化工第三章吸收

化工第三章吸收第1頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)概述一、吸收及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用：吸收是化學(xué)工業(yè)中重要的用于分離氣體混合物的單元操作。1.吸收：就是用液體來吸附、收集氣體。吸收是一種以質(zhì)量傳遞理論為基礎(chǔ)的單元操作，在此過程中，氣體由氣相通過擴(kuò)散傳遞進(jìn)入液相，從而完成傳遞與轉(zhuǎn)移。此類的單元操作還有蒸餾、萃取、吸附、干燥等等。第2頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一概述（Introduction）

利用混合氣體中各組分(component)在液體中溶解度(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3頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.基本概念：

吸收質(zhì)、吸收劑、惰性質(zhì)吸收質(zhì)或溶質(zhì)(solute)：混合氣體中的溶解組分，以A表示。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4頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3.吸收的應(yīng)用：(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。(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。（4）生化工程

如檸檬酸的生產(chǎn)，通常采用深層發(fā)酵法，即在帶有通氣與攪拌的發(fā)酵罐中使菌體在液體內(nèi)培養(yǎng)的發(fā)酵工藝。第5頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

二、吸收操作的分類物理吸收(physicalabsorption)：吸收過程溶質(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。物理吸收一般都是可逆的，吸收所能達(dá)到的最大程度取決于吸收條件下吸收質(zhì)在液相中所能達(dá)到的平衡溶解度，吸收速率則取決于氣相轉(zhuǎn)移到液相的擴(kuò)散速度。熱效應(yīng)較小?；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。第6頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

如CO2在水中的溶解度甚低，但若用K2CO3水溶液吸收CO2，則在液相中發(fā)生下列反應(yīng)：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3

從而使K2CO3水溶液具有較高的吸收CO2的能力，作為化學(xué)吸收可被利用的化學(xué)反應(yīng)一般都滿足以下條件：a.可逆性。若該反應(yīng)不可逆，溶劑將難以再生和循環(huán)使用。b.較高的反應(yīng)速率。若反應(yīng)速率較慢，應(yīng)研究加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮约涌旆磻?yīng)速率?；瘜W(xué)吸收的速率由擴(kuò)散速率和化學(xué)反應(yīng)速率決定。一般比物理吸收的速率大?；瘜W(xué)吸收的平衡主要由當(dāng)時(shí)條件下的吸收反應(yīng)的化學(xué)平衡來決定。第7頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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。溶解熱：氣體溶解于液體時(shí)所釋放的熱量?；瘜W(xué)吸收時(shí)，還會(huì)有反應(yīng)熱。非等溫吸收：體系溫度發(fā)生明顯變化的吸收過程。等溫吸收：體系溫度變化不顯著的吸收過程。第8頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、吸收劑的選擇1.實(shí)現(xiàn)吸收操作所要解決的問題：①選擇合適的溶劑，使能選擇性地溶解某個(gè)（或某些）被分離組分；②提供適當(dāng)?shù)膫髻|(zhì)設(shè)備（多位填料塔，也有板式塔）以實(shí)現(xiàn)氣液兩相的接觸，使被分離組分得以從氣相轉(zhuǎn)移到液相（吸收）或氣相(解吸)；

2.溶劑的選擇①溶劑應(yīng)對(duì)被分離組分（溶質(zhì)）有較大的溶解度，或者說在一定的溫度與濃度下，溶質(zhì)的平衡分壓要低。這樣，從平衡角度來說，處理一定量混合氣體所需溶劑量較少，氣體中溶質(zhì)的極限殘余濃度亦可降低；就過程速率而言，溶質(zhì)平衡分壓↓，過程推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，所需設(shè)備尺寸小。第9頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

