1、化工原理电子教案/目录,1,目录,第九章 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,化工原理电子教案/目录,2,目录,第九章 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,化工原理电子教案/目录,3,目录,第九章 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
2、的教材更正,第九章小结,4/97,第九章 吸收,第一节 概述,一、什么是吸收,惰性组分,吸收剂,利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来分离气体混合物的操作称为吸收。,5/97,第一节 概述,二、吸收的目的,1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,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,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。,6/
3、97,第一节 概述,三、吸收分类,惰性组分,吸收剂,本章要介绍的,7/97,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-塔设备,8/97,3吸收过程及设备,9/97,第一节 概述,2吸收流程,单一吸收塔流程：,吸收剂常常需要回收再利用,10/97,4吸收流程,11/97,第一节 概述,2吸收流程,多塔吸收流程,12/97,第一节 概述,五吸收剂的选择,5其它-无毒、无腐蚀性、不易燃烧、 不发泡、价廉易得，并具有 化学稳定性等要求。,1溶解度-对溶质组分有较大的溶解度,2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，,3挥发性- 应不易挥发,4黏性- 黏
4、度要低,13/97,第二节 气液相平衡,一、溶解度及溶解度曲线,(对双组分气体),气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为溶解度，记作,对双组分气体吸收，所有变量共4个： 温度T、总压P、气相组成、溶解度,-独立变量只有3个，例如：T、P、pA,在几个大气压以内、温度T一定条件下，,（溶解平衡）,14/97,第二节 气液相平衡,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，需通过实验方法对具体物系进行测定。 如下图示出了四种气体在20C下在水中溶解度曲线。,15/97,难溶体系,溶解度适中体系,易溶体系,说明：,（1）不同气体的溶解度差异很大,（2）对于稀溶液或极稀溶液，溶解度曲线
5、近似为直线，即,-亨利定律,pA=723cA,pA=25.5cA,pA=0.36cA,pA=0.0136cA,16/97,二、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，表明在相同的pA下cA*越小，故越难溶。,T， H P在几个大气压范围内对H影响可忽略。其他情况下，一般P ， H,属物性,-亨利定律,亨利系数， m3Pa/kmol,思考：H越大，表明越易溶还是越难溶？,17/97,二、亨利定律,-亨利定律,亨利定律的其他形式：,E越大，越难溶；,亨利系数，Pa,相平衡常数，无量纲,思考：E越大，表明越易溶还是越难溶？,E的影响因素：,T，E；P对E影响可忽略。,m的影响因
6、素：,T，m；P，m,思考：m越大，表明越易溶还是越难溶？,m越大，越难溶；,18/97,例：在常压及20下测得氨在水中平衡数据为：浓度为0.5gNH3/100gH2O的稀氨水上方的平衡分压为400Pa。在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示。试求（1）亨利系数E、H、m；（2）若氨水浓度与温度不变，而氨水上方总压强变为200kPa，又求亨利系数E、H、m；（3）若氨水的浓度与总压不变，而氨水的温度升为50，已知此时氨水上方氨的平衡分压为500Pa，再求亨利系数E、H、m。氨水密度可取为1000kg/m3,19/97,相平衡关系在吸收过程中的应用,1判断过程进行的方向,y y*或x* x或,
