化工原理 PPT 氣體吸收

化工原理PPT氣體吸收第一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日化工生產(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幾乎純態(tài)的物質(zhì)。對(duì)于均相物系必須要造成一個(gè)兩相物系，利用原物系中各組分間某種物性的差異，而使其中某個(gè)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。物質(zhì)在相間轉(zhuǎn)移的過(guò)程稱為物質(zhì)傳遞過(guò)程（簡(jiǎn)稱為傳質(zhì)過(guò)程）?；瘜W(xué)工業(yè)中常見的傳質(zhì)過(guò)程有蒸餾、吸收、干燥、萃取和吸附等單元操作。第二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1概述（Introduction）

利用混合氣體中各組分(component)在某液體溶劑中的溶解度(solubility)的差異而分離氣體混合物的單元操作稱為吸收。吸收操作時(shí)某些易溶組分進(jìn)入液相形成溶液(solution)，不溶或難溶組分仍留在氣相(gasphase)，從而實(shí)現(xiàn)混合氣體的分離。

氣體吸收是混合氣體中某些組分在氣液相界面上溶解、在氣相和液相內(nèi)由濃度差推動(dòng)的傳質(zhì)過(guò)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yixi第三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日概述（Introduction）吸收質(zhì)或溶質(zhì)(solute)：混合氣體中的溶解組分，以A表示。惰性氣體(inertgas)或載體：不溶或難溶組分，以B表示。吸收劑(absorbent)：吸收操作中所用的溶劑，以S表示。吸收液(strongliquor)：吸收操作后得到的溶液，主要成分為溶劑S和溶質(zhì)A。吸收尾氣(dilutegas)：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。吸收過(guò)程在吸收塔中進(jìn)行，逆流操作吸收塔示意圖如右所示。吸收塔混合尾氣(A+B)吸收液(A+S)吸收劑(S)吸收尾氣(A+B)第四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日一、吸收操作的用途：(1)制取產(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SO3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

。(2)分離混合氣體

吸收劑選擇性地吸收氣體中某些組分以達(dá)到分離目的。例如石油餾分裂解生產(chǎn)出來(lái)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)烴把乙烯、丙烯吸收，使與甲烷、氫分離開來(lái)。(3)氣體凈化

一類是原料氣的凈化，即除去混合氣體中的雜質(zhì)，如合成氨原料氣脫H2S、脫CO2等；另一類是尾氣處理和廢氣凈化以保護(hù)環(huán)境，如燃煤鍋爐煙氣，冶煉廢氣等脫除SO2，硝酸尾氣脫除NO2等。第五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日1.根據(jù)溶質(zhì)與溶劑是否反應(yīng)：物理吸收和化學(xué)吸收2.根據(jù)熱效應(yīng)：非等溫吸收和等溫吸收3.根據(jù)被吸收溶質(zhì)的數(shù)目：?jiǎn)谓M分吸收和多組分吸收4.根據(jù)操作壓力：常壓吸收和加壓吸收5.根據(jù)溶質(zhì)的濃度不同：低濃度吸收和高濃度吸收二、吸收操作分類第六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日物理吸收(physicalabsorption)：吸收過(guò)程溶質(zhì)與溶劑不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，可視為單純的氣體溶解于液相的過(guò)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?；瘜W(xué)吸收(chemicalabsorption)：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(guò)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。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(jì)。多組分吸收：有兩個(gè)或兩個(gè)以上組分被吸收。非等溫吸收：體系溫度發(fā)生明顯變化的吸收過(guò)程。等溫吸收：體系溫度變化不顯著的吸收過(guò)程。低濃度吸收：溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.1。本章主要研究：常壓、等溫、單組分、低濃度物理吸收第七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日水粗苯水直接蒸汽焦?fàn)t煤氣脫苯煤氣貧油富油吸收塔解吸塔換熱器冷卻器冷卻-冷凝器吸收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三、吸收的流程第八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日從合成氨原料氣中回收CO2的流程第九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日必須解決問題：1、選擇合適的吸收劑（溶劑）；2、提供合適的氣液傳質(zhì)設(shè)備；3、吸收劑的再生循環(huán)使用。吸收塔解吸塔工業(yè)吸收過(guò)程第十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日吸收劑應(yīng)具有的特點(diǎn)：溶解度：大敏感性：好選擇性：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)）粘度：低（利于傳質(zhì)及輸送）比熱：?。ㄔ偕鷷r(shí)耗熱量?。┌l(fā)泡性：低（以免過(guò)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)）安全性：好（避免易燃易爆）經(jīng)濟(jì)性：易得到、易再生T↓、p↑，有利于吸收；T↑、p↓，有利于解吸四、溶劑選擇第十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2吸收過(guò)程的相平衡關(guān)系

氣體吸收是一種典型的相際間的傳質(zhì)過(guò)程，氣液相平衡關(guān)系是研究氣體吸收過(guò)程的基礎(chǔ)，該關(guān)系通常用氣體在液體中的溶解度及亨利定律表示。第十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.1氣體在液體中的溶解度

氣體溶解示意圖

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(huì)有一部分返回氣相，只不過(guò)剛開始的時(shí)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速率也就越大，直到最后，氨分子從氣相進(jìn)入液相的速率便等于它從液相返回氣相的速率，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)稱為相際動(dòng)平衡，簡(jiǎn)稱相平衡或平衡。