②溶劑對(duì)混合氣體中其他組分的溶解度要小，即溶劑應(yīng)具備較高的選擇性。若溶劑的選擇性不高，將同時(shí)吸收混合物中的其他組分，只能實(shí)現(xiàn)組分間某種程度的增濃而不能實(shí)現(xiàn)較為完全的分離。③溶質(zhì)在溶劑中的溶解度應(yīng)對(duì)溫度的變化比較敏感，即不僅在低溫下溶解度要大，平衡分壓要小，而且隨著溫度升高，溶解度應(yīng)迅速下降，平衡分壓應(yīng)迅速上升。這樣，被吸收的氣體容易解吸，溶劑再生方便。第10頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一④溶劑的蒸汽壓要低，不易揮發(fā)。一方面是為了減少溶劑在吸收和再生過程的損失，另一方面也是避免在氣體中引入新的雜質(zhì)。⑤溶劑應(yīng)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，以免使用過程中發(fā)生變質(zhì)；腐蝕性要小，以減少設(shè)備費(fèi)用和維修費(fèi)用。⑥溶劑應(yīng)有較低的粘度，不易產(chǎn)生泡沫，以實(shí)現(xiàn)吸收塔內(nèi)良好的氣液接觸和塔頂?shù)臍庖悍蛛x。⑦溶劑應(yīng)盡可能滿足價(jià)廉、易得、無毒、不易燃燒等經(jīng)濟(jì)和安全條件。實(shí)際上很難找到一個(gè)理想的溶劑能夠滿足上述所有要求，應(yīng)對(duì)可供選擇得溶劑做全面的評(píng)價(jià)，以便作出經(jīng)濟(jì)、合理的選擇。第11頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.吸收操作的經(jīng)濟(jì)性

吸收總費(fèi)用=設(shè)備(塔、換熱器等)折舊費(fèi)＋操作費(fèi)(占比重大)

操作費(fèi)用主要包括：①氣、液兩相流經(jīng)吸收設(shè)備的能量消耗；②溶劑的揮發(fā)度損失和變質(zhì)損失；③溶劑的再生費(fèi)用，即解吸操作費(fèi)用(在三者中占比例最大)。第12頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣液兩相的接觸方式連續(xù)接觸(也稱微分接觸)：氣、液兩相的濃度呈連續(xù)變化。如填料塔。級(jí)式接觸：氣、液兩相逐級(jí)接觸傳質(zhì)，兩相的組成呈階躍變化。如板式塔。散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料塑料絲網(wǎng)波紋填料

第13頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一本章以分析單組分的等溫物理吸收為重點(diǎn)，以便掌握最基本的原理。

氣體吸收是物質(zhì)自氣相到液相的轉(zhuǎn)移，這是一種傳質(zhì)過程?；旌蠚怏w中某一組分能否進(jìn)入溶液里，既取決于該組分的分壓，也取決于溶液里該組分的平衡蒸汽壓。如果混合氣體中該氣體的分壓大于溶液的平衡蒸汽壓，這個(gè)組分便可自氣相轉(zhuǎn)移至液相，即被吸收。由于轉(zhuǎn)移的結(jié)果，溶液里這個(gè)組分的濃度便增高，它的平衡蒸汽壓也隨著增高，到最后，可以增高到等于它在氣相中的分壓，傳質(zhì)過程于是停止，這時(shí)稱為氣液兩相達(dá)到平衡。反之，如果溶液中的某一組分的平衡蒸汽壓大于混合氣體中該組分的分壓，這個(gè)組分便要從溶液中釋放出來，即從液相轉(zhuǎn)移到氣相，這種情況稱為解吸（或脫吸）。所以根據(jù)兩相的平衡關(guān)系可以判斷傳質(zhì)過程的方向與極限，而且，兩相的濃度距離平衡愈遠(yuǎn)，則傳質(zhì)的推動(dòng)力愈大，傳質(zhì)速率也愈大。吸收操作的分析，應(yīng)該從氣液兩相的平衡關(guān)系與傳質(zhì)速率關(guān)系著手，本章各節(jié)即如此展開討論。第14頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、吸收方法和流程：書78頁(yè)1.吸收方法：增大氣液接觸面積，使吸收更快更完全地進(jìn)行。(1)噴淋吸收：把液體分散成小液滴，液體為分散相，氣體為連續(xù)相；(2)鼓泡吸收：氣體分散成小氣泡，氣體為分散相，液體為連續(xù)相；(3)膜式吸收：液體沿著某一壁面成膜狀流動(dòng)，液體為分散相，氣體為連續(xù)相。2.吸收流程：(1)單程吸收(2)循環(huán)吸收(3)吸收與解吸結(jié)合吸收流程的共同特點(diǎn)：逆流共同特點(diǎn)：增大氣液接觸面積，使吸收更快更完全地進(jìn)行。第15頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第16頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收劑在吸收塔內(nèi)再循環(huán)流程吸收-解吸流程§8.1概述第17頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)吸收的相平衡氣體吸收的平衡關(guān)系指氣體在液體中的溶解度。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18頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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)量來表示，也表明一定條件下吸收過程可能達(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)，一般來說，溫度下降則氣體的溶解度增高。