7、A由气相向液相传质，吸收过程,平衡状态,A由液相向气相传质，解吸过程,吸收过程：,20/97,2指明过程进行的极限,过程极限：相平衡。,21/97,1）逆流吸收，塔高无限，,2）逆流吸收，塔高无限，,3确定过程的推动力,1)吸收过程推动力的表达式,y - y*或x* -x或,22/97,2）在xy图上,23/97,6.3.分子扩散与单相传质6.3.1. 分子扩散6.3.2. 单相分子扩散6.3.3. 单相对流传质6.3.4. 界面上的浓度,24/97,传质方式,传质的两种方式,分子扩散,对流传质（给质过程）,-发生在静止流体、层流流动的流体中， 靠分子运动进行的。,-发生在湍流流动的流体中，
8、靠流体微团的脉动进行的。,返回目录,25/97,菲克定律,菲克定律的其它表达形式：,A,A,A,A,A,A,A,A,B,B,B,B,B,B,B,B,质量中心面,组分A的扩散量JA,z,组分B的扩散量JB,z,26/97,费克定律,说明：（1）JA,z、 JB,z是相对扩散通量 （绝对扩散通量用NA,z表示）,组分A移走后，出现空位，其他分子（可能是A也可能是B）将会补位，若A、B分子量不等，那么质量中心会局部发生漂移。JA,z、 JB,z是为了使JA,z JB,z0而定义的，即JA,z、 JB,z是相对于一个移动的扩散面而定义的扩散通量。,组分A的扩散量JA,z,组分B的扩散量JB,z,A,A
9、,A,A,A,A,A,A,B,B,B,B,B,B,B,B,质量中心面,（2）JA,z JB,z,由JA,z JB,z0可证得。,27/97,费克定律,（3）DA,B是物性。,DA,B（气） 10-5m2/sDA,B（液） 10-9m2/s DA,B（固） 1）代表总体流动的影响,或写成,36/97,思考：为什么单向扩散比等摩尔相互扩散多一个大于1的漂流因数？,在等分子相互扩散中，组分A移走后，出现的空位会由组分B补位，故Nz0，即无总体流动。在单向扩散中，组分A移走后，出现的空位会由周围混合物（AB）补位，故Nz0，即有总体流动。考虑到这部分由总体流动引起的组分A的扩散通量 ，因而单向扩散的扩
10、散通量要比等分子相互扩散的大。,思考：混合物中A组分的浓度愈高，漂流因数则如何变化？为什么？,37/97,2单向扩散,前面已推得：,若将式中带有下标2的各项的下标去掉，可得：,-cB（或cA）随z呈对数函数变化,返回目录,作业：,38/97,对流传质,回忆：,如图，得到假想的气膜和液膜，并认为在气（液）膜中传质方式均为分子扩散。 于是对流传质的阻力就都集中在假想的气膜和液膜中。,对流传质-发生在湍流流动的流体中， 靠流体微团的脉动进行的。,相界面,传质,层流底层,气体,液体,cAL,cAG,cAi,湍流主体,湍流主体,边界层,边界层,湍流主体因浓度均一无传质阻力；,层流底层传质方式为分子扩散，
11、阻力最大；,过渡区（湍流主体与层流底层之间）传质方式为分子扩散和对流传质（脉动）。,一、对流传质机理分析：,二、膜模型：,39/97,对流传质,三、对流传质方程,回忆：牛顿冷却定律q = ( t -tw),影响对流传质系数 k 的因素：,流动状况物性操作温度和压力传质面几何特性等。,注意，与类似，不是物性,-施密特数Sc=/D，与Pr相当,-舍伍德数，与Nu相当,40/97,对流传质,四、对流传质系数经验式,获取k的途径：实验方法,湿壁塔：,返回目录,41/97,对流传质,五、传质模型简介,-即膜模型,-即膜模型,42/97,对流传质,1、双膜模型,要点： (1)相界面两侧流体的对流传质阻力全
12、部集中在界面两侧的两个停滞膜内，膜内传质方式为分子扩散。 (2)相界面上没有传质阻力，即可认为所需的传质推动力为零，或气液两相在相界面处达到平衡。,回忆：膜模型,43/97,对流传质,对流传质方程：,若为单向扩散，在液相中有：,对照对流传质方程，可知：,可见，kLDL,44/97,对流传质,双膜模型缺陷：,界面阻力不计，这是一个尚有争议的问题。,只适用与有固定相界面的情形；,，与实际不符；,45/97,对流传质,2、溶质渗透模型：希格比（Higbie）1935年提出,46/97,对流传质,由丹克沃茨（Danckwerts）1951年提出，是溶质渗透模型的修正。,3、表面更新模型,总之，由于传质
13、的复杂性，目前尚没有一个完善的传质理论可用。,47/97,6.3. 分子扩散与单相传质,吸收过程：,（1）A由气相主体到相界面，气相内传递；（2）A在相界面上溶解，溶解过程；（3）A自相界面到液相主体，液相内传递。,单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。,1分子扩散与菲克定律,6.3.1. 分子扩散,48/97,分子扩散现象：,49/97,分子扩散：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 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。,扩散通量：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，J表示， kmol/(m2s)。,菲克定律：温度
