化工原理 PPT 氣體吸收

1、化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 第五章第五章 氣體吸收氣體吸收Gas Absorption化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 化工生產(chǎn)中所處理的原料、中間產(chǎn)品、粗產(chǎn)品等幾乎都是化工生產(chǎn)中所處理的原料、中間產(chǎn)品、粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而大部分是混合物，而大部分是均勻物系均勻物系。 為進(jìn)一步加工和使用，常需要將這些混合物分離為純凈或?yàn)檫M(jìn)一步加工和使用，常需要將這些混合物分離為純凈或幾乎幾乎純態(tài)純

2、態(tài)的物質(zhì)。的物質(zhì)。 對于均相物系必須要造成一個兩相物系，利用原物系中各對于均相物系必須要造成一個兩相物系，利用原物系中各組分間某種組分間某種物性的差異物性的差異，而使其中某個組分（或某些組分），而使其中某個組分（或某些組分）從一相轉(zhuǎn)移到另一相，以達(dá)到分離的目的。從一相轉(zhuǎn)移到另一相，以達(dá)到分離的目的。 物質(zhì)在相間轉(zhuǎn)移的過程稱為物質(zhì)在相間轉(zhuǎn)移的過程稱為物質(zhì)傳遞過程物質(zhì)傳遞過程（簡稱簡稱為為傳質(zhì)過傳質(zhì)過程程）。）。 化學(xué)工業(yè)中常見的傳質(zhì)過程有化學(xué)工業(yè)中常見的傳質(zhì)過程有蒸餾蒸餾、吸收吸收、干燥干燥、萃取萃取和和吸附吸附等單元操作。等單元操作?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department

3、of Chemical and Materials Engineering 5.1 概述（概述（Introduction） w 利用混合氣體中各組分利用混合氣體中各組分(component)在某液體溶劑中的在某液體溶劑中的溶解度溶解度(solubility)的差異的差異而分離氣體混合物的單元操作而分離氣體混合物的單元操作稱為稱為吸收吸收。吸。吸收操作時某些易溶組分進(jìn)入液相形成溶液收操作時某些易溶組分進(jìn)入液相形成溶液(solution)，不溶或，不溶或難溶組分仍留在氣相難溶組分仍留在氣相(gas phase)，從而實(shí)現(xiàn)混合氣體的分離。，從而實(shí)現(xiàn)混合氣體的分離。 氣體吸收是混合氣氣體吸收是混合氣體

4、中某些組分在氣液體中某些組分在氣液相界面上溶解、在氣相界面上溶解、在氣相和液相內(nèi)由相和液相內(nèi)由濃度差濃度差推動的傳質(zhì)過程。推動的傳質(zhì)過程。吸收劑氣體yx界面氣相主體 液相主體 相界面氣相擴(kuò)散 液相擴(kuò)散 yi xi 化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 概述概述（Introduction）w 吸收質(zhì)或溶質(zhì)吸收質(zhì)或溶質(zhì)(solute)：混合氣體中的溶解組分，以A表示。w 惰性氣體惰性氣體(inert gas)或載體或載體：不溶或難溶組分，以B表示。w 吸收劑吸收劑(absorbent)：吸收操作中所用

5、的溶劑，以S表示。w 吸收液吸收液(strong liquor)：吸收操作后得到的溶液，主要成分為溶劑S和溶質(zhì)A。w 吸收尾氣吸收尾氣(dilute gas)：吸收后排出的氣體，主要成分為惰性氣體B和少量的溶質(zhì)A。 w 吸收過程在吸收塔吸收塔中進(jìn)行，逆流逆流操作吸收塔示意圖如右所示。 吸收塔混合尾氣混合尾氣(A+B)吸收液吸收液(A+S)吸收劑吸收劑(S)吸收尾氣吸收尾氣(A+B)化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 一、吸收操作的用途一、吸收操作的用途：w(1) 制取產(chǎn)品制取產(chǎn)品 用吸收劑吸收氣

6、體中某些組分而獲得產(chǎn)品用吸收劑吸收氣體中某些組分而獲得產(chǎn)品。如硫酸吸收如硫酸吸收SO3制濃硫酸，水吸收甲醛制福爾馬林溶液，制濃硫酸，水吸收甲醛制福爾馬林溶液，用水吸收氯化氫制鹽酸等用水吸收氯化氫制鹽酸等 。 w(2) 分離混合氣體分離混合氣體 吸收劑選擇性地吸收氣體中某些組分吸收劑選擇性地吸收氣體中某些組分以達(dá)到分離目的以達(dá)到分離目的。例如石油餾分裂解生產(chǎn)出來的乙烯、。例如石油餾分裂解生產(chǎn)出來的乙烯、丙烯還與氫、甲烷等混在一起，可用分子量較大的液態(tài)丙烯還與氫、甲烷等混在一起，可用分子量較大的液態(tài)烴把乙烯、丙烯吸收，使與甲烷、氫分離開來烴把乙烯、丙烯吸收，使與甲烷、氫分離開來 。 w(3) 氣體

7、凈化氣體凈化 一類一類是原料氣的凈化，即除去混合氣體中是原料氣的凈化，即除去混合氣體中的雜質(zhì)的雜質(zhì)，如合成氨原料氣脫，如合成氨原料氣脫H2S、脫脫CO2等；等；另一類另一類是尾是尾氣處理和廢氣凈化以保護(hù)環(huán)境氣處理和廢氣凈化以保護(hù)環(huán)境，如燃煤鍋爐煙氣，冶煉，如燃煤鍋爐煙氣，冶煉廢氣等脫除廢氣等脫除SO2，硝酸尾氣脫除硝酸尾氣脫除NO2等。等。 化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 1. 根據(jù)溶質(zhì)與溶劑是否反應(yīng)：根據(jù)溶質(zhì)與溶劑是否反應(yīng)：物理吸收物理吸收和和化學(xué)吸收化學(xué)吸收2. 根據(jù)熱效應(yīng)：根據(jù)熱效應(yīng)：

