第三章傳質(zhì)過(guò)程(II)

1、1第第部分部分 吸收吸收 吸收吸收利用適當(dāng)液體溶解氣體混合物中的有關(guān)組分，利用適當(dāng)液體溶解氣體混合物中的有關(guān)組分，以分離氣體混合物的過(guò)程。以分離氣體混合物的過(guò)程。 吸收劑吸收劑用來(lái)溶解氣體的液體，也叫溶劑用來(lái)溶解氣體的液體，也叫溶劑 吸收質(zhì)吸收質(zhì)氣體混合物中被吸收的組分。也叫溶質(zhì)。氣體混合物中被吸收的組分。也叫溶質(zhì)。 惰性組分惰性組分氣體混合物中不能被溶劑吸收的組分。氣體混合物中不能被溶劑吸收的組分。2吸收過(guò)程的分類吸收過(guò)程的分類 (1)(1)物理吸收與化學(xué)吸收物理吸收與化學(xué)吸收 物理吸收物理吸收吸收過(guò)程發(fā)生時(shí)，吸收質(zhì)僅溶解在吸收劑吸收過(guò)程發(fā)生時(shí)，吸收質(zhì)僅溶解在吸收劑中不與吸收劑發(fā)生明顯的化學(xué)

2、反應(yīng)。中不與吸收劑發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。 化學(xué)吸收化學(xué)吸收吸收過(guò)程發(fā)生時(shí)，吸收質(zhì)除溶解過(guò)程外，吸收過(guò)程發(fā)生時(shí)，吸收質(zhì)除溶解過(guò)程外，還伴隨著化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。還伴隨著化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。 3(2)(2)單組分吸收與多組分吸收單組分吸收與多組分吸收 單組分吸收單組分吸收吸收過(guò)程中，只有一種物質(zhì)（吸收吸收過(guò)程中，只有一種物質(zhì)（吸收質(zhì)）被液相吸收。質(zhì)）被液相吸收。 多組分吸收多組分吸收吸收過(guò)程中至少有兩種或兩種以上吸收過(guò)程中至少有兩種或兩種以上的物質(zhì)（吸收質(zhì)）被液相吸收。的物質(zhì)（吸收質(zhì)）被液相吸收。4（3 3）等溫吸收與非等溫吸收）等溫吸收與非等溫吸收 等溫吸收等溫吸收若吸收過(guò)程中熱效應(yīng)不明顯，吸收若吸收過(guò)程

3、中熱效應(yīng)不明顯，吸收過(guò)程系統(tǒng)溫度基本保持不變，稱為等溫吸收。過(guò)程系統(tǒng)溫度基本保持不變，稱為等溫吸收。 反之，稱為非等溫吸收反之，稱為非等溫吸收5（4 4）低濃度氣體吸收與高濃度氣體吸收）低濃度氣體吸收與高濃度氣體吸收 低濃度氣體吸收低濃度氣體吸收若氣相吸收質(zhì)濃度較低，在若氣相吸收質(zhì)濃度較低，在吸收過(guò)程中所引起的氣相及液相的流量變化不大，稱吸收過(guò)程中所引起的氣相及液相的流量變化不大，稱為低濃度氣體的吸收。為低濃度氣體的吸收。 反之，稱之為高濃度吸收。反之，稱之為高濃度吸收。6吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用：（1 1）凈化和精制氣體：）凈化和精制氣體：（2 2）制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品

4、：）制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品：（3 3）分離混合氣體以回收有用組分：）分離混合氣體以回收有用組分：（4 4）工業(yè)廢氣的治理）工業(yè)廢氣的治理71 吸收原理和裝置流程吸收原理和裝置流程吸收設(shè)備吸收設(shè)備吸收塔。吸收塔。 吸收操作吸收操作為了使吸收操作能夠順利的進(jìn)行為了使吸收操作能夠順利的進(jìn)行, ,要做的工作主要有要做的工作主要有 1 1、選擇適當(dāng)?shù)囊后w吸收劑、選擇適當(dāng)?shù)囊后w吸收劑 對(duì)吸收劑的要求對(duì)吸收劑的要求8溶質(zhì)的溶解度大溶質(zhì)的溶解度大對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性不易揮發(fā)不易揮發(fā)解吸性能好解吸性能好具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，無(wú)毒具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，無(wú)毒不易燃易爆不易燃易

5、爆對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性價(jià)廉易得價(jià)廉易得92 2、使含吸收質(zhì)的氣體與吸收劑充分接觸、使含吸收質(zhì)的氣體與吸收劑充分接觸 為了增加傳質(zhì)面積，增大傳質(zhì)速率，常用的方法有：為了增加傳質(zhì)面積，增大傳質(zhì)速率，常用的方法有：（1 1）噴啉吸收：）噴啉吸收： 將液體分散成液滴通過(guò)氣體將液體分散成液滴通過(guò)氣體10（2 2）鼓泡吸收：）鼓泡吸收： 將氣體分散成氣泡通過(guò)液體將氣體分散成氣泡通過(guò)液體 11（3 3）膜吸收：）膜吸收： 將液體分散成膜，氣體通過(guò)將液體分散成膜，氣體通過(guò)膜進(jìn)行傳質(zhì)。膜進(jìn)行傳質(zhì)。123 3、裝置流程、裝置流程根據(jù)不同的需要和要求，設(shè)計(jì)不同的流程。根據(jù)不同的需要和要求，設(shè)計(jì)不同的流程。（

6、1 1）單程吸收）單程吸收氣體氣體溶劑溶劑溶液溶液氣體氣體13（2）多程吸收 并聯(lián)操作。氣體溶液溶劑氣體14（2 2）多程吸收）多程吸收 幾個(gè)塔串聯(lián)進(jìn)行操作。幾個(gè)塔串聯(lián)進(jìn)行操作。氣體氣體溶液溶液溶劑溶劑氣體氣體15（3 3）循環(huán)吸收）循環(huán)吸收吸收質(zhì)在吸收劑中溶解度較大時(shí)：吸收質(zhì)在吸收劑中溶解度較大時(shí)：新鮮溶劑新鮮溶劑貧氣貧氣富氣富氣吸收液吸收液吸吸收收塔塔16（4 4）吸收與解吸結(jié)合）吸收與解吸結(jié)合混混合合氣氣惰性氣體惰性氣體新鮮溶劑新鮮溶劑吹提氣吹提氣回收組分回收組分吸收液吸收液解吸溶劑解吸溶劑172 2 吸收的氣吸收的氣- -液平衡關(guān)系液平衡關(guān)系 一、一、吸收過(guò)程氣液平衡的建立吸收過(guò)程氣液

