化工原理 第六章 吸收

1、第二章 吸收 1 氣體吸收的相平衡關(guān)系 2 傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率 3 吸收塔的計(jì)算 4 吸收系數(shù) 5 脫吸及其他條件下的吸收 概述 1、定義 吸收：利用混合氣體各組分在液體中溶解度 差異，使某些易溶組分進(jìn)入液相形成 溶液，不溶或難溶組分仍留在氣相， 實(shí)現(xiàn)混合氣體分離。 解吸：也稱為脫吸，與吸收相反的過程，即 溶質(zhì)從液相中分離而轉(zhuǎn)移到氣相的過程。 混合氣中某些組分在氣液相界面溶解、在氣相和液 相內(nèi)由濃度差推動(dòng)的傳質(zhì)過程。 1.1.定義：定義： 氣相氣相 液相液相 2.2.依據(jù)：依據(jù)：溶解度不同溶解度不同 NH3: 氣相氣相 液相液相 吸收質(zhì)吸收質(zhì)( (溶質(zhì)溶質(zhì)) )：A A 尾氣：尾氣：B+(A)

2、B+(A) 惰性組分惰性組分( (載體載體) )：B B 吸收劑：吸收劑：S S 吸收液：吸收液：S+AS+A 2、吸收分離操作的目的與任務(wù) 制取液體產(chǎn)品：如鹽酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氫氨等。 分離混合氣體吸收獲得某些組分：如用液態(tài)烴吸收 裂解氣中的乙烯、丙烯等。 氣體凈化除去混合氣體中雜質(zhì)：如合成氨原料氣脫 CO2等； 尾氣處理和廢氣凈化：脫SO2、NOx等 分離基礎(chǔ)：各組分溶解度的差異 3、吸收分離操作的分類 物理吸收與化學(xué)吸收： H2O吸收CO2 NaOH溶液吸收CO2 單組分吸收與多組分吸收： H2O吸收乙醇 液態(tài)烴吸收氣態(tài)烴 等溫吸收與非等溫吸收： H2O吸收丙酮 H2O

3、吸收SO3 低濃度吸收與高濃度吸收：溶質(zhì)在氣液兩相摩爾分 數(shù)均10% 4、 吸收與蒸餾的差別 分離基礎(chǔ)不同：揮發(fā)度與溶解度； 引入新相的方式不同：改變狀態(tài)參數(shù)（加熱、 冷卻）與外界引入； 產(chǎn)品獲得的直接程度不同：精餾可直接獲得較 純的組分，而吸收不能直接獲得較純的組分。 傳質(zhì)不同：精餾中進(jìn)行雙向傳質(zhì)，而吸收 中進(jìn)行單向傳質(zhì) 2 氣體吸收的相平衡關(guān)系 吸收過程與蒸餾一樣，涉及相際傳質(zhì)過程。 平衡問題：物質(zhì)傳遞的方向和限度； 傳質(zhì)速率問題：傳質(zhì)推動(dòng)力和阻力。 相平衡：相間傳質(zhì)已達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從宏觀 上觀察傳質(zhì)已不再進(jìn)行。 吸收中的相平衡關(guān)系描述的是溶解度的影響 因素，是處理吸收問題的關(guān)鍵。 2.1

4、.1 氣體的溶解度 一定操作溫度和壓力下，平衡狀態(tài)下溶質(zhì)在 氣相中的分壓稱為平衡分壓或飽和分壓，相 應(yīng)的液相濃度稱為平衡濃度或氣體在液體中 的溶解度。 定義：氣體在指定液體（溶劑）中的飽和濃度 常用單位：kg(A)/kg(S)或kg(A)/m3(S)。 它決定了吸收的極限（終點(diǎn)）； 推動(dòng)力：偏離平衡狀態(tài)的程度過程速率。 * A C 2.影響因素： 溫度、壓力、溶質(zhì)在氣相中的濃度。 對(duì)于單組分物理吸收：自由度=3-2+2=3 總壓不高（5atm）理想氣體 溶解度氣相分壓，可以認(rèn)為與總壓無關(guān)。 恒溫： ),( ),( AA AA yPTfx PPTfC ),( ),( AA AA yTfx PTf