8、非等溫吸收非等溫吸收和和等溫吸收等溫吸收3. 根據(jù)被吸收溶質(zhì)的數(shù)目：根據(jù)被吸收溶質(zhì)的數(shù)目：單組分吸收單組分吸收和和多組分吸收多組分吸收4. 根據(jù)操作壓力：根據(jù)操作壓力：常壓吸收常壓吸收和和加壓吸收加壓吸收5. 根據(jù)溶質(zhì)的濃度不同：根據(jù)溶質(zhì)的濃度不同：低濃度吸收低濃度吸收和和高濃度吸收高濃度吸收BA惰性氣體溶質(zhì)氣相SA吸收劑溶質(zhì)液相二、吸收操作分類二、吸收操作分類化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering w 物理吸收物理吸收(physical absorption)：吸收過程溶質(zhì)與溶劑不發(fā)生顯著的化學(xué)反

9、應(yīng)，可視為單純的氣體溶解于液相的過程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烴等。w 化學(xué)吸收化學(xué)吸收(chemical absorption)：溶質(zhì)與溶劑有顯著的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。如用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等過程?；瘜W(xué)反應(yīng)能大大提高單位體積液體所能吸收的氣體量并加快吸收速率。但溶液解吸再生較難。 w 單組分吸收單組分吸收：混合氣體中只有單一組分被液相吸收，其余組分因溶解度甚小其吸收量可忽略不計。w 多組分吸收多組分吸收：有兩個或兩個以上組分被吸收。w 非等溫吸收非等溫吸收：體系溫度發(fā)生明顯變化的吸收過程。w 等溫吸收等溫吸收：體系溫度變化不顯著的吸收過

10、程。w 低濃度吸收低濃度吸收：溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分?jǐn)?shù)不超過0.1。本章主要研究：本章主要研究：常壓、等溫、單組分、低濃度物理吸收常壓、等溫、單組分、低濃度物理吸收化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 水水粗苯粗苯水水直接蒸汽直接蒸汽焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣脫苯煤氣脫苯煤氣貧油貧油富油富油吸吸收收塔塔解解吸吸塔塔換換熱熱器器冷冷卻卻器器冷卻冷卻-冷凝器冷凝器吸收液貯槽吸收液貯槽脫吸液貯槽脫吸液貯槽從焦?fàn)t煤氣中回收粗苯的流程示意圖從焦?fàn)t煤氣中回收粗苯的流程示意圖三、吸收的流程三、吸收的流程化工與材料工程學(xué)

11、院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 從合成氨原料氣中回收從合成氨原料氣中回收CO2的流程的流程化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 必須解決問題：必須解決問題：1、選擇合適的吸、選擇合適的吸收劑（收劑（溶劑溶劑）；）；2、提供合適的氣、提供合適的氣液傳質(zhì)液傳質(zhì)設(shè)備設(shè)備；3、吸收劑的、吸收劑的再生再生循環(huán)使用。循環(huán)使用。吸收塔解吸塔工業(yè)吸收過程工業(yè)吸收過程吸收劑應(yīng)具有的吸收劑應(yīng)具有的特點(diǎn)特點(diǎn)： 溶解度：大溶解度：大

12、敏感性：好敏感性：好 選擇性：高選擇性：高 蒸汽壓：低（不易揮發(fā)，減少溶劑損失，避免在氣體中引入新的雜質(zhì)）蒸汽壓：低（不易揮發(fā)，減少溶劑損失，避免在氣體中引入新的雜質(zhì)） 粘粘 度：低（利于傳質(zhì)及輸送）度：低（利于傳質(zhì)及輸送） 比比 熱：?。ㄔ偕鷷r耗熱量?。幔盒。ㄔ偕鷷r耗熱量?。?發(fā)泡性：低（以免過分限制氣速而增大塔的體積）發(fā)泡性：低（以免過分限制氣速而增大塔的體積） 腐蝕性：低（減少設(shè)備費(fèi)和維修費(fèi)）腐蝕性：低（減少設(shè)備費(fèi)和維修費(fèi)） 安全性：好（避免易燃易爆）安全性：好（避免易燃易爆） 經(jīng)濟(jì)性：易得到、易再生經(jīng)濟(jì)性：易得到、易再生T 、p， 有利于有利于吸收吸收； T 、 p ，有利于有利于解

13、吸解吸四、溶劑選擇四、溶劑選擇化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 5.2 吸收過程的相平衡關(guān)系吸收過程的相平衡關(guān)系 氣體吸收是一種典型的氣體吸收是一種典型的相際間的傳質(zhì)相際間的傳質(zhì)過過程，氣液相平衡關(guān)系是研究氣體吸收過程的程，氣液相平衡關(guān)系是研究氣體吸收過程的基礎(chǔ)，該關(guān)系通常用氣體在液體中的基礎(chǔ)，該關(guān)系通常用氣體在液體中的溶解度溶解度及及亨利定律亨利定律表示。表示。化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineerin

14、g 5.2.1 氣體在液體中的溶解度氣體在液體中的溶解度 氣體溶解示意圖氣體溶解示意圖 如果把氨氣和水共同封存在容器中，令如果把氨氣和水共同封存在容器中，令體系的壓力和溫度維持一定，由于氨易溶于體系的壓力和溫度維持一定，由于氨易溶于水，氨的分子便穿越兩相界面進(jìn)入水中，但水，氨的分子便穿越兩相界面進(jìn)入水中，但進(jìn)到水中的氨分子也會有一部分返回氣相，進(jìn)到水中的氨分子也會有一部分返回氣相，只不過剛開始的時候進(jìn)多出少。水中溶解的只不過剛開始的時候進(jìn)多出少。水中溶解的氨量越多，濃度越大，氨分子從溶液逸出的氨量越多，濃度越大，氨分子從溶液逸出的速率也就越大，直到最后，氨分子速率也就越大，直到最后，氨分子從氣

15、相進(jìn)從氣相進(jìn)入液相的速率便等于它從液相返回氣相的速入液相的速率便等于它從液相返回氣相的速率率，氨實(shí)際上便不再溶解進(jìn)水里，溶液的濃，氨實(shí)際上便不再溶解進(jìn)水里，溶液的濃度也就不再變化，這種狀態(tài)稱為度也就不再變化，這種狀態(tài)稱為相際動平衡，相際動平衡，簡稱簡稱相平衡相平衡或或平衡平衡。 化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 氣體的溶解度氣體的溶解度w 在溫度和壓力一定的條件下，平衡時的氣、液相組成具有在溫度和壓力一定的條件下，平衡時的氣、液相組成具有一一一一對應(yīng)對應(yīng)關(guān)系。關(guān)系。w 平衡狀態(tài)下氣相中溶質(zhì)的分

