第五章-吸收解析课件

1第二节第二节气液相平衡气液相平衡第五章第五章气体吸收气体吸收第一节第一节概述概述第三节第三节吸收过程的传质速率吸收过程的传质速率第四节第四节吸收塔的计算吸收塔的计算第五节第五节填料塔填料塔2第一节第一节概述概述一、吸收操作的应用一、吸收操作的应用二、吸收过程与设备二、吸收过程与设备三、吸收过程分类三、吸收过程分类四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择几个名词几个名词吸收剂吸收剂：吸收过程中所用的溶剂；：吸收过程中所用的溶剂；溶质溶质：混合气体中能显著被吸收剂吸收的组分：混合气体中能显著被吸收剂吸收的组分；惰性组分惰性组分：不能被吸收剂吸收的组分；：不能被吸收剂吸收的组分；富液富液：含有较高溶质浓度的吸收剂；：含有较高溶质浓度的吸收剂；贫液贫液：从富液中将溶质分离出来后得到的吸收剂。：从富液中将溶质分离出来后得到的吸收剂。4一、气体操作的应用一、气体操作的应用（1）分离混合气体以获得一定的组分。）分离混合气体以获得一定的组分。（2）除去有害组分以净化或精制气体。除去有害组分以净化或精制气体。（3）制备某种气体的溶液。）制备某种气体的溶液。（4）工业废气的治理。）工业废气的治理。吸收的依据吸收的依据混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。吸收吸收:是将气体混合物中的各个组分予以分离的单元是将气体混合物中的各个组分予以分离的单元操作。操作。吸收过程吸收过程：（1）溶质从气相主体传递到相界面；（2）在相界面上溶质溶解到液相表面；（3）溶质从相界面传递到液相主体。吸收过程吸收过程解吸过程解吸过程气相主体液相主体 吸收及解析传质方向实质：实质：吸收过程吸收过程溶质由气相到液相的质量传递过程；溶质由气相到液相的质量传递过程；解吸过程解吸过程溶质由液相到气相的质量传递过程。溶质由液相到气相的质量传递过程。6二、吸收过程与设备二、吸收过程与设备一步吸收流程和两步吸收流程一步吸收流程和两步吸收流程(选用吸收剂的数目选用吸收剂的数目)一步吸收流程：仅用一种吸收剂一步吸收流程：仅用一种吸收剂两步吸收流程：使用两种吸收剂两步吸收流程：使用两种吸收剂贫液贫液富液富液混合混合气体气体净化气净化气一步吸收一步吸收两步吸收两步吸收吸收剂吸收剂1吸收剂吸收剂2混合气混合气去解吸塔去解吸塔去解吸塔去解吸塔净化气净化气吸吸收收塔塔1吸吸收收塔塔2逆流和并流吸收过程逆流和并流吸收过程逆流逆流贫液富液混合气体净化气并流并流贫液富液混合气体净化气9典型的工业吸收过程典型的工业吸收过程:以洗油吸收煤气中的粗苯：贫油吸收塔含苯煤气解吸塔过热蒸汽冷凝器粗苯水冷却器换热器补充新鲜洗油富油脱苯煤气采用吸收剂再生的连续吸收流程采用吸收剂再生的连续吸收流程吸收工艺过程吸收工艺过程吸收过程吸收过程苯吸收塔苯吸收塔解吸过程解吸过程苯解吸塔苯解吸塔10（1）物理吸收物理吸收和化学吸收和化学吸收（2）单组分吸收单组分吸收和多组分吸收和多组分吸收（3）等温吸收等温吸收和非等温吸收和非等温吸收（4）高浓度吸收和）高浓度吸收和低浓度吸收低浓度吸收（1）溶解度大；）溶解度大；三、吸收过程的分类三、吸收过程的分类四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择11（2）选择性高；）选择性高；（3）再生容易；）再生容易；（4）挥发性小；）挥发性小；（5）粘度低；）粘度低；（6）化学稳定性高；）化学稳定性高；（7）腐蚀性低；）腐蚀性低；（8）无毒、无害、价廉等。）无毒、无害、价廉等。选择原则：经济、合理。选择原则：经济、合理。12第二节第二节气液相平衡气液相平衡一、一、平衡溶解度平衡溶解度二、二、亨利定律亨利定律三、三、气液相平衡关系在吸收中的应用气液相平衡关系在吸收中的应用13一、平衡溶解度一、平衡溶解度平衡状态：平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收一定压力和温度，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相剂与混合气体充分接触，气相中的溶质中的溶质向溶剂中转移，长期充分接向溶剂中转移，长期充分接触后，液相触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时，气中溶质组分的浓度不再增加，此时，气液两相达到平衡。