第09章-吸收-習題課講義-20131020

1、化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-261/122習題課習題課mabOGyyyN SyyyySSNaaabOG1ln11 aabbyxxGLy aKGHyOG OGOGNHh 0min)0 . 22 . 1( GLGL匯總：匯總：或化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-262/122習題課習題課指吸收設備和流程已給定，考察操作條件指吸收設備和流程已給定，考察操作條件的變化對吸收效果的影響的變化對吸收效果的影響 操作型操作型設計型設計型指吸收任務給定，求塔徑、塔高等。指吸收任務給定，求塔徑、塔高等。

2、 ya xa G yb L xb操作條件：操作條件：u氣液流量、氣液流量、u氣液進口濃度、氣液進口濃度、u操作溫度、壓力等操作溫度、壓力等化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-263/122設計型舉例設計型舉例【例例1】常壓下，用煤油從苯蒸汽和空常壓下，用煤油從苯蒸汽和空氣混合物中吸收苯，吸收率為氣混合物中吸收苯，吸收率為99%，混合氣量為混合氣量為53kmol/h。入塔氣中含苯。入塔氣中含苯2%（體積（體積 %），入塔煤油中含苯），入塔煤油中含苯0.02%（摩爾分率）。溶劑用量為最?。柗致剩?。溶劑用量為最小用量的用量的1.5倍，在操作溫度倍

3、，在操作溫度50下，相下，相平衡關系為平衡關系為y* = 0.36x，總傳質系數(shù)，總傳質系數(shù)Kya=0.015kmol/(m3 s)，塔徑為，塔徑為1.1米。米。試求所需填料層高度。試求所需填料層高度。 ya xa=0.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L yb=0.02 xb 溶劑用量溶劑用量為最小用為最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36x4/122設計型舉例設計型舉例OGOGNHh 0min5 . 1 GLGL 3600412D m03. 1015. 036001 . 141532 ya xa=0.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L yb

4、=0.02 xb 溶劑用量溶劑用量為最小用為最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36x OGHaKGy【解解】 屬于低濃氣體吸收屬于低濃氣體吸收 bayy 1 0002. 0%99102. 01 bayyababxmyyyGL minGLmS 537. 0358. 05 . 1 67. 0537. 036. 0 SmxymxySSNaaabOG1ln11358. 00002. 036. 002. 00002. 002. 0 98.1167. 00002. 036. 00002. 00002. 036. 002. 067. 01ln67. 011 5/122設計型舉例設計型舉例 ya xa=0

5、.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L yb=0.02 xb 溶劑用量溶劑用量為最小用為最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36xmNHhOGOG4 .1298.1103. 10 至于用至于用“平均推動力法平均推動力法”請課下自行解算。請課下自行解算。作業(yè)：作業(yè)：6/122操作型問題計算操作型問題計算 ya xa=0 =95% ? G L yb xb 1 . 2 GLy=1.18xKya G0.8氣體氣體流量流量增加增加20%【例例3】某吸收塔在某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙下用清水逆流吸收丙酮酮空氣混合氣體（可視為低濃氣體）中的丙酮。當操作空氣

6、混合氣體（可視為低濃氣體）中的丙酮。當操作液氣比為液氣比為2.1時，丙酮回收率可達時，丙酮回收率可達95%。已知物系平衡關系。已知物系平衡關系為為y=1.18x，吸收過程大致為氣膜控制，氣相總傳質系數(shù)，吸收過程大致為氣膜控制，氣相總傳質系數(shù)Kya G0.8。今氣體流量增加。今氣體流量增加20%，而液量及氣液進口濃度，而液量及氣液進口濃度不變，試求：不變，試求： （1）回收率變?yōu)槎嗌伲浚┗厥章首優(yōu)槎嗌伲?（2）單位時間內被吸收的丙酮量增加多少倍？）單位時間內被吸收的丙酮量增加多少倍？氣膜控制氣膜控制【解解】（1 1）回收率變?yōu)槎嗌?？）回收率變?yōu)槎嗌伲糠治觯悍治觯簹怏w流量增加，則導致氣體流量增加，