16、壓平衡狀態(tài)下氣相中溶質(zhì)的分壓稱為稱為平衡分壓平衡分壓或或飽和分壓飽和分壓，與之，與之對應(yīng)的液相濃度對應(yīng)的液相濃度稱為稱為平衡濃度平衡濃度或氣體在液體中的或氣體在液體中的溶解度溶解度。這時這時溶液已經(jīng)溶液已經(jīng)飽和飽和，即達(dá)到了它在一定條件下的溶解度，也就是指，即達(dá)到了它在一定條件下的溶解度，也就是指氣體在液相中的氣體在液相中的飽和濃度飽和濃度，習(xí)慣上習(xí)慣上以單位質(zhì)量（或體積）的液以單位質(zhì)量（或體積）的液體中所含溶質(zhì)的質(zhì)量來表示體中所含溶質(zhì)的質(zhì)量來表示，也表明一定條件下吸收過程可能，也表明一定條件下吸收過程可能達(dá)到的極限程度。達(dá)到的極限程度。 w 在一定溫度下達(dá)到平衡時，在一定溫度下達(dá)到平衡時，溶

17、液的濃度隨氣體壓力的增加而增溶液的濃度隨氣體壓力的增加而增加加。如果要使一種氣體在溶液中里達(dá)到某一特定的濃度，必須。如果要使一種氣體在溶液中里達(dá)到某一特定的濃度，必須在溶液上方維持較高的平衡壓力。在溶液上方維持較高的平衡壓力。w 氣體的溶解度與溫度有關(guān)，一般來說，氣體的溶解度與溫度有關(guān)，一般來說，溫度下降則氣體的溶解溫度下降則氣體的溶解度增高度增高。 氣體的溶解度氣體的溶解度 1. 對同一溶質(zhì)，在相同的氣相分壓下，溶解度隨溫度升高而減小；對同一溶質(zhì)，在相同的氣相分壓下，溶解度隨溫度升高而減??； 2.對同一溶質(zhì)，在相同的溫度下，溶解度隨氣相分壓的升高而增大。對同一溶質(zhì)，在相同的溫度下，溶解度隨氣

18、相分壓的升高而增大。 加壓加壓和和降溫降溫有利于吸收操作，反之，有利于吸收操作，反之，減壓減壓和和升溫升溫有利于解吸操作。有利于解吸操作。化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 溶解度曲線溶解度曲線：在一定溫度、壓力下，平衡時溶質(zhì)在氣相和液在一定溫度、壓力下，平衡時溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關(guān)系曲線。相中的濃度的關(guān)系曲線。溶解度/g(NH3)/1000g(H2O)1000500020406080100120pNH3/kPa50 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC120溶解度/g(S

19、O2)/1000g(H2O)250200020406080100pSO2/kPa1501005012050 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC在相同條件下，在相同條件下，NH3 在水中的溶解度較在水中的溶解度較 SO2 大得多。大得多。用水作吸收劑時，稱用水作吸收劑時，稱 NH3 為為易溶氣體易溶氣體，SO2為為中等溶解氣體中等溶解氣體，溶解度更，溶解度更小的氣體則小的氣體則為為難溶氣體難溶氣體(如如O2 在在 30 和溶質(zhì)的分壓為和溶質(zhì)的分壓為 40kPa 的條件下，的條件下，1kg 水中溶解的質(zhì)量僅為水中溶解的質(zhì)量僅為 0.014g)。 5.2.2 亨利定律（亨利定律（H

20、enrys law） 當(dāng)總壓不太高時，一定溫度下的稀溶液的溶解度曲線近似為直當(dāng)總壓不太高時，一定溫度下的稀溶液的溶解度曲線近似為直線，即溶質(zhì)在液相中的溶解度與其在氣相中的分壓成正比。線，即溶質(zhì)在液相中的溶解度與其在氣相中的分壓成正比。式中：式中： p* 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa； x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)； E 亨利系數(shù)亨利系數(shù)，kPa。 ExpA* 亨利定律亨利定律 亨利系數(shù)的值隨物系的特性及溫度而異；亨利系數(shù)的值隨物系的特性及溫度而異； 物系一定，物系一定，E 值一般隨溫度的上升而增大；值一般隨溫度的上升而增大； E 值的大小代表了氣

21、體在該溶劑中溶解的難易程度；值的大小代表了氣體在該溶劑中溶解的難易程度； 在同一溶劑中，難溶氣體在同一溶劑中，難溶氣體 E 值很大，易溶氣體值很大，易溶氣體 E 值很小；值很?。?E 的單位與氣相分壓的壓強(qiáng)單位一致。的單位與氣相分壓的壓強(qiáng)單位一致?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 亨利定律其它表示方法亨利定律其它表示方法 當(dāng)氣、液相溶質(zhì)濃度用其它組成表示法表示時，通過濃度當(dāng)氣、液相溶質(zhì)濃度用其它組成表示法表示時，通過濃度換算可得其它形式的亨利定律。常用的形式有：換算可得其它形式的亨利定律。常用

22、的形式有： cA 溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度，溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度，kmol/m3；H 溶解度系數(shù)溶解度系數(shù)；kmol/(m3 kPa)，隨溫度升高而減小，易溶氣體的，隨溫度升高而減小，易溶氣體的H值很大，而難溶氣體的值很大，而難溶氣體的H值很小。值很小。 AAcHp1*（1）氣相組成用溶質(zhì)）氣相組成用溶質(zhì)A的分壓的分壓PA*,液相組成用物質(zhì)的濃度液相組成用物質(zhì)的濃度cA表示：表示：溶解度系數(shù)可視為在一定溫度下溶質(zhì)氣體分壓為溶解度系數(shù)可視為在一定溫度下溶質(zhì)氣體分壓為1kPa的平衡濃度。的平衡濃度?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Mate