液两相达到平衡。饱和浓度：饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。平衡时溶质在液相中的浓度。液相液相气相气相14平衡分压：平衡分压：平衡时气相中溶质的分压。平衡时气相中溶质的分压。平衡状态的因素平衡状态的因素,吉布斯相律吉布斯相律FC 2=32+2=3当压力不太高、温度一定时当压力不太高、温度一定时 p*A=f1（x）y*=f2（x）p*A=f3（cA）15氨在水中的溶解度氨在水中的溶解度分压对溶解度的影响：分压对溶解度的影响：pe增加，增加，x增加（增加（T一定）一定）；温度对溶解度的影响：温度对溶解度的影响：T增加，增加，x下降（下降（Pe一定）一定）；总压对溶解度的影响：在组份分压不变时，若总压对溶解度的影响：在组份分压不变时，若P变化不大变化不大（P小于小于0.5MPa时），总压时），总压P的变化不影响的变化不影响pe、x之间的关系。之间的关系。说明：说明：1620304050注意注意：P 对对x-y图有影响，因为对于一定的图有影响，因为对于一定的y ，P变化将变化将导致导致pe的变化，的变化，pe是影响溶解度的直接原因。是影响溶解度的直接原因。17几种气体在水中的溶解度曲线几种气体在水中的溶解度曲线18讨论：讨论：（2）温度、）温度、y一一定，定，总压增加总压增加，在同一溶剂中，在同一溶剂中，溶质的溶解度溶质的溶解度x随之增加，随之增加，有利于吸收有利于吸收。（1）总压、）总压、y一一定，定，温度下降温度下降，在同一溶剂中，在同一溶剂中，溶质的溶解度溶质的溶解度x随之增加，随之增加，有利于吸收有利于吸收。（3）相同的总压及摩尔分率，）相同的总压及摩尔分率，cO2 cCO2 cSO2 x或或A由气相向液相传质，吸收过程由气相向液相传质，吸收过程平衡状态平衡状态A由液相向气相传质，解吸过程由液相向气相传质，解吸过程吸收过程：吸收过程：26（二）（二）指明过程进行的极限指明过程进行的极限过程极限：相平衡。过程极限：相平衡。yPyxABCxy*y*y27（1）逆流吸收，塔高无限，）逆流吸收，塔高无限，V，y2V，y1L，x2L，x1（2）逆流吸收，塔高无限，）逆流吸收，塔高无限，（三）（三）确定过程的推动力确定过程的推动力（1）吸收过程推动力的表达式）吸收过程推动力的表达式 y-y*或或x*-x或或吸收塔的吸收液及尾气的极限浓度。吸收塔的吸收液及尾气的极限浓度。28（2）在）在xy图上图上APyy*xx*例例5-229第三节第三节吸收过程的传质速率吸收过程的传质速率一、一、分子扩散与菲克定律分子扩散与菲克定律六、六、两相间的双模理论两相间的双模理论四、四、分子扩散系数分子扩散系数七、七、总传质速率方程总传质速率方程二、二、等摩尔逆向扩散等摩尔逆向扩散三、三、组分组分A通过静止组分通过静止组分B的扩散的扩散五、五、单相内对流传质单相内对流传质30吸收过程：吸收过程：（1）A由气相主体到相界面，由气相主体到相界面，气相内传递气相内传递；（2）A在相界面上溶解，溶解过程；在相界面上溶解，溶解过程；（3）A自相界面到液相主体，自相界面到液相主体，液相内传递液相内传递。单相内传递方式：分子扩散；对流扩散单相内传递方式：分子扩散；对流扩散。31分子扩散分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。这种现象称为分子扩散。扩散速率扩散速率：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量，面积扩散的物质量，J表示，表示，kmol/(m2s)。菲克定律菲克定律：温度、总压一定，组分：温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一在扩散方向上任一点处的扩散通量与该处点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。的浓度梯度成正比。32JA组分组分A扩散速率扩散速率（扩散通量），（扩散通量），kmol/（m2s）；）；组分组分A在扩散方向在扩散方向z上的浓度梯度（上的浓度梯度（kmol/m3）/m；DAB组分组分A在在B组分中的扩散系数，组分中的扩散系数，m2/s。