14、、总压一定，组分A在扩散方向上任一 点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。,50/97,JA组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2s）；,组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m；,DAB组分A在B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 着浓度降低的方向进行,51/97,理想气体：,=,52/97,6.3.2. 单相分子扩散,分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。,1等分子反向扩散及速率方程,(1)等分子反向扩散,53/97,等分子反向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率 大小相等，方向相反。,总压一定,=,54/97,JA=JB,
15、DAB=DBA=D,（2）等分子反向扩散传质速率方程,传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, kmol/(m2 s) 。,气相：,55/97,NA=,液相：,（3）讨论,1）,56/97,2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。,3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。,2单向扩散及速率方程,57/97,（1）总体流动：因溶质扩散 到界面溶解于溶剂中，造 成界面与主体的微小压差， 使得混合物向界面处的流 动。,（2）总体流动的特点：,1）因分子本身扩散引起的宏观流动。2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。,58/97,（3）单向扩散传质
16、速率方程,59/97,微分式,60/97,在气相扩散,积分式,61/97,62/97,积分式,积分式,液相：,（4）讨论,1）组分A的浓度与扩散距离z为指数关系,63/97,漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩 散增大的倍数。,漂流因数的影响因素： 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1，总体流动的影响小。,64/97,3）单向扩散体现在吸收过程中。,3扩散系数,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 数之一；D，m2/s。,D的影响因素：A、B、T、P、
17、浓度,D的来源：查手册；半经验公式；测定,65/97,（1）气相中的D,范围：10-510-4m2/s,经验公式,（2）液相中的D,范围：10-1010-9m2/s,66/97,第三节 吸收过程模型及吸收速率方程,三个串联传质环节：,气体,液体,气体侧的对流传质,界面溶解,一、吸收过程模型,液体侧的对流传质,-双膜模型,67/97,二、吸收速率方程,类似地：,-分吸收速率方程,对流传质方程：,68/97,二、吸收速率方程,-以分压差为推动力的气相总吸收速率方程,69/97,二、吸收速率方程,-以摩尔浓度差为推动力的 气相总吸收速率方程,-以摩尔分率差为推动力的 气相总吸收速率方程,-以摩尔分率
18、差为推动力的 液相总吸收速率方程,70/97,二、吸收速率方程,吸收速率方程的分析：,关于传质推动力,操作点P离平衡线越近，则总推动力就越小,71/97,二、吸收速率方程,气膜控制,故,-如图，气膜较厚，液膜较薄，即阻力主要由气 膜决定。,2、关于传质阻力,易溶体系属于这种情况。,72/97,二、吸收速率方程,液膜控制,-如图，液膜较厚，气膜较薄，即阻力主要由液 膜决定。,难溶体系属于这种情况。,故,73/97,二、吸收速率方程,双膜控制,-如图，液膜、气膜厚度相当，气膜阻力和液膜 阻力均不可忽略。,溶解度适中的体系属于这种情况。,74/97,二、吸收速率方程,影响传质阻力的因素：,即影响传质