7、平衡的建立混合氣體能夠通過(guò)吸收進(jìn)行分離的依據(jù)：混合氣體能夠通過(guò)吸收進(jìn)行分離的依據(jù)：各組分在溶劑中有不同的溶解度各組分在溶劑中有不同的溶解度吸收過(guò)程能夠發(fā)生的條件：吸收過(guò)程能夠發(fā)生的條件：混合氣體與溶劑發(fā)生接觸混合氣體與溶劑發(fā)生接觸吸收過(guò)程的進(jìn)行以及進(jìn)行的程度：吸收過(guò)程的進(jìn)行以及進(jìn)行的程度： 氣液相平衡氣液相平衡18p pc c19吸收相平衡吸收相平衡當(dāng)氣相中的吸收質(zhì)向液相擴(kuò)散的速率當(dāng)氣相中的吸收質(zhì)向液相擴(kuò)散的速率 與液相中的吸收質(zhì)向氣相擴(kuò)散的速率與液相中的吸收質(zhì)向氣相擴(kuò)散的速率 相等時(shí)狀態(tài)，稱之為吸收相平衡。相等時(shí)狀態(tài)，稱之為吸收相平衡。 吸收質(zhì)在溶液中濃度吸收質(zhì)在溶液中濃度平衡溶解度。它是吸

8、收達(dá)到平衡溶解度。它是吸收達(dá)到平衡時(shí)的極限，又叫飽和溶解度。平衡時(shí)的極限，又叫飽和溶解度。 吸收質(zhì)在氣相中的分壓吸收質(zhì)在氣相中的分壓平衡分壓平衡分壓（見圖（見圖3-23-2或表或表3-1)3-1)20液相中SO2的濃度gSO2/1000g水7550251510521氣相中SO2的平衡分壓 kPa293K68.9244.7921.4612.267.873.471.130.43303K89.0460.2528.7916.6610.534.801.570.63表表3-1SO2在水中的溶解度在水中的溶解度2122氣氣- -液平衡關(guān)系液平衡關(guān)系享利定律享利定律( (William-Henry)Willi

9、am-Henry) 在壓力不高，濃度不大時(shí)，氣相和液相濃度服從享在壓力不高，濃度不大時(shí)，氣相和液相濃度服從享利定律。利定律。p氣相中吸收質(zhì)的平衡分壓氣相中吸收質(zhì)的平衡分壓 kPakPa Ex亨利系數(shù)亨利系數(shù) kPakPa 液相中吸收質(zhì)的濃度液相中吸收質(zhì)的濃度 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) 其中其中: :Exp 23影響溶解度的因素：影響溶解度的因素：（1 1）溶劑。與溶劑和吸收質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。不同的吸收質(zhì)有）溶劑。與溶劑和吸收質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。不同的吸收質(zhì)有不同的溶解度，相同的吸收質(zhì)在不同的溶劑中有不同的溶不同的溶解度，相同的吸收質(zhì)在不同的溶劑中有不同的溶解度。解度。（2 2）溫度。溫度不同溶解度不同，隨溫度的

10、升高而降低。）溫度。溫度不同溶解度不同，隨溫度的升高而降低。（3 3）壓力。壓力不同溶解度也不同，隨氣體分壓的升高溶壓力。壓力不同溶解度也不同，隨氣體分壓的升高溶解度增大。解度增大。（見圖（見圖3-23-2或表或表3-1)3-1)24結(jié)論：結(jié)論： 1 1、一定體系中，、一定體系中，E E為確定的值，平衡分壓隨液為確定的值，平衡分壓隨液相中溶質(zhì)的濃度的增加而增加。相中溶質(zhì)的濃度的增加而增加。 2 2、E E值隨溫度的升高而增加，值隨溫度的升高而增加，E E值越大，氣體值越大，氣體越難于被吸收。越難于被吸收。 E E值的大小表示氣體被吸收的難易程度。值的大小表示氣體被吸收的難易程度。Exp 25二

11、、濃度的表示方法二、濃度的表示方法： 標(biāo)標(biāo)m m3 3( (氣體）氣體）/ /m m3 3（溶劑）（以體積表示的溶解度溶劑）（以體積表示的溶解度 ） kgkg（溶質(zhì)）溶質(zhì)）/100/100kgkg（溶劑溶劑) )（以質(zhì)量表示的溶解度）（以質(zhì)量表示的溶解度） kmolkmol（溶質(zhì)）溶質(zhì)）/ /m m3 3（溶液）（溶液）（ 溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度）溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度） kmolkmol（溶液）溶液）/ /m m3 3（溶液）溶液） （溶液的物質(zhì)的量濃度）（溶液的物質(zhì)的量濃度） kg kg （溶質(zhì)）溶質(zhì)） / /m m3 3（溶液）溶液） 質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度 kg kg （溶液）溶液） / /m m3

12、 3（溶液）溶液） 密度密度 26 ( (質(zhì)量）質(zhì)量）% % （質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)） kgkg（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)）/ / kgkg（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)）+ +kgkg（吸收劑）吸收劑） 100%100% 摩爾分率摩爾分率x x、y y mol mol（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)） / /molmol（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)）+ + molmol（吸收劑）吸收劑） mol mol（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)） / /molmol（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)）+ + molmol（惰性組份）惰性組份） 比摩爾分率比摩爾分率X X、Y Y mol mol（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)） / /molmol（吸收劑）吸收劑） mol mol（吸收質(zhì)）吸收質(zhì)）

13、 / / molmol（惰性組份）惰性組份）27在化工計(jì)算中，常用的有以下幾種：在化工計(jì)算中，常用的有以下幾種：質(zhì)量濃度：?jiǎn)挝惑w積的混合物中某組分的質(zhì)量，稱質(zhì)量濃度：?jiǎn)挝惑w積的混合物中某組分的質(zhì)量，稱為該組分的質(zhì)量濃度，用為該組分的質(zhì)量濃度，用 表示，單位為表示，單位為kg/mkg/m3 3密度：?jiǎn)挝惑w積混合物所具有的質(zhì)量稱為密度，用密度：?jiǎn)挝惑w積混合物所具有的質(zhì)量稱為密度，用 表示，其單位為表示，其單位為kg/mkg/m33。二者的關(guān)系：二者的關(guān)系：inii128物質(zhì)的量濃度：?jiǎn)挝惑w積混合物中某組分的物質(zhì)的量；物質(zhì)的量濃度：?jiǎn)挝惑w積混合物中某組分的物質(zhì)的量；用用 表示，單位表示，單位kmol

14、/m3 質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度之間的關(guān)系質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度之間的關(guān)系 ickmol/mkg/kmolkg/m33iiiMc29質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的質(zhì)量與混合物總質(zhì)量之質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的質(zhì)量與混合物總質(zhì)量之比，用比，用 表示，無(wú)量綱表示，無(wú)量綱immii 摩爾分率：混合物中某組分的物質(zhì)的量與混合物總物摩爾分率：混合物中某組分的物質(zhì)的量與混合物總物質(zhì)的量之比；液相中用質(zhì)的量之比；液相中用x表示，氣相中用表示，氣相中用y表示，無(wú)量綱。表示，無(wú)量綱。iiiynnx30摩爾分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系：摩爾分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系：niiiiiniiiiiniiiiiiiMMMmMmMmM

