线越近，则总推动力就越小则总推动力就越小21二、吸收速率方程液相总传质推动力气相总传质推动力气相分传质推化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程气膜控制气膜控制故故-如图，气膜较厚，液膜较薄，即阻力主要由气如图，气膜较厚，液膜较薄，即阻力主要由气膜决定。膜决定。2 2、关于传质阻力、关于传质阻力 易溶体系属于这种情况。易溶体系属于这种情况。22二、吸收速率方程气膜控制故-如图，气膜较厚，液膜较薄化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程液膜控制液膜控制-如图，液膜较厚，气膜较薄，即阻力主要由液如图，液膜较厚，气膜较薄，即阻力主要由液膜决定。膜决定。难溶体系属于这种情况。难溶体系属于这种情况。故故23二、吸收速率方程液膜控制-如图，液膜较厚，气膜较薄，即化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程双膜控制双膜控制-如图，液膜、气膜厚度相当，气膜阻力和液膜如图，液膜、气膜厚度相当，气膜阻力和液膜阻力均不可忽略。阻力均不可忽略。溶解度适中的体系属于这种情况。溶解度适中的体系属于这种情况。24二、吸收速率方程双膜控制-如图，液膜、气膜厚度相当，气化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收速率方程二、吸收速率方程影响传质阻力的因素：影响传质阻力的因素：即影响传质系数即影响传质系数k 的因素（第八章）的因素（第八章）u流动状况流动状况如降膜湿壁塔、圆盘塔等：如降膜湿壁塔、圆盘塔等：kG G0.75，kL L0.7，填料塔：填料塔：kL L0.75 0.95u物性物性u操作温度和压力操作温度和压力u传质面几何特性等。传质面几何特性等。返回目录返回目录作业：作业：25二、吸收速率方程影响传质阻力的因素：即影响传质系数k的因化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章【例例】常温常压吸收塔的某个截面上（微分段内），常温常压吸收塔的某个截面上（微分段内），含氨含氨3%3%（体积分数）的气体与浓度为（体积分数）的气体与浓度为1 1kmol.mkmol.m-3-3的的氨水相遇。若已知：氨水相遇。若已知：k ky y=5.110=5.110-4-4kmol.skmol.s-1-1.m.m-2-2、k kx x=0.8310=0.8310-2-2kmol.skmol.s-1-1.m.m-2-2,平衡关系可用平衡关系可用y=0.75xy=0.75x表示。试计算：表示。试计算：（1 1）以气相、液相摩尔分数差表示的总推动力、总）以气相、液相摩尔分数差表示的总推动力、总传质系数和传质速率；传质系数和传质速率；（2 2）气、液两相传质阻力的相对大小；）气、液两相传质阻力的相对大小；（3 3）平衡分压和气相界面处的分压。）平衡分压和气相界面处的分压。26【例】常温常压吸收塔的某个截面上（微分段内），含氨3%（体积化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第四节第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算计算项目主要有：计算项目主要有：u吸收剂用量吸收剂用量La、液相出塔浓度、液相出塔浓度xbu塔的主要工艺尺寸：塔的主要工艺尺寸：塔径塔径D、填料层高度、填料层高度H或塔板数或塔板数N27第四节二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算计算项目主要有：27化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章一、物料衡算和操作线方程一、物料衡算和操作线方程GBYaLSXaGBYbLSXbGB-kmolB/sorkmolB/(m2s)；LS-kmolS/sorkmolS/(m2s)；Y（或（或X）-摩尔比；摩尔比；全塔物料衡算全塔物料衡算-可求解液相出塔浓度可求解液相出塔浓度xb-此式使用不方便，因为摩尔分率此式使用不方便，因为摩尔分率x、y的定义基准从塔底到塔顶均在变化。的定义基准从塔底到塔顶均在变化。将将x、y换成摩尔比换成摩尔比X、Y可解决这个问题。可解决这个问题。回收率回收率 为：28一、物料衡算和操作线方程GBYaLSXa化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章一、物料衡算和操作线方程一、物料衡算和操作线方程对塔上部任一段作质量衡算（对塔上部任一段作质量衡算（A组分）组分）-可求解全塔浓度分布可求解全塔浓度分布-操作线方程操作线方程29一、物料衡算和操作线方程对塔上部任一段作质量衡算（A组分）-化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章一、物料衡算和操作线方程一、物料衡算和操作线方程操作线斜率越小，越靠操作线斜率越小，越靠近平衡线，传质推动力近平衡线，传质推动力越小，对传质越不利。越小，对传质越不利。