第十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日氣體的溶解度在溫度和壓力一定的條件下，平衡時(shí)的氣、液相組成具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。平衡狀態(tài)下氣相中溶質(zhì)的分壓稱為平衡分壓或飽和分壓，與之對(duì)應(yīng)的液相濃度稱為平衡濃度或氣體在液體中的溶解度。這時(shí)溶液已經(jīng)飽和，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飽和濃度，習(xí)慣上以單位質(zhì)量（或體積）的液體中所含溶質(zhì)的質(zhì)量來(lái)表示，也表明一定條件下吸收過(guò)程可能達(dá)到的極限程度。在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，溶液的濃度隨氣體壓力的增加而增加。如果要使一種氣體在溶液中里達(dá)到某一特定的濃度，必須在溶液上方維持較高的平衡壓力。氣體的溶解度與溫度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，溫度下降則氣體的溶解度增高。

氣體的溶解度

1.對(duì)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(duì)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。

加壓和降溫有利于吸收操作，反之，減壓和升溫有利于解吸操作。第十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日溶解度曲線：在一定溫度、壓力下，平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關(guān)系曲線。溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]1000500020406080100120pNH3/kPa50oC40oC30oC20oC10oC0oC120溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]250200020406080100pSO2/kPa1501005012050oC40oC30oC20oC10oC0oC在相同條件下，NH3在水中的溶解度較SO2大得多。用水作吸收劑時(shí)，稱NH3為易溶氣體，SO2為中等溶解氣體，溶解度更小的氣體則為難溶氣體(如O2在30℃和溶質(zhì)的分壓為40kPa的條件下，1kg水中溶解的質(zhì)量?jī)H為0.014g)。

第十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.2亨利定律（Henry’slaw）

當(dāng)總壓不太高時(shí)，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。式中：p*——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)；E——亨利系數(shù)，kPa?！嗬珊嗬禂?shù)的值隨物系的特性及溫度而異；物系一定，E值一般隨溫度的上升而增大；E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E值很大，易溶氣體E值很小；E的單位與氣相分壓的壓強(qiáng)單位一致。第十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日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(shí)，通過(guò)濃度換算可得其它形式的亨利定律。常用的形式有：cA

——溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度，kmol/m3；H——溶解度系數(shù)；kmol/(m3kPa)，隨溫度升高而減小，易溶氣體的H值很大，而難溶氣體的H值很小。

（1）氣相組成用溶質(zhì)A的分壓PA*,液相組成用物質(zhì)的濃度cA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1kPa的平衡濃度。第十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日y*——與組成為x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)，m值越大，表明該氣體的溶解度越??；（2）氣、液相組成分別用溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)y、x表示：第十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日三個(gè)比例系數(shù)之間的關(guān)系：（1）H與E的關(guān)系溶液的總濃度cm=kmol（溶質(zhì)）+kmol（溶劑）m3溶質(zhì)的濃度cA=cmx溶液密度，kg/m3溶液的平均分子量，kg/kmol第十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日由于溶液很稀，即溶質(zhì)很少，故溶液的密度可近似用溶劑的密度代替，即溶液的平均摩爾質(zhì)量可用溶劑的摩爾質(zhì)量代替，即第二十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（3）E與m的關(guān)系由理想氣體的分壓定律:第二十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日亨利定律

在低濃度氣體吸收計(jì)算中，通常采用基準(zhǔn)不變的摩爾比Y（或X）表示組成。

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；Y*——與X呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾比濃度。當(dāng)溶液的濃度很低時(shí)，m趨近1或當(dāng)X很小時(shí)第二十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.3吸收過(guò)程相平衡關(guān)系應(yīng)用（1）判斷傳質(zhì)方向:

y*=mxx*=y/m

若y>y*，吸收過(guò)程若x>x*，解吸過(guò)程

y=y*，平衡過(guò)程x=x*，平衡過(guò)程

y<y*，解吸過(guò)程x<x*，吸收過(guò)程第二十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（2）傳質(zhì)推動(dòng)力吸收：y-y*>0[y–x（不是傳質(zhì)推動(dòng)力，因?yàn)椴煌?]

x*-x>0

,pA-pA*>0，cA*-cA>0解吸：y*-y>0，x-x*

>0

，pA*-pA>0，cA-cA*>0

（3）確定傳質(zhì)過(guò)程極限

y-y*>0為吸收過(guò)程，x↑，當(dāng)x

→x*時(shí)，達(dá)到最大第二十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日例：在總壓101.3kPa、溫度303K下，含SO2為0.105（摩爾分?jǐn)?shù)）的氣體與含SO2為0.002的水溶液相遇，已知平衡關(guān)系為y*=46.5x。問：會(huì)發(fā)生吸收還是脫吸？解：從氣相分析

y*=46.5x=46.5×0.002=0.093<y=0.105故SO2必由氣相傳遞到液相，進(jìn)行吸收。從液相分析x*=y/46.5=0.105/46.5=0.0023>x=0.002結(jié)論同上。第二十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.3吸收傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率

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(gè)問題，至于進(jìn)入液相速率大小，卻無(wú)法解決，后者屬于傳質(zhì)的機(jī)理問題。本節(jié)的內(nèi)容是結(jié)合吸收操作來(lái)說(shuō)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(jì)算吸收設(shè)備的依據(jù)。氣體吸收是溶質(zhì)先從氣相主體擴(kuò)散到氣液界面，再?gòu)臍庖航缑鏀U(kuò)散到液相主體的傳質(zhì)過(guò)程。

