第6章 氣體吸收

第六章氣體吸收6.1

概述

6.2

氣液相平衡

6.3

分子擴散與單相傳質

6.4

對流傳質

6.5

吸收塔的計算

6.6解吸及計算

16.1.概述6.1.1.化工生產中的傳質過程6.1.2.相組成表示法6.1.3.氣體吸收過程返回26.1.1.化工生產中的傳質過程

1.傳質分離過程：依靠物質從一相到另一相傳遞過程，叫傳質分離過程。2.傳質分離過程的依據(jù)：依據(jù)混合物中各組分在兩相間平衡分配不同。3（1）氣體吸收

選擇一定的溶劑（外界引入第二相）造成兩相，處理氣體混合物。

（2）液體蒸餾

對于液體混合物加熱，使混合物內部造成兩相，利用不同組分揮發(fā)性的差異，使得液體混合物得以分離。4（3）固體干燥對含一定濕分的固體提供一定的熱量，使溶劑汽化，利用濕分壓差，使?jié)穹謴墓腆w表面或內部轉移到氣相，從而將含濕分的固體物料得以凈化。56.1.2.相組成表示法

1．質量分率與摩爾分率質量分率：在混合物中某組分的質量占混合物總質量的分率。摩爾分率：在混合物中某組分的摩爾數(shù)占混合物總摩爾數(shù)的分率。6氣相：液相：質量分率與摩爾分率的關系：72．質量比與摩爾比質量比：混合物中某組分A的質量與惰性組分B（不參加傳質的組分）的質量之比。摩爾比：混合物中某組分的摩爾數(shù)與惰性組分摩爾數(shù)之比。8氣相：液相：質量分率與質量比的關系：摩爾分率與摩爾比的關系：93．質量濃度與摩爾濃度質量濃度：單位體積混合物中某組分的質量。摩爾濃度：單位體積混合物中某組分的摩爾數(shù)。10質量濃度與質量分率的關系：摩爾濃度與摩爾分率的關系：c—混合物在液相中的總摩爾濃度，kmol/m3；—混合物液相的密度，kg/m3。114．氣體總壓與理想氣體中組分的分壓總壓與某組分的分壓之間的關系:摩爾比與分壓之間的關系:摩爾濃度與分壓之間的關系:126.1.3.氣體吸收過程1.氣體吸收的目的（1）分離混合氣體以獲得一定的組分。（2）除去有害組分以凈化或精制氣體。（3）制備某種氣體的溶液。（4）工業(yè)廢氣的治理。2.吸收的依據(jù)混合物各組分在某種溶劑中溶解度的差異。133．吸收過程及設備14吸收質惰性組分溶劑吸收液吸收尾氣154．吸收流程吸收與解吸流程含苯煤氣脫苯煤氣洗油苯水過熱蒸汽加熱器冷卻器165．吸收分類（1）物理吸收和化學吸收（2）單組分吸收和多組分吸收（3）等溫吸收和非等溫吸收（4）高濃度吸收和低濃度吸收6．吸收劑的選擇要求（1）溶解度大；17（2）選擇性高；（3）再生容易；（4）揮發(fā)性??；（5）粘度低；（6）化學穩(wěn)定性高；（7）腐蝕性低；（8）無毒、無害、價廉等。選擇原則：經濟、合理。186.2.氣液相平衡6.2.1.氣液相平衡關系6.2.2.相平衡關系在吸收過程中的應用

返回196.2.1.氣液相平衡關系1．溶解度曲線平衡狀態(tài)：一定壓力和溫度，一定量的吸收劑與混合氣體充分接觸，氣相中的溶質向溶劑中轉移，長期充分接觸后，液相中溶質組分的濃度不再增加，此時，氣液兩相達到平衡。飽和濃度：平衡時溶質在液相中的濃度。20平衡分壓：平衡時氣相中溶質的分壓。平衡狀態(tài)的因素