5、C )(),( AAAA yfxPfC 3、溶解度曲線與溶解性： 加壓和降溫對(duì)吸收操作有利。 吸收劑、溫度T、P 一定時(shí)，不同物質(zhì)的溶解度不同。 溫度、溶液的濃度一定時(shí)，溶液上方分壓越大的物質(zhì)越 難溶。易溶（NH3）；中等（SO2）；）；難溶（O2） 對(duì)于同一種氣體，分壓一定，溫度T越高，溶解度越小 對(duì)于同一種氣體，溫度T一定，分壓P越大，溶解度越大 2.1.2 亨利定律 體系：?jiǎn)谓M分、低濃、恒溫、物理吸收。 總壓總壓P0: z = 0，cA=cAi；z0，形成濃度分布； ，界面附近濃度梯度逐漸減小； =時(shí)，cA=cAi 溶質(zhì)滲透速度正比于界面處的濃度梯度， 梯度，速度；接觸伊始速度最大。 3

6、.表面更新理論： 液面由無數(shù)微元流體組成，但液面上每個(gè) 微元與氣相接觸的時(shí)間不同，其服從某個(gè) 分布函數(shù)，各種年齡（接觸時(shí)間）的微元 被置換下去的機(jī)率與年齡無關(guān)，而與該年 齡的微元數(shù)成正比。 s 表面更新率，常數(shù)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 雖然溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論比雙膜 理論更接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但還不能用于設(shè)計(jì) 計(jì)算，所以吸收設(shè)備的設(shè)計(jì)仍以雙膜理論 為基礎(chǔ)。 2.2.7 吸收速率方程 確定設(shè)備尺寸及核算吸收程度。 吸收速率=推動(dòng)力/阻力=吸收系數(shù)推動(dòng)力 穩(wěn)定操作：兩膜中的傳質(zhì)速率相同，可用 任一有效膜中的傳質(zhì)速率代表氣膜或 液膜吸收速率方程式，相應(yīng)的吸收系數(shù)即 為膜系數(shù)或分系數(shù)，以k 表示。與傳熱中的 相當(dāng)

7、。 1. 氣膜吸收速率方程： 溶質(zhì)由氣相主體到相界面的對(duì)流傳質(zhì)速率 氣相有效滯流膜內(nèi)：以氣相分壓差為推動(dòng)力 zG 與流體流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，不易確定，但傳質(zhì)條 件（物系、P、T）一定時(shí)可認(rèn)為kG不變。 )( i BmG AB A pp P P RTZ D N G BmG AB k RTPZ PD 令令 )( iGA ppkN 氣膜吸收速率方程式氣膜吸收速率方程式 G k 氣膜吸收系數(shù)， kmol/(m2.s.kPa)。 也可寫成： G i A k pp N 1 以氣相摩爾分率為推動(dòng)力： y 主體中A的摩爾分率 yi界面處A的摩爾分率 () Ayi Nkyy 2. 液膜吸收速率方程： 界面液相主體 液

8、相有效滯流膜內(nèi)：以液相濃度差為推 動(dòng)力 )(cc cz CD N i smL A 令 L smL k cZ CD )(cckN iLA 或 L i A k cc N 1 液膜吸收速率方程液膜吸收速率方程 以液相摩爾分率表示： 四個(gè)分傳質(zhì)系數(shù)，各有相應(yīng)的阻力和推動(dòng)力。 )(xxkN ixA 3.界面組成的確定： 氣液平衡+穩(wěn)定傳質(zhì) )()(cckppkN iLiGA G L i i k k cc pp 當(dāng)已知兩相組成的平衡關(guān)系，如 *( ) ii pf c 和上式聯(lián)立便可 求出 ii cp, 4.總吸收系數(shù)及相應(yīng)的吸收速率方程： 界面濃度難求，與傳熱處理壁溫一樣，可 采用總推動(dòng)力避開。即采用兩相

