吸收的物料衡算與操作線方程

1、藥品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)-制藥單元操作技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)教 師 姓 名授課班級(jí)授課形式講授授 課 日 期 授課時(shí)數(shù)2授課內(nèi)容情景6吸收過程及操作任務(wù)3吸收的物料衡算與操作線方程教學(xué)目的知 識(shí)目 標(biāo)1. 掌握物料衡算計(jì)算式2. 了解操作線方程及操作線的畫法3. 理解操作線的意義4掌握液氣比對(duì)吸收操作的影響能 力目 標(biāo)1能夠根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行全塔的物料衡算。2能夠根據(jù)物料衡算的結(jié)果，分析吸收操作線及操作線的變化。3能夠根據(jù)吸收操作線的變化，分析液氣比對(duì)吸收操作的影響。思 想目 標(biāo)1. 具有分析問題解決問題的能力； 2. 具有一定組織協(xié)調(diào)能力；3. 具有搜索、整理材料及文字表達(dá)相關(guān)能力教 學(xué) 重 點(diǎn)物料衡

2、算與操作線方程教 學(xué) 難 點(diǎn)物料衡算與操作線方程更新、補(bǔ)充、刪 節(jié) 內(nèi) 容使 用 教 具多媒體課 外 作 業(yè)課 后 體 會(huì)授課主要內(nèi)容及課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié) 課 程 內(nèi) 容 設(shè) 計(jì)教學(xué)方法時(shí)間min組織復(fù)習(xí)引入新課小結(jié)作業(yè)1 雙膜理論的基本觀點(diǎn)2 總吸收系數(shù)及相應(yīng)的方程如何確定吸收劑的用量、塔頂、底的濃度呢？任務(wù)3 吸收的物料衡算與操作線方程子任務(wù)1 全塔物料衡算如圖6-8所示，對(duì)一穩(wěn)定逆流接觸的吸收塔，在截面1-1和2-2之間進(jìn)行物料衡算，有： (6-14) (6-15) 式中 混合氣體中，進(jìn)出吸收塔溶質(zhì)與惰性組分的摩爾比；溶液中，進(jìn)出吸收塔溶質(zhì)與溶劑的摩爾比；圖6-8 物料衡算圖 單位時(shí)間

3、內(nèi)通過任一截面惰性組分的流量，kmol/h；單位時(shí)間內(nèi)通過任一截面溶劑的流量，kmol/h。一般地，混合氣體量V(1-Y1)和Y1為吸收任務(wù)，氣體離開吸收塔的組成Y2（分離要求也是控制指標(biāo)）或是已知吸收率（溶質(zhì)回收率），則,吸收劑X2亦為已知，則和噴淋量L也就能確定。 （6-16）說明，若已知吸收劑用量，亦可利用式（6-14）計(jì)算塔底排出液中溶質(zhì)的濃度X2。 X1=X2+V(Y1-Y2)/L （6-17） L/V液氣比即處理1kmol惰性氣體的原料所用純吸收劑量的kmol數(shù). 吸收率:分離指標(biāo)，即氣相中被吸收的吸收質(zhì)的量與氣相中原有的吸收質(zhì)的量之比.由前面的式子可得:Y2=Y1(1-)生產(chǎn)中,

4、V、L、Y1、X2為已知,若再知，即可求出出口液濃度X1。2、吸收操作線方程與操作線如圖6-20所示，若在M-M和1-1（塔底）或2-2（塔頂）截面間進(jìn)行物料衡算有： （6-18） 或 （6-19）式中 塔內(nèi)任一截面上，液相、氣相中溶質(zhì)與溶劑、惰性組分的摩爾比。式（6-18）、（6-19），反映了塔內(nèi)任一截面上氣相組成Y與液相組成X之間的關(guān)系，這兩個(gè)公式即為逆流吸收塔操作線方程，將次繪制在X-Y二維直角坐標(biāo)系中，即為吸收操作線，如圖6-9中的直線AB。由吸收塔操作分析可知，其操作線具有如下特點(diǎn)：圖6-9 逆流吸收操作線當(dāng)吸收為穩(wěn)態(tài)連續(xù)吸收時(shí)，若L、V一定，Y1、X2恒定，則吸收操作線在X-Y直

5、角坐標(biāo)系中為一通過B（X1，Y1）、A（X2，Y2）的直線，斜率為（亦稱吸收操作液氣比）。因式（6-18）、（6-19）均為逆流吸收塔的物料衡算得來(lái)的，故次操作線僅與吸收操作的液氣比、塔頂及塔底溶質(zhì)組成有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、塔的結(jié)構(gòu)及操作條件無(wú)關(guān)。圖6-10 吸收操作推動(dòng)力示意圖因吸收操作時(shí)，或，故吸收操作線在平衡線的上方，且塔內(nèi)任一截面M-M處的吸收推動(dòng)力為：或，見圖6-10。操作線離平衡線越遠(yuǎn)，其吸收推動(dòng)力越大。解吸操作時(shí)，或，其操作線在平衡線下方。關(guān)于操作線的說明：吸收操作線方程是由物料衡算得出的，與液氣比和塔一端的氣液組成有關(guān)，與吸收速率、溫度、壓力、接觸狀態(tài)、塔型無(wú)關(guān)。操作線與平衡

6、線的垂直距離表示總推動(dòng)力Y，水平距離距離表示總推動(dòng)力X，操作線與平衡線的距離越遠(yuǎn)，其傳質(zhì)推動(dòng)力越大。吸收操作線位于平衡線的上方，脫吸操作線位于平衡線的下方（精餾操作線位于平衡線的下方）；逆流吸收塔塔底為濃端，塔頂為稀端；并流操作吸收塔塔頂截面Y大、X小，塔底截面Y小、X大；降低吸收劑的溫度、提高總壓；選擇對(duì)溶質(zhì)溶解度大的吸收劑；改物理吸收為化學(xué)吸收都將使平衡線下移，從而增大吸收推動(dòng)力，提高吸收速率。三、液氣比對(duì)吸收的影響L/V是操作線方程的斜率。L/V，B點(diǎn)沿Y=Y1線左移，則操作線離平衡線的距離變遠(yuǎn)，吸收推動(dòng)力變大，對(duì)一定的分離任務(wù)，則可減少所需的傳質(zhì)面積。若液氣比減小，則是上面相反的結(jié)果。所以L/V要有最適宜的比值，其值如何，如何確定，下節(jié)課講解。復(fù)述本節(jié)內(nèi)容：掌握物料衡算與操作線方程；掌握液氣比對(duì)吸收的影響及選擇。復(fù)習(xí)啟發(fā)講授講授畫圖講解舉