F＝C－＋2=3-2+2=3當壓力不太高、溫度一定時

p*A

=f1（x）y*=f2（x）

p*A

=f3（cA）21氨在水中的溶解度液相中氨的摩爾數(shù)氣相中氨的分壓60℃50℃40℃30℃2220℃下SO2在水中的溶解度101.3kPa202.6kPaxy23t=293KCO2NH310ncA,kmol/m3pA,kPa幾種氣體在水中的溶解度曲線24討論：（2）溫度、y一定，總壓增加，在同一溶劑中，溶質的溶解度x隨之增加，有利于吸收。（1）總壓、y一定，溫度下降，在同一溶劑中，溶質的溶解度x隨之增加，有利于吸收。25（3）相同的總壓及摩爾分率，

cO2

<cCO2

<cSO2

<cNH3

氧氣等為難溶氣體，氨氣等為易溶氣體2．亨利定律（1）亨利定律內容總壓不高時，在一定溫度下，稀溶液上方氣相中溶質的平衡分壓與溶質在液相中的摩爾分率成正比，其比例系數(shù)為亨利系數(shù)。

26討論：1）E的影響因素：溶質、溶劑、T物系一定，2）E大的，溶解度小，難溶氣體E小的，溶解度大，易溶氣體3）E的來源：實驗測得；查手冊——溶質在氣相中的平衡分壓，kPa；x——溶質在液相中的摩爾分率；E——亨利常數(shù)，單位同壓強單位。271）（2）亨利定律其它形式H——溶解度系數(shù)，kmol/（m3·kPa）cA——摩爾濃度，kmol/m3；

H與E的關系：28H的討論：1）H大，溶解度大，易溶氣體2）P對H影響小，2）

m——相平衡常數(shù)，無因次。29m與E的關系：m的討論：1）m大，溶解度小，難溶氣體2）303）【例6-1】某系統(tǒng)溫度為10℃，總壓101.3kPa，試求此條件下在與空氣充分接觸后的水中，每立方米水溶解了多少克氧氣？=101.3×0.21=21.27kPa查得10℃時，氧氣在水中的亨利系數(shù)E為3.31×106kPa。313.57×10-4kmol/m3

W=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3326.2.2.相平衡關系在吸收過程中的應用1．判斷過程進行的方向y

y*或x*

>x或

A由氣相向液相傳質，吸收過程平衡狀態(tài)A由液相向氣相傳質，解吸過程吸收過程：332．指明過程進行的極限過程極限：相平衡。y·Pyx··ABCxy*y*y341）逆流吸收，塔高無限，G，yaG，ybL，xaL，xb2）逆流吸收，塔高無限，3．確定過程的推動力1)吸收過程推動力的表達式y(tǒng)-

y*或x*

-x或352）在x～y圖上·APyy*xx*36【例6-2】在總壓101.3kPa，溫度30℃的條件下,SO2摩爾分率為0.3的混合氣體與SO2摩爾分率為0.01的水溶液相接觸，試問：（1）SO2的傳質方向；（2）其它條件不變，溫度降到0℃時SO2的傳質方向；（3）其它條件不變，總壓提高到202.6kPa時SO2的傳質方向，并計算以液相摩爾分率差及氣相摩爾率差表示的傳質推動力。376.3.分子擴散與單相傳質6.3.1.分子擴散6.3.2.單相分子擴散6.3.3.單相對流傳質6.3.4.

界面上的濃度386.3.分子擴散與單相傳質吸收過程：

（1）A由氣相主體到相界面，氣相內傳遞；（2）A在相界面上溶解，溶解過程；（3）A自相界面到液相主體，液相內傳遞。單相內傳遞方式：分子擴散；對流擴散。1．分子擴散與菲克定律6.3.1.分子擴散39分子擴散現(xiàn)象：40分子擴散：在靜止或滯流流體內部，若某一組分存在濃度差，則因分子無規(guī)則的熱運動使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處，這種現(xiàn)象稱為分子擴散。擴散通量：單位時間內通過垂直于擴散方向的單位截面積擴散的物質量，J表示，kmol/(m2·s)。菲克定律：溫度、總壓一定，組分A在擴散方向上任一點處的擴散通量與該處A的濃度梯度成正比。41JA——組分A擴散速率（擴散通量），kmol/（m2·s）；—組分A在擴散方向z上的濃度梯度（kmol/m3）/m；