23、rials Engineering y* 與組成為與組成為 x 的液相呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；的液相呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；m 相平衡常數(shù)相平衡常數(shù)，m值越大，表明該氣體的溶解度越??；值越大，表明該氣體的溶解度越小；mxy *（2）氣、液相組成分別用溶質(zhì)）氣、液相組成分別用溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)y、x表示：表示：化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 三個比例系數(shù)之間的關(guān)系：三個比例系數(shù)之間的關(guān)系：（1）H與E的關(guān)系ExpA*AAcHp1*ExcHA溶液的總濃度溶液的總濃度 cm =

24、kmol（溶質(zhì)）（溶質(zhì)）+kmol（溶劑）（溶劑）m3溶質(zhì)的濃度溶質(zhì)的濃度 cA = cm xMcLM溶液密度，kg/m3溶液的平均分子量，kg/kmol化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 由于溶液很稀，即溶質(zhì)很少，故溶液的密度可近似用溶劑的密由于溶液很稀，即溶質(zhì)很少，故溶液的密度可近似用溶劑的密度代替，即度代替，即sLSMM xccMcmASSm溶液的平均摩爾質(zhì)量可用溶液的平均摩爾質(zhì)量可用溶劑溶劑的摩爾質(zhì)量代替，即的摩爾質(zhì)量代替，即xMcSSASSEMH化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-D

25、epartment of Chemical and Materials Engineering PEm xpEy *（3）E與m的關(guān)系由理想氣體的分壓定律由理想氣體的分壓定律: ExpypA*mxy *化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 亨利定律亨利定律 在低濃度氣體吸收計算中，通常采用基準(zhǔn)不變的在低濃度氣體吸收計算中，通常采用基準(zhǔn)不變的摩爾比摩爾比 Y（ 或或 X ）表示組成。表示組成。 以摩爾比表示組成的相平衡關(guān)系以摩爾比表示組成的相平衡關(guān)系 X 溶質(zhì)在液相中的摩爾比濃度；溶質(zhì)在液相中的摩爾

26、比濃度；Y* 與與X 呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾比濃度。呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾比濃度。當(dāng)溶液的當(dāng)溶液的濃度很低濃度很低時，時， m 趨近趨近 1 或當(dāng)或當(dāng) X 很小時很小時yyBAY1的摩爾數(shù)氣相中惰氣的摩爾數(shù)氣相中溶質(zhì)xxSAX1的摩爾數(shù)液相中溶劑的摩爾數(shù)液相中溶質(zhì)XmmXY)1 (1*mXY *化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 5.2.3 吸收過程相平衡關(guān)系吸收過程相平衡關(guān)系應(yīng)用應(yīng)用（1）判斷傳質(zhì)方向判斷傳質(zhì)方向: y*=mx x*= y/m 若若 y y*，吸收過程吸收過程 若若 x x

27、*，解吸過程解吸過程 y = y*，平衡過程平衡過程 x = x*，平衡過程平衡過程 y y*，解吸過程解吸過程 x 0 y x（不是傳質(zhì)推動力，因?yàn)椴煌嗖皇莻髻|(zhì)推動力，因?yàn)椴煌? x* - x 0 , pA- pA* 0， cA* - cA 0 解吸：解吸： y* - y 0 ， x - x* 0 ， pA* - pA 0， cA - cA* 0 （3）確定傳質(zhì)過程極限確定傳質(zhì)過程極限 y - y* 0為為吸收過程，吸收過程， x ，當(dāng)，當(dāng)x x* 時，達(dá)到最大時，達(dá)到最大化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials En

28、gineering 例：在總壓例：在總壓101.3kPa、溫度溫度303K下，含下，含SO2為為0.105（摩爾分?jǐn)?shù)）的氣體與含（摩爾分?jǐn)?shù)）的氣體與含SO2為為0.002的水溶液相遇，的水溶液相遇，已知平衡關(guān)系為已知平衡關(guān)系為y*=46.5x。問：會發(fā)生吸收還是脫吸？問：會發(fā)生吸收還是脫吸？解：從氣相分析解：從氣相分析 y y* *=46.5x=46.5=46.5x=46.50.002=0.093y=0.1050.002=0.093x=0.002=y/46.5=0.105/46.5=0.0023x=0.002結(jié)論同上。結(jié)論同上?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of

29、Chemical and Materials Engineering 5.3 5.3 吸收傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率吸收傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率 w 平衡關(guān)系只能回答混合氣體中溶質(zhì)氣體能否進(jìn)入平衡關(guān)系只能回答混合氣體中溶質(zhì)氣體能否進(jìn)入液相這個問題，至于液相這個問題，至于進(jìn)入液相速率大小，卻無法進(jìn)入液相速率大小，卻無法解決解決，后者屬于傳質(zhì)的，后者屬于傳質(zhì)的機(jī)理問題機(jī)理問題。本節(jié)的內(nèi)容是。本節(jié)的內(nèi)容是結(jié)合吸收操作來說明傳質(zhì)的基本原理，并導(dǎo)出傳結(jié)合吸收操作來說明傳質(zhì)的基本原理，并導(dǎo)出傳質(zhì)的速率關(guān)系，作為分析吸收操作與計算吸收設(shè)質(zhì)的速率關(guān)系，作為分析吸收操作與計算吸收設(shè)備的依據(jù)。備的依據(jù)。w 氣體吸收氣體吸收是溶

30、質(zhì)是溶質(zhì)先從先從氣相主體氣相主體擴(kuò)散到氣液擴(kuò)散到氣液界面界面，再從氣液界面擴(kuò)散到再從氣液界面擴(kuò)散到液相主體液相主體的傳質(zhì)過程。的傳質(zhì)過程。 化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 5.3.1 氣液相際傳質(zhì)理論氣液相際傳質(zhì)理論相對于氣相濃度相對于氣相濃度 y 而言，而言，液相濃度欠飽和液相濃度欠飽和(xy*)，溶質(zhì)溶質(zhì) A 由氣相由氣相向液相轉(zhuǎn)移。向液相轉(zhuǎn)移。氣、液相濃度氣、液相濃度(y,x)在在平平衡線上方衡線上方(P點(diǎn)點(diǎn))：yxoy*=f(x)Pyxy*結(jié)論結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度：若系統(tǒng)氣、液相