19、系数 k 的因素（第八章）,流动状况 如降膜湿壁塔、圆盘塔等：kGG0.75，kLL0.7， 填料塔： kLL0.750.95物性操作温度和压力传质面几何特性等。,返回目录,作业：,75/97,第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算,计算项目主要有：吸收剂用量La、液相出塔浓度xb塔的主要工艺尺寸： 塔径D、填料层高度H或塔板数N,76/97,一、物料衡算和操作线方程,GB-kmolB/s or kmolB/(m2s) ；LS -kmolS/s or kmolS/(m2s) ； Y（或X）-摩尔比；,全塔物料衡算,-可求解液相出塔浓度xb,-此式使用不方便，因为摩尔分率x、y的定义基准从塔底
20、到塔顶均在变化。 将x、y换成摩尔比X、Y可解决这个问题。,回收率为：,77/97,一、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）,-可求解全塔浓度分布,-操作线方程,78/97,一、物料衡算和操作线方程,操作线斜率越小，越靠近平衡线，传质推动力越小，对传质越不利。,直线，,过塔顶点A(Xa，Ya)，塔底 B (Xb，Yb)总是位于平衡线的上方；,-液气比,斜率为,-操作线方程,操作线方程：,79/97,一、物料衡算和操作线方程,对于低浓气体（通常yb10%），,80/97,二、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,-最小液气比,此时，塔内必有一处达到相平
21、衡，塔高需无穷高才行。,81/97,二、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，能，但达不到指定的吸收要求,思考：实际操作时的液气比可否小于或等于最小液气比？此时吸收塔是否能操作？将会发生什么现象？,82/97,二、吸收剂用量的确定,最小液气比的计算：,低浓时：,低浓时：,83/97,三、塔径的计算,u为空塔气速，m/s，Vs为混合气体的体积流量，m3/s。,84/97,四、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的减少速率 液相中溶质A的增加速率从气相到液相的传质速率,注意：G、L-kmol/(m2s),对微元段填料dh作物料衡算：,85/97,四、填料层
22、高度的计算,将总吸收速率方程 代入得：,2、低浓气体吸收时,G、L为常数,（适用于高、低浓吸收）,86/97,2、低浓气体吸收时,流动状况、物系、填料特性和操作条件,思考：影响传质单元高度HTU的因素？,87/97,2、低浓气体吸收时,什么是传质单元？,如图，将填料层分成若干段，1、2、N段。每一段填料均需满足以下条件：,该段气相（或液相）总的平 均推动力,每一段气相（或液相）组成的变化量,这一段填料就是一个传质单元,88/97,2、低浓气体吸收时,传质单元高度？,常用吸收设备的HTU约为0.21.5m,-每个传质单元对应的填料层高度，m,思考： HTU越大越好，还是越小越好？,HTU越小越好
23、,传质单元数？,-传质单元的个数， 如图，为N个。,89/97,2、低浓气体吸收时,为什么NOG就是传质单元数N？,每个传质单元具有：,90/97,2、低浓气体吸收时,传质单元数NOG的几何意义？,越小越好,思考：NOG越大越好，还是越小越好？,-阴影部分面积,思考：如何使NOG变小？,如图所示，要使阴影面积变小，可以将传质推动力变大，或将分离要求降低，即ya变大。,91/97,2、低浓气体吸收时,传质单元数NOG的两种计算方法：,吸收因数法对数平均推动力法,（1）平衡线为直线时,图解（或数值）积分法近似梯级法,（2）平衡线非直线时,92/97,2、低浓气体吸收时,传质单元数NOG的两种计算方
24、法：,（1）平衡线为直线时,代入 中积分得：,吸收因数法对数平均推动力法,93/97,2、低浓气体吸收时,类似可推得：,94/97,2、低浓气体吸收时,思考：当S1时，NOG？,根据洛毕达法则可得,95/97,2、低浓气体吸收时,传质单元数NOG的两种计算方法：,（1）平衡线为直线时,吸收因数法对数平均推动力法,96/97,2、低浓气体吸收时,-对数平均推动力,-对数平均推动力法,97/97,2、低浓气体吸收时,同理，得：,式中：,98/97,2、低浓气体吸收时,对数平均推动力法与吸收因数法的对比： 相同点：都适用于低浓、平衡线为直线的情况 不同点：前者涉及四个浓度，后者涉及三个浓度， 故后者