第二十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.3.1氣液相際傳質(zhì)理論相對(duì)于氣相濃度y而言，液相濃度欠飽和(x<x*)，故液相有吸收溶質(zhì)A的能力。相對(duì)于液相濃度x而言，氣相濃度為過(guò)飽和(y>y*)，溶質(zhì)A由氣相向液相轉(zhuǎn)移。一、傳質(zhì)過(guò)程的方向

氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方(P點(diǎn))：yxoy*=f(x)Pyxy*結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方，則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即吸收過(guò)程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)第二十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)于氣相濃度而言實(shí)際液相濃度過(guò)飽和(x>x*)，故液相有釋放溶質(zhì)A的能力。相對(duì)于液相濃度x而言氣相濃度為欠飽和(y<y*)，溶質(zhì)A由液相向氣相轉(zhuǎn)移。傳質(zhì)過(guò)程的方向氣、液相濃度(y,x)在平衡線下方(Q點(diǎn))：yxoy*=f(x)Qyxy*結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)在平衡線下方，則體系將發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì)，即解吸過(guò)程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)第二十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)于氣相濃度而言液相濃度為平衡濃度(x=x*)，故液相不釋放或吸收溶質(zhì)A。相對(duì)于液相濃度x而言氣相濃度為平衡濃度(y=y*)，溶質(zhì)A不發(fā)生轉(zhuǎn)移。傳質(zhì)過(guò)程的方向氣、液相濃度(y,x)處于平衡線上(R點(diǎn))：yxoy*=f(x)Ryxy*結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)處于平衡線上，則體系從宏觀上講將不會(huì)發(fā)生相際間的傳質(zhì)，即系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。x*第二十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日二、傳質(zhì)過(guò)程的限度

對(duì)吸收而言：若保持液相濃度x不變，氣相濃度y最低只能降到與之相平衡的濃度y*，即ymin=y*；若保持氣相濃度y不變，則液相濃度x最高也只能升高到與氣相濃度y相平衡的濃度x*，即xmax=x*。yxoy*=f(x)Pyxy*x*第三十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日傳質(zhì)過(guò)程的限度

yxoy*=f(x)Qyxy*x*對(duì)解吸而言：若保持液相濃度x不變，氣相濃度y最高只能升到與之相平衡的濃度y*，即ymax=y*；若保持氣相濃度y不變，則液相濃度x最低也只能降到與氣相濃度y相平衡的濃度x*，即xmin=x*。第三十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日傳質(zhì)推動(dòng)力的表示方法可以不同，但效果一樣。(x*-x)：以液相摩爾分?jǐn)?shù)差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力。

對(duì)吸收過(guò)程：(y-y*)：以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力；三、傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力未達(dá)平衡的兩相接觸會(huì)發(fā)生相際間傳質(zhì)(吸收或解吸)，離平衡濃度越遠(yuǎn)，過(guò)程傳質(zhì)推動(dòng)力越大，傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行越快。方法：用氣相或液相濃度遠(yuǎn)離平衡的程度來(lái)表征氣液相際傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力。yxoy*=f(x)Pyxy*x*（y-y*）（x*-x）第三十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日四、吸收傳質(zhì)理論

吸收過(guò)程是溶質(zhì)由氣相向液相轉(zhuǎn)移的相際傳質(zhì)過(guò)程，可分為三個(gè)步驟：

氣相主體液相主體相界面溶解氣相擴(kuò)散液相擴(kuò)散(1)溶質(zhì)由氣相主體擴(kuò)散至兩相界面氣相側(cè)(氣相內(nèi)傳質(zhì))；(2)溶質(zhì)在界面上溶解(通過(guò)界面的傳質(zhì))；(3)溶質(zhì)由相界面液相側(cè)擴(kuò)散至液相主體(液相內(nèi)傳質(zhì))。

第三十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日雙膜理論

由W.K.Lewis和W.G.Whitman在上世紀(jì)二十年代提出，是最早出現(xiàn)的傳質(zhì)理論。雙膜理論的基本論點(diǎn)是：

(1)相互接觸的兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在著一個(gè)很?。ǖ刃Ш穸确謩e為1和2）的流體膜層。溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)此兩膜層。(2)相界面沒有傳質(zhì)阻力，即溶質(zhì)在相界面處的濃度處于相平衡狀態(tài)。(3)在膜層以外的兩相主流區(qū)由于流體湍動(dòng)劇烈，傳質(zhì)速率高，傳質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，相際的傳質(zhì)阻力集中在兩個(gè)膜層內(nèi)。

氣相主體液相主體相界面pi=ci/Hp12pi

ci

c氣膜液膜第三十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日無(wú)論是氣相還是液相，物質(zhì)傳遞的機(jī)理包括以下兩種

⑴分子擴(kuò)散。類似于傳熱中的熱傳導(dǎo)，是分子微觀運(yùn)動(dòng)的宏觀統(tǒng)計(jì)結(jié)果?；旌衔镏写嬖跍囟忍荻?、壓強(qiáng)梯度及濃度梯度都會(huì)產(chǎn)生分子擴(kuò)散，本章僅討論因濃度梯度而造成的分子擴(kuò)散速率。發(fā)生在靜止或?qū)恿髁黧w里的擴(kuò)散就是分子擴(kuò)散。