DAB——組分A在B組分中的擴散系數(shù)，m2/s。負號：表示擴散方向與濃度梯度方向相反，擴散沿著濃度降低的方向進行42理想氣體：=436.3.2.單相分子擴散分子擴散兩種形式：等分子反向擴散，單向擴散。1．等分子反向擴散及速率方程

JAJB(1)等分子反向擴散TPpA2pB2TPpA1pB11244等分子反向擴散：任一截面處兩個組分的擴散速率大小相等，方向相反。

總壓一定=45

JA=－JB

DAB=DBA=D（2）等分子反向擴散傳質速率方程傳質速率定義：任一固定的空間位置上，單位時間內通過單位面積的物質量，記作N,kmol/(m2·s)。NA=氣相：46NA=液相：（3）討論1）472）組分的濃度與擴散距離z成直線關系。3）等分子反方向擴散發(fā)生在蒸餾過程中。2．單向擴散及速率方程ppB1pA1pA2pB2擴散距離z0zp4812JAJBNMcA/cNMcB/c總體流動NMNA（1）總體流動：因溶質Ａ擴散到界面溶解于溶劑中，造成界面與主體的微小壓差，使得混合物向界面處的流動。（2）總體流動的特點：1）因分子本身擴散引起的宏觀流動。2）A、B在總體流動中方向相同，流動速度正比于摩爾分率。49（3）單向擴散傳質速率方程50——微分式51在氣相擴散——積分式5253——積分式——積分式液相：（4）討論1）組分A的濃度與擴散距離z為指數(shù)關系2）、——漂流因數(shù)，無因次54漂流因數(shù)意義：其大小反映了總體流動對傳質速率的影響程度，其值為總體流動使傳質速率較單純分子擴散增大的倍數(shù)。漂流因數(shù)的影響因素：濃度高，漂流因數(shù)大，總體流動的影響大。低濃度時，漂流因數(shù)近似等于1，總體流動的影響小。553）單向擴散體現(xiàn)在吸收過程中。3．擴散系數(shù)擴散系數(shù)的意義：單位濃度梯度下的擴散通量，反映某組分在一定介質中的擴散能力，是物質特性常數(shù)之一；D，m2/s。D的影響因素：A、B、T、P、濃度D的來源：查手冊；半經驗公式；測定56（1）氣相中的D范圍：10-5～10-4m2/s經驗公式（2）液相中的D范圍：10-10～10-9m2/s57【例6-3】有一直立的玻璃管，底端封死，內充丙酮，液面距上端管口11mm，上端有一股空氣通過，5小時后，管內液面降到距管口20.5mm，管內液體溫度保持293K，大氣壓為100kPa，此條件下，丙酮的飽和蒸氣壓為24kPa。求丙酮在空氣中的擴散系數(shù)。z空氣丙酮58單位面積液面汽化的速率用液面高度變化的速率：=解59606.3.3.單相對流傳質1．渦流擴散渦流擴散：流體作湍流運動時，若流體內部存在濃度梯度，流體質點便會靠質點的無規(guī)則運動，相互碰撞和混合，組分從高濃度向低濃度方向傳遞，這種現(xiàn)象稱為渦流擴散。61——渦流擴散速率，kmol/(m2·s)；——渦流擴散系數(shù)，m2/s。注意：渦流擴散系數(shù)與分子擴散系數(shù)不同，不是物性常數(shù)，其值與流體流動狀態(tài)及所處的位置有關?？倲U散通量：62TTWtWt熱流體冷流體pApAicAicA氣相液相TtGLE2．有效膜模型（1）單相內對流傳質過程631）靠近相界面處層流內層：傳質機理僅為分子擴散，溶質A的濃度梯度較大，pA隨z的變化較陡。2）湍流主體：渦流擴散遠遠大于分子擴散，溶質濃度均一化，pA隨z的變化近似為水平線。3）過渡區(qū)：分子擴散+渦流擴散，pA隨z的變化逐漸平緩。64（2）有效膜模型單相對流傳質的傳質阻力全部集中在一層虛擬的膜層內，膜層內的傳質形式僅為分子擴散。3．單相對流傳質速率方程（1）氣相對流傳質速率方程有效膜厚δG由層流內層濃度梯度線延長線與流體主體濃度線相交于一點E，則厚度δG為E到相界面的垂直距離。65——以分壓差表示推動力的氣相傳質分系數(shù)，kmol/（m2·s·kPa）。=傳質系數(shù)×吸收的推動力66氣相對流傳質速率方程有以下幾種形式：——以氣相摩爾分率表示推動力的氣相傳質分系數(shù)，kmol/（m2·s）；各氣相傳質分系數(shù)之間的關系：帶入上式與比較67液相傳質速率方程有以下幾種形式：（2）液相對流傳質速率方程68kL——以液相組成摩爾濃度表示推動力的液相對流傳質分系數(shù)，kmol/（m2·s·kmol/m3）；——以液相組成摩爾分率表示推動力的液相對流傳質分系數(shù)，kmol/（m2·s）；各液相傳質分系數(shù)之間的關系：注意：對流傳質系數(shù)=f(操作條件、流動狀態(tài)、物性）696.3.4.界面上的濃度定態(tài)傳質=f（cAi）、cAi