25、特别适用于操作型问题的求解。,99/97,2、低浓气体吸收时,传质单元数NOG的两种计算方法：,图解（或数值）积分法近似梯级法,（2）平衡线非直线时,100/97,2、低浓气体吸收时,传质单元数NOG的两种计算方法：,图解（或数值）积分法近似梯级法,（2）平衡线非直线时,作图步骤如下：,在操作线AB和平衡线OE之间作曲线MM，使该线恰好等分AB与OE两线之间的垂直距离。,自A点起作一水平线，交MM于M1，并延长至D，使AM1=M1D。,过点D作垂线交AB于点F。至此完成一个梯级法ADF。,M1,如此类推，可继续作出第二个梯级，直至越过点B的横坐标xb为止。,D,F,E,梯级总数 = NOG 如
26、图所示，梯级数为2.8个。,亦称为贝克（Baker）法,101/97,2、低浓气体吸收时,近似梯级法,亦称为贝克（Baker）法,M1,D,F,A,证明：为什么梯级数就是气 相总传质单元数NOG？,可见，每一个梯级都满足：,102/97,2、低浓气体吸收时,M1,D,F,思考：根据近似梯级法判断操作线距平衡线越近，则NOG如何变化？,操作线越靠近平衡线，梯级数越多，故NOG越大。,103/97,习题课,汇总：,或,104/97,习题课,操作条件：气液流量、气液进口浓度、操作温度、压力等,105/97,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，吸收率为99%，混合气量为53
27、kmol/h。入塔气中含苯2%（体积 %），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50下，相平衡关系为y* = 0.36x，总传质系数Kya=0.015kmol/(m3s)，塔径为1.1米。试求所需填料层高度。,溶剂用量为最小用量的1.5倍,y* = 0.36x,106/97,设计型举例,溶剂用量为最小用量的1.5倍,y* = 0.36x,【解】,属于低浓气体吸收,107/97,设计型举例,溶剂用量为最小用量的1.5倍,y* = 0.36x,至于用“平均推动力法”请课下自行解算。,作业：,108/97,操作型定性分析举例,【例2】在逆流操作的填料吸收塔中
28、，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故 (1)吸收剂入塔浓度变大； (2)吸收剂用量变小；而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？,快速分析法作图+排除法吸收因数法,【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大,xa变大，将使全塔浓度均变大，因此xb也将变大。而且全塔传质推动力将变小，故不利于吸收，因此，ya 变大。,快速分析法：,109/97,操作型定性分析举例,快速分析作图+排除法吸收因数法,【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大,作图+排除法,L/G不变,影响因素：流动状况、物系、 填料特性和操作条件,与h0不变相矛盾，故假设不成立。,a假设ya不变,b假设ya变小,作图知此时操作线
29、为红线，可见NOG,h0,110/97,操作型定性分析举例,快速分析作图+排除法吸收因数法,【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大,作图+排除法,与h0不变相矛盾，故假设不成立。,b假设ya变小,作图知此时操作线为红线，可见NOG,h0,因此，ya只能,111/97,操作型定性分析举例,快速分析作图+排除法吸收因数法,【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大,作图+排除法,关于xb：与ya的分析类似,假设xb不变、变小，作图可知NOG将变小，故h0将变小，与h0 一定相矛盾，因此， xb,112/97,操作型定性分析举例,【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大,吸收因数法：,NOG,（yb-mxa）/（ya-mx