负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降低的方向进行着浓度降低的方向进行。33理想气体：理想气体：=分子扩散两种形式分子扩散两种形式：等摩尔逆向扩散，组分：等摩尔逆向扩散，组分A通过通过静止组分静止组分B的扩散。的扩散。34JAJBT PpA2pB2T PpA1pB112二、等摩尔逆向扩散二、等摩尔逆向扩散35等摩尔逆向扩散等摩尔逆向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率：任一截面处两个组分的扩散速率大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。总压一定总压一定=36JA=JBDAB=DBA=D 等分子逆向扩散传质速率方程。等分子逆向扩散传质速率方程。传质速率定义传质速率定义：任一固定的空间位置上，：任一固定的空间位置上，单位时间单位时间内通过单位面积的物质量，记作内通过单位面积的物质量，记作N,kmol/(m2 s)。NA=气相气相：37NA=液相液相：讨论讨论1）382）组分的浓度与扩散距离）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。成直线关系。3）等分子逆向扩散发生在蒸馏过程中。）等分子逆向扩散发生在蒸馏过程中。ppB1pA1pA2pB2扩散距离扩散距离z0zp3912JAJBNMcA/cNMcB/cNMNA（1）整体移动：因溶质扩散到）整体移动：因溶质扩散到界面溶解于溶剂中，造界面溶解于溶剂中，造成界面与主成界面与主体的微小压差，使得混合物向界面体的微小压差，使得混合物向界面处的流动。处的流动。（2）整体移动的特点：）整体移动的特点：1）因分子本身扩散引起的宏观流动。）因分子本身扩散引起的宏观流动。2）A、B在整体移动中方向相同，流动速度正比于摩尔在整体移动中方向相同，流动速度正比于摩尔分率。分率。三、三、组分组分A通过静止组分通过静止组分B的扩散的扩散40微分式微分式41在气相扩散在气相扩散积分式积分式积分式积分式42积分式积分式液相：液相：（4）讨论）讨论1）组分）组分A的浓度与扩散距离的浓度与扩散距离z为指数关系为指数关系2）、漂流因子，漂流因子，无因次无因次Bmcc43漂流因子意义漂流因子意义：其大小反映了整体移动对传质速率的影：其大小反映了整体移动对传质速率的影响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩散增大的倍数。散增大的倍数。漂流因子的漂流因子的影响因素影响因素：浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。低浓度时，漂流因数近似等于低浓度时，漂流因数近似等于1，总体流动的影响小。，总体流动的影响小。3）单向扩散体现在吸收过程中。）单向扩散体现在吸收过程中。例例5-344扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常数之一；数之一；D，m2/s。D的影响因素：的影响因素：A、B、T、P、浓度、浓度D的来源：查手册；半经验公式；测定的来源：查手册；半经验公式；测定四、分子扩散系数四、分子扩散系数例例5-4。45（1）气相中的）气相中的D范围：范围：10-510-4m2/s经验公式经验公式（2）液相中的）液相中的D范围：范围：10-1010-9m2/s例例5-446五、五、单相内的对流传质单相内的对流传质涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部存在浓度梯度，流体质点便会靠存在浓度梯度，流体质点便会靠质点的无规则运动，相互碰撞和质点的无规则运动，相互碰撞和混合，组分从高浓度向低浓度方混合，组分从高浓度向低浓度方向传递，这种现象称为向传递，这种现象称为涡流扩散涡流扩散（eddyfiffusion)。47涡流扩散速率，涡流扩散速率，kmol/(m2s)；涡流扩散系数，涡流扩散系数，m2/s。注意注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性常数，其值与流体流动状态及所处的位置有关性常数，其值与流体流动状态及所处的位置有关。