操作点操作点XYOXbYb塔底塔底XaYa塔顶塔顶直直线，过塔塔顶点点A(Xa，Ya)，塔底，塔底B(Xb，Yb)总是位于平衡是位于平衡线的上方；的上方；-液气比液气比斜率斜率为-操作线方程操作线方程操作线方程：操作线方程：30一、物料衡算和操作线方程操作线斜率越小，越靠近平衡线，传质推化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章一、物料衡算和操作线方程一、物料衡算和操作线方程对于低浓气体（通常对于低浓气体（通常yb10%），），31一、物料衡算和操作线方程对于低浓气体（通常yb10%），3化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收剂用量的确定二、吸收剂用量的确定仅从能耗上看，希望吸收剂用量越小越好，但是仅从能耗上看，希望吸收剂用量越小越好，但是-最小液气比最小液气比此时，塔内必有一处达到相此时，塔内必有一处达到相平衡，塔高需无穷高才行。平衡，塔高需无穷高才行。32二、吸收剂用量的确定仅从能耗上看，希望吸收剂用量越小越好，但化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收剂用量的确定二、吸收剂用量的确定最小液气比只对设计型问题有意义。最小液气比只对设计型问题有意义。可以，可以，能，能，但达不到指定的吸收要求但达不到指定的吸收要求思考：思考：实际操作时的液气比可否小于或等于最小液气比？此时吸实际操作时的液气比可否小于或等于最小液气比？此时吸收塔是否能操作？将会发生什么现象？收塔是否能操作？将会发生什么现象？33二、吸收剂用量的确定最小液气比只对设计型问题有意义。可以，思化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章二、吸收剂用量的确定二、吸收剂用量的确定最小液气比的计算：最小液气比的计算：低浓时：低浓时：低浓时：低浓时：34二、吸收剂用量的确定最小液气比的计算：低浓时：低浓时：34化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章三、塔径的计算三、塔径的计算u为空塔气速，为空塔气速，m/s，Vs为混合气体的体积流量，为混合气体的体积流量，m3/s。35三、塔径的计算u为空塔气速，m/s，35化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章四、填料层高度的计算四、填料层高度的计算1、填料层高度的一般计算式、填料层高度的一般计算式气相中溶质气相中溶质A的减少速率的减少速率液相中溶质液相中溶质A的增加速率的增加速率从气相到液相的传质速率从气相到液相的传质速率注意：注意：G、L-kmol/(m2 s)对微元段填料对微元段填料dh作物料衡算：作物料衡算：36四、填料层高度的计算1、填料层高度的一般计算式气相中溶质A的化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章四、填料层高度的计算四、填料层高度的计算将总吸收速率方程将总吸收速率方程代入得：代入得：2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时vG、L为常数为常数vKy、Kx可视为常数可视为常数va也可视为常数：也可视为常数：a与填料形状、尺寸及填充状况有关与填料形状、尺寸及填充状况有关气相、液相气相、液相总体积传质系数总体积传质系数（适用于高、低浓吸收）（适用于高、低浓吸收）37四、填料层高度的计算将总吸收速率方程化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时气相总传质单元高度气相总传质单元高度HTU，m（HeightofTransferUnit）流动状况、物系、填料特性和操作条件流动状况、物系、填料特性和操作条件思考：思考：影响传质单元高度影响传质单元高度HTU的因素？的因素？382、低浓气体吸收时气相总传质单元高度HTU，m流动状况、物化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章传质单元传质单元传质单元的定义传质单元的定义h0=HOG NOG=HOL NOL传质单元高度（m）完成确定的分离任务所需基本传质单元的个数,其值取决于分离要求,反映分离的难易程度完成某一个单元的传质所需高度,其值取决于操作因素,是吸收设备传质性能高低的反映物理意义液 相气 相传质单元数（无因次）39传质单元传质单元的定义h0=HOGNOG=化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章传质单元高度传质单元高度HTU的物理意义？的物理意义？常常用用吸吸收收设设备备的的HTU约约为为0.15 1.5m，思考：思考：HTU越大越好，还是越小越好？越大越好，还是越小越好？-每个传质单元对应的填料层高度每个传质单元对应的填料层高度思考：思考：影响传质单元高度影响传质单元高度HTUHTU的因素？的因素？流动状况、物系、填料特性和操作条件流动状况、物系、填料特性和操作条件40传质单元高度HTU的物理意义？常用吸收设备的HTU约为0.1化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章传质单元数的物理意义？传质单元数的物理意义？41传质单元数的物理意义？