9、主體濃度 的某種差值為推動(dòng)力，相應(yīng)引入總吸收系 數(shù)(K)及總阻力(1/K)。 吸收推動(dòng)力形式與傳熱的差別：表示方法不 同，不能直接相減，即使轉(zhuǎn)換成同一形式， 其差值也并不能代表推動(dòng)力。是否有推動(dòng)力 要與平衡濃度比較。相等不一定平衡。 推動(dòng)力形式：主體濃度與另一相對(duì)應(yīng)的平衡 濃度的差值。 以(p-p*)為總推動(dòng)力p*與液相主體濃 度平衡 G K 以以 p為推動(dòng)力的氣相總吸收系數(shù)，為推動(dòng)力的氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s.Pa) *p 與液相主體濃度與液相主體濃度c成平衡的氣相分壓，成平衡的氣相分壓，Pa。 易溶氣體：H 很大，若kG、kL數(shù)量級(jí)接 近，則 對(duì)于氣膜阻力控制的吸收過程：平衡線

10、斜率 小，欲提高傳質(zhì)速率，在選擇設(shè)備形式及確 定操作條件時(shí)需設(shè)法提 ，即減小氣膜阻 力，這類似于對(duì)流傳熱時(shí)為提高傳熱傳熱速 率需設(shè)法提高小的 G k 易溶氣體溶解度大，其吸收過程往往是氣膜 阻力控制，如用水吸收氨或氯化氫，用濃硫 酸吸收水蒸汽等均為氣膜控制。 以(c*-c)為總推動(dòng)力c*與氣相分壓p平 衡 KL 液相總吸收系數(shù)，m/s 難溶氣體：H 很小，若kG、kL數(shù)量級(jí)接近， 液膜控制液膜控制 對(duì)于液膜阻力控制的吸收過程：平衡線斜率大，欲 提高傳質(zhì)速率，在選擇設(shè)備形式及確定操作條件時(shí) 需設(shè)法提高 。 難溶氣體溶解度小，其吸收過程往往是液膜阻力控 制，如用水吸收氧氣，氫氣或二氧化碳等均為液膜

11、 控制。 用水吸收二氧化硫及丙酮蒸汽，氣膜阻力和液膜阻 力各占一定比例，此時(shí)應(yīng)同時(shí)設(shè)法減小氣膜阻力和 液膜阻力，傳質(zhì)速率才會(huì)有明顯提高，我們稱這種 情況為“雙膜控制”。 L k 以(Y-Y *)為總推動(dòng)力Y *與液相組成X平 衡 據(jù)分壓定律 A pPy Y Y y 11 A Y pP Y * * 1* A Y pP Y 代入 (*) AGAA NKpp *)( *)1)(1 ( YY YY PK N G A 令 Y G K YY PK *)1)(1 ( *)(YYKN YA Y K 以 Y為推動(dòng)力的氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s) 以(X *-X)為總推動(dòng)力X *與氣相組成 Y平衡 )*

12、(XXKN XA 小結(jié)小結(jié) ： 吸收速率方程吸收速率方程 與膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式與膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式 與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式 用一相主體與界面的濃用一相主體與界面的濃 度差表示推動(dòng)力度差表示推動(dòng)力 用一相主體的濃度與其平衡用一相主體的濃度與其平衡 濃度之差表示推動(dòng)力濃度之差表示推動(dòng)力 【例7】低濃吸收，平衡關(guān)系符合亨利定律， kG= 2.7410-7 kmol/(m2skPa)， kL= 6.9410-5 m/s，H=1.5。求KG，并分析吸 收過程的控制因素。 2.3 吸收塔計(jì)算填料塔 板式塔：逐級(jí)接觸；填料塔：連續(xù)(微分)接 觸 填料中很大的空隙，提供曲徑湍動(dòng)，