总扩散通量总扩散通量：48TTWtWt热流体热流体冷流体冷流体pAGpAicAicAL气相气相液相液相zTztzGzLE（一）单相内对流传质的有效膜模型（一）单相内对流传质的有效膜模型单相内对流传质过程单相内对流传质过程491）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分子扩散，溶质子扩散，溶质A的浓度梯度较大，的浓度梯度较大，pA随随z的的变化较陡。变化较陡。2）湍流主体湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散，：涡流扩散远远大于分子扩散，溶质浓度均一化，溶质浓度均一化，pA随随z的变化近似为水的变化近似为水平线。平线。3）过渡区过渡区：分子扩散：分子扩散+涡流扩散，涡流扩散，pA随随z的的变化逐渐平缓。变化逐渐平缓。50有效膜模型有效膜模型单相对流传质的传质单相对流传质的传质阻力阻力全部集中在一层全部集中在一层虚虚拟的膜拟的膜层内，膜层内的传质形式层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散仅为分子扩散。有效膜厚有效膜厚zG由层流内层浓度梯度线延长线与流由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点体主体浓度线相交于一点E，则厚度，则厚度zG为为E到相界到相界面的垂直距离。面的垂直距离。51以分压差表示推动力的气膜传质分系数，以分压差表示推动力的气膜传质分系数，kmol/（m2skPa）。）。=传质系数传质系数吸收的推动力吸收的推动力（二）气相传质速率方程（二）气相传质速率方程=气膜传质推动力气膜传质推动力/气膜传质阻力气膜传质阻力52气相对流传质速率方程有以下几种形式：气相对流传质速率方程有以下几种形式：以气相摩尔分率表示推动力的气膜传以气相摩尔分率表示推动力的气膜传质分系数，质分系数，kmol/（m2s）；）；各气相传质分系数之间的关系：各气相传质分系数之间的关系：代入上式代入上式与与比较比较53液相传质速率方程有以下几种形式：液相传质速率方程有以下几种形式：（二）（二）液相传质速率方程液相传质速率方程54kL以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜对流传质系数，对流传质系数，kmol/（m2skmol/m3）；）；以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜对流传质系数，对流传质系数，kmol/（m2s）；）；各各液相传质系数之间液相传质系数之间的关系：的关系：注意：注意：对流传质系数对流传质系数=f(操作条件、流动状态、物性）操作条件、流动状态、物性）55六、六、两相间传质的两相间传质的双模理论双模理论相际（间）对流传质三大模型：双膜模型相际（间）对流传质三大模型：双膜模型溶质渗透模型溶质渗透模型表面更新模型表面更新模型（一）（一）双膜理论双膜理论pAGpAicAicAL气相气相液相液相zGzLE56双膜模型的基本论点（假设）双膜模型的基本论点（假设）（1）气液两相存在一个）气液两相存在一个稳定的相界面稳定的相界面，界面两侧存，界面两侧存在稳定的在稳定的气膜和液膜气膜和液膜。膜内为。膜内为层流层流，A以以分子扩分子扩散散方式通过气膜和液膜。方式通过气膜和液膜。（2）相界面相界面处两相达平衡，处两相达平衡，无扩散阻力无扩散阻力。（3）有效）有效膜以外膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散涡流扩散的形式传质。的形式传质。双膜模型也称为双膜模型也称为双膜阻力双膜阻力模型模型对气相：对气相：对液相：对液相：气膜和液膜传质速率方程气膜和液膜传质速率方程气液两相的溶质组成气液两相的溶质组成若已知若已知Y，X及及kx/ky，与气液相平衡关系，就可，与气液相平衡关系，就可求出求出Yi和和Xi。