41化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章分析分析 1个个传质单元内填料元内填料层两端气相宏两端气相宏观浓度差度差恰好等于恰好等于单元段内平均元段内平均传质推推动力力若若则 42分析1个传质单元内填料层两端气相宏观浓度差恰好等于单元段化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时传质单元数传质单元数NOG的两种计算方法：的两种计算方法：吸收因数法吸收因数法对数平均推动力法对数平均推动力法（1）平衡线为直线时）平衡线为直线时图解（或数值）积分法图解（或数值）积分法近似梯级法近似梯级法（2）平衡线非直线时）平衡线非直线时432、低浓气体吸收时传质单元数NOG的两种计算方法：吸收因数法化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时传质单元数传质单元数NOG的两种计算方法：的两种计算方法：（1）平衡线为直线时）平衡线为直线时代入代入中积分得：中积分得：吸收因数法吸收因数法对数平均推动力法对数平均推动力法442、低浓气体吸收时传质单元数NOG的两种计算方法：（1）平衡化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时-吸收因数法吸收因数法类似可推得：类似可推得：452、低浓气体吸收时-吸收因数法类似可推得：45化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时思考：思考：当当S1时，时，NOG？根据洛毕达法则可得根据洛毕达法则可得462、低浓气体吸收时思考：当S1时，NOG？根据洛毕达法则化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时 yb=yb yb ya=ya ya yb ya传质单元数传质单元数NOG的两种计算方法：的两种计算方法：（1）平衡线为直线时）平衡线为直线时吸收因数法吸收因数法对数平均推动力法对数平均推动力法472、低浓气体吸收时yb=ybybya=yaya化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时 yb=yb yb ya=ya ya yb ya-对数平均推动力对数平均推动力-对数平均推动力法对数平均推动力法482、低浓气体吸收时yb=ybybya=yaya化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时同理，得：同理，得：式中：式中：492、低浓气体吸收时同理，得：式中：49化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章2、低浓气体吸收时、低浓气体吸收时对数平均推动力法与吸收因数法的对比：对数平均推动力法与吸收因数法的对比：相同点相同点：都适用于低浓、平衡线为直线的情况都适用于低浓、平衡线为直线的情况不同点：不同点：前者涉及四个浓度，后者涉及三个浓度，前者涉及四个浓度，后者涉及三个浓度，故后者特别适用于操作型问题的求解。故后者特别适用于操作型问题的求解。502、低浓气体吸收时对数平均推动力法与吸收因数法的对比：50化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章习题课习题课汇总：汇总：或51习题课汇总：或51化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章习题课习题课操作条件：操作条件：u气液流量、气液流量、u气液进口浓度、气液进口浓度、u操作温度、压力等操作温度、压力等52习题课操作条件：52化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章设计型举例设计型举例【例例1】常常压压下下，用用煤煤油油从从苯苯蒸蒸汽汽和和空空气气混混合合物物中中吸吸收收苯苯，吸吸收收率率为为99%，混混合合气气量量为为53kmol/h。入入塔塔气气中中含含苯苯2%（体体积积%），入入塔塔煤煤油油中中含含苯苯0.02%（摩摩尔尔分分率率）。溶溶剂剂用用量量为为最最小小用用量量的的1.5倍倍，在在操操作作温温度度50下下，相相平平 衡衡 关关 系系 为为 y*=0.36x，总总 传传 质质 系系 数数 Kya=0.015kmol/(m3 s)，塔塔径径为为1.1米米。试试求求所所需需填填料料层层高度。高度。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*=0.36x53设计型举例【例1】常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章设计型举例设计型举例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【解解】属于低浓气体吸收属于低浓气体吸收 54设计型举例溶剂用量为最小用量的1.5倍y*=0.36x【化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章设计型举例设计型举例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至于用至于用“平均推动力法平均推动力法”请课下自行解算。请课下自行解算。