15、mnnx11131對(duì)雙組分溶液（對(duì)雙組分溶液（A+B）BBAAAAAMMMx/用摩爾分率表示質(zhì)量百分率用摩爾分率表示質(zhì)量百分率: :BBAAAABAAAAMxMxMxmmmmm32質(zhì)量比：混合物中某組分的質(zhì)量與惰性組分的質(zhì)量之比質(zhì)量比：混合物中某組分的質(zhì)量與惰性組分的質(zhì)量之比 AAAmmmX質(zhì)量比與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系：質(zhì)量比與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系：AAAAAAAmmmmmmX133摩爾比摩爾比( (摩爾分率摩爾分率) )：混合物中某組分的物質(zhì)的量與惰性：混合物中某組分的物質(zhì)的量與惰性 組分的物質(zhì)的量之比：組分的物質(zhì)的量之比：AAAnnnX摩爾比摩爾比( ( 比摩爾分率比摩爾分率) )與摩爾分

16、數(shù)之間的關(guān)系：與摩爾分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系： AAAAAAAxxnxnnxnnnX134 當(dāng)混合物為氣相時(shí)，可得氣相中摩爾比與摩爾分?jǐn)?shù)當(dāng)混合物為氣相時(shí)，可得氣相中摩爾比與摩爾分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：AAAAAAAyynynnynnnY1351 kmol惰性組kmol惰性組kmol惰性組kmol吸收質(zhì)惰性組kmol/吸收質(zhì) kmol惰性組kmol吸收質(zhì)kmol吸收質(zhì)YYy分分分分分同理可得同理可得: :XXx1比摩爾分率與摩爾分率之間的換算比摩爾分率與摩爾分率之間的換算36例：在吸收塔中用水吸收混于空氣中的氨氣。已知入塔氣例：在吸收塔中用水吸收混于空氣中的氨氣。已知入塔氣體中氨含量為體中氨含量為5%

17、5%（質(zhì)量，下同），吸收后，出塔氣體中氨（質(zhì)量，下同），吸收后，出塔氣體中氨含量為含量為0.1%0.1%，試計(jì)算進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾比，試計(jì)算進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾比 、1Y2Y解：先計(jì)算進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù)解：先計(jì)算進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù) 、 。1y2y0017. 029/999. 017/001. 017/001. 01y370017. 00017. 010017. 00898. 00824. 010824. 00824. 029/95. 017/05. 017/05. 0212YYy38享利定律的其它形式：享利定律的其它形式： 液相中吸收質(zhì)的濃度用物質(zhì)的量濃度液相中吸收質(zhì)的濃

18、度用物質(zhì)的量濃度 c c 表示表示Hcp c吸收質(zhì)在液相中的濃度吸收質(zhì)在液相中的濃度 kmol/mkmol/m3 3 H溶解度系數(shù)溶解度系數(shù) kmol/mkmol/m3 3.Kpa.Kpa 其大小表示氣體在溶劑中的溶解程度。其大小表示氣體在溶劑中的溶解程度。 H H值值越大，溶解度越大，氣體越容易溶解，隨溫度的升高越大，溶解度越大，氣體越容易溶解，隨溫度的升高H H值減小。值減小。39mxy 與液相濃度平衡的氣相中吸收質(zhì)的摩爾分率與液相濃度平衡的氣相中吸收質(zhì)的摩爾分率 kmol( (溶質(zhì)）溶質(zhì)）/ /kmol（混合物）混合物）液相中溶質(zhì)的摩爾分率液相中溶質(zhì)的摩爾分率kmol（溶質(zhì)）溶質(zhì)）/ /

19、kmol（溶溶液）液）相平衡系數(shù)，無(wú)因次相平衡系數(shù)，無(wú)因次兩相組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示兩相組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示yxm40 m值越大，溶解度越小值越大，溶解度越小, ,隨總壓的升高，溫度的降隨總壓的升高，溫度的降低而減小。低而減小。 用比摩爾分率表示用比摩爾分率表示根據(jù)摩爾分?jǐn)?shù)與比摩爾分?jǐn)?shù)之間有的關(guān)系：根據(jù)摩爾分?jǐn)?shù)與比摩爾分?jǐn)?shù)之間有的關(guān)系：XXxYYy1 1和和mxy 得得: :41XmmXYXXmYY)1 (1 11 對(duì)于稀溶液：對(duì)于稀溶液：mXY 與液相濃度平衡的氣相中吸收質(zhì)的濃度與液相濃度平衡的氣相中吸收質(zhì)的濃度 kmol（溶質(zhì)溶質(zhì)）/kmol（惰性組分惰性組分）液相中吸收質(zhì)的濃度液相中吸收質(zhì)

20、的濃度 kmol（溶質(zhì)溶質(zhì)）/kmol（溶液溶液）YX42各系數(shù)之間的換算關(guān)系：各系數(shù)之間的換算關(guān)系：)1 (xMxMcsa總總?cè)芤旱拿芏热芤旱拿芏?kg/m3Ma吸收質(zhì)的摩爾質(zhì)量g/mol或kg/.kmolMs吸收劑的摩爾質(zhì)量吸收劑的摩爾質(zhì)量 g/mol或或kg/.kmol 根據(jù)公式：根據(jù)公式：xcci總得：得：xnni而：而：43稀溶液稀溶液: :0總00Mc總kg/m:30溶劑的密度xMxcc00總44000011MHExMHHcpExp此式即為亨利系數(shù)與溶解度之間的換算關(guān)系此式即為亨利系數(shù)與溶解度之間的換算關(guān)系. .E與與H之間的換算之間的換算45根據(jù)道爾頓分壓定律根據(jù)道爾頓分壓定律:

21、 :總總總總pEmmxxpEyExyppypp 此式即為相平衡系數(shù)與亨利系數(shù)之間的關(guān)系此式即為相平衡系數(shù)與亨利系數(shù)之間的關(guān)系. .mxyExp E與與m之間的換算之間的換算46HMpmHMEpEm0000 總總此式即為相平衡系數(shù)與溶解度系數(shù)之間的換算關(guān)系此式即為相平衡系數(shù)與溶解度系數(shù)之間的換算關(guān)系. .m與與H之間的換算之間的換算47三個(gè)系數(shù)之間的關(guān)系：三個(gè)系數(shù)之間的關(guān)系：001MHE總pEm HMppEm00 總總注意：此定律只適用于低壓下的稀溶液注意：此定律只適用于低壓下的稀溶液48 例如例如: :已知在已知在25、101325P a時(shí)時(shí), ,與濃度為與濃度為1.2g(NH3)/100g(

22、H2O)的氨水平衡的氣相中氨氣的分壓為的氨水平衡的氣相中氨氣的分壓為1216Pa, ,若在此范若在此范圍內(nèi)氨在水中的溶解度服從亨利定律圍內(nèi)氨在水中的溶解度服從亨利定律, ,試求試求H、E、m值。值。解：解：0125. 018/10017/2 . 117/2 . 11216xPap根據(jù)公式根據(jù)公式: 得Exp 49Pa972800125. 01216xpE已知已知25時(shí)水的密度為時(shí)水的密度為994kg/m3根據(jù)公式根據(jù)公式:xcxxMxMcTsa)1 ( kmol/m69. 0 0125. 0775.170.2125994 0125. 018)0125. 01 (0125. 0179943c50

23、.kPakmol/m567. 0216. 169. 0 3pcHHcp96. 010132597280 : :Pa101325mpEm得根據(jù)公式已知總壓為總51例例 3-1 某氣體中氫的含量為某氣體中氫的含量為0.263%(mol),101.3kPa,293K條件下用水進(jìn)行吸收，已知?dú)淙芙庠谒械暮嗬禂?shù)條件下用水進(jìn)行吸收，已知?dú)淙芙庠谒械暮嗬禂?shù)E=6.44104kPa,求所得氫的最大質(zhì)量百分濃度求所得氫的最大質(zhì)量百分濃度解：解： 將氣體中氫的摩爾百分含量換算成氫的分壓：將氣體中氫的摩爾百分含量換算成氫的分壓：52)mol%(1013. 41044. 6266. 0 : :kPa266.