31、濃度(y,x)在平衡線上方，則體系將在平衡線上方，則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即吸收過程吸收過程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 相對于氣相濃度而言相對于氣相濃度而言實(shí)際液相濃度過飽和實(shí)際液相濃度過飽和(xx*)，故液相有釋放，故液相有釋放溶質(zhì)溶質(zhì) A 的能力。的能力。相對于液相濃度相對于液相濃度 x 而言而言氣 相 濃 度 為 欠 飽 和氣 相 濃 度 為 欠 飽 和(y 1/（ H kL），）， KGkGxyykmkK11溶解度H很大，m

32、很小，1/kym/kx舉例：氯化氫溶于水或稀鹽酸中；氨溶解于水或稀氨水中；濃硫酸吸收水蒸汽舉例：氯化氫溶于水或稀鹽酸中；氨溶解于水或稀氨水中；濃硫酸吸收水蒸汽傳質(zhì)阻力集中于氣膜中，稱為氣膜阻力控制或傳質(zhì)阻力集中于氣膜中，稱為氣膜阻力控制或氣膜控制氣膜控制。傳質(zhì)速率方程：LGG111HkkK化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 三點(diǎn)說明：三點(diǎn)說明：1. 氣膜控制時，液相界面濃度氣膜控制時，液相界面濃度cicAL（液相主體溶質(zhì)（液相主體溶質(zhì)A的濃度），氣膜的濃度），氣膜推動力（推動力（PAG-Pi）（

33、PAG-P*）(氣氣相總推動力相總推動力)；2. 溶解度系數(shù)溶解度系數(shù)H很大時，平衡線斜率很大時，平衡線斜率很小。此時，較小的氣相分壓（很小。此時，較小的氣相分壓（或濃度）能與較大的液相濃度或濃度）能與較大的液相濃度cA*相平衡；相平衡；3. 氣膜控制時，要提高總傳質(zhì)系數(shù)氣膜控制時，要提高總傳質(zhì)系數(shù)，應(yīng)，應(yīng)加大氣相湍流加大氣相湍流程度。程度。0EicipGpLccpPI*Lp（a)氣膜控制氣膜控制 化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering （2）難溶氣體（液膜控制）難溶氣體（液膜控制）H ， H /k

34、G ， H /kG 1 。漂流因數(shù)可表示為 P/PBm ，它反映 由于總體流動使傳質(zhì)速率比單純分子擴(kuò)散增加的比率。4一般來說，兩組份的等分子反相擴(kuò)散體現(xiàn)在 精流 單元操作中，而A組份通過B組份的單相擴(kuò)散體現(xiàn)在 吸收 操作中。10分子擴(kuò)散中菲克定律的表達(dá)式為，氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)D隨溫度升高而增大（增大、減?。S壓力增加而減?。ㄔ龃?、減?。；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 5.易溶氣體溶液上方的分壓 小 ，難溶氣體溶液上方的分壓 大 ，只要組份在氣相中的分壓 大于 液相中該組分的平衡分壓，吸

35、收就會繼續(xù)進(jìn)行。6.某低濃度氣體吸收過程， 已知相平衡常數(shù)m=1 ，氣膜和液膜體積吸收系數(shù)分別為kya=210-4kmol/m3.s, kxa =0.4 kmol/m3.s, 則該吸收過程及氣膜阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)分別為 氣膜控制，約100% ；該氣體為 易 溶氣體。二、選擇1 根據(jù)雙膜理論，當(dāng)被吸收組分在液相中溶解度很小時，以液相濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù) B 。A大于液相傳質(zhì)分系數(shù) B 近似等于液相傳質(zhì)分系數(shù)C小于氣相傳質(zhì)分系數(shù) D 近似等于氣相傳質(zhì)分系數(shù)2 單向擴(kuò)散中飄流因子 A 。A 1 B 1 C =1 D 不一定3 已知SO2水溶液在三種溫度t1、t2、t3下的亨利系數(shù)分別為E1=0.0

36、035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，則AA t1t2 C t1t2 D t3t1A 增大 B 減小 C 不變 D 不能判斷化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 計算題：含氨極少的空氣于101.33kPa，20被水吸收。 已知：氣膜傳質(zhì)系數(shù) kG=3.1510-6kmol（m2skPa）； 液膜傳質(zhì)系數(shù) kL=1.8110-4 kmol（m2skmol/m3）； 溶解度系數(shù) H=1.5kmol（m3kPa）。 氣液平衡關(guān)系服從亨利定律。 求：氣液相總傳質(zhì)系數(shù)KG、KY；

37、液相總傳質(zhì)系數(shù)KL、KX。解：物系的氣液相平衡關(guān)系服從亨利定律。GGkkPasmkmolKHkkKK)/(10089. 31024. 311126G5LGG故：此物系中氨極易溶于水，溶解度非常大，屬氣膜控制?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 此系統(tǒng)屬低濃度氣體吸收。)/(1016. 1/6 .55ccK)/(1008. 210815. 41)/(kmol1013. 3243X32654GsmkmolKmkmolMcKmkmolsmkmolKkHkKsmPKKXssLLGLLY：可按純?nèi)軇ㄋ?/p>

38、計算由于溶液濃度極稀，對低濃度氣體吸收，化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 5.4 5.4 低濃度氣體吸收塔的計算低濃度氣體吸收塔的計算化工單元設(shè)備的計算，按給定條件、任務(wù)和要求的不同，化工單元設(shè)備的計算，按給定條件、任務(wù)和要求的不同，一般可分為設(shè)計型計算和操作型（校核型）計算兩大類。一般可分為設(shè)計型計算和操作型（校核型）計算兩大類。設(shè)計型計算設(shè)計型計算：按給定的生產(chǎn)任務(wù)和工藝條件來設(shè)計滿足任：按給定的生產(chǎn)任務(wù)和工藝條件來設(shè)計滿足任務(wù)要求的單元設(shè)備。務(wù)要求的單元設(shè)備。操作型計算操作型計算：根據(jù)已