作业：作业：55设计型举例溶剂用量为最小用量的1.5倍y*=0.36x至化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【例例2】在在逆逆流流操操作作的的填填料料吸吸收收塔塔中中，对对某某一一低低浓浓气气体体中中的的溶溶质组分进行吸收，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；而而其其它它操操作作条条件件均均不不变变，试试分分析析出出塔塔气气体体、液液体体浓浓度度如如何何变变化？化？快速分析法快速分析法作图作图+排除法排除法吸收因数法吸收因数法【解解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收剂入塔浓度变大 xa变大，将使全塔浓度均变大，因此变大，将使全塔浓度均变大，因此xb也将变大。而且也将变大。而且全塔传质推动力将变小，故不利于吸收，因此，全塔传质推动力将变小，故不利于吸收，因此，ya变大。变大。快速分析法：快速分析法：56操作型定性分析举例【例2】在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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【解解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收剂入塔浓度变大作图作图+排除法排除法L/G不变不变 影影响响因因素素：流流动动状状况况、物物系系、填料特性和操作条件填料特性和操作条件与与h0不变相矛盾，故假设不变相矛盾，故假设不成立。不成立。a假设假设ya不变不变b假设假设ya变小变小作图知此作图知此时操作线时操作线为红线，为红线，可见可见NOG h0 57操作型定性分析举例快速分析【解】(1)吸收剂入塔浓度变大作化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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【解解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收剂入塔浓度变大作图作图+排除法排除法与与h0不变相矛盾，故假设不变相矛盾，故假设不成立。不成立。b假设假设ya变小变小作图知此时操作线为作图知此时操作线为红线，可见红线，可见NOG h0 因此，因此，ya只能只能 58操作型定性分析举例快速分析【解】(1)吸收剂入塔浓度变大作化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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【解解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收剂入塔浓度变大作图作图+排除法排除法关于关于xb：与与ya的分析类似的分析类似假设假设xb不变、变小，作不变、变小，作图可知图可知NOG将变小，故将变小，故h0将变小，与将变小，与h0一定相矛盾，一定相矛盾，因此，因此，xb 59操作型定性分析举例快速分析【解】(1)吸收剂入塔浓度变大作化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【解解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收剂入塔浓度变大吸收因数法：吸收因数法：NOG（yb-mxa）/（ya-mxa）S增大增大由题意可知：由题意可知：NOGh0/HOG不变不变由右图可知，由右图可知，又又xa变大，故变大，故ya变大变大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60操作型定性分析举例【解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收因数化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【解解】(1)吸收剂入塔浓度变大吸收剂入塔浓度变大NOG（yb-mxa）/（ya-mxa）S增大增大至于至于xb：仍需用排除法判定（略）。仍需用排除法判定（略）。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61操作型定性分析举例【解】(1)吸收剂入塔浓度变大NOG（化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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建议：建议：上述三种方法中，首先推荐使用上述三种方法中，首先推荐使用“快速分析法快速分析法”；如果此法不行，建议使用；如果此法不行，建议使用“吸收因数法吸收因数法”；如果还不；如果还不行，再使用行，再使用“作图排除法作图排除法”。62操作型定性分析举例快速分析建议：上述三种方法中，首先推荐使用化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【解解】(2)当吸收剂用量变小时当吸收剂用量变小时吸收剂用量变小时，不利于吸收，因此，吸收剂用量变小时，不利于吸收，因此，ya变大。变大。