⑵對(duì)流傳質(zhì)。是憑藉流體質(zhì)點(diǎn)的湍流和漩渦而引起的擴(kuò)散稱為對(duì)流傳質(zhì)。發(fā)生在湍流流體里的傳質(zhì)除分子擴(kuò)散外更主要的是對(duì)流傳質(zhì)。

將一勺砂糖投于杯水中，片刻后整杯的水都會(huì)變甜，這就是分子擴(kuò)散的結(jié)果。若用勺攪動(dòng)杯中水，則將甜得更快更均勻，那便是對(duì)流傳質(zhì)的結(jié)果。

以下僅討論定態(tài)條件下雙組分物系的分子擴(kuò)散和對(duì)流傳質(zhì)。第三十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日費(fèi)克定律只要流體內(nèi)部有濃度梯度，就會(huì)產(chǎn)生分子擴(kuò)散。在恒溫恒壓下，一維分子擴(kuò)散速率可用費(fèi)克定律表達(dá)如下：

濃度梯度指向濃度增加的方向，而擴(kuò)散向濃度降低的方向進(jìn)行，故式中加－負(fù)號(hào)。DAB為組分A在雙組分混合物A、B中的擴(kuò)散系數(shù)。第三十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)雙組分混合物，在總濃度（對(duì)氣相也可說(shuō)總壓）各處相等及＝常數(shù)的前提下，也有(前提為CM常數(shù)，對(duì)氣壓為總壓P不變)上式表明：

A、B兩組分的分子擴(kuò)散速率大小相等，方向相反，否則就不能保證總濃度CM（或總壓P）不變。第三十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日兩相相內(nèi)傳質(zhì)速率可用下面的形式表達(dá)為：

DG、DL——溶質(zhì)組分在氣膜與液膜中的分子擴(kuò)散系數(shù)；P/pBm——?dú)庀鄶U(kuò)散漂流因子；cm/cBm——液相擴(kuò)散漂流因子；1、2——界面兩側(cè)氣液相等效膜層厚度，待定參數(shù)。

雙膜理論將兩流體相際傳質(zhì)過(guò)程簡(jiǎn)化為經(jīng)兩膜層的穩(wěn)定分子擴(kuò)散的串聯(lián)過(guò)程。對(duì)吸收過(guò)程則為溶質(zhì)通過(guò)氣膜和液膜的分子擴(kuò)散過(guò)程。

氣膜傳質(zhì)系數(shù)氣膜傳質(zhì)系數(shù)液膜傳質(zhì)系數(shù)第三十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日溶質(zhì)滲透理論研究者：Higbie液體在向下流動(dòng)過(guò)程中每隔一定時(shí)間發(fā)生一次混合，使液體的濃度均勻化。主要貢獻(xiàn)：放棄了定態(tài)擴(kuò)散的觀點(diǎn)，采用非定態(tài)的解析方法，并指出流體定期混合對(duì)傳質(zhì)的作用。表面更新理論研究者：Danckwerts流體在流動(dòng)過(guò)程中表面不斷更新，即不斷地有流體從主體轉(zhuǎn)為界面而暴露于氣相中，這種界面的不斷更新使傳質(zhì)過(guò)程大大強(qiáng)化。二者區(qū)別：前者假定表面更新是每隔一定時(shí)間周期性發(fā)生一次，而后者認(rèn)為更新是隨機(jī)進(jìn)行的過(guò)程。第三十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日氣相：氣相傳質(zhì)推動(dòng)力液相：液相傳質(zhì)推動(dòng)力穩(wěn)態(tài)下：5.3.2氣體吸收傳質(zhì)速率方程距離zp或c組成氣相主體液相主體相界面氣膜液膜傳質(zhì)方向氣液相界面兩側(cè)的濃度分布（雙膜模型）第四十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日0EPQI相平衡線氣液相界面組成的圖解pi=f(ci)5.3.2氣體吸收傳質(zhì)速率方程第四十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日1、以pG-pL*為推動(dòng)力表示的總傳質(zhì)速率方程以分壓差表示推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s·Pa）液膜中的傳質(zhì)阻力氣膜中的傳質(zhì)阻力以分壓差表示的氣液兩相總推動(dòng)力第四十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日2、以cG*

-cL

為推動(dòng)力表示的總傳質(zhì)速率方程以濃度差表示的氣液兩相總推動(dòng)力以濃度差表示推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s·Pa）氣膜中的傳質(zhì)阻力液膜中的傳質(zhì)阻力第四十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日掌握：上式適用條件（稀溶液、雙膜理論的3個(gè)要點(diǎn)）第四十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日3、以摩爾分率表示氣、液組成的傳質(zhì)速率方程y、yi——?dú)庀嘀黧w中及相界面上的溶質(zhì)摩爾分率；

ky——以摩爾分率差為推動(dòng)力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2.s)氣相：液相：x、xi——液相主體及相界面上的溶質(zhì)摩爾分率；

kx——以摩爾分率差為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2.s)

第四十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日

y*——與液相組成x呈平衡的氣相組成，摩爾分率；

x*——與氣相組成y呈平衡的液相組成，摩爾分率；Ky、Kx——以氣相、液相摩爾分率差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2.s)。同理第四十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日總傳質(zhì)阻力為氣膜傳質(zhì)阻力與液膜傳質(zhì)阻力之和