39、知的設(shè)備參數(shù)和工藝條件來求算所能：根據(jù)已知的設(shè)備參數(shù)和工藝條件來求算所能完成的任務(wù)。完成的任務(wù)。兩種計算所遵循的基本原理及所用關(guān)系式都相同，只是具兩種計算所遵循的基本原理及所用關(guān)系式都相同，只是具體的計算方法和步驟有些不同而已。體的計算方法和步驟有些不同而已。本章著重討論吸收塔本章著重討論吸收塔的設(shè)計型計算的設(shè)計型計算，而操作型計算則通過習(xí)題加以訓(xùn)練。，而操作型計算則通過習(xí)題加以訓(xùn)練。 吸收塔的設(shè)計型計算是按給定的生產(chǎn)任務(wù)及條件（已知待吸收塔的設(shè)計型計算是按給定的生產(chǎn)任務(wù)及條件（已知待分離氣體的處理量與組成，以及要達(dá)到的分離要求），分離氣體的處理量與組成，以及要達(dá)到的分離要求），設(shè)設(shè)計出計出能

40、完成此分離任務(wù)所需的能完成此分離任務(wù)所需的吸收塔吸收塔。吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 已知：處理氣量及初、終濃度、相平衡已知：處理氣量及初、終濃度、相平衡 關(guān)系關(guān)系求：（求：（1）溶劑的用量及吸收液濃度）溶劑的用量及吸收液濃度 （2）填料塔的填料層高度）填料塔的填料層高度 （3）吸收塔塔徑）吸收塔塔徑 吸收（或解吸）塔的計算吸收（或解吸）塔的計算22, yG22,xL11, yG11,xLyG,xL, 吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算塔頂塔頂塔底塔底稀端稀端濃端濃端化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materia

41、ls Engineering 吸收過程既可采用板式塔又可采用填料塔。吸收過程既可采用板式塔又可采用填料塔。本章重點(diǎn)討論連續(xù)本章重點(diǎn)討論連續(xù)接觸的接觸的填料填料吸收塔。吸收塔。填料塔內(nèi)氣液兩相流動：填料塔內(nèi)氣液兩相流動：逆流逆流和和并流并流。逆流的優(yōu)點(diǎn)：逆流的優(yōu)點(diǎn)：（1）在兩相進(jìn)出口濃度相同的條件下，逆流的）在兩相進(jìn)出口濃度相同的條件下，逆流的平均推動力大平均推動力大于于并流。并流。（2）逆流時，下降至塔底的液體剛好與進(jìn)入塔內(nèi)的混合氣接觸）逆流時，下降至塔底的液體剛好與進(jìn)入塔內(nèi)的混合氣接觸，有利于提高液體濃度，可，有利于提高液體濃度，可減少吸收劑用量減少吸收劑用量。（3）上升至塔頂?shù)臍怏w與剛剛進(jìn)

42、塔的新鮮吸收劑接觸，有利于）上升至塔頂?shù)臍怏w與剛剛進(jìn)塔的新鮮吸收劑接觸，有利于降低出塔氣體的濃度，可降低出塔氣體的濃度，可提高提高溶質(zhì)的溶質(zhì)的吸收率吸收率。逆流的缺點(diǎn)：逆流的缺點(diǎn)：向下流的液體受到上升氣體的作用力（曳力），會阻礙液體下向下流的液體受到上升氣體的作用力（曳力），會阻礙液體下流，因而限制了允許的液體和氣體的流量。流，因而限制了允許的液體和氣體的流量。設(shè)計恰當(dāng)，可以克服這一缺陷，設(shè)計恰當(dāng)，可以克服這一缺陷，一般吸收操作多一般吸收操作多采用逆流采用逆流?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering

43、 在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，當(dāng)進(jìn)塔的混合氣體中在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，當(dāng)進(jìn)塔的混合氣體中的溶質(zhì)濃度不高（的溶質(zhì)濃度不高（510%），通常稱為），通常稱為低濃度低濃度氣體吸收氣體吸收。低濃度氣體吸收的低濃度氣體吸收的特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）G、L可視為可視為常量常量；（2）吸收過程是在）吸收過程是在等溫等溫下進(jìn)行；下進(jìn)行；（3）傳質(zhì)系數(shù)為）傳質(zhì)系數(shù)為常數(shù)常數(shù)。使計算過程簡化。使計算過程簡化。吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 G2、G1組分組分(A+B)出塔、入塔氣體流率，出塔、入塔氣體流率， kmol (A+B) /(m2.s);L2 、L1組分組分(A+S)入塔、出塔液體流率，入塔、出塔

44、液體流率， kmol (A+S) /(m2.s);G、L通過塔任一截面的氣、液流率，通過塔任一截面的氣、液流率， kmol/(m2.s);y2、y1出出塔、入塔氣體組成的摩爾分率塔、入塔氣體組成的摩爾分率, kmol A/ kmol (A+B) ;x2、x1入入塔、出塔液體組成的摩爾分率塔、出塔液體組成的摩爾分率, kmol A/ kmol (A+S) ;x、y通過塔任一截面的氣、液組成。通過塔任一截面的氣、液組成。塔底塔底5.4.1 吸收塔的物料衡算與操作線方程吸收塔的物料衡算與操作線方程22, yG22,xL11, yG11,xLyG,xL,吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算塔頂塔頂稀端稀端

45、濃端濃端以逆流操作為例：或用字母表示塔頂和塔或用字母表示塔頂和塔底：底：a=2 ; b=1吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 22, yG22,xL11, yG11,xLyG,xL,吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算塔頂塔頂塔底塔底稀端稀端濃端濃端)1 (),1 (SBxLLyGGxxXyyY1,1全塔物料衡算式：全塔物料衡算式：)1 ()1 (2211ByGyGG)1 ()1 (2211SxLxLL一、吸收塔的物料衡算與操作線方程一、吸收塔的物料衡算與操作線方程惰性氣體GB和溶劑LS量不變化)()(21S21BXXLYYG吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室