快速分析法：快速分析法：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至于至于xb的变化，可以这样理解：的变化，可以这样理解：L，将，将导致全塔液相浓度变大，故导致全塔液相浓度变大，故xb。63操作型定性分析举例【解】(2)当吸收剂用量变小时化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【解解】(2)当吸收剂用量变小时当吸收剂用量变小时吸收因数法：吸收因数法：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由题意可知：由题意可知：NOGh0/HOG变小或不变变小或不变由右图可知，由右图可知，ya NOG（yb-mxa）/（ya-mxa）S增大增大Kya变小或不变变小或不变64操作型定性分析举例【解】(2)当吸收剂用量变小时吸收因数化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【解解】(2)当吸收剂用量变小时当吸收剂用量变小时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至于至于xb：仍需用排除法判定仍需用排除法判定a假设假设xb不变不变b假设假设xb变小变小，NOL 作图知，作图知，NOG 与与h0不变相矛盾，故假设不成立。不变相矛盾，故假设不成立。与与h0不变相矛盾，故假设不成立。不变相矛盾，故假设不成立。65操作型定性分析举例【解】(2)当吸收剂用量变小时快速分析化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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【练习练习】在在逆逆流流操操作作的的填填料料吸吸收收塔塔中中，对对某某一一低低浓浓气气体体中中的的溶溶质质组分进行吸收，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yb变小，变小，（2）G变小，变小，而而其其它它操操作作条条件件均均不不变变，试试分分析析出出塔塔气气体体浓浓度度ya、液液体体浓浓度度xb如何变化？如何变化？66操作型定性分析举例快速分析【练习】66化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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（1）气体入塔浓度）气体入塔浓度yb变小变小快速分析法：快速分析法：yb，ya必必。yb，将导致入塔溶质量减少，且传质推，将导致入塔溶质量减少，且传质推动力变小，因而传质量变小，故动力变小，因而传质量变小，故xb。吸收因数法：吸收因数法：查图可知：查图可知：至于至于xb的变化仍需用作图的变化仍需用作图+排除法排除法67操作型定性分析举例快速分析（1）气体入塔浓度yb变小快速分析化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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（1）气体入塔浓度）气体入塔浓度yb变小变小吸收因数法：吸收因数法：关于关于xb：排除法：排除法假设假设xb不变、变大，作不变、变大，作图可知图可知NOG将变大，故将变大，故h0将变大，与将变大，与h0一定相矛盾，一定相矛盾，因此，因此，xb将变小。将变小。68操作型定性分析举例快速分析（1）气体入塔浓度yb变小吸收因数化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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（2）G变小变小快速分析法：快速分析法：G，将导致入塔溶质量减少，因而传质量变小，故，将导致入塔溶质量减少，因而传质量变小，故xb。至于至于ya的变化不好判断。的变化不好判断。69操作型定性分析举例快速分析（2）G变小快速分析法：G，将导化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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（2）G变小变小吸收因数法：吸收因数法：由题意可知：由题意可知：NOGh0/HOG变大变大由右图可知，由右图可知，ya NOG（yb-mxa）/（ya-mxa）S增大增大至于至于xb的变化仍需用作图的变化仍需用作图+排除法排除法70操作型定性分析举例快速分析（2）G变小吸收因数法：由题意可知化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型定性分析举例操作型定性分析举例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（2）G变小变小a假设假设xb不变、不变、，NOL 作图知，作图知，NOG 与与h0不变相矛盾，故假设不成立。不变相矛盾，故假设不成立。假设假设xb变大变大作业：作业：71操作型定性分析举例快速分析（2）G变小a假设xb不变、，N化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型问题计算操作型问题计算y=1.18xKya G0.8气体气体流量流量增加增加20%【例例3】某某吸吸收收塔塔在在101.3kPa、293K下下用用清清水水逆逆流流吸吸收收丙丙酮酮空空气气混混合合气气体体（可可视视为为低低浓浓气气体体）中中的的丙丙酮酮。