第四十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日4、以摩爾比表示氣、液組成的傳質(zhì)速率方程

在吸收計(jì)算中，當(dāng)溶質(zhì)含量較低時(shí)，通常采用摩爾比表示組成較為方便。第四十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5、總傳質(zhì)速率方程的分析0E

PQIGL圖9-6傳質(zhì)推動(dòng)力圖示

p’掌握：1.線段PL、PG意義2.P、P’點(diǎn)位置意義以液相濃度差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力以氣相分壓差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力吸收解吸第四十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（1）易溶氣體（氣膜控制）H↑，1/（HkL）↓，

1/kG>>1/（HkL），KG≈kG溶解度H很大，m很小，1/ky>>m/kx舉例：氯化氫溶于水或稀鹽酸中；氨溶解于水或稀氨水中；濃硫酸吸收水蒸汽傳質(zhì)阻力集中于氣膜中，稱為氣膜阻力控制或氣膜控制。傳質(zhì)速率方程：第五十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日三點(diǎn)說(shuō)明：氣膜控制時(shí)，液相界面濃度ci≈cAL（液相主體溶質(zhì)A的濃度），氣膜推動(dòng)力（PAG-Pi）≈（PAG-P*）(氣相總推動(dòng)力)；溶解度系數(shù)H很大時(shí)，平衡線斜率很小。此時(shí)，較小的氣相分壓（或濃度）能與較大的液相濃度cA*相平衡；氣膜控制時(shí)，要提高總傳質(zhì)系數(shù)，應(yīng)加大氣相湍流程度。0EPI（a)氣膜控制

第五十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（2）難溶氣體（液膜控制）H↓，H/kG↓，

H/kG<<1/kL，KL≈kL溶解度H很小，m很大，舉例：水吸收CO2，O2，H2，Cl2傳質(zhì)阻力集中于液膜中，稱為液膜阻力控制或液膜控制。第五十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日三點(diǎn)說(shuō)明：液膜控制時(shí)，氣相界面分壓Pi≈PAG（氣相主體溶質(zhì)A的分壓），液膜推動(dòng)力（ci-cAL）≈（c*-cAL）(液相總推動(dòng)力)；溶解度系數(shù)H很小時(shí)，平衡線斜率很大。此時(shí)，較小的液相濃度能與較大的氣相分壓（或濃度）PAG*相平衡；液膜控制時(shí)，如果要提高總傳質(zhì)系數(shù)，應(yīng)加大液相湍流程度。0EP（b）液膜控制

第五十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（3）中等溶解度氣體（雙膜控制）（4）解吸的傳質(zhì)速率方程舉例：SO2吸收丙酮蒸汽傳質(zhì)總阻力中氣膜阻力與液膜阻力均不可忽視，要提高總傳質(zhì)系數(shù)，必須同時(shí)增大氣相與液相的湍流程度。0E

PQIGL圖9-6傳質(zhì)推動(dòng)力圖示

p’第五十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日

傳質(zhì)速率方程的表達(dá)形式很多，要注意傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)推動(dòng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系：（1）傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力表示方式之間必須對(duì)應(yīng)；（2）各傳質(zhì)系數(shù)的單位和對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)；（3）傳質(zhì)阻力的表達(dá)形式必須與傳質(zhì)推動(dòng)力的對(duì)應(yīng)。6傳質(zhì)速率方程小結(jié)第五十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日傳質(zhì)速率方程及其相互關(guān)系傳質(zhì)速率方程氣膜液膜總總傳質(zhì)系數(shù)特殊情況對(duì)易溶氣體對(duì)難溶氣體氣膜控制液膜控制分壓形式摩爾分?jǐn)?shù)形式摩爾比形式傳質(zhì)系數(shù)關(guān)系低濃度時(shí)第五十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日傳質(zhì)速率與傳質(zhì)系數(shù)單位一覽表氣膜傳質(zhì)系數(shù)kGkmol/(m2﹒s﹒kPa)kykmol/(m2﹒s)kYkmol/(m2﹒s)液膜傳質(zhì)系數(shù)kLkmol/(m2﹒s﹒kmol/m3)kykmol/(m2﹒s)kYkmol/(m2﹒s)氣相傳質(zhì)系數(shù)KLkmol/(m2﹒s﹒kPa)Kykmol/(m2﹒s)KYkmol/(m2﹒s)液相傳質(zhì)系數(shù)kLkmol/(m2﹒s﹒kmol/m3)kykmol/(m2﹒s)kYkmol/(m2﹒s)溶解度系數(shù)Hkmol/(m3﹒kPa)氣相平衡常數(shù)m1氣相總壓力pkPa液相總濃度ckmol（溶質(zhì)+溶劑）/m3項(xiàng)目符號(hào)單位第五十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日1在傳質(zhì)理論中有代表性的三個(gè)模型分別為

雙膜理論

、

溶質(zhì)滲透理論

、表面更新理論。2在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/m2·h，氣相傳質(zhì)總Ky=1.5kmol/m2·h，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為0.01。平衡關(guān)系y=0.5x3單向擴(kuò)散中飄流因子

A>1

。漂流因數(shù)可表示為

P/PBm

，它反映

由于總體流動(dòng)使傳質(zhì)速率比單純分子擴(kuò)散增加的比率。4一般來(lái)說(shuō)，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(guò)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、減小），隨壓力增加而減小（增大、減?。５谖迨隧?yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日