46、22, yG22,xL11, yG11,xLyG,xL,吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算塔頂塔頂塔底塔底稀端稀端濃端濃端)()(22BXXLYYGS)(2BS2BSXGLYXGLY或或塔頂塔頂與任一截面間的物料衡算：與任一截面間的物料衡算：塔底塔底與任一截面間的物料衡算：與任一截面間的物料衡算：)()(11BXXLYYGS)(1BS1BSXGLYXGLY或或吸收操作線方程實(shí)際上是實(shí)際上是等效等效的，逆流吸收塔操的，逆流吸收塔操作線只有一條，在圖中為一條直作線只有一條，在圖中為一條直線，如圖中線，如圖中AB線所示。線所示。 由全塔物料衡算可得由全塔物料衡算可得:)(2BS2BSXGLYXGLY)

47、(1BS1BSXGLYXGLY)()(1BS12BS2XGLYXGLY故以上兩式故以上兩式:ERQBPA*Y*X0YXY1Y2YX2X X1摩爾比坐標(biāo)系中的操作摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線線和平衡線)()(2121BXXLYYGS吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 ERQBPA*Y*X0YXY1Y2YX2X X1摩爾比坐標(biāo)系中的操作摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線線和平衡線)(2BS2BSXGLYXGLY)(1BS1BSXGLYXGLY吸收塔的物料衡算與操作線方程吸收塔的物料衡算與操作線方程穩(wěn)定吸收條件下，穩(wěn)定吸收條件下，Ls、GB、X1、Y2均為定值均為定值吸收操作線為一條

48、直線，斜率為吸收操作線為一條直線，斜率為LS/GB，截距為截距為2BS2XGLY 吸收操作線方程描述了塔任意截吸收操作線方程描述了塔任意截面上氣液兩相濃度之間的關(guān)系。面上氣液兩相濃度之間的關(guān)系。ERQBPA*Y*X0YXY1Y2YX2X X1摩爾比坐標(biāo)系中的操作摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線線和平衡線操作線通過操作線通過A（X2，Y2）和點(diǎn)）和點(diǎn)(X1,Y1);點(diǎn)點(diǎn)A代表塔頂?shù)臓顟B(tài)；代表塔頂?shù)臓顟B(tài)；點(diǎn)點(diǎn)B代表塔底的狀態(tài)；代表塔底的狀態(tài)；AB為操作線。為操作線。由于吸收過程氣相中的溶質(zhì)分壓由于吸收過程氣相中的溶質(zhì)分壓總大于液相溶質(zhì)的平衡分壓總大于液相溶質(zhì)的平衡分壓吸收操作線吸收操作線AB總在平衡

49、線的上方總在平衡線的上方吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 用用摩爾比表示的傳質(zhì)速率方程：摩爾比表示的傳質(zhì)速率方程：)()1)(1 ()11()(*AYYYYKYYYYKyyKNyyy)(*AYYKNY以氣相摩爾比差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)，以氣相摩爾比差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)， kmol /(m2.s) )(*AXXKNX以以液相摩爾比差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)，液相摩爾比差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)， kmol /(m2.s) 當(dāng)當(dāng)為為低低濃度吸收濃度吸收時，時，GBG，LSL，Yy，Xx ，)()(22xxLyyG)(22xGLyxGLy或或121yyy 吸收塔的物料衡算與操作線方程吸

50、收塔的物料衡算與操作線方程)()(22BXXLYYGS取決于氣液兩相的流量取決于氣液兩相的流量L、G、吸收塔內(nèi)某截面、吸收塔內(nèi)某截面上的氣、液組成，與相平衡關(guān)系、塔型（板式或上的氣、液組成，與相平衡關(guān)系、塔型（板式或填料）、相際接觸情況以及操作條件無關(guān)填料）、相際接觸情況以及操作條件無關(guān)。上式的應(yīng)用的唯一條件：上式的應(yīng)用的唯一條件：穩(wěn)定連續(xù)逆流操作穩(wěn)定連續(xù)逆流操作。溶質(zhì)的物料平衡關(guān)系溶質(zhì)的物料平衡關(guān)系注意:）XGL（YXGLY22回收率（吸收率）回收率（吸收率）吸收塔設(shè)計計算中，吸收塔設(shè)計計算中，氣體的處理量氣體的處理量進(jìn)塔氣體的組成進(jìn)塔氣體的組成Y1吸收劑的入塔組成吸收劑的入塔組成X2分離要

51、求分離要求一定一定確定吸確定吸收劑用收劑用量量分離要求：分離要求：（1）回收有用物質(zhì)時，通常規(guī)定回收率（吸收率）回收有用物質(zhì)時，通常規(guī)定回收率（吸收率）1211B21B)(YYYYGYYG進(jìn)塔氣體的溶質(zhì)的量進(jìn)塔氣體的溶質(zhì)的量被吸收的溶質(zhì)的量被吸收的溶質(zhì)的量（2）除去氣體中的有害物質(zhì)，一般直接規(guī)定氣體中殘余有害溶質(zhì)的組成）除去氣體中的有害物質(zhì)，一般直接規(guī)定氣體中殘余有害溶質(zhì)的組成Y1吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 并流并流操作的吸收塔操作的吸收塔22, yG22,xL11, yG11,xLXEA0YY1Y2X2X1B)()(1221BXXLYYGS)()(11BXXLYYG

52、S)()(22BXXLYYGS)(2BS2BSXGLYXGLY)(1BS1BSXGLYXGLY吸收塔的物料衡算與操作線方程吸收塔的物料衡算與操作線方程由全塔物料衡算式由全塔物料衡算式 )(2211XGLYXGLY22,yG22,xL11,yG11,xLG=G2=G1=GBL=L2=L1=LS低濃度氣體吸收低濃度氣體吸收:吸 收 劑 用 量吸 收 劑 用 量 L s 或 液 氣 比或 液 氣 比 Ls/GB 在吸收塔的設(shè)計計算和在吸收塔的設(shè)計計算和塔的操作調(diào)節(jié)中是一個很重要塔的操作調(diào)節(jié)中是一個很重要的參數(shù)。的參數(shù)。吸收塔的設(shè)計計算中，吸收塔的設(shè)計計算中，氣體處氣體處理量理量G，以及，以及進(jìn)、出塔