30、a）,S增大,由题意可知：,由右图可知，,又xa变大，故ya变大,快速分析作图+排除法吸收因数法,113/97,操作型定性分析举例,【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大,NOG,（yb-mxa）/（ya-mxa）,S增大,至于xb：仍需用排除法判定（略）。,快速分析作图+排除法吸收因数法,114/97,操作型定性分析举例,快速分析作图+排除法吸收因数法,建议：上述三种方法中，首先推荐使用“快速分析法”；如果此法不行，建议使用“吸收因数法”；如果还不行，再使用“作图排除法”。,115/97,操作型定性分析举例,【解】 (2)当吸收剂用量变小时,吸收剂用量变小时，不利于吸收，因此，ya变大。,快速分析
31、法：,快速分析作图+排除法吸收因数法,至于xb的变化，可以这样理解：L，将导致全塔液相浓度变大，故xb。,116/97,操作型定性分析举例,【解】 (2)当吸收剂用量变小时,吸收因数法：,由题意可知：,NOGh0/HOG变小或不变,由右图可知，,ya,Kya变小或不变,117/97,操作型定性分析举例,【解】 (2)当吸收剂用量变小时,至于xb： 仍需用排除法判定,a假设xb不变,b假设xb变小,，NOL ,作图知，NOG,与h0不变相矛盾，故假设不成立。,与h0不变相矛盾，故假设不成立。,118/97,操作型定性分析举例,【练习】 在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收
32、，现因故 （1）气体入塔浓度yb变小， （2）G变小，而其它操作条件均不变，试分析出塔气体浓度ya 、液体浓度xb如何变化？,119/97,操作型定性分析举例,（1）气体入塔浓度yb变小,快速分析法：,yb，ya必。yb，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xb。,吸收因数法：,查图可知：,至于xb的变化仍需用作图+排除法,120/97,操作型定性分析举例,（1）气体入塔浓度yb变小,吸收因数法：,关于xb：排除法,假设xb不变、变大，作图可知NOG将变大，故h0将变大，与h0 一定相矛盾，因此， xb将变小。,121/97,操作型定性分析举例,（2）G变小,快速分析法：
33、,G，将导致入塔溶质量减少，因而传质量变小，故xb。 至于ya的变化不好判断。,122/97,操作型定性分析举例,（2）G变小,吸收因数法：,由题意可知：,NOGh0/HOG变大,由右图可知，,ya,至于xb的变化仍需用作图+排除法,123/97,操作型定性分析举例,（2）G变小,a假设xb不变、,，NOL ,作图知，NOG,与h0不变相矛盾，故假设不成立。,假设xb变大,作业：,124/97,操作型问题计算,y=1.18x,Kya G0.8,气体流量增加20%,【例3】某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮空气混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作液气比为2.1时，丙酮
34、回收率可达95%。已知物系平衡关系为y=1.18x，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数Kya G0.8。今气体流量增加20%，而液量及气液进口浓度不变，试求： （1）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？,气膜控制,【解】,（1）回收率变为多少？,分析：气体流量增加，则导致被吸收的丙酮量增加，ya，故回收率将变小。,125/97,操作型问题计算,y=1.18x,Kya G0.8,气体流量增加20%,气膜控制,原工况下：,新工况下：,126/97,操作型问题计算,y=1.18x,Kya G0.8,气体流量增加20%,（2）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？,可见，单位
35、时间内被吸收的丙酮量增加了1720%，即被吸收的丙酮量增大幅度小于气体流量增大幅度。,返回目录,作业：,127/97,第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算,五、高浓气体吸收,特点：,(2)气相流率G,(3)气相传质系数,不可忽略。平衡线可能不为直线。 溶解热导致液相温度升高，相平衡常数增大，不利于吸收。,(1)全塔物料衡算式,仍可用,沿塔高有明显变化,液相流率L，,则仍可作为常数。,在全塔范围内不再为一常数，,液相传质系数,，由于液相流率变化不显著，则仍可作为常数。,(4)热效应对相平衡关系的影响,(5)填料层高度的计算式,128/97,第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算,六、解吸（