1．一般情況2．平衡關系滿足亨利定律、cAi

703．圖解I（pAi，cAi）氣膜阻力液膜阻力操作點OI（界面）cA/kmol/m3cApA/kPa0716.4.對流傳質6.4.1.兩相對流傳質模型6.4.2.總傳質速率方程6.4.3.傳質阻力與傳質速率的控制返回726.4.1.兩相對流傳質模型相際對流傳質三大模型：雙膜模型溶質滲透模型表面更新模型1．雙膜模型pApAicAicA氣相液相GLE732．雙膜模型的基本論點（假設）

（1）氣液兩相存在一個穩(wěn)定的相界面，界面兩側存在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內為層流，A以分子擴散方式通過氣膜和液膜。（2）相界面處兩相達平衡，無擴散阻力。（3）有效膜以外主體中，充分湍動，溶質主要以

渦流擴散的形式傳質。雙膜模型也稱為雙膜阻力模型746.4.2.總傳質速率方程

1．吸收過程的總傳質速率方程（1）用氣相組成表示吸收推動力——以氣相分壓差表示推動力的氣相總傳質系數(shù)，kmol/（m2·s·kPa）；——以氣相摩爾分率差表示推動力的氣相總傳質系數(shù)，kmol/（m2·s）；75（2）用液相組成表示吸收推動力——以液相濃度差表示推動力的液相總傳質系數(shù)，kmol/m2·s·kmol/m3）；——以液相摩爾分率差表示推動力的液相總傳質系數(shù)，kmol/（m2·s）；（3）總傳質系數(shù)與單相傳質分系數(shù)之間的關系系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關系在計算范圍為直線76根據(jù)雙膜理論77同理：用類似的方法得到78（4）總傳質系數(shù)之間的關系