53、組成進(jìn)、出塔組成 Y1、Y2 由設(shè)計任務(wù)給定，由設(shè)計任務(wù)給定，吸收劑吸收劑入塔組成入塔組成 X2 則是由工藝條件則是由工藝條件決定或設(shè)計人員選定。決定或設(shè)計人員選定。)(2211XGLYXGLY 選取的選取的 L/G ，操作線斜率，操作線斜率 ，操，操作線與平衡線的距離作線與平衡線的距離 ，塔內(nèi)傳，塔內(nèi)傳質(zhì)推動力質(zhì)推動力 ，完成一定分離任務(wù)，完成一定分離任務(wù)所需塔高所需塔高 ； L/G ，吸收劑用量，吸收劑用量 ，吸收劑出，吸收劑出塔濃度塔濃度 X1 ，循環(huán)和再生費(fèi)用，循環(huán)和再生費(fèi)用 ； 若若L/G ，吸收劑出塔濃度，吸收劑出塔濃度 X1 ，塔內(nèi)傳質(zhì)推動力塔內(nèi)傳質(zhì)推動力 ，完成相同任務(wù)，完成相

54、同任務(wù)所需塔高所需塔高 ，設(shè)備費(fèi)用，設(shè)備費(fèi)用 。ERQBPA1YYY*Y2Y2XX1X*XX0分析分析)(2211XGLYXGLY化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 若減少吸收劑用量，操作線斜率若減少吸收劑用量，操作線斜率減小，向平衡線靠近（減小，向平衡線靠近（AB），），溶液變濃，推動力減小，吸收困溶液變濃，推動力減小，吸收困難，氣液接觸面積必須增大，塔難，氣液接觸面積必須增大，塔高增大。高增大。若吸收劑用量減少到使操作線與若吸收劑用量減少到使操作線與平衡線相交（平衡線相交（C點(diǎn)），此處氣液點(diǎn)

55、），此處氣液相濃度（相濃度（Y、X*）相平衡。推動）相平衡。推動力為零力為零,所需相際面積為無限大所需相際面積為無限大,是一種是一種達(dá)不到的極限達(dá)不到的極限。*1XCB1ERQBPA1YYY*Y2Y2XX1X*XX0摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線此時所需的吸收劑用量此時所需的吸收劑用量稱為稱為最小吸收劑用量最小吸收劑用量，以，以Lmin表示。表示。吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 *1XCB1ERQBPA1YYY*Y2Y2XX1X*XX0最小液氣比（最小液氣比（Limiting gas-liquid ratio）min()(1.1 2.0)()

56、LLGG摩爾比坐標(biāo)系中的操作線摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線和平衡線5.4.2 吸收劑用量的確定吸收劑用量的確定塔底流出液組成與進(jìn)塔混合氣組成達(dá)到塔底流出液組成與進(jìn)塔混合氣組成達(dá)到平衡，這是理論上吸收液所能達(dá)到的最平衡，這是理論上吸收液所能達(dá)到的最高組成。高組成。適宜的液氣比：適宜的液氣比：Y*=f(X)確定合適的吸收劑用量確定合適的吸收劑用量是吸收塔設(shè)計計算的首要任務(wù)。是吸收塔設(shè)計計算的首要任務(wù)。在氣量在氣量G一定的情況下，確定吸收劑用量也就是確定液氣比一定的情況下，確定吸收劑用量也就是確定液氣比GLGL具體步驟具體步驟：（1）確定最小液氣比）確定最小液氣比 （2）根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，確定適宜的液

57、氣比。）根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，確定適宜的液氣比。min)(GL2*121min)(XXYYGL吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 *1XCB1ERQBPA1YYY*Y2Y2XX1X*XX0 摩爾比坐標(biāo)系中摩爾比坐標(biāo)系中 的操作線和平衡線的操作線和平衡線總費(fèi)用總費(fèi)用= =設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi)+ +操作費(fèi)操作費(fèi)（L/ G），操作線斜率操作線斜率，傳傳質(zhì)推動力質(zhì)推動力 ，塔高（填料層高，塔高（填料層高度）度），操作費(fèi)用，操作費(fèi)用，設(shè)備費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用；（L/ G） ，操作線斜率操作線斜率，傳傳質(zhì)推動力質(zhì)推動力 ，塔高（填料層高，塔高（填料層高度）度） ，操作費(fèi)用，操作費(fèi)用 ，設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi)用用 ；吸收劑

58、用量的確定吸收劑用量的確定化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering Y1Y2X1X2X1,maxY*=f(X)2max, 121minXXYY）GL（吉林化工學(xué)院化工原理教研室吉林化工學(xué)院化工原理教研室 討論：討論：1 1、相平衡關(guān)系、相平衡關(guān)系符合亨利定律符合亨利定律時，時，X1*= Y1/m當(dāng)當(dāng)X2=0時，時，（清溶劑）（清溶劑）2 2、若為低濃度氣體吸收（如無特別說明以后均為低濃度氣體、若為低濃度氣體吸收（如無特別說明以后均為低濃度氣體吸收）吸收）2*121min)(xxyyGL吸收劑用量的確定

59、吸收劑用量的確定用摩爾分?jǐn)?shù)代替摩爾比，用摩爾分?jǐn)?shù)代替摩爾比，公式形式不變公式形式不變21212*121min)(XmYYYXXYYGLmYYYmGL121min)(化工與材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 塔徑的計算塔徑的計算uGD4D-吸收塔直徑；吸收塔直徑；m；G-操作條件下混合氣體的體積流量，操作條件下混合氣體的體積流量，m 3/s;u-空塔氣速（按空塔界面計算的混合氣體線速度，空塔氣速（按空塔界面計算的混合氣體線速度，m/s）注意：注意：（1）計算塔徑時，一般以塔底的氣量為依據(jù)；）計算塔徑時，

60、一般以塔底的氣量為依據(jù)；（2）計算出塔徑后，需要按塔徑的系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。）計算出塔徑后，需要按塔徑的系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)塔徑：工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)塔徑：400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm、1600mm、2000mm計算塔徑的計算塔徑的關(guān)鍵關(guān)鍵在于確定適宜的空塔氣速。在于確定適宜的空塔氣速?；づc材料工程學(xué)院化工與材料工程學(xué)院-Department of Chemical and Materials Engineering 塔高的計算塔高的計算填料吸收塔的有效高度，指填料吸收塔的有效高度，指填料的高度填料的高度。填料高度的計算通常采用：填料高度