24、0%263. 03 .101 44xEpxp得根據(jù)公式53)m%(1059. 41810021013. 421013. 4 (mol)%1013. 4 :5444w以忽略不計(jì)液相中氫的濃度很小可濃度為與氣相濃度平衡的液相54例例 3-2 實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定278K時(shí)環(huán)氧乙烷在水中的溶解度為：時(shí)環(huán)氧乙烷在水中的溶解度為：液相中環(huán)氧乙烷組成液相中環(huán)氧乙烷組成 x（mol%)0.7111.5043.014.64氣相中環(huán)氧乙烷平衡分壓氣相中環(huán)氧乙烷平衡分壓p*(kPa)2.776.6412.719.91、試確定在上述濃度范圍內(nèi)平衡關(guān)系是否服從亨利定律。、試確定在上述濃度范圍內(nèi)平衡關(guān)系是否服從亨利定律。2

25、、試將總壓為、試將總壓為101.3KPa下的平衡關(guān)系式分別用下的平衡關(guān)系式分別用)( )( )( )(XfYxfycfpxfp等式表示等式表示解：解： 1、根據(jù)表中數(shù)據(jù)作、根據(jù)表中數(shù)據(jù)作p* x圖圖555432100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 p*kPax%(mol)2、將平衡關(guān)系用不同的形式表示：要找它們之間的關(guān)系式，先求出各關(guān)系式的系數(shù)：56直線上的任何一點(diǎn)，表示液相中的摩爾分率與平衡時(shí)氣直線上的任何一點(diǎn)，表示液相中的摩爾分率與平衡時(shí)氣相中的分壓，根據(jù)公式：相中的分壓，根據(jù)公式：Exp 求出求出E值：值：kPa4290464. 09 .19Expxfp429 :)

26、(為57求求H值值 278K時(shí)水的密度為時(shí)水的密度為1000kg/m3ccpEMH69. 713. 0/.kPakmol/m130. 0184291000300求求m值值XXYxypEm23. 3123. 423. 423. 43 .101429總583 吸收傳質(zhì)速率方程式吸收傳質(zhì)速率方程式3-1吸收傳質(zhì)速率方程式及各傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系吸收傳質(zhì)速率方程式及各傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系ckN根據(jù)雙膜理論建立數(shù)學(xué)模型根據(jù)雙膜理論建立數(shù)學(xué)模型59吸收過(guò)程的推動(dòng)力吸收過(guò)程的推動(dòng)力界界面面氣氣膜膜液液膜膜氣相主體氣相主體液相主體液相主體ppip*=c/Hp-pip*ccic*p-p*c*=Hp吸收質(zhì)在氣相中的分

27、壓吸收質(zhì)在氣相中的分壓 p吸吸收收質(zhì)質(zhì)在在液液相相中中的的濃濃度度cci-cc*-c60)(igppkN 以物質(zhì)的量濃度表示的液膜傳質(zhì)速率方程式和以分壓表示的以物質(zhì)的量濃度表示的液膜傳質(zhì)速率方程式和以分壓表示的氣膜傳質(zhì)速率方程式：氣膜傳質(zhì)速率方程式：)(cckNil其中：其中：.hkmol/m.skmol/m:22或吸收傳質(zhì)通量Nm/hm/s:.h.kPakmol/m:kmol/m:kmol/m:kPa:kPa:233或液膜吸收傳質(zhì)分系數(shù)氣膜吸收傳質(zhì)分系數(shù)界面處吸收質(zhì)的濃度度液相主體中吸收質(zhì)的濃界面處吸收質(zhì)的分壓壓氣相主體中吸收質(zhì)的分lgiikkccpp61 總傳質(zhì)速率方程式總傳質(zhì)速率方程式:

28、以氣相分壓表示的總傳質(zhì)速率方程式以氣相分壓表示的總傳質(zhì)速率方程式:)(ppKNG以液相濃度表示的總傳質(zhì)速率方程式以液相濃度表示的總傳質(zhì)速率方程式:)(ccKNL其中其中:kmol/m:kPa:kmol/m:.h.kPakmol/m :332平衡的液相濃度與氣相分壓平衡的氣相分壓與液相濃度傳質(zhì)總系數(shù)為總推動(dòng)力的液相吸收以氣相吸收傳質(zhì)總系數(shù)為總傳質(zhì)推動(dòng)力的以pccpccKppKLG62吸收傳質(zhì)總系數(shù)與吸收傳質(zhì)分系數(shù)之間的變換關(guān)系吸收傳質(zhì)總系數(shù)與吸收傳質(zhì)分系數(shù)之間的變換關(guān)系:根據(jù)亨利定律根據(jù)亨利定律:Hcp Hcpii根據(jù)雙膜理論根據(jù)雙膜理論:氣膜和液膜傳質(zhì)速率方程氣膜和液膜傳質(zhì)速率方程)(igpp

29、kN)(cckNil(3式式)(4式式)(1式式)(2式式)返回返回3763將（將（1式）、（式）、（2式）代入（式）代入（4式）式）)6()()()5()()()(式式igigilililppkNppkNppHkNHpHpkcckN將（將（5式）、（式）、（6式）相加得：式）相加得：64)7()(111)()(式ppkHkNppppkNHkNgliigl以氣相分壓差表示的總吸收傳質(zhì)速率方程式為：以氣相分壓差表示的總吸收傳質(zhì)速率方程式為：)8(1)()(式GGKppppKN65 氣相傳質(zhì)總阻力等于氣膜傳質(zhì)阻力與液膜傳質(zhì)阻力之和，當(dāng)氣氣相傳質(zhì)總阻力等于氣膜傳質(zhì)阻力與液膜傳質(zhì)阻力之和，當(dāng)氣體吸收質(zhì)

30、為易溶氣體時(shí)，體吸收質(zhì)為易溶氣體時(shí)，H值很大，液膜阻力可以忽略。氣膜阻力值很大，液膜阻力可以忽略。氣膜阻力為傳質(zhì)過(guò)程中的主要阻力。為傳質(zhì)過(guò)程中的主要阻力。gGkK 連接glGkHkK111比較（比較（7式）、（式）、（8式）式）66將將(1式式)、（、（2式）代入（式）代入（3式）進(jìn)行變換式）進(jìn)行變換)6()()()5()()()(式式cckNcckNcckHNHcHckppkNililigigig將將(5式）、（式）、（6式）相加得：式）相加得：67)7()(11)()(式cckHkNcccckNkHNgliilg總傳質(zhì)速率方程式：總傳質(zhì)速率方程式：)8(1)()(式LLKccccKN68比