796.4.3.傳質阻力與傳質速率的控制1．傳質阻力相間傳質總阻力=液相(膜)阻力+氣相(膜)阻力注意:傳質系數(shù)、傳質阻力與推動力一一對應。802．傳質速率的控制步驟（1）氣膜控制氣膜控制：傳質阻力主要集中在氣相，此吸收過程為氣相阻力控制（氣膜控制）。H較大易溶氣體氣膜控制的特點：.pAGIpAicAcAi81提高傳質速率的措施：提高氣體流速；加強氣相湍流程度。（2）液膜控制液膜控制：傳質阻力主要集中在液相，此吸收過程為液相阻力控制（液膜控制）液膜控制的特點：H較小難溶氣體.82提高傳質速率的措施：提高液體流速；加強液相湍流程度。同理：氣膜控制：液膜控制：m小易溶氣體m大難溶氣體83【例6-4】110kPa下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨0.03摩爾分率的氣體與氨濃度為1kmol/m3的氨水接觸，已知氣相傳質系數(shù)kG=5×10-9kmol/(m2·s·Pa)，液相傳質系數(shù)kL=1.5×10-4m/s，氨水的平衡關系可用亨利定律表示，H=7.3×10-4kmol/(m3·Pa)，試計算：1）氣液界面上的兩相組成；2）以分壓差和摩爾濃度差表示的總推動力、總傳質系數(shù)、傳質速率；3）以摩爾分率差表示總推動力的氣相總傳質系數(shù)；4）氣膜與液膜阻力的相對大小。846.5.吸收塔的計算6.5.1.物料衡算與操作線方程6.5.2.吸收劑用量的確定6.5.3.填料層高度的計算6.5.4.吸收塔的計算6.5.5.塔板數(shù)的計算返回85操作型：核算；操作條件與吸收結果的關系。計算依據(jù)：物料恒算相平衡吸收速率方程吸收塔的計算內容：設計型：流向、流程、吸收劑用量、吸收劑濃度、塔高、塔徑6.5.吸收塔的計算865.5.1.物料衡算與操作線方程871．物料衡算定態(tài)，假設S不揮發(fā)，B不溶于S全塔范圍內，對A作物料衡算：GBYb+LsXa=GBYa+LSXb

GB（Yb－Ya）=LS（Xb－Xa）GB，YaGB，YbLS，XaLS，Xb88Xb=Xa＋GB（Yb－Ya）/LS2．操作線方程式及操作線（1）逆流吸收GB，YaGB，YbLS，XaLS，XbGB，YLs，XGBY+LSXa=GBYa+LSXYa=Yb（1－）——A被吸收的百分率，稱為回收率或吸收率。89同理：逆流吸收操作線具有如下特點：XYbYaXbXaABY903）操作線僅與液氣比、濃端及稀端組成有關，與系統(tǒng)的平衡關系、塔型及操作條件T、p無關。2）操作線通過塔頂（稀端）A（Xa，Ya）及塔底（濃端）B（Xb，Yb）;1）定態(tài)，LS、GB、Yb、Xa恒定，操作線在X～Y

坐標上為一直線，斜率為LS/GB

。LS/GB為吸收操作的液氣比；915）平衡線與操作線共同決定吸收推動力。操作線離平衡線愈遠吸收的推動力愈大；4）吸收操作線在平衡線的上方，解吸操作線在平衡線OE下方。XABYK.YXX*Y*92（2）并流吸收GB，YaGB，YbLS，XaLS，XbGB，YLS，XGBY+LSX=GBYa+LSXaYaYbXaXbABXY93逆流與并流的比較：1）逆流推動力均勻，且2）Yb大，逆流時Yb與Xb在塔底相迂有利于提高Xb；Xa小，逆流時Ya與Xa在塔頂相迂有利于降低Ya。逆流與并流操作線練習94Y3X2X1Y1Y2X2Y2X3CDABY1Y2Y3X1X2X3CDAB955.5.2.吸收劑用量的確定96B1YbYaABOEXYXaXbX*bP971．最小液氣比最小液氣比定義：針對一定的分離任務，操作條件和吸收物系一定，塔內某截面吸收推動力為零，達到分離程度所需塔高無窮大時的液氣比。最小液氣比的計算（1）平衡曲線一般情況98X*b——與Yb相平衡的液相組成。平衡關系符合亨利定律時：2）平衡曲線為凸形曲線情況991002．操作液氣比101【例6-5】某礦石焙燒爐排出含SO2的混合氣體，除SO2外其余組分可看作惰性氣體。冷卻后送入填料吸收塔中，用清水洗滌以除去其中的SO2。吸收塔的操作溫度為20℃，壓力為101.3kPa?；旌蠚獾牧髁繛?000m3/h，其中含SO2體積百分數(shù)為9%，要求SO2的回收率為90%。若吸收劑用量為理論最小用量的1.2倍，試計算：（1）吸收劑用量及塔底吸收液的組成X1；1022）當用含SO20.0003（摩爾比）的水溶液作吸收劑時，保持二氧化硫回收率不變，吸收劑用量比原情況增加還是減少？塔底吸收液組成變?yōu)槎嗌?？已?01.3kPa，20℃條件下SO2在水中的平衡數(shù)據(jù)：與Y1相平衡的液相組成=0.0032低濃度吸收的特點：1036.5.3.填料層高度的計算1．傳質單元數(shù)法