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，吸收就會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。6.某低濃度氣體吸收過(guò)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=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4

kmol/m3.s,則該吸收過(guò)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(shí)，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>1B<1C=1D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=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，則AAt1<t2Bt3>t2Ct1>t2Dt3<t1A增大B減小C不變D不能判斷第五十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)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=3.15×10-6kmol（m2·s·kPa）；液膜傳質(zhì)系數(shù)kL=1.81×10-4kmol（m2·s·kmol/m3）；

溶解度系數(shù)H=1.5kmol（m3·kPa）。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；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。此物系中氨極易溶于水，溶解度非常大，屬氣膜控制。第六十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日此系統(tǒng)屬低濃度氣體吸收。第六十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.4低濃度氣體吸收塔的計(jì)算化工單元設(shè)備的計(jì)算，按給定條件、任務(wù)和要求的不同，一般可分為設(shè)計(jì)型計(jì)算和操作型（校核型）計(jì)算兩大類。設(shè)計(jì)型計(jì)算：按給定的生產(chǎn)任務(wù)和工藝條件來(lái)設(shè)計(jì)滿足任務(wù)要求的單元設(shè)備。操作型計(jì)算：根據(jù)已知的設(shè)備參數(shù)和工藝條件來(lái)求算所能完成的任務(wù)。兩種計(jì)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(jì)算方法和步驟有些不同而已。本章著重討論吸收塔的設(shè)計(jì)型計(jì)算，而操作型計(jì)算則通過(guò)習(xí)題加以訓(xùn)練。吸收塔的設(shè)計(jì)型計(jì)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），設(shè)計(jì)出能完成此分離任務(wù)所需的吸收塔。第六十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日已知：處理氣量及初、終濃度、相平衡關(guān)系求：（1）溶劑的用量及吸收液濃度（2）填料塔的填料層高度（3）吸收塔塔徑

吸收（或解吸）塔的計(jì)算

吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端第六十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日吸收過(guò)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)接觸的填料吸收塔。填料塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)：逆流和并流。逆流的優(yōu)點(diǎn)：（1）在兩相進(jìn)出口濃度相同的條件下，逆流的平均推動(dòng)力大于并流。（2）逆流時(shí)，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，可減少吸收劑用量。（3）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，可提高溶質(zhì)的吸收率。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(huì)阻礙液體下流，因而限制了允許的液體和氣體的流量。設(shè)計(jì)恰當(dāng)，可以克服這一缺陷，一般吸收操作多采用逆流。第六十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日在許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)塔的混合氣體中的溶質(zhì)濃度不高（5~10%），通常稱為低濃度氣體吸收。低濃度氣體吸收的特點(diǎn)：（1）G、L可視為常量；（2）吸收過(guò)程是在等溫下進(jìn)行；（3）傳質(zhì)系數(shù)為常數(shù)。使計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)化。第六十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日G2、G1——組分(A+B)出塔、入塔氣體流率，

kmol(A+B)/(m2.s);L2、L1——組分(A+S)入塔、出塔液體流率，

kmol(A+S)/(m2.s);G、L——通過(guò)塔任一截面的氣、液流率，

kmol/(m2.s);y2、y1——出塔、入塔氣體組成的摩爾分率,kmolA/kmol(A+B);x2、x1——入塔、出塔液體組成的摩爾分率,kmolA/kmol(A+S);x、y——通過(guò)塔任一截面的氣、液組成。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塔頂稀端濃端以逆流操作為例：或用字母表示塔頂和塔底：a=2;b=1第六十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端全塔物料衡算式：一、吸收塔的物料衡算與操作線方程惰性氣體GB和溶劑LS量不變化第六十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日吸收塔的物料衡算塔頂塔底稀端濃端或塔頂與任一截面間的物料衡算：塔底與任一截面間的物料衡算：或吸收操作線方程第六十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)際上是等效的，逆流吸收塔操作線只有一條，在圖中為一條直線，如圖中AB線所示。

由全塔物料衡算可得:故以上兩式:ERQBPA0YXY1Y2YX2XX1摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線第六十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日ERQBPA0YXY1Y2YX2XX1摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線吸收塔的物料衡算與操作線方程穩(wěn)定吸收條件下，Ls、GB、X1、Y2均為定值吸收操作線為一條直線，斜率為L(zhǎng)S/GB，截距為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。第七十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日ERQBPA0YXY1Y2YX2XX1摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線操作線通過(guò)A（X2，Y2）和點(diǎn)(X1,Y1);點(diǎn)A代表塔頂?shù)臓顟B(tài)；點(diǎn)B代表塔底的狀態(tài)；AB為操作線。由于吸收過(guò)程氣相中的溶質(zhì)分壓總大于液相溶質(zhì)的平衡分壓吸收操作線AB總在平衡線的上方第七十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日用摩爾比表示的傳質(zhì)速率方程：以氣相摩爾比差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，

kmol/(m2.s)

以液相摩爾比差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，

kmol/(m2.s)