31、較（比較（7式）、（式）、（8式）：式）：glLkHkK11 傳質(zhì)總阻力等于氣膜傳質(zhì)阻力與液膜傳質(zhì)阻力之和，對(duì)于溶解度傳質(zhì)總阻力等于氣膜傳質(zhì)阻力與液膜傳質(zhì)阻力之和，對(duì)于溶解度小的體系，小的體系，H很小，氣膜阻力可忽略不計(jì)。傳質(zhì)阻力主要在液膜。很小，氣膜阻力可忽略不計(jì)。傳質(zhì)阻力主要在液膜。lLkK 69LGLGlgLlgGHKKKKHkkHKHkkK 1 11111比較與將70例例3-3 已知某低濃度氣體服從亨利定律。其氣膜吸收傳已知某低濃度氣體服從亨利定律。其氣膜吸收傳質(zhì)分系數(shù)質(zhì)分系數(shù) kg =0.27kmol/m.h.atm,液膜吸收傳質(zhì)分系數(shù)液膜吸收傳質(zhì)分系數(shù)kl=0.42m/h。其平衡線

32、方程式其平衡線方程式y(tǒng)*=102x,試求氣相吸收傳質(zhì)試求氣相吸收傳質(zhì)總系數(shù)總系數(shù)KG。設(shè)吸收塔以水噴啉，塔內(nèi)總壓強(qiáng)為設(shè)吸收塔以水噴啉，塔內(nèi)總壓強(qiáng)為104.5kPa.解：根據(jù)公式：解：根據(jù)公式：HkkKlgG11171已知：已知：kg、kl、求求H00MmPH總kPa5 .104 kg/kmol18 102 kg/m1000:030總已知PMm72.h.kPakmol/m0012. 042. 000521. 010027. 011.h.kPakmol/m0027. 03 .101/27. 0.kPakmol/m00521. 0185 .1041021000 223GgKkH（統(tǒng)一單位）73 氣氣

33、液相濃度以摩爾分率表示時(shí)的傳質(zhì)速率方程及液相濃度以摩爾分率表示時(shí)的傳質(zhì)速率方程及各傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系。各傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系。氣膜及液膜傳質(zhì)通量方程式氣膜及液膜傳質(zhì)通量方程式傳質(zhì)分系數(shù)以摩爾分率表示的液膜傳質(zhì)分系數(shù)以摩爾分率表示的氣膜:)( )( xyixiykkxxkNyykN74總傳質(zhì)系數(shù)以液相摩爾分率表示的總傳質(zhì)系數(shù)以氣相摩爾分率表示的:)()(xyxyKKxxKNyyKN以摩爾分率差表示的總傳質(zhì)通量方程式：以摩爾分率差表示的總傳質(zhì)通量方程式：75根據(jù)亨利定律和雙膜理論推導(dǎo)總系數(shù)和分系數(shù)之間的關(guān)系：根據(jù)亨利定律和雙膜理論推導(dǎo)總系數(shù)和分系數(shù)之間的關(guān)系：yxyxxxyymKKmkkKkmkK

34、:111 11 兩式比較76以比摩爾分率表示的各傳質(zhì)通量的方程式：以比摩爾分率表示的各傳質(zhì)通量的方程式：)()(XXKNYYKNXY)()(XXkNYYkNiXiY氣膜和液膜傳質(zhì)通量公式：氣膜和液膜傳質(zhì)通量公式：氣相和液相總傳質(zhì)通量公式氣相和液相總傳質(zhì)通量公式77總傳質(zhì)系數(shù)和分傳質(zhì)系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換總傳質(zhì)系數(shù)和分傳質(zhì)系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換YXYXXXYYmKKmkkKkmkK :111 11 兩式比較78 不同表示方式的吸收傳質(zhì)分系數(shù)不同表示方式的吸收傳質(zhì)分系數(shù) 之間及總系數(shù)之間之間及總系數(shù)之間的變換關(guān)系：的變換關(guān)系：氣膜傳質(zhì)分系數(shù)之間的變換關(guān)系：氣膜傳質(zhì)分系數(shù)之間的變換關(guān)系：總總總得PkkyykNyyP

35、kppkNyPpgyiyigig)()()(:根據(jù)道爾頓分壓定律：根據(jù)道爾頓分壓定律：79根據(jù)公式根據(jù)公式:)1)(1 ( )1)(1 ( )11(1iigiiiigiigYYYYPkYYYYYYYYPkYYYYPkNYYy總總總80以比摩爾分率表示的傳質(zhì)通量公式以比摩爾分率表示的傳質(zhì)通量公式:)(iYYYkN)1)(1 ( )1)(1 ( )()1)(1 (iyigYiYiigYYkYYPkkYYkYYYYPk總總81 上式為以比摩爾分率表示的傳質(zhì)分系數(shù)與以分壓表上式為以比摩爾分率表示的傳質(zhì)分系數(shù)與以分壓表示的傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系示的傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系. 同理可得以濃度和以摩爾分率表示的傳

36、質(zhì)分系數(shù)之同理可得以濃度和以摩爾分率表示的傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系間的關(guān)系.)()( )()( xxkxxckxcxckcckNxccixililil總總總總82)1)(1 ()1)(1 ()()1)(1 ()11( XXckXXkkXXkNXXXXkXXXXkNilixXiXiixiix總XXxckklx1 總83同理可得：同理可得：)1)(1 ()1)(1 ( YYKYYPKKygY總)1)(1 ()1)(1 (XXcKXXKKlxX總?cè)绻麣庖簝上嗟臐舛榷己苄?，上式?jiǎn)化為：如果氣液兩相的濃度都很小，上式簡(jiǎn)化為：yGYKPKK總 總cKKKLxX84ygYkPkk總xlXkPkk總同理：85以各

37、種濃度在氣液相中各種傳質(zhì)速率方程式的形式：以各種濃度在氣液相中各種傳質(zhì)速率方程式的形式：AYYKAYYkAXXKAXXkAppKAppkAccKAcckAyyKAyykAxxKAxxkNYiYXiXGigLilyiyxix)()( )()( )()( )()( )()( )()(86對(duì)于填料吸收塔，傳質(zhì)面積用比表面積代替：對(duì)于填料吸收塔，傳質(zhì)面積用比表面積代替：VA傳質(zhì)速率方程式可表示為：傳質(zhì)速率方程式可表示為：)()()(iglilliggcppVkccVkccVkN填料的總體積傳質(zhì)分系數(shù)分壓差表示的體積吸收氣膜吸收傳質(zhì)推動(dòng)力以系數(shù)表示的體積吸收傳質(zhì)分動(dòng)力都以濃度差氣膜和液膜吸收傳質(zhì)推:)(