（1）塔高計算基本關系式hoyy+dyxx+dxhdhyaxaxbyb單位時間，dh內吸收A的量：——塔截面積，㎡;GA——A的流率，kmol/(㎡·s)；G——混合氣體流率，kmol/(㎡·s)；L——吸收劑流率，kmol/(㎡·s)。104a——單位體積填料的有效傳質面積，㎡。105填料層高度106同理：107——氣相總體積傳質系數(shù)，kmol/（m3·s）

——液相總體積傳質系數(shù)，kmol/（m3·s）

填料層高度可用下面的通式計算：

Z=傳質單元高度×傳質單元數(shù)體積傳質系數(shù)的物理意義：在單位推動力下，單位時間，單位體積填料層內吸收的溶質量。

（2）傳質單元數(shù)與傳質單元高度

108以為例1）傳質單元數(shù)、—液相總傳質單元高度、總傳質單元數(shù)——氣相傳質單元高度、傳質單元數(shù)——液相傳質單元高度、傳質單元數(shù)—氣相總傳質單元高度、總傳質單元數(shù)定義：氣相總傳質單元數(shù)109傳質單元數(shù)的意義：反映了取得一定吸收效果的難易程度。氣體流經一段填料，溶質組成變化（yb－ya）等于該段填料平均吸收推動力（y－y*）m時，，該段填料為一個傳質單元。1102）傳質單元高度

定義：氣相總傳質單元高度，m。

傳質單元高度的意義:完成一個傳質單元分離效果所需的填料層高度，反映了吸收設備效能的高低。傳質單元高度影響因素：填料性能、流動狀況體積總傳質系數(shù)與傳質單元高度的關系:111傳質單元高度變化范圍：0.15～1.5m。各種傳質單元高度之間的關系平衡線斜率為m

112同理：比較上式：（3）傳質單元數(shù)的計算1）對數(shù)平均推動力法氣液平衡線為直線操作線也為直線113=y－y＊=Ay+B114115同理：116平衡線與操作線平行時，當、時，對數(shù)平均推動力可用算術平均推動力。注意：平均推動力法適用于平衡線為直線，逆流、并流吸收皆可。1172）吸收因數(shù)法平衡線為通過原點的直線，服從亨利定律

逆流為例：118S——解吸因數(shù)（脫吸因數(shù)）119120討論：m、yb、xa、S一定時：

注意：圖的適用范圍為>20及S<0.75。

的意義：反映了A吸收率的高低。

121參數(shù)S的意義：反映了吸收過程推動力的大小，其值為平衡線斜率與吸收操作線斜率的比值。

S范圍在0.7～0.8

122

——吸收因數(shù)1233）數(shù)值積分法平衡線曲線時圖解積分法步驟如下：操作線上任取一點（x,y），其推動力為(y-y*)。系列y～作圖得曲線。積分計算ya至yb范圍內的陰影面積。124ybyaoE1252．等板高度法理論級:不平衡的氣液兩相在一段填料層內相互接觸，離開該段填料的氣液兩相達到相平衡，此段填料為一個理論級。Z=HETP×NT

NT——完成分離任務，所需的理論級數(shù)；HETP——等板高度。等板高度：分離效果達到一個理論級所需的填料層高度。1266.5.4.吸收塔的計算命題：物系、操作條件一定，計算達到指定分離要求所需塔高。分離要求：殘余濃度ya或溶質的回收率