13、表 面形成液膜表面積；可逆流或并流操作， 但一般采用逆流：提高出塔吸收液濃度和降 低尾氣濃度。 計(jì)算內(nèi)容：吸收劑用量、塔的工藝尺寸等。 吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般的已知條件是：吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般的已知條件是： 1）氣體混合物中溶質(zhì)A的組成（mol分率）以及流量 kmol/(m2.s) 2）吸收劑的種類及T、P下的相平衡關(guān)系； 3）出塔的氣體組成 需要計(jì)算：需要計(jì)算： 1）吸收劑的用量kmol/(m2.s)； 2）塔的工藝尺寸，塔徑和填料層高度 2.3.1 吸收塔的物料衡算及操作線方程 1.物料衡算 穩(wěn)定、逆流 下標(biāo)“1” 塔底（濃端）； 下標(biāo)“2” 塔頂（稀端）； V B的摩爾流率，kmol/

14、s； L S的摩爾流率，kmol/s； Y 氣相中A的摩爾比； X 液相中A的摩爾比。 V 和Y1 由吸收任務(wù)規(guī)定， 吸收劑流量L和組成X2 由 工藝條件確定， 出塔氣體組成Y2 由任務(wù)規(guī) 定的吸收率A 求出： 可算出吸收液的濃度X1 2.操作線方程：塔內(nèi)任意截面上的物 料衡算關(guān)系 在在 mn截面與塔底截面之間作組分截面與塔底截面之間作組分A的衡算的衡算 LXVYLXVY 11 逆流吸收塔操作線方程逆流吸收塔操作線方程 L/V：塔操作的液氣比 表明 ：塔內(nèi)任一截面的氣相濃度Y與液相濃度X之間 成直線關(guān)系，直線的斜率為L(zhǎng)/V。 操作線：在Y-X圖上為以L/V為斜率，過塔進(jìn)、出口 氣、液兩相組成點(diǎn)

15、B(X1，Y1)和T(X2，Y2)的直線 逆流：濃、稀端； 操作線與平衡關(guān)系、 操作條件及設(shè)備結(jié)構(gòu) 無關(guān)； 吸收：Y Y *，操作 線在平衡線上方。 并流操作線方程： )( 11 YX V L X V L Y )( 22 YX V L X V L Y 吸收操作線總是位于平衡線的上方， 操作線位于平衡線下方，則應(yīng)進(jìn)行脫吸過程。 吸收塔內(nèi)流向的選擇 1、逆流沿塔高能保持較大推動(dòng)力；并流從頂?shù)降籽?塔高推動(dòng)力漸小，塔頂、底推動(dòng)力相差大。 2、若兩相進(jìn)、出塔濃度相同，逆流平均推動(dòng)力大于 并流，對(duì)傳質(zhì)速率有利。與傳熱時(shí)一樣。 3、工業(yè)吸收一般多用逆流，后面討論中若無說明， 均為逆流吸收。 4、逆流時(shí)上升

16、的氣體將阻礙借重力往下流動(dòng)的液 體，限制了吸收塔所允許的液體流率和氣體流率， 這是逆流操作不利的一面。 2.3.2 吸收劑用量的決定 吸收劑用量L 或液氣比L/V 在吸收塔的設(shè)計(jì) 計(jì)算和塔的操作調(diào)節(jié)中是一個(gè)很重要的參 數(shù)。 吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算中，V、Y1、Y2 由設(shè)計(jì) 任務(wù)給定，X2 則是由工藝條件決定或設(shè)計(jì) 人員選定。 可見，X1 與吸收劑用量L 相互制約！ 操作線的一個(gè)端點(diǎn)(X2,Y2)已定，另一端點(diǎn)隨L不同 液氣比L/V不同，而在Y=Y1水平線上移動(dòng)。 LL/V推動(dòng)力X1； 設(shè)備費(fèi) ，操作費(fèi)用 ； LL/VX1推動(dòng)力 設(shè)備費(fèi)用，操作費(fèi)用。 到C點(diǎn)X1=X*，X1與Y1平 衡，推動(dòng)力=0，X