38、)( :,Vkcc、cckkgliligglc873-3吸收傳質(zhì)系數(shù)的確定吸收傳質(zhì)系數(shù)的確定1、由實(shí)驗(yàn)直接獲得數(shù)據(jù)2、通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得3、通過(guò)準(zhǔn)數(shù)及準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式獲得884吸收過(guò)程的物料衡算及操作線方程式吸收過(guò)程的物料衡算及操作線方程式物料衡算范圍物料衡算范圍吸收塔吸收塔進(jìn)入衡算范圍的或離開衡算范圍的物料及其流量進(jìn)入衡算范圍的或離開衡算范圍的物料及其流量進(jìn)入衡算范圍的物料：進(jìn)入衡算范圍的物料：被吸收的混合氣體；吸收劑。被吸收的混合氣體；吸收劑。離開衡算范圍的物料：離開衡算范圍的物料：被吸收以后的氣體；吸收氣體以后的吸收液被吸收以后的氣體；吸收氣體以后的吸收液接觸方式：接觸方式：逆流接觸逆流接觸

39、89混合氣體混合氣體吸收劑吸收劑吸收液吸收液貧氣貧氣90各種物料流量的表示方法：各種物料流量的表示方法：惰性氣體的流量：惰性氣體的流量：V(kmol/h)吸收劑的流量：吸收劑的流量：L(kmol/h)吸收質(zhì)在氣相中的組成：吸收質(zhì)在氣相中的組成：Y(kmol吸收質(zhì)吸收質(zhì)/kmol惰性組分）惰性組分）吸收質(zhì)在液相中的組成：吸收質(zhì)在液相中的組成：X（kmol吸收質(zhì)吸收質(zhì)/kmol吸收劑）吸收劑）塔底物料的組成用角標(biāo)塔底物料的組成用角標(biāo)1表示，表示，塔頂物料的組成用角標(biāo)塔頂物料的組成用角標(biāo)2 表示表示91Y1VX1LV Y2L X292 根據(jù)比摩爾分率的定義，可以計(jì)算出進(jìn)出塔的氣根據(jù)比摩爾分率的定義，

40、可以計(jì)算出進(jìn)出塔的氣相和液相中吸收質(zhì)的量，從而對(duì)吸收塔進(jìn)行物料衡算。相和液相中吸收質(zhì)的量，從而對(duì)吸收塔進(jìn)行物料衡算。 進(jìn)入塔的混合氣體中吸收質(zhì)的量：進(jìn)入塔的混合氣體中吸收質(zhì)的量：VY1 離開塔的混合氣體中吸收質(zhì)的量：離開塔的混合氣體中吸收質(zhì)的量：VY2 進(jìn)入塔的液體中吸收質(zhì)的量：進(jìn)入塔的液體中吸收質(zhì)的量： LX2 離開塔的液體中吸收質(zhì)的量：離開塔的液體中吸收質(zhì)的量： LX1 根據(jù)物料衡算式：根據(jù)物料衡算式： 進(jìn)入的量離開的量進(jìn)入的量離開的量93VY1-VY2=LX1-LX2V(Y1-Y2)=L(X1-X2)公式變換得：公式變換得：VY1+LX2=LX1+VY2結(jié)論：結(jié)論：氣體中的吸收質(zhì)全部進(jìn)入

41、液體中了。氣體中的吸收質(zhì)全部進(jìn)入液體中了。94 若想知道塔內(nèi)任一截面上氣液相的組成，可以用若想知道塔內(nèi)任一截面上氣液相的組成，可以用以下的方法得到：以下的方法得到： 根據(jù)物料衡算根據(jù)物料衡算,氣相中失去的吸收質(zhì)就是液相中得到氣相中失去的吸收質(zhì)就是液相中得到的的.假設(shè)塔內(nèi)任一截面上氣液相組成為假設(shè)塔內(nèi)任一截面上氣液相組成為Y、X，通過(guò)一微通過(guò)一微分段分段dz的另一截面上的氣液相組成分別為的另一截面上的氣液相組成分別為Y+dY、X+dX。95 ZdzY1VX1LV Y2L X2YXY+dYX+dX96( +)()dNV Y dYYL XdXXVdYLdX 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)dz微分段，微分段，Y是減少的，而

42、液相與氣相的流動(dòng)方向相是減少的，而液相與氣相的流動(dòng)方向相反，所以：反，所以：假設(shè)單位時(shí)間傳遞的物質(zhì)的量為假設(shè)單位時(shí)間傳遞的物質(zhì)的量為dN，則有：，則有：LdXVdYdXLdYVdN )()(97 穩(wěn)定連續(xù)操作條件下，穩(wěn)定連續(xù)操作條件下，V、L都是定值，從任一截面向都是定值，從任一截面向塔底或塔頂積分可得：塔底或塔頂積分可得：111111()()YXYXVdYLdXV YYL XXLLYXXYVV222222()()YXYXVdYLdXV YYL XXLLYXXYVV98 此兩式分別為兩條直線方程式，其斜率為此兩式分別為兩條直線方程式，其斜率為L(zhǎng)/V。稱之稱之為吸收操作方程為吸收操作方程 分別將

43、分別將X1、Y1或或X2、Y2代入代入兩個(gè)方程中，發(fā)現(xiàn)兩條直線兩個(gè)方程中，發(fā)現(xiàn)兩條直線其實(shí)是一條直線其實(shí)是一條直線 根據(jù)操作線方程，我們可以了根據(jù)操作線方程，我們可以了解任一塔截面上的氣液相組成。解任一塔截面上的氣液相組成。YXX2X1Y2Y1YX塔底塔頂995 吸收設(shè)備的計(jì)算吸收設(shè)備的計(jì)算吸收設(shè)備的計(jì)算包括：吸收設(shè)備的計(jì)算包括：1、吸收劑用量的計(jì)算（比用量）、吸收劑用量的計(jì)算（比用量）2、塔徑的計(jì)算、塔徑的計(jì)算3、填料層高度的計(jì)算、填料層高度的計(jì)算吸收設(shè)備計(jì)算的基礎(chǔ)方程吸收設(shè)備計(jì)算的基礎(chǔ)方程1、氣液相平衡關(guān)系式、氣液相平衡關(guān)系式2、吸收操作線方程、吸收操作線方程3、吸收傳質(zhì)速率方程式、吸收傳

44、質(zhì)速率方程式1005-15-1吸收劑的比用量吸收劑的比用量 吸收劑的比用量吸收劑的比用量處理惰性氣體處理惰性氣體1kmol 所需所需吸收劑的用量吸收劑的用量kmol.也叫液氣比也叫液氣比L/V 根據(jù)操作線方程：根據(jù)操作線方程：)()(2121XXLYYV1012121XXYYVL V單位時(shí)間處理的物料量單位時(shí)間處理的物料量 Y1所處理的物料中吸收質(zhì)的量所處理的物料中吸收質(zhì)的量 Y2吸收后所要求的氣相中吸收質(zhì)的濃度吸收后所要求的氣相中吸收質(zhì)的濃度 X2進(jìn)塔吸收劑中吸收質(zhì)的濃度進(jìn)塔吸收劑中吸收質(zhì)的濃度,為已知量為已知量 X1吸收后吸收液中吸收質(zhì)的濃度，由吸收液的量確定吸收后吸收液中吸收質(zhì)的濃度，由