59（一）（一）气相传质速率方程气相传质速率方程以气相分压差表示推动力的气相总传质以气相分压差表示推动力的气相总传质系数，系数，kmol/（m2skPa）；）；以气相摩尔分率差表示推动力的气相以气相摩尔分率差表示推动力的气相总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；以气相摩尔比差表示推动力的气相以气相摩尔比差表示推动力的气相总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；七、总传质速率方程七、总传质速率方程60（二）（二）液相总传质速率方程液相总传质速率方程以液相浓度差表示推动力的液相总传以液相浓度差表示推动力的液相总传质系数，质系数，kmol/m2skmol/m3）；）；以液相摩尔分率差表示推动力的液相以液相摩尔分率差表示推动力的液相总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；以液相摩尔比差表示推动力的液相以液相摩尔比差表示推动力的液相总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；61根据双膜理论根据双膜理论（三）（三）总传质系数与单相传质分系数之间的关系总传质系数与单相传质分系数之间的关系系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线62（四）（四）总传质系数之间的关系总传质系数之间的关系 63（五）（五）传质速率的控制传质速率的控制相间传质总阻力相间传质总阻力=液相液相(膜膜)阻力阻力+气相气相(膜膜)阻力阻力注注意意:传传质质系系数数、传传质质阻阻力力与与推推动动力力一一一一对对应应。1.传质阻力传质阻力642.传质速率的控制步骤传质速率的控制步骤（1）气膜控制）气膜控制气膜控制：传质阻力主要集中在气相，此吸收过程气膜控制：传质阻力主要集中在气相，此吸收过程为气相阻力控制（气膜控制）。为气相阻力控制（气膜控制）。H 较大易溶气体较大易溶气体气膜控制的特点：气膜控制的特点：.pAIpAicAcAi65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。（2）液膜控制）液膜控制液膜控制：传质阻力主要集中在液相，此吸收过程液膜控制：传质阻力主要集中在液相，此吸收过程为液相阻力控制（液膜控制）为液相阻力控制（液膜控制）液膜控制的特点：液膜控制的特点：H较小难溶气体较小难溶气体.66提高传质速率的措施提高传质速率的措施：提高液体流速；：提高液体流速；加强液相湍流程度。加强液相湍流程度。同理：同理：气膜控制：气膜控制：液膜控制：液膜控制：m小易溶气体小易溶气体m大难溶气体大难溶气体67第四节第四节吸收塔的计算吸收塔的计算一、物料衡算与操作线方程一、物料衡算与操作线方程二、吸收剂的用量最小液气比二、吸收剂的用量最小液气比三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算四、四、吸收塔的操作计算吸收塔的操作计算五、解吸塔的计算五、解吸塔的计算68传质设备：传质设备：69操作型：核算；操作型：核算；操作条件与吸收结果的关系。操作条件与吸收结果的关系。计算依据：物料衡算计算依据：物料衡算相平衡相平衡吸收速率方程吸收速率方程吸收塔的计算内容：吸收塔的计算内容：设计型：流向、流程、吸收剂用量、设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂浓度、塔高、塔径吸收剂浓度、塔高、塔径70一、物料衡算与操作线方程一、物料衡算与操作线方程物料衡算物料衡算定态，假设定态，假设S不挥发，不挥发，B不溶于不溶于S全塔范围内，对全塔范围内，对A作物料衡算作物料衡算：GY1+LX2=GY2+LX1 G（Y1Y2）=L（X1X2）G,Y2G,Y1L,X2L,X171X1=X2G（Y1Y2）/L（1）逆流吸收逆流吸收G，Y2G，Y1L，X2L，X1G，YL，XGY+LX2=GY2+LXY2=Y1（1）A被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。72同理：同理：逆流吸收操作线具有逆流吸收操作线具有如下特点如下特点：XY1Y2X1X2ABY733）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系统的统的平衡关系、塔型及操作条件平衡关系、塔型及操作条件T、p无关。无关。2）操作线通过塔顶（稀端）操作线通过塔顶（稀端）A（X2，Y2）及及塔底塔底（浓端）（浓端）B（X1，Y1）;1）定态，）定态，L、G、Y1、X2恒定，操作线在恒定，操作线在XY 坐标上为一直线，斜率为坐标上为一直线，斜率为L/G。