7、則導致被吸收的丙酮量增被吸收的丙酮量增加，加，ya ，故回收率將變小。，故回收率將變小。7/122操作型問題計算操作型問題計算 ya xa=0 =95% ? G L yb xb 1 . 2 GLy=1.18xKya G0.8氣體氣體流量流量增加增加20%氣膜控制氣膜控制56. 01 . 218. 1 GLmS SSSNOG 111ln11 1 . 556. 095. 01156. 01ln56. 011 04. 12 . 12 . 0 96. 004. 11 原工況下：原工況下： 2 . 0 GGHHOGOGOGOGOGOGHHNN 9 . 4 OGN672. 056. 02 . 12 . 1

8、 GLmGLmS SSSNOG 111ln11bayy 1 9 . 4 %4 .92 新工況下：新工況下： 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-268/122操作型問題計算操作型問題計算 ya xa=0 =95% ? G L yb xb 1 . 2 GLy=1.18xKya G0.8氣體氣體流量流量增加增加20%（2 2）單位時間內被吸收的丙酮量增加多少倍？）單位時間內被吸收的丙酮量增加多少倍？ 倍倍17. 195. 0924. 02 . 12 . 1 ababyyGyyG 可見，單位時間內被吸收的丙酮量增加了可見，單位時間內被吸收的丙酮量增加

9、了1720%，即，即被吸收的丙酮量增大幅度小于氣體流被吸收的丙酮量增大幅度小于氣體流量增大幅度。量增大幅度。作業(yè)：作業(yè)：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-269/122第四節(jié)第四節(jié) 二元低濃氣體吸收（或脫吸）的計算二元低濃氣體吸收（或脫吸）的計算六、解吸（脫吸）六、解吸（脫吸） G ya L xa G y L x yb xb 逆流解吸塔逆流解吸塔 高濃端高濃端低濃端低濃端傳質方向傳質方向解解吸吸劑劑-吸收的逆操作吸收的逆操作1 1、解吸方法、解吸方法u減壓解吸減壓解吸-閃蒸（在第十章中介紹）閃蒸（在第十章中介紹） u應用解吸劑進行解吸應用解吸

10、劑進行解吸 常用的解吸劑有惰性氣體、水蒸氣或貧氣等常用的解吸劑有惰性氣體、水蒸氣或貧氣等（2 2）汽提或提餾）汽提或提餾 - -解吸劑用惰性氣體或貧氣解吸劑用惰性氣體或貧氣 -解吸劑用水蒸汽解吸劑用水蒸汽 （1 1）氣提）氣提化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2610/122六、解吸（脫吸）六、解吸（脫吸） y E ya* ya A yb B o xb xa x 2低濃氣體解吸時低濃氣體解吸時特點（與吸收對比）：特點（與吸收對比）： SyyyySSNaaabOG1ln11OGOLSNN AxxxxAANbbbaOL1ln11 G ya L x

11、a G y L x yb xb 逆逆流流解解吸吸塔塔 高高濃濃端端低低濃濃端端傳質方向傳質方向解解吸吸劑劑v全塔物料衡算、操作線方程、填料層高度全塔物料衡算、操作線方程、填料層高度計算式與吸收時的完全相同。計算式與吸收時的完全相同。思考：思考：為什么解吸時操作線在平衡線下方？為什么解吸時操作線在平衡線下方？因為解吸時氣相濃度因為解吸時氣相濃度y小于液相平衡濃度小于液相平衡濃度y*-此式用起此式用起 來更方便來更方便化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2611/122六、解吸（脫吸）六、解吸（脫吸） y E ya* ya A yb B o xb

12、xa x 2低濃氣體解吸時低濃氣體解吸時特點（與吸收對比）：特點（與吸收對比）：babayyxxLG minmin)0 . 22 . 1( LGLGv最小最小氣液氣液比比 G ya L xa G y L x yb xb 逆逆流流解解吸吸塔塔 高高濃濃端端低低濃濃端端傳質方向傳質方向解解吸吸劑劑斜率斜率(L/G)max化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2612/122解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例 ya xa xa ya 吸 解 收 吸 塔 塔 xb yb ,G G,yb xb 【例例4】吸收解吸聯(lián)合操作系統(tǒng)如圖所示。兩塔填料層高度均為吸收解

