低濃度氣體吸收

7.4

低濃度氣體吸收簡(jiǎn)化假定：①氣、液兩相摩爾流率恒定（qnG=qnL=const）；②等溫吸收。7.4.1吸收塔的物料衡算及操作線方程

通常是指混合氣中溶質(zhì)組成y1<10%的吸收過(guò)程。(1)物料衡算全塔物料衡算：逆流吸收塔物料衡算溶質(zhì)吸收率（或回收率）：從塔頂?shù)饺我馑孛鎸?duì)溶質(zhì)衡算有：——操作線方程（2）操作線方程飽和度：x2x1y1y2ye=mx逆流吸收塔物料衡算和操作線可見(jiàn)，在低濃度條件下y-x

為一直線，以為斜率，且過(guò)（x1，y1）,（x2，y2

）

(3)

吸收塔內(nèi)的傳質(zhì)推動(dòng)力

以氣相表示:以液相表示:(4)最小液氣比和溶劑用量

對(duì)于吸收塔的設(shè)計(jì)，所處理的氣體量qnG

、組成y1、y2及液相的最初組成x2為工藝條件所定，而溶劑的用量則在設(shè)計(jì)中規(guī)定，其用量取決于適宜的液氣比。x2x1y1y2ye=mxye2xe2ye1xe1吸收過(guò)程的傳質(zhì)推動(dòng)力最小液氣比：qnL/qnG對(duì)操作線的影響x2y1y2ye=mxxe1x1注意：平衡線上凸時(shí)，應(yīng)利用切點(diǎn)坐標(biāo)求取最小液氣比。xMx1x2y1y2MyM最小溶劑用量：操作液氣比：

一般?。喝軇┯昧浚赫f(shuō)明：有時(shí)實(shí)際選取的液氣比比此值大些，因?yàn)榇藭r(shí)的qnL值不一定滿足填料層最小允許噴淋密度。最小液氣比：7.4.2吸收塔高度的計(jì)算（1）填料層高度計(jì)算的基本關(guān)系式●

過(guò)程的操作線方程；●

傳質(zhì)速率方程；●

相平衡方程。對(duì)dh

微元段作溶質(zhì)A衡算：

dh微元段的傳質(zhì)速率方程：h微元填料層物料衡算物料衡算式與傳質(zhì)速率式聯(lián)立得：填料層高度：同樣可以推得以液相傳質(zhì)速率方程表示的計(jì)算式：同理，可得：（2）傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度令——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù)，無(wú)量綱數(shù)。——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度，m所以類(lèi)似地：由于是有:令——吸收因子傳質(zhì)單元：通過(guò)一定高度填料層的傳質(zhì)，使一相組成的變化恰好等于其中的平均推動(dòng)力，這樣一段填料層的傳質(zhì)稱(chēng)為一個(gè)傳質(zhì)單元。①傳質(zhì)單元數(shù)（以NOG為例）：可見(jiàn)，傳質(zhì)單元數(shù)決定于分離前后氣、液相組成和相平衡關(guān)系，其大小表示了分離任務(wù)的難易。HOGx2x1yjyj-1yej-1xe2yej(y-yj)m氣相總傳質(zhì)單元與傳質(zhì)單元高度概念示意圖②傳質(zhì)單元高度（以HOG

為例）完成一個(gè)傳質(zhì)單元分離任務(wù)所需的填料層高度。說(shuō)明：

▲影響傳質(zhì)單元高度的因素：填料性能，流動(dòng)情況；

▲其值大小反映了填料層傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)性能的優(yōu)劣。x2x1yjyj-1yej-1xe2yej(y-yj)mHOG▲數(shù)值變化范圍小，一般在0.2–1.5m范圍內(nèi)。(3)傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算①平衡線為直線時(shí)

對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法吸收因子法計(jì)算方法▲傳質(zhì)單元高度數(shù)值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定或用Kya計(jì)算得出。a）對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法平衡線、操作線均為直線，則△y與y

成線性變化?！鱵1△y2y1y2所以令——對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力

則同理：b）吸收因子法若平衡關(guān)系為直線時(shí),

依物料衡算有：代入以上方程并整理得：

A=1時(shí)同理:式中：A≠1時(shí)由上兩式可得：可見(jiàn)◆

A一定時(shí)↑NOG↑；◆一定，即吸收要求一定則A↑NOG↓；說(shuō)明：◆

關(guān)于吸收因子A的討論；

傳質(zhì)過(guò)程參數(shù)A值對(duì)塔內(nèi)推動(dòng)力的影響吸收因子對(duì)傳質(zhì)推動(dòng)力的影響：

A>1，當(dāng)h無(wú)限高時(shí)，塔頂首先達(dá)平衡，

A<1，當(dāng)h無(wú)限高時(shí)，塔底首先達(dá)平衡，

A=1，當(dāng)h無(wú)限高時(shí)，塔頂、塔底同時(shí)達(dá)平衡不同吸收因子對(duì)操作的影響要使φ↑，則塔頂平衡，A＞1.0，一般A=1.4要使x1↑，則塔底平衡，A＜1.0，

適宜的A值，應(yīng)優(yōu)化而定②平衡關(guān)系為曲線規(guī)律時(shí)∵m≠const

Kya≠const∴應(yīng)采用圖解法。若m變化不大，Kya變化不超過(guò)10%，則可近似認(rèn)為Kya=常數(shù)（取一平均值）。此時(shí)，h的計(jì)算又歸結(jié)到NOG的計(jì)算。

a）圖解或數(shù)值積分法圖解積分示意圖ABOy1y2yx2x1y1y2ye2ye1Δy1Δy2ΔyyyexABOb）近似梯級(jí)圖解法兩點(diǎn)假定：△每一小段平衡線視為直線；代替△ym。△每一區(qū)段內(nèi)，用

近似梯級(jí)法求傳質(zhì)單元數(shù)Ox2x1xy2y1yFyA1AC1CF1FM1D(4)理論級(jí)當(dāng)量高度（HETP）法計(jì)算填料層高度理論板當(dāng)量高度（Hth）：完成一個(gè)理論級(jí)數(shù)的分離任務(wù)所需的填料層高度。①圖解法總填料層高度：

h=NT×Hthyxyn+1=y1Oy1=y2yⅡx0=x2xn=x1xⅡxⅠ圖解法求理論級(jí)數(shù)②解析法若平衡關(guān)系符合亨利定律，則有:由關(guān)聯(lián)圖可見(jiàn)：A，y2→N或A，N→y2N（5）板式吸收塔塔板數(shù)計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)0.010.11101000.0030.0060.020.060.20.626206048400.00.200.400.600.800.00.200.400.600.801020402