45、吸收液的量確定L/V操作線的斜率操作線的斜率102YXY2X2Y1X1*X1X1Y1*Y2*X2*103Y2Y1Y1*Y2*X2X1*X1X2*YX104結(jié)論：結(jié)論：1、液氣比越大，所需吸收劑的用量越大，操作費(fèi)用增加。、液氣比越大，所需吸收劑的用量越大，操作費(fèi)用增加。 設(shè)備尺寸較小，設(shè)備費(fèi)用減少。設(shè)備尺寸較小，設(shè)備費(fèi)用減少。2、液氣比越小，吸收劑用量越少，操作費(fèi)用減少，同時(shí)、液氣比越小，吸收劑用量越少，操作費(fèi)用減少，同時(shí) 推動(dòng)力減小，設(shè)備尺寸增大，設(shè)備費(fèi)用增加，并且有推動(dòng)力減小，設(shè)備尺寸增大，設(shè)備費(fèi)用增加，并且有 可能填料表面的濕潤(rùn)程度降低，氣液接觸效果降低?？赡芴盍媳砻娴臐駶?rùn)程度降低，氣液接

46、觸效果降低。105如何確定實(shí)際液氣比：如何確定實(shí)際液氣比： 1、通過(guò)與進(jìn)料組成相平衡的液相濃度，求出所需的最、通過(guò)與進(jìn)料組成相平衡的液相濃度，求出所需的最小液氣比。小液氣比。221min1)(XXYYVL12min12 ()YmXLYYYVXm如果如果106min()(1.12)()LLVV適宜 2、已知平衡關(guān)系曲線，在曲線上找到與、已知平衡關(guān)系曲線，在曲線上找到與Y1相應(yīng)的點(diǎn)，相應(yīng)的點(diǎn)，即可求出最小液氣比。即可求出最小液氣比。107例3-4脫苯焦?fàn)t氣Y2新鮮洗油含苯洗油 脫苯洗油含苯氣Y1X1X2水蒸氣Y1X2含苯水蒸氣Y2X1X1X2108已知焦?fàn)t氣量=kmol/h 0 .433 .101

47、4 .1062982734 .221000惰性氣體的量V=43（1-0.020）=42.1kmol/h將摩爾分率換算成比摩爾分率kmol/kmol005. 0005. 01005. 0kmol/kmol00102. 0)95. 01 (0204. 0kmol/kmol0204. 002. 0102. 0221洗油苯惰性組分苯惰性組分苯XYY根據(jù)平衡關(guān)系式可求出液相的最大平衡濃度為:1090.2150 0204. 0113. 0)0204. 01 (0204. 0 )1 (1YmYYX根據(jù)操作線方程根據(jù)操作線方程:)()(2121XXLYYV得得:1105.8kmol/h3.91.5 :kmol

48、/h 9 . 3 005. 02150. 0)00102. 002040(142 )(2121minL.XXYYVL實(shí)際用量111吸收塔塔底出口吸收液的濃度為吸收塔塔底出口吸收液的濃度為:)/Kmol()0.14Kmol( 8 . 5)00102. 00204. 0(1 .42 )(2211洗油苯XLYYVX 由于與由于與Y1相交的液相的平衡點(diǎn)不在平衡線上所以相交的液相的平衡點(diǎn)不在平衡線上所以,以上計(jì)以上計(jì)算是不準(zhǔn)確的算是不準(zhǔn)確的.必須通過(guò)作圖的方法求解必須通過(guò)作圖的方法求解.112作圖作圖:1、根據(jù)平衡關(guān)系式作平衡曲線、根據(jù)平衡關(guān)系式作平衡曲線2、通過(guò)（、通過(guò)（X2、Y2）作平衡線的切線作平

49、衡線的切線3、根據(jù)、根據(jù)Y1與切線的交點(diǎn)，找出相應(yīng)的與切線的交點(diǎn)，找出相應(yīng)的X113Y2Y1X2X1*1141156.6kmol/h4.41.5 :kmol/h 4 . 4 005. 019. 0)00102. 002040(142 )(2121minL.XXYYVL實(shí)際用量116對(duì)于解吸塔:)(0 005.013.0 Kmol/h6612112水蒸氣中不含苯Y(jié)XXXXL:)16. 31 (116. 3 :得根據(jù)平衡關(guān)系式XXY117kmol/h 1 . 25 . 14 . 1 :kmol/h 4 . 1 063. 0)005. 014. 0(6 . 6)( 63. 014. 016. 211

50、4. 016. 3 1221min2VYYXXLVY實(shí)際用量 同樣同樣,這一結(jié)果也是不準(zhǔn)確的這一結(jié)果也是不準(zhǔn)確的.118作圖：作圖：1、根據(jù)解吸塔的平衡關(guān)系式作平衡曲線。、根據(jù)解吸塔的平衡關(guān)系式作平衡曲線。2、通過(guò)點(diǎn)（、通過(guò)點(diǎn)（X1、Y1）作平衡曲線的切線。作平衡曲線的切線。3、根據(jù)、根據(jù)X2找出找出Y2*119X1X2Y2*Y1Y2*120121kmol/h 6 . 25 . 17 . 1 :kmol/h 7 . 1 049. 0)005. 013. 0(6 . 6)( 1221minVYYXXLV實(shí)際水蒸氣耗用量49. 0Y1225-2 吸收塔塔徑的確定 生產(chǎn)任務(wù)確定以后，先對(duì)不同型式的填

51、料塔求出出現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)確定以后，先對(duì)不同型式的填料塔求出出現(xiàn)液泛的空塔速度，實(shí)際空塔速度是液泛速度的液泛的空塔速度，實(shí)際空塔速度是液泛速度的60%60% 80%,80%,然后按照求管道直徑的方法求塔的直徑。然后按照求管道直徑的方法求塔的直徑。液泛速度的求值方法液泛速度的求值方法123m4 :)8 . 06 . 0( )()(75. 1lg 31412 . 03wVDwwVLAgwflgllgf塔徑的求值公式1245-3吸收塔填料層高度的計(jì)算吸收塔填料層高度的計(jì)算填料層高度的基本計(jì)算方程式填料層高度的基本計(jì)算方程式 1、吸收傳質(zhì)速率方程式、吸收傳質(zhì)速率方程式 2、物料衡算式、物料衡算式125吸收傳