17、1=X1,max， 傳質(zhì)面積無限大， 設(shè)備費(fèi) 用無窮Lmin, (L/V)min。 一般：L=(1.12.0)Lmin (L/V)min的確定：確定操作線與平衡線的交點(diǎn) 或切點(diǎn)。 例：空氣與氨的混合氣體，總壓101.33kPa， 其中氨的分壓為1333Pa，用20的水吸收混 合氣中的氨，要求氨的回收率為99%，每小時(shí) 的處理量為1000kg空氣。物系的平衡關(guān)系列于 本例附表中，若吸收劑用量取最小用量的2倍， 試求每小時(shí)送入塔內(nèi)的水量。 溶液濃度溶液濃度(gNH3/100gH2O) 2 2.5 3 分壓分壓Pa 1600 2000 2427 解：解： 1）平衡關(guān)系 * * * 1y y Y 33

18、 3 106 . 11033.101 106 . 1 01604. 0 18/100 17/2 X0212. 0 X Y m * 0212. 0 01604. 0 757. 0 XY757. 0:平衡關(guān)系為 2）最小吸收劑用量： 2 1 21 min X m Y YY VL 其中： 其中： 29 1000 V hkmol/5 .34空氣 333. 133.101 333. 1 1 Y 0133. 0 12 )99. 01 (YY 0133. 001. 0000133. 0 0 2 X 757. 0m 2 1 21 min )( X m Y YYV L 0 757. 0 0133. 0 )000

19、133. 00133. 0(5 .34 hkmol/8 .25 3）每小時(shí)用水量 L min 2L8 .252hkmol/6 .51hkg /8 .928 【例】用洗油吸收焦?fàn)t氣中的芳烴。塔溫度 27、壓強(qiáng)為106.7kPa，焦?fàn)t氣流量 850m3/h，芳烴的摩爾分率為0.02，回收率 不低于95%。洗油中芳烴的摩爾分率0.005。 溶劑用量為最小用量的1.5倍，求洗油流量及 X1。 2.3.3 塔徑的計(jì)算 Vs混合氣體積流量，m3/s；按塔底為準(zhǔn)； u 混合氣空塔氣速，m/s；流體力學(xué)問題。 2.3.4 填料層高度的計(jì)算 1.基本方法與計(jì)算式 (1)Z 所需填料體積 基本方法： 塔截面積 所

20、需傳質(zhì)面積 所需填料體積 單位體積填料提供的有效面積 2 塔負(fù)荷（傳質(zhì)量kmol/s） 所需傳質(zhì)面積 傳質(zhì)速率(kmol/m s) 計(jì)算式各截面濃度變 傳質(zhì)速率變 對(duì)組分A作物料衡算 單位時(shí)間內(nèi)由氣相轉(zhuǎn)入 液相的A的物質(zhì)量為： A dGVdYLdX dANdG AA )(dZaN A 微元填料層內(nèi)的吸收速率方程式為：微元填料層內(nèi)的吸收速率方程式為： * () AY NKYY dzaYYKdG YA )( * dzaYYKVdY Y )( * dZ V aK YY dY Y * Z Y Y Y dZ V aK YY dY 0 * 1 2 a:有效比表面，受填料形狀、尺寸、裝填方式、 流體物性及流

21、動(dòng)狀態(tài)影響，難以確定，將之與傳 質(zhì)系數(shù)合二為一： KYa、KXa 總體積吸收系數(shù)或總體積 傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(s.m3) 。 低濃度氣體吸收時(shí)填料層的基本關(guān)系式為低濃度氣體吸收時(shí)填料層的基本關(guān)系式為 2、傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù) 稱為“氣相總傳質(zhì)單元高度氣相總傳質(zhì)單元高度” ，用 OG H 表示 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元數(shù) OGOG NHZ HOG的物理意義： HOG 或HOL 表示完成一個(gè)傳質(zhì)單元分離任務(wù) 所需的填料層高度，代表了吸收塔傳質(zhì)性 能的高低，是由過程條件決定的：吸收過 程的傳質(zhì)阻力越大，填料層的有效比面積 越小，每個(gè)傳質(zhì)單元所相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨?越大。 雖然(Y-Y*)為一