13、吸聯(lián)合操作系統(tǒng)如圖所示。兩塔填料層高度均為7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解吸氣量，解吸氣量G =300kmol/h，組，組分濃度為：分濃度為：yb=0.015，y a=0.045，y b=0，xb=0.095（均為摩爾分（均為摩爾分率），且知：吸收系統(tǒng)相平衡關系為率），且知：吸收系統(tǒng)相平衡關系為y = 0.15x，解吸系統(tǒng)相平衡，解吸系統(tǒng)相平衡關系為關系為y = 0.6x。試求：。試求： （1）吸收塔氣體出口濃度）吸收塔氣體出口濃度ya， 傳質單元數(shù)傳質單元數(shù)NOG； （2）解吸塔傳質單元數(shù)）解吸塔傳質單元數(shù)N OG； （3）若解吸氣體流量減少為）若解吸氣體流量減少為

14、250kmol/h，則吸收塔氣體，則吸收塔氣體出口濃度出口濃度ya又為多少？（其又為多少？（其余操作條件均不變，且氣體余操作條件均不變，且氣體流量變化時，解吸塔流量變化時，解吸塔H OG基本不變基本不變）ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2613/122解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例ya xa L=150kmol/h ya=

15、0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 【解解】（1） 求吸收塔氣體出口濃度求吸收塔氣體出口濃度ya，傳質單元數(shù)，傳質單元數(shù)NOG bababaabyyGGyyyyGyyG 0015. 00045. 01000300015. 0 對對整個流程（包括兩塔）整個流程（包括兩塔）作物料衡算，可得：作物料衡算，可得：說明：說明：當然，本題也可以分別對吸當然，本題也可以分別對吸收塔、解吸塔作物料衡算而求解，收塔、解吸塔作物料衡算而求解，但不如上面的解法簡便。但不如上面

16、的解法簡便?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第九章第九章2021-12-262021-12-2614/122解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例005. 010001500015. 0015. 0095. 0 GLyyxxabba1150100015. 0 LmGS1 aaabOGmxymxyNya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 SyyyySSNaaabOG1ln11181005. 015. 00015. 00

17、05. 015. 0015. 0 ya=0.0015對吸收塔：對吸收塔：返回第返回第8282頁頁化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2615/122解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例2 . 11503006 . 0 LGmS SxmyxmySSNaaabOG1ln11 93. 62 . 1095. 06 . 0045. 0095. 06 . 002 . 11ln2 . 111 ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol

18、/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 ya=0.0015（2）求解吸塔傳質單元數(shù)）求解吸塔傳質單元數(shù)N OG化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2616/122解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 （3）若解吸氣體流量減少為）若解吸氣體流量減少為250kmol/h ，則吸收塔氣體出口，則吸收塔氣體出口濃度濃度ya又為多少？（

19、其余操作條又為多少？（其余操作條件均不變，且氣體流量變化時，件均不變，且氣體流量變化時，解吸塔解吸塔H OG基本不變基本不變）250kmol/hya=0.0015分析：分析： 解吸氣量減小，則對解吸氣量減小，則對解吸不利，因而解吸不利，因而xb （xa）將）將變大，變大，對吸收不利對吸收不利，所以，所以ya 將變大。將變大?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第九章第九章2021-12-262021-12-2617/122解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb

20、=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 250kmol/hya=0.0015 SyyyySSNaaabOG1ln11吸收塔：吸收塔： L、G不變，所以不變，所以HOG不變，不變， 故故NOG也不變，也不變，18 OGN115. 015. 0015. 018 aaaxyx即即解之得：解之得：aaxy7 . 2015. 019 (1)1 aaabmxymxy又又S=1不變，不變，化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2618/122ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.

21、15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例11502506 . 0 LGmS93. 6 OGN16.06.0093.6 babxyx即即baxy524.0 解之得：解之得：(2)解吸塔：解吸塔：因因H OG不變，故不變，故N OG不變不變1 babbmxymxy SyyyySSNaaabOG1ln11250kmol/haaxy7 . 2015. 019 (1)化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2619/122ya

22、xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例baxy524.0 (2)250kmol/haaxy7 . 2015. 019 (1)再對解吸塔作物料衡算得：再對解吸塔作物料衡算得： aaaabaabyxyxGLyyxx 667. 12501500(3)再對全流程或吸收塔作物料衡算得：再對全流程或吸收塔作物料衡算得： babayyGGyy aayy 25. 0015. 001000250015. 0

23、(4)化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2620/122ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 解吸（脫吸）舉例解吸（脫吸）舉例250kmol/h解得：解得： 0025. 0 ay05. 0 ay聯(lián)立求解式（聯(lián)立求解式（1 1）（）（4 4）baxy524. 0 aabyxx 667. 1aaxy7 . 2015. 019 aayy 25. 0015. 0對照：G=