52、質(zhì)速率方程式的微分式吸收傳質(zhì)速率方程式的微分式dAYYKdNY)(以氣相濃度表示的傳質(zhì)速率方程式以氣相濃度表示的傳質(zhì)速率方程式以液相濃度表示的傳質(zhì)速度方程式以液相濃度表示的傳質(zhì)速度方程式dAXXKdNX)(物料衡算式的微分式物料衡算式的微分式LdXVdYdN126結(jié)合兩式可得以下各式結(jié)合兩式可得以下各式dALKXXdXdAXXKLdXdAVKYYdYdAYYKVdYXXYY)()( 在同一塔中和一定的操作條件下，在同一塔中和一定的操作條件下，KY、KX為定值，沿為定值，沿全部面積進(jìn)行積分得：全部面積進(jìn)行積分得：127VAKYYdYYYY12LAKXXdXXXX12接觸表面積可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：

53、接觸表面積可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算： HA128將此式代入以上兩式：將此式代入以上兩式：1212YYYXXXYYdYKVXXdXKLH3222/mmmkmol/h,.hkmol/mVL、KKYX129 XXLVmKK、傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)無(wú)因次YYdY傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度的計(jì)算方法傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度的計(jì)算方法130令令: 1212 OGYYOGYOLXXOLXNYYdYHKVNXXdXHKLOGOGOLOLNHNHH 131傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算方法傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算方法: (1)圖解積分法圖解積分法: （適用于一般情況）（適用于一般情況）OGYYNYYdY12根據(jù)平衡關(guān)系式在根據(jù)平衡關(guān)系式在Y

54、-X圖中作出平衡線和操作線圖中作出平衡線和操作線:1321、建立直角坐標(biāo)系、建立直角坐標(biāo)系2、根據(jù)平衡關(guān)系式作平衡曲線、根據(jù)平衡關(guān)系式作平衡曲線3、找出點(diǎn)（、找出點(diǎn)（X2、Y2）4、根據(jù)液氣比確定斜率根據(jù)液氣比確定斜率5、找出、找出Y1點(diǎn)點(diǎn)6、在、在Y1、Y2之間逐步找出之間逐步找出Y對(duì)對(duì)Y*的值的值7、以、以Y對(duì)對(duì)1/（Y-Y*）作圖作圖133YXX2Y2Y1YY*134YY1YY=Y1Y=Y2根據(jù)曲線下面的面積求出傳質(zhì)單元數(shù)根據(jù)曲線下面的面積求出傳質(zhì)單元數(shù)135（2）對(duì)數(shù)平均濃度差法）對(duì)數(shù)平均濃度差法(解析法解析法) （適用于吸收平衡關(guān)系服從亨利定律的情況）（適用于吸收平衡關(guān)系服從亨利定律

55、的情況）22 112221112121 lnmXYmXYYYYYYYYYYYYYYm136對(duì)數(shù)平均濃度差法的推導(dǎo)過(guò)程對(duì)數(shù)平均濃度差法的推導(dǎo)過(guò)程:1、物料衡算、物料衡算LdXVdYdN2、亨利定律：、亨利定律：mdXdYmXY 根據(jù)物料衡算式：根據(jù)物料衡算式：dNVdY1dNLdX1137根據(jù)亨利定律：根據(jù)亨利定律：dNLmdY )()1()( )1()(式ALmVYYddNdNLmVYYddYdY138以氣相濃度差為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程式為：以氣相濃度差為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程式為：)()(式BdAYYKdNY將將A式代入式代入B式得式得:dAYYKLmVYYdY)()1()(139)()1(l

56、n)1()(12211012式CALmVKYYYYdALmVKYYdYYYAYYY分離變量積分：分離變量積分：140對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算：對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算：)()()(1)()()(1 )(21212121212121式DNYYYYLmVNYYLmmYmYLXXLNNYYVYYVN141AYKAYYYYKAYYYYYYYYKNANYYYYKYYYYmYYYY ln )ln)()()()(ln21212211212121212211將將D式代入式代入C式得：式得：142同理可得：同理可得：2121lnYYYYYm2121lnXXXXXm將上式與將上式與比較或 )( )(2121XXLNYYVN1

57、431212212121212121 : )( )(XXmYYmmXmYmXmXmYmYXXdXXXXYYdYYYYXXXKLYYYKVHHXKAXKXXLHYKAYKYYV得或144（3）吸收因數(shù)法：）吸收因數(shù)法： （適用于平衡線為直線，（適用于平衡線為直線，X很小，甚至趨于零。）很小，甚至趨于零。）首先在塔任意截面與塔頂之間作物料衡算：首先在塔任意截面與塔頂之間作物料衡算：2222)( :)()( XYYLVXXXLYYV得145將此式代入根據(jù)亨利定律 )( :22XYYLVmY:12得YYOGYYdYN146)- ( 1 :)- ()1 ( )(2222221212YLmVmXBLVmA

58、YLmVmXLVmYdYXYYLVmYdYNYYYYOG令147BAYBAYABAYBAYdABAYdYNYYYYOG. 21ln1 )(11212148222221)1 ()1 (ln11mXYLmVLmVYmXYLmVLmVYLmVNOG在上式對(duì)數(shù)項(xiàng)的分子中加入在上式對(duì)數(shù)項(xiàng)的分子中加入2222XLVmXLVm149并令：并令：ALmV1得：得：1)(11ln(1112221AmXYmXYAANOG1501)11ln(111 :,0 212AYYAANXOG上式變?yōu)闀r(shí)當(dāng))( 2212221很小氣體進(jìn)出口濃度之比XYYmXYmXY其值越大，吸收越完全進(jìn)行繪圖與按上式對(duì)為參變數(shù)以在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上2

59、221, mXYmXYNLmVOG151484440363228242016128041 10 100 1000 10000 2221mXYmXYNOGLmV0.10.20.30.40.50.60.70.80.90.951.0152則稱之為吸收因子其倒數(shù)稱之為解吸因子所以即解吸越容易越不利于吸收值越大即填料塔越高值越大值越大ALmVLmVNLmVOG, 153 例例3-5 用純水作吸收劑，在常壓、用純水作吸收劑，在常壓、273K下，吸收混下，吸收混合氣體中的甲醇，處理混合氣量為合氣體中的甲醇，處理混合氣量為3600m3/h其中甲醇每立其中甲醇每立方米含方米含25g(其它均可認(rèn)為是惰性組分），甲

60、醇的吸收率要求其它均可認(rèn)為是惰性組分），甲醇的吸收率要求達(dá)到達(dá)到90%，吸收劑用量為最小液氣比的，吸收劑用量為最小液氣比的130%，并已知在當(dāng)時(shí)，并已知在當(dāng)時(shí)條件下甲醇在水中的溶解度呈直線關(guān)系，其方程式為：條件下甲醇在水中的溶解度呈直線關(guān)系，其方程式為：水kmol甲醇kmol15. 1惰性組性kmol甲kmolXY醇求：吸收用水量為多少求：吸收用水量為多少 噸噸/小時(shí)小時(shí) ？吸收所需傳質(zhì)單元數(shù)為多少？吸收所需傳質(zhì)單元數(shù)為多少？154（1）計(jì)算氣相組成）計(jì)算氣相組成 由題意知，每立方米混合氣中含甲醇由題意知，每立方米混合氣中含甲醇25克，而甲醇的克，而甲醇的摩爾質(zhì)量為摩爾質(zhì)量為32克，所以每立方