L/G为吸收为吸收操作的操作的液气比液气比；745）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线离平衡线愈远吸收的推动力愈大；离平衡线愈远吸收的推动力愈大；4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平衡线衡线OE下方。下方。XABYK.YXX*Y*OE75（2）并流吸收）并流吸收G,Y2G,Y1L,X2L,X1V,Y L,XGY+LX=GY2+LX2Y2Y1X2X1ABXY76逆流与并流的比较：逆流与并流的比较：1）逆流推动力均匀，且）逆流推动力均匀，且2）Y1大，逆流时大，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；X2小，逆流时小，逆流时Y2与与X2在塔顶相遇有利于降低在塔顶相遇有利于降低Y2。77二、吸收剂的用量最小液气比二、吸收剂的用量最小液气比B1Y1Y2ABOEXYX2X1X*1P78（一）（一）最小液气比最小液气比最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条件和最小液气比定义：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，达到分吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分离程度所需塔高离程度所需塔高无穷大时的液气比无穷大时的液气比。最小液气比的计算最小液气比的计算79X*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：8081（二）操作液气比（二）操作液气比例例5-65-682三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算传质单元数法传质单元数法（一）填料层高度的基本计算式（一）填料层高度的基本计算式ZYY+dYXX+dXZdZY2X2X1Y1单位时间，单位时间，dZ内吸收内吸收A的量：的量：塔截面积，塔截面积，;GAA的流率，的流率，kmol/(s)；G惰性气体流率，惰性气体流率，kmol/(s)；L吸收剂流率，吸收剂流率，kmol/(s)。83a单位体积填料的有效传质面积，单位体积填料的有效传质面积，m2/m3。填料层高度填料层高度84同理：同理：85气相总体积传质系数，气相总体积传质系数，kmol/（m3s）液相总体积传质系数，液相总体积传质系数，kmol/（m3s）填料层高度可用下面的通式计算：填料层高度可用下面的通式计算：Z=传质单元高度传质单元高度传质单元数传质单元数体积传质系数的体积传质系数的物理意义物理意义：在单位推动力下，单位时间：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。，单位体积填料层内吸收的溶质量。（二）传质单元数与传质单元高度（二）传质单元数与传质单元高度86以以为例为例（1）传质单元数）传质单元数、液相总传质单元高度液相总传质单元高度、总传质单元数、总传质单元数气相传质单元高度气相传质单元高度、传质单元数、传质单元数液相传质单元高度液相传质单元高度、传质单元数、传质单元数气相总传质单元高度气相总传质单元高度、总传质单元数、总传质单元数定义定义：气相总传质单元数气相总传质单元数87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。气体流经一段填料，溶质组成变化（气体流经一段填料，溶质组成变化（Y1 Y2）等）等于该段填料平均吸收推动力（于该段填料平均吸收推动力（YY*）m时，该段填料时，该段填料为一个传质单元。为一个传质单元。88（2）传质单元高度）传质单元高度定义定义：气相总传质单元高度，气相总传质单元高度，m。传质单元高度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，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。反映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:89传质单元高度变化范围：传质单元高度变化范围：0.101.0m。