当当操操作作液液气气比比为为2.1时时，丙丙酮酮回回收收率率可可达达95%。已已知知物物系系平平衡衡关关系系为为y=1.18x，吸吸收收过过程程大大致致为为气气膜膜控控制制，气气相相总总传传质质系系数数Kya G0.8。今今气气体体流流量量增增加加20%，而而液液量量及及气气液液进进口口浓浓度度不变，试求：不变，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倍？）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？气膜控制气膜控制【解解】（1 1）回收率变为多少？）回收率变为多少？分析：分析：气体流量增加，则导致气体流量增加，则导致被吸收的丙酮量增被吸收的丙酮量增加，加，ya，故回收率将变小。，故回收率将变小。72操作型问题计算y=1.18xKyaG0.8气体流量增加2化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型问题计算操作型问题计算y=1.18xKya G0.8气体气体流量流量增加增加20%气膜控制气膜控制原工况下：原工况下：新工况下：新工况下：73操作型问题计算y=1.18xKyaG0.8气体流量增加2化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章操作型问题计算操作型问题计算y=1.18xKya G0.8气体气体流量流量增加增加20%（2 2）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？可见，单位时间内被吸收的丙酮量增加了可见，单位时间内被吸收的丙酮量增加了1720%，即，即被吸收的丙酮量增大幅度小于气体流量被吸收的丙酮量增大幅度小于气体流量增大幅度。增大幅度。返回目录返回目录作业：作业：74操作型问题计算y=1.18xKyaG0.8气体流量增加2化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第四节第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算六、解吸（脱吸）六、解吸（脱吸）传质方向传质方向解解吸吸剂剂-吸收的逆操作吸收的逆操作1 1、解吸方法、解吸方法u减压解吸减压解吸-闪蒸（在第十章中介绍）闪蒸（在第十章中介绍）u应用解吸剂进行解吸应用解吸剂进行解吸 常用的解吸剂有惰性气体、水蒸气或贫气等常用的解吸剂有惰性气体、水蒸气或贫气等（2 2）汽提或提馏）汽提或提馏-解吸剂用惰性气体或贫气解吸剂用惰性气体或贫气 -解吸剂用水蒸汽解吸剂用水蒸汽 （1 1）气提）气提75第四节二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算六、解吸（脱吸）传质化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章六、解吸（脱吸）六、解吸（脱吸）2低浓气体解吸时低浓气体解吸时特点（与吸收对比）：特点（与吸收对比）：传质方向传质方向解解吸吸剂剂v全塔物料衡算、操作线方程、填料层高度全塔物料衡算、操作线方程、填料层高度计算式与吸收时的完全相同。计算式与吸收时的完全相同。思考：思考：为什么解吸时操作线在平衡线下方？为什么解吸时操作线在平衡线下方？因为解吸时气相浓度因为解吸时气相浓度y小于液相平衡浓度小于液相平衡浓度y*-此式用起此式用起 来更方便来更方便76六、解吸（脱吸）2低浓气体解吸时特点（与吸收对比）：传质方化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章六、解吸（脱吸）六、解吸（脱吸）2低浓气体解吸时低浓气体解吸时特点（与吸收对比）：特点（与吸收对比）：v最小最小气液气液比比传质方向传质方向解解吸吸剂剂斜率斜率(L/G)max77六、解吸（脱吸）2低浓气体解吸时特点（与吸收对比）：最小气化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例【例例4】吸吸收收解解吸吸联联合合操操作作系系统统如如图图所所示示。两两塔塔填填料料层层高高度度均均为为7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解解吸吸气气量量G=300kmol/h，组组分分浓浓度度为为：yb=0.015，y a=0.045，y b=0，xb=0.095（均均为为摩摩尔尔分分率率），且且知知：吸吸收收系系统统相相平平衡衡关关系系为为y=0.15x，解解吸吸系系统统相相平平衡关系为衡关系为y=0.6x。试求：。试求：（1）吸收塔气体出口浓度）吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数传质单元数NOG；（2）解吸塔传质单元数）解吸塔传质单元数N OG；（3）若解吸气体流量减少为）若解吸气体流量减少为250kmol/h，则吸收塔气体，则吸收塔气体出口浓度出口浓度ya又为多少？（其又为多少？