當(dāng)為低濃度吸收時(shí)，GB≈G，LS≈L，Y≈y，X≈x

，或吸收塔的物料衡算與操作線方程第七十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日取決于氣液兩相的流量L、G、吸收塔內(nèi)某截面上的氣、液組成，與相平衡關(guān)系、塔型（板式或填料）、相際接觸情況以及操作條件無(wú)關(guān)。上式的應(yīng)用的唯一條件：穩(wěn)定連續(xù)逆流操作。溶質(zhì)的物料平衡關(guān)系注意:第七十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日回收率（吸收率）吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算中，氣體的處理量進(jìn)塔氣體的組成Y1吸收劑的入塔組成X2分離要求一定確定吸收劑用量分離要求：（1）回收有用物質(zhì)時(shí)，通常規(guī)定回收率（吸收率）（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Y1第七十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日并流操作的吸收塔XEA0YY1Y2X2X1B吸收塔的物料衡算與操作線方程第七十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日5.4.2吸收劑用量的確定

由全塔物料衡算式

G=G2=G1=GBL=L2=L1=LS低濃度氣體吸收:吸收劑用量

Ls或液氣比Ls/GB

在吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算和塔的操作調(diào)節(jié)中是一個(gè)很重要的參數(shù)。吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算中，氣體處理量G，以及進(jìn)、出塔組成Y1、Y2

由設(shè)計(jì)任務(wù)給定，吸收劑入塔組成X2

則是由工藝條件決定或設(shè)計(jì)人員選定。第七十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日選取的L/G，操作線斜率，操作線與平衡線的距離，塔內(nèi)傳質(zhì)推動(dòng)力，完成一定分離任務(wù)所需塔高；L/G，吸收劑用量，吸收劑出塔濃度X1，循環(huán)和再生費(fèi)用；若L/G

，吸收劑出塔濃度X1，塔內(nèi)傳質(zhì)推動(dòng)力，完成相同任務(wù)所需塔高，設(shè)備費(fèi)用。ERQBPA0分析第七十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日若減少吸收劑用量，操作線斜率減小，向平衡線靠近（AB），溶液變濃，推動(dòng)力減小，吸收困難，氣液接觸面積必須增大，塔高增大。若吸收劑用量減少到使操作線與平衡線相交（C點(diǎn)），此處氣液相濃度（Y、X*）相平衡。推動(dòng)力為零,所需相際面積為無(wú)限大,是一種達(dá)不到的極限。CB1ERQBPA0摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線此時(shí)所需的吸收劑用量稱為最小吸收劑用量，以Lmin表示。第七十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日CB1ERQBPA0最小液氣比（Limitinggas-liquidratio）摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線5.4.2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)到平衡，這是理論上吸收液所能達(dá)到的最高組成。適宜的液氣比：Y*=f(X)確定合適的吸收劑用量是吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算的首要任務(wù)。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具體步驟：（1）確定最小液氣比

（2）根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，確定適宜的液氣比。第七十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日CB1ERQBPA0摩爾比坐標(biāo)系中的操作線和平衡線總費(fèi)用=設(shè)備費(fèi)+操作費(fèi)（L/G）↑，操作線斜率↑，傳質(zhì)推動(dòng)力↑，塔高（填料層高度）↓，操作費(fèi)用↑，設(shè)備費(fèi)用↓；（L/G）↓，操作線斜率↓，傳質(zhì)推動(dòng)力↓，塔高（填料層高度）↑，操作費(fèi)用↓，設(shè)備費(fèi)用↑；吸收劑用量的確定第八十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日Y1Y2X1X2X1,maxY*=f(X)第八十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日討論：1、相平衡關(guān)系符合亨利定律時(shí)，X1*=Y1/m當(dāng)X2=0時(shí)，（清溶劑）2、若為低濃度氣體吸收（如無(wú)特別說(shuō)明以后均為低濃度氣體吸收）吸收劑用量的確定用摩爾分?jǐn)?shù)代替摩爾比，公式形式不變第八十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日塔徑的計(jì)算D---吸收塔直徑；m；G---操作條件下混合氣體的體積流量，m3/s;u---空塔氣速（按空塔界面計(jì)算的混合氣體線速度，m/s）注意：（1）計(jì)算塔徑時(shí)，一般以塔底的氣量為依據(jù)；（2）計(jì)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：400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm、1600mm、2000mm計(jì)算塔徑的關(guān)鍵在于確定適宜的空塔氣速。第八十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日塔高的計(jì)算填料吸收塔的有效高度，指填料的高度。填料高度的計(jì)算通常采用：

（1）傳質(zhì)單元數(shù)法（2）等板高度法第八十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日定義：吸收因子（因數(shù)）：A=L/（mG）或A=LS/（mGB）

幾何意義：操作線斜率與平衡線斜率之比解吸因子（因數(shù)）：S=mG/L或S=mGB/LS（1）A<1，則L/G<m

若要求y2↓，則吸收率η

=（y1-y2）/y1↑，在塔底達(dá)到平衡x1*，

η=ηmaxBA0y1yxy2y2’x2x1*若x2=0，x1*=y1/m，ηmax=A

5.4.3填料層無(wú)窮高的吸收塔第八十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日BA0y1yxy2y2’x2*（2）A>1，則L/G>my2↓，η↑。在塔頂達(dá)到平衡x2*，若x2=0,ηmax=1（3）A=1，則L/G=m