1．設計型（1）流向的選擇

逆流特點：1)逆流推動力大，傳質速率快；2）吸收液的濃度高；3）溶質的吸收率高；1274）液體受到上升氣體的曳力，限制了液體流量和氣體流量。（2）吸收劑進口濃度的選擇及其最高允許濃度128（3）吸收劑流量的確定129【例6-6】在一塔徑為0.8m的填料塔內，用清水逆流吸收空氣中的氨，要求氨的吸收率為99.5%。已知空氣和氨的混合氣質量流量為1400kg/h，氣體總壓為101.3kPa，其中氨的分壓為1.333kPa。若實際吸收劑用量為最小用量的1.4倍，操作溫度（293K）下的氣液相平衡關系為y*=0.75x，氣相總體積吸收系數(shù)為0.088kmol/m3·s，試求（1）每小時用水量；（2）用平均推動力法求出所需填料層高度。

130【例6-7】空氣中含丙酮2%（體積百分數(shù)）的混合氣以0.024kmol/m2·s的流率進入一填料塔，今用流率為0.065kmol/m2·s的清水逆流吸收混合氣中的丙酮，要求丙酮的回收率為98.8%。已知操作壓力為100kPa，操作溫度下的亨利系數(shù)為177kPa，氣相總體積吸收系數(shù)為0.0231kmol/m3·s，試用解吸因數(shù)法求填料層高度。1312．吸收塔的操作型計算命題：塔高一定時，吸收操作條件與吸收效果間的分析和計算;吸收塔的核算。

（１）定性分析【例5-8】在一填料塔中用清水吸收氨－空氣中的低濃氨氣，若清水量適量加大，其余操作條件不變，則ya、xb何變化？（已知體積傳質系數(shù)隨流量變化關系為）

132定性分析步驟：1）根據(jù)條件確定HOG、S；2）利用ho=NOG·HOG，確定NOG的變化;

3）采用吸收因數(shù)法確定ya的變化;4）利用全塔物料衡算分析xb變化。

（2）定量計算問題：吸收溫度降低，ya、xb、吸收操作線如何變化？

xa降低，ya、xb、吸收操作線如何變化？吸收壓力提高，ya、xb、吸收操作線如何變化？133【例6-9】某填料吸收塔在101.3kPa，293K下用清水逆流吸收丙酮—空氣混合氣中的丙酮，操作液氣比為2.0，丙酮的回收率為95%。已知該吸收為低濃度吸收，操作條件下氣液平衡關系為，吸收過程為氣膜控制，氣相總體積吸收系數(shù)與氣體流率的0.8次方成正比。（塔截面積為1㎡）（1）若氣體流量增加15%，而液體流量及氣、液進口組成不變，試求丙酮的回收率有何變化？（2）若丙酮回收率由95%提高到98%，而氣體流量，氣、液進口組成，吸收塔的操作溫度和壓力皆不變，試求吸收劑用量提高到原來的多少倍。1343．吸收過程的強化目標：提高吸收過程的推動力；降低吸收過程的阻力。（1）提高吸收過程的推動力135【例5-10】在一填料吸收塔內，用含溶質為0.0099（摩爾分率）的吸收劑逆流吸收混合氣中溶質的85%，進塔氣體中溶質濃度為0.091（摩爾分率），操作液氣比為0.9，已知操作條件下系統(tǒng)的平衡關系為，試求：（1）逆流操作改為并流操作后所得吸收液的濃度；（2）逆流操作與并流操作平均吸收推動力的比。假設體積傳質系數(shù)與流動方式無關。1）逆流操作比并流操作的推動力大；1362）提高吸收劑的流量；ybyaya’xbxb’xa137（2）降低吸收過程的傳質阻力1）提高流體流動的湍動程度；2）改善填料的性能。3）吸收過程為氣膜控制時，降低吸收劑入口溫度；4）降低吸收劑入口溶質的濃度；5）吸收過程為氣膜控制時，提高吸收的壓力。1386.5.5.塔板數(shù)的計算ya=y1xa=x0y1yix11ii+1Nx