各种传质单元高度之间的关系各种传质单元高度之间的关系平衡线斜率为平衡线斜率为m90同理同理：比较上式：比较上式：（三）（三）传质单元数的计算传质单元数的计算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线为直线操作线也为直线操作线也为直线91同理：同理：92平衡线与操作线平行平衡线与操作线平行时，时，当当、时，时，对数平均推动力可用算术对数平均推动力可用算术平均推动力平均推动力。注意注意：平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流吸收平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流吸收皆可。皆可。932.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：94S解吸因数解吸因数（脱吸因数）（脱吸因数）95注意：图的适用范围为注意：图的适用范围为0.05及及S1。3.图解积分法图解积分法平衡线曲线时平衡线曲线时图解积分法步骤如下：图解积分法步骤如下：影响影响NOG因素与讨论内容自学。因素与讨论内容自学。例例5-7。96操作线上任取一点（操作线上任取一点（X,Y），其推动力为），其推动力为(Y-Y*)。系列系列Y作图得曲线。作图得曲线。积分计算积分计算Y2至至Y1范围内的阴影面积。范围内的阴影面积。97命题：命题：塔高一定时，吸收操作条件与吸收效果间的塔高一定时，吸收操作条件与吸收效果间的分析和计算分析和计算;吸收塔的核算。吸收塔的核算。定性分析定性分析例例在一填料塔中用清水吸收氨空气中的低浓氨在一填料塔中用清水吸收氨空气中的低浓氨气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则Y2、X1如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为为）四、四、吸收塔操作计算吸收塔操作计算98定性分析步骤定性分析步骤：1）根据条件确定根据条件确定HOG、S；2）利用）利用，确定，确定的变化的变化;3）采用吸收因数法确定采用吸收因数法确定Y2的变化的变化;4）利用全塔物料衡算分析）利用全塔物料衡算分析X1变化。变化。水吸收混合气中的氨为气膜控制过程水吸收混合气中的氨为气膜控制过程因气体流量因气体流量V不变不变近似不变，近似不变，HOG不变不变、99NOG不变不变100（2）定量计算）定量计算问题问题：吸收温度降低，：吸收温度降低，Y2、X1、吸收操作线如何变化？吸收操作线如何变化？X2降低，降低，Y2、X1、吸收操作线如何变化？吸收操作线如何变化？吸收压力提高，吸收压力提高，Y2、X1、吸收操作线如何变化？吸收操作线如何变化？Y1Y2Y2X1X1X2101例例在一填料塔内用纯溶剂吸收气体混合物中的某溶质在一填料塔内用纯溶剂吸收气体混合物中的某溶质组分，进塔气体溶质浓度为组分，进塔气体溶质浓度为0.01（摩尔比，下同），混（摩尔比，下同），混合气质量流量为合气质量流量为1400kg/h，平均摩尔质量为，平均摩尔质量为29，操作液，操作液气比为气比为1.5，在操作条件下气液平衡关系为，在操作条件下气液平衡关系为Y*=1.5X，当，当两相逆流操作时，工艺要求气体吸收率为两相逆流操作时，工艺要求气体吸收率为95，现有一现有一填料层高度为填料层高度为7m、塔径为、塔径为0.8m的填料塔，气相总体积的填料塔，气相总体积传质系数为传质系数为0.088kmol/（m3s），问：），问：（1）操作液气比是最小液气比的多少倍？操作液气比是最小液气比的多少倍？（2）出塔液体的浓度；）出塔液体的浓度；（3）该塔是否合适？该塔是否合适？102解：（解：（1）（2）103（3）104 190.30=5.7mZ需要需要=5.7m2.0。120u湿填料因子，湿填料因子，1/m；液体密度校正系数，液体密度校正系数，；121三、三、塔径的计算塔径的计算D吸收塔塔径，吸收塔塔径，m;VS 实际体积流量，实际体积流量，m3/s;u 空塔气速，空塔气速，m3/s。122四、填料塔的附件四、填料塔的附件（一）支承板（一）支承板（二）液体分布器（二）液体分布器123管式管式管式管式槽式槽式莲蓬头式莲蓬头式盘式盘式盘式盘式124（三）液体再分布器（三）液体再分布器截锥式截锥式斜板式斜板式（四）除沫器（四）除沫器折板除沫器折板除沫器丝网除沫器丝网除沫器