塔高無(wú)窮大時(shí)，全塔處處平衡，ηmax=1填料層無(wú)窮高的吸收塔第八十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日a——單位體積填料的有效傳質(zhì)面積，m2/m3；h——填料層高度，m；——塔截面積（即填料層截面），m2；D——塔直徑，mKya[kmol/(m3.s)]Ky[kmol/(m2.s)]5.4.4有限高吸收塔填料層高度計(jì)算氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)氣液兩相的接觸面積：A的影響因素：（1）設(shè)備的大小（2）填料的特性（3）流體流動(dòng)狀況第八十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日微元體積：相界面面積：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由氣相傳入液相A的物質(zhì)的量為：kmol(A)/s單位塔截面由氣相傳入液相A的物質(zhì)的量為：kmol(A)/(m2.s)單位塔截面氣相傳入液相的溶質(zhì)=氣相所失溶質(zhì)=液相所得溶質(zhì)h0yy+dyxx+dxhdhy2x2x1y1通過(guò)填料層微元高度的濃度變化對(duì)單位塔截面有限高吸收塔填料層高度計(jì)算H第八十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日——?dú)庀嗫傮w積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度、總傳質(zhì)單元數(shù)（1）第八十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日——液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

——液相總傳質(zhì)單元高度、總傳質(zhì)單元數(shù)（2）填料層高度＝傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)

第九十頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（3）——?dú)庀喾煮w積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

——?dú)庀喾謧髻|(zhì)單元高度、分傳質(zhì)單元數(shù)（4）——液相分體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

——液相分傳質(zhì)單元高度、分傳質(zhì)單元數(shù)第九十一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（3）（4）h0yy+dyxx+dxhdhyaxaxbyb

通過(guò)填料層微元高度的濃度變化（2）（1）有限高吸收塔填料層高度計(jì)算第九十二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（1）平均推動(dòng)力法1、平衡線為直線令△y=y-y*0APBQREA’B’yx

操作線和平衡線皆為直線時(shí)的總推動(dòng)力塔底氣相總推動(dòng)力塔頂氣相總推動(dòng)力傳質(zhì)單元數(shù)的確定第九十三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日令塔頂塔底推動(dòng)力的對(duì)數(shù)平均值塔底氣相總推動(dòng)力塔頂氣相總推動(dòng)力第九十四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日同理：塔底液相總推動(dòng)力塔頂液相總推動(dòng)力式中第九十五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（2）吸收因數(shù)法平衡線為通過(guò)原點(diǎn)的直線，服從亨利定律：傳質(zhì)單元數(shù)的確定第九十六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日同理可得：第九十七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日S≠1②若平衡線為：討論：①相平衡關(guān)系不符合亨利定律塔底氣相總推動(dòng)力塔頂氣相總推動(dòng)力第九十八頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日③相平衡關(guān)系為直線時(shí)④Ky液相分體積傳質(zhì)系數(shù)kmol/（m3·s）

氣相分體積傳質(zhì)系數(shù)kmol/（m3·s）

以氣相摩爾分率差為推動(dòng)力的總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

第九十九頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日⑤相平衡關(guān)系符合y*=mx，且為純?nèi)軇┪誼a=0（S≠1）又已知：第一百頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日⑥當(dāng)S=1或A=1時(shí)，操作線與相平衡線平行，對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法和吸收因數(shù)法均不成立，此時(shí)NOG、NOL如何求？第一百零一頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日討論：A、S大小對(duì)吸收影響（3）NOG~的意義：反映了吸收率的高低。S增大第一百零二頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日2、平衡線為曲線——圖解積分法或數(shù)值積分法（1）氣膜控制時(shí)（易溶氣體）第一百零三頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日（2）液膜控制時(shí)（難溶氣體）（3）雙膜控制時(shí)ybyaoEABP（4）圖解積分第一百零四頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日

①傳質(zhì)單元數(shù)（NOG、NOL）的大小反映吸收過(guò)程進(jìn)行的難易程度，它與吸收塔的結(jié)構(gòu)因素以及氣液流動(dòng)狀況無(wú)關(guān)。

②傳質(zhì)單元高度可理解為一個(gè)傳質(zhì)單元所需的填料層高度，是吸收設(shè)備效能高低的反映。5.4.4.2傳質(zhì)單元數(shù)、傳質(zhì)單元高度的物理意義第一百零五頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日1、解吸過(guò)程的特點(diǎn)①解吸是吸收的逆過(guò)程，推動(dòng)力與吸收相反。氣相推動(dòng)力：Δy=y*-y

液相推動(dòng)力：Δx=x–x*②解吸塔的濃端與稀端與吸收塔相反，塔頂為濃端，塔底為稀端。③操作線位于平衡線下方。yxG、y2G、y1L、x2x1yy2*y2y1x1x2xB(塔底)A(塔頂)y=mx5.4.5解吸塔計(jì)算（低濃度氣體逆流解吸）第一百零六頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日2、常見的解吸方法①通入惰性氣體②通入直接水蒸氣③降低壓力3、解吸塔的物料衡算與操作線方程全塔物料衡算：G（ya-yb）=L(xa-xb)

操作線方程：以塔的任一截面與塔頂作物料衡算可得同樣以塔的任一截面與塔底作物料衡算可得定義：解吸率yxG、yaG、ybL、xaL、xbyya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔頂)y=mx第一百零七頁(yè)，共一百二十一頁(yè)，2022年，8月28日4、最小氣液比解吸L一定，G↓，L/G↑，C點(diǎn)yya*