22、變量，但積分值一定，總可找 到一個(gè)(Y-Y*)m （常量）使積分值不變。 此時(shí)填料層高度就是一 個(gè)總傳質(zhì)單元高度。 1 1 2 * Y Y OG YY dY N 傳質(zhì)單元數(shù)反映吸收過程的難度，任務(wù)所 要求的氣體濃度變化越大，過程的平均推 動(dòng)力越小，則意味著過程難度越大，此時(shí) 所需的傳質(zhì)單元數(shù)越大。 3、傳質(zhì)單元數(shù)的求法 1）平衡線為直線時(shí)）平衡線為直線時(shí) a）脫吸因數(shù)法 平衡關(guān)系用直線 bmXY * 表示時(shí)， 1 2 * Y Y OG YY dY N )( 22 YY L V XX將 代入 1 2 )( 22 Y Y OG bXYY L V mY dY N L mV S 脫吸因數(shù)。脫吸因數(shù)。平

23、衡線斜率和操作線斜率的比值 無因次。S愈大，脫吸愈易進(jìn)行。 A mV L S 1 吸收因數(shù)吸收因數(shù) )1ln( 1 1 * 22 * 21 S YY YY S S NOG 分析分析 ： 橫坐標(biāo) * 22 * 21 YY YY 值的大小，反映了溶質(zhì)吸收率的高低。 在氣液進(jìn)口濃度一定的情況下，吸收率愈高，吸收率愈高，Y2愈小，橫愈小，橫 坐標(biāo)的數(shù)值愈大，對(duì)應(yīng)于同一坐標(biāo)的數(shù)值愈大，對(duì)應(yīng)于同一S值的值的NOG愈大。愈大。 S反映吸收推動(dòng)力的大小反映吸收推動(dòng)力的大小 在氣液進(jìn)出口濃度及溶質(zhì)吸收率已知的條件下，若增大若增大S 值值，也就是減小液氣比L/V，則溶液出口濃度提高，塔內(nèi)吸溶液出口濃度提高，塔內(nèi)吸

24、 收推動(dòng)力變小，收推動(dòng)力變小， NOG值增大。值增大。 對(duì)于一固定的吸收塔來說，當(dāng)NOG已確定時(shí)，S值越小，值越小， * 22 * 21 YY YY 愈大，愈能提高吸收的程度。愈大，愈能提高吸收的程度。 減小S增大液氣比 吸收劑用量增大，能耗加大，吸 收液濃度降低。 適宜的S值： 8 . 07 . 0S )1ln( 1 1 * 11 * 21 A YY YY mV L mV L NOL OGOL NSN ii) 對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法：平衡關(guān) 系：Y*=mX+b 2 1 21 21 ln Y Y YY YY NOG m Y YY 21 m OL X XX N 21 2 * 2 1 * 1 2 * 2

25、1 * 1 2 1 21 ln )()( ln XX XX XXXX X X XX X m 例例：某生產(chǎn)車間使用一填料塔，用清水逆流吸收混合氣 中有害組分A，已知操作條件下，氣相總傳質(zhì)單元高度為 1.5m，進(jìn)料混合氣組成為0.04（組分的Amol分率，下同）， 出塔尾氣組成為0.0053，出塔水溶液濃度為0.0128，操作條 件下的平衡關(guān)系為Y=2.5X（X、Y均為摩爾比），試求： 1）L/V為(L/V)min的多少倍？ 2）所需填料層高度。 3）若氣液流量和初始組成均不變，要求最終的尾氣排放濃 度降至0.0033，求此時(shí)所需填料層高度為若干米？ 解：解： 04. 01 04. 0 1 Y04

26、17. 0 0053. 01 0053. 0 2 Y00533. 0 0128. 01 0128. 0 1 X01297. 0 1）L/V為(L/V)min的倍數(shù) 21 21 XX YY V L 001297. 0 00533. 00417. 0 804. 2 2 1 21 min )( X m Y YY V L )1 ( 1 2 Y Y m ) 0417. 0 00533. 0 1 (5 . 218. 2 286. 1)/()( min V L V L 2）所需填料層高度 脫吸因數(shù)法 )1ln( 1 1 * 22 * 21 S YY YY S S NOG L mV S 804. 2 5 .