36、脱吸）,解吸剂,-吸收的逆操作,1、解吸方法,减压解吸-闪蒸（在第十章中介绍）,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,（2）汽提或提馏,-解吸剂用惰性气体或贫气,-解吸剂用水蒸汽,（1）气提,129/97,六、解吸（脱吸）,2低浓气体解吸时,特点（与吸收对比）：,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。,思考：为什么解吸时操作线在平衡线下方？,因为解吸时气相浓度y小于液相平衡浓度y*,-此式用起 来更方便,130/97,六、解吸（脱吸）,2低浓气体解吸时,特点（与吸收对比）：,最小气液比,斜率(L/G)max,131/97,解吸（脱吸）举例,【例4】
37、吸收解吸联合操作系统如图所示。两塔填料层高度均为7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解吸气量G=300kmol/h，组分浓度为：yb=0.015，ya=0.045，yb=0，xb=0.095（均为摩尔分率），且知：吸收系统相平衡关系为y = 0.15x，解吸系统相平衡关系为y = 0.6x。试求： （1）吸收塔气体出口浓度ya， 传质单元数NOG； （2）解吸塔传质单元数NOG； （3）若解吸气体流量减少为250kmol/h，则吸收塔气体出口浓度ya又为多少？（其余操作条件均不变，且气体流量变化时，解吸塔HOG基本不变）,转第85页,132/97,解吸（脱吸）举例,【解】（
38、1）求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数NOG,对整个流程（包括两塔）作物料衡算，可得：,说明：当然，本题也可以分别对吸收塔、解吸塔作物料衡算而求解，但不如上面的解法简便。,133/97,解吸（脱吸）举例,ya=0.0015,对吸收塔：,返回第82页,134/97,解吸（脱吸）举例,ya=0.0015,（2）求解吸塔传质单元数NOG,返回第82页,135/97,解吸（脱吸）举例,（3）若解吸气体流量减少为250kmol/h ，则吸收塔气体出口浓度ya又为多少？（其余操作条件均不变，且气体流量变化时，解吸塔HOG基本不变）,250kmol/h,ya=0.0015,分析： 解吸气量减小，则对解吸不
39、利，因而xb（xa）将变大，对吸收不利，所以ya 将变大。,136/97,解吸（脱吸）举例,250kmol/h,ya=0.0015,吸收塔： L、G不变，所以HOG不变， 故NOG也不变，,解之得：,(1),又S=1不变，,137/97,解吸（脱吸）举例,解之得：,(2),解吸塔：因HOG不变，故NOG不变,250kmol/h,(1),138/97,解吸（脱吸）举例,(2),250kmol/h,(1),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：,(4),139/97,解吸（脱吸）举例,250kmol/h,解得：,对照：G=300kmol/h时，ya=0.0015,140
40、/97,第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算,七、塔板数（教材P49）,将在第十章中介绍,作业：,返回目录,141/97,第五节 其他类型的吸收简介,一、多组分吸收,计算原则： 先根据关键组分（某指定组分）计算填料高度，再由此计算其他组分的吸收率。,142/97,第五节 其他类型的吸收简介,三、非等温吸收,热效应产生的原因： 溶解热、反应热、冷凝热等。,热效应对吸收过程的影响： -改变平衡线斜率 -改变吸收速率：温度升高，使kG下降，kL增大,二、 化学吸收,界面处化学反应,内部化学反应,返回目录,143/97,第九章 小结,一概念吸收推动力（总的、气相侧、液相侧）、吸收阻力（气相侧、液相侧、总的）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HTU的因素、回收率、 近似梯级法二相平衡关系亨利定律的三种形式,144/97,全塔物料衡算式：,三吸收塔计算（低浓时）,操作线方程：,填料层高度计算式：,145/97,146/97,第三版第18次印刷的教材更正,P67习题9-19遗漏“求填料层高度”。习题9-12 答案改为：h0增为原来的6.1倍,