（其余操作条件均不变，且气体余操作条件均不变，且气体流量变化时，解吸塔流量变化时，解吸塔H OG基本不变基本不变）转第转第8585页页78解吸（脱吸）举例【例4】吸收解吸联合操作系统如图所示。两塔化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例【解解】（1）求吸收塔气体出口浓度求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数，传质单元数NOG对对整个流程（包括两塔）整个流程（包括两塔）作物料衡算，可得：作物料衡算，可得：说明：说明：当然，本题也可以分别对吸收当然，本题也可以分别对吸收塔、解吸塔作物料衡算而求解，但不塔、解吸塔作物料衡算而求解，但不如上面的解法简便。如上面的解法简便。79解吸（脱吸）举例【解】（1）求吸收塔气体出口浓度ya，传质化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya=0.0015对吸收塔：对吸收塔：返回第返回第8282页页80解吸（脱吸）举例ya=0.0015对吸收塔：返回第82页80化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya=0.0015（2）求解吸塔传质单元数）求解吸塔传质单元数N OG返回第返回第8282页页81解吸（脱吸）举例ya=0.0015（2）求解吸塔传质单元数N化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例（3）若解吸气体流量减少为）若解吸气体流量减少为250kmol/h，则吸收塔气体出口浓，则吸收塔气体出口浓度度ya又为多少？（其余操作条件又为多少？（其余操作条件均不变，且气体流量变化时，解均不变，且气体流量变化时，解吸塔吸塔H OG基本不变基本不变）250kmol/hya=0.0015分析：分析：解吸气量减小，则对解吸气量减小，则对解吸不利，因而解吸不利，因而xb（xa）将）将变大，变大，对吸收不利对吸收不利，所以，所以ya 将变大。将变大。82解吸（脱吸）举例（3）若解吸气体流量减少为250kmol/h化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例250kmol/hya=0.0015吸收塔：吸收塔：L、G不变，所以不变，所以HOG不变，不变，故故NOG也不变，也不变，解之得：解之得：(1)又又S=1不变，不变，83解吸（脱吸）举例250kmol/hya=0.0015吸收塔：化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例解之得：解之得：(2)解吸塔：解吸塔：因因H OG不变，故不变，故N OG不变不变250kmol/h(1)84解吸（脱吸）举例解之得：(2)解吸塔：因HOG不变，故N化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例(2)250kmol/h(1)再对解吸塔作物料衡算得：再对解吸塔作物料衡算得：(3)再对全流程或吸收塔作物料衡算得：再对全流程或吸收塔作物料衡算得：(4)85解吸（脱吸）举例(2)250kmol/h(1)再对解吸塔作物化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例250kmol/h解得：解得：联立求解式（联立求解式（1 1）（）（4 4）对照：G=300kmol/h时，ya=0.001586解吸（脱吸）举例250kmol/h解得：联立求解式（1）化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第四节第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算七、塔板数（教材七、塔板数（教材P49P49）将在第十章中介绍将在第十章中介绍作业：作业：返回目录返回目录87第四节二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算七、塔板数（教材P4化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第九章第九章 小结小结一概念一概念吸收推动力（总的、气相侧、液相侧）、吸收推动力（总的、气相侧、液相侧）、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、回收率、近似梯级法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 88第九章小结一概念88化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章全塔物料衡算式：全塔物料衡算式：三吸收塔计算（低浓时）三吸收塔计算（低浓时）操作线方程：操作线方程：填料层高度计算式：填料层高度计算式：89化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章9090化工原理化工原理电子教案电子教案/第九章第九章第三版第第三版第1818次印刷的教材更正次印刷的教材更正vP67习题习题9-19遗漏遗漏“求填料层高度求填料层高度”。v习题习题9-12答案改为：答案改为：h0增为原来的增为原来的6.1倍倍91第三版第18次印刷的教材更正P67习题9-19遗漏“求填料层