27、2 892. 0 892. 0 000533. 0 00417. 0 )892. 01ln( 892. 01 1 OG N 11. 5 OGOG NHZ11. 55 . 1 67. 7 對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法 m OG Y YY N 21 m Y 00533. 00417. 0 2 1 21 ln Y Y YY Ym * 22 * 11 * 22 * 11 ln )()( YY YY YYYY 0053. 0 01297. 05 . 20417. 0 ln )000533. 0()01297. 05 . 20417. 0( 007117. 0 m OG Y YY N 21 007117. 0 005

28、33. 00417. 0 11. 5 3）尾氣濃度下降后所需的填料層高度 尾氣濃度 0033. 01 0033. 0 2 Y00331. 0 )1ln( 1 1 2 1 S Y Y S S NOG 00331. 0 0417. 0 2 1 Y Y 6 .12 892. 06 .12)892. 01ln( 892. 01 1 OG N52. 7 OGOG NHZ52. 75 . 1m28.11 例：例：某吸收塔在某吸收塔在101.3kPa，293K下用清水逆流吸收丙酮空氣下用清水逆流吸收丙酮空氣 混合物中的丙酮，操作混合物中的丙酮，操作液氣比為液氣比為2.1時(shí)，丙酮時(shí)，丙酮回收率可達(dá)回收率可達(dá)9

29、5% 。已知物系的濃度較低，丙酮在兩相間的平衡關(guān)系為。已知物系的濃度較低，丙酮在兩相間的平衡關(guān)系為y=1.18x ，吸收過程為氣膜控制，總傳質(zhì)系數(shù)，吸收過程為氣膜控制，總傳質(zhì)系數(shù)Kya與氣體流率的與氣體流率的0.8次次 方成正比，方成正比， 1）今氣體流率增加）今氣體流率增加20%，而流體及氣液進(jìn)出口組成不變，而流體及氣液進(jìn)出口組成不變， 試求：試求： a）丙酮的回收率有何變化？丙酮的回收率有何變化？ b）單位時(shí)間內(nèi)被吸收的丙酮量增加多少？單位時(shí)間內(nèi)被吸收的丙酮量增加多少？ 2）若氣體流率，氣液進(jìn)出口組成，吸收塔的操作溫度和）若氣體流率，氣液進(jìn)出口組成，吸收塔的操作溫度和 壓強(qiáng)皆不變，欲將丙酮

30、回收率由原來壓強(qiáng)皆不變，欲將丙酮回收率由原來95%的提高至的提高至98%， 吸收劑用量應(yīng)增加到原用量的多少倍？吸收劑用量應(yīng)增加到原用量的多少倍？ 思路：思路： 1）已知）已知L/V、m、吸收率、吸收率 脫吸因數(shù)法脫吸因數(shù)法 求求NOG V改變改變 HOG變變 塔高不變塔高不變 求求NOG 脫吸因數(shù)法脫吸因數(shù)法 求改變后的吸收率求改變后的吸收率 2）V不變不變 脫吸因數(shù)法脫吸因數(shù)法 求改變后的求改變后的S求求L NOG不變不變 Z不變不變 解：解： 求原有條件下的傳質(zhì)單元數(shù) NOG )1ln( 1 1 22 21 S mxy mxy S S NOG 其中： L mV S 1 . 2 18. 1

31、562. 0 22 21 mxy mxy 2 1 y y )1 ( 1 1 A y y A 1 1 當(dāng) %95 A 時(shí)， 20 95. 01 1 22 21 mxy mxy 562. 020)562. 01ln( 562. 01 1 OG N 097. 5 1）氣體流量增加20%時(shí)的操作效果 aK V H y OG aK V VV VV y 8 . 0 )/( )/( OG H V V 2 . 0 )( OGOG HH04. 12 . 1 2 . 0 OG OGOG OG H NH N OG OG H H 04. 1 091. 5 9 . 4 VL m S /2 . 1/1 . 2 28. 1 731. 0 731. 0 1 1 )731. 01ln( 731. 0 1 9 . 4 A %91 A 在單位時(shí)間內(nèi)，氣量提高后的丙酮回收量之比為： 12 12 1.2 () () V yy V yy )95. 01 ( )91.