第19頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、吸收的相平衡1、吸收的相平衡（1）氣體的溶解度：在一定的溫度與總壓下，使一定量的溶劑與溶質(zhì)接觸，溶質(zhì)便由氣相向液相轉(zhuǎn)移，隨著溶液濃度的逐漸增高，傳質(zhì)速率將逐漸減慢，最后降為零，此時(shí)氣液兩相達(dá)到相平衡，液相中溶質(zhì)達(dá)到飽和，濃度達(dá)到一最大限度，稱為平衡溶解度，簡(jiǎn)稱為溶解度（溶解度可以用不同的方式表示，相平衡關(guān)系亦可用不同的方式表示。)注意：此時(shí)并非沒有溶質(zhì)分子繼續(xù)進(jìn)入液相，只是任何瞬間進(jìn)入液相的溶質(zhì)分子數(shù)與從液相逸出的溶質(zhì)分子數(shù)恰好相等，在宏觀上過程就象是停止了。這種狀態(tài)稱為相際動(dòng)平衡，簡(jiǎn)稱相平衡。當(dāng)吸收達(dá)到相平衡時(shí)，則有：吸收質(zhì)的溶解度=飽和濃度=溶液的最大濃度=溶液的平衡濃度（2）溶解度的影響因素：氣體和溶劑的性質(zhì)、溫度、壓力都會(huì)影響氣體的溶解度。第20頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一溶解度曲線：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21頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收劑、溫度T、P一定時(shí)，不同物質(zhì)的溶解度不同。

溫度、溶液的濃度一定時(shí)，溶液上方分壓越大的物質(zhì)越難溶。對(duì)于同一種氣體，分壓一定時(shí)，溫度T越高，溶解度越小。對(duì)于同一種氣體，溫度T一定時(shí)，分壓P越大，溶解度越大。加壓和降溫對(duì)吸收操作有利。

溶解度的特性：第22頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

對(duì)于稀溶液或難溶氣體，在一定溫度下，當(dāng)總壓不高（通常指小于0.5MPa)時(shí)，平衡的氣相中吸收質(zhì)的分壓與其在液相中的溶解度成正比。即用溶質(zhì)A在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利定律

c=Hp*二、亨利定律（Henry’slaw）第23頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一H——溶解度系數(shù)，單位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·MPa。

H是溫度的函數(shù)，H值隨溫度升高而減小。易溶氣體H值大，難溶氣體H值小。C——液相中吸收質(zhì)的濃度，即溶解度，單位：kmol/m3p*——溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，Pa、kPa或MPa第24頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一亨利定律的其他表達(dá)形式：1）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，Pa,kPa或MPax——溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；E——亨利系數(shù)，Pa,kPa或MPa。

——亨利定律亨利系數(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??；E的單位與氣相分壓的壓強(qiáng)單位一致。

第25頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一H與E的關(guān)系設(shè)溶液的密度為

，濃度為

（吸收劑+吸收質(zhì)）溶液中吸收質(zhì)的濃度c與摩爾分?jǐn)?shù)x之間的換算關(guān)系為第26頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)于稀溶液，

2)氣液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)表示的亨利定律m—相平衡系數(shù)，是溫度和壓強(qiáng)的函數(shù)。y*

—與液相平衡的氣相中吸收質(zhì)的摩爾分率。mol(吸收質(zhì))/mol(混合氣體)溫度升高、總壓下降則m值變大，m值越大，表明氣體的溶解度越小。

x—液相中吸收質(zhì)的摩爾分率，單位：mol(吸收質(zhì))/mol(溶液)對(duì)于溶劑是水的稀溶液C總=CT=1000/18=55.56第27頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一m與E的關(guān)系：由分壓定律知：由亨利定律：

即：又因?yàn)樗詍=cT/HP總第28頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一亨利定律的其他形式：E越大，表明溶解度越??；E隨溫度變化而變化，T，E，m越大，表明溶解度越小；m隨溫度、總壓變化而變化，T，m，P，m第29頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、相組成的表示方法及其換算：1.相組成的表示方法：比摩爾分?jǐn)?shù)定義（摩爾比）由

第30頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一當(dāng)溶液濃度很低時(shí)，X≈0，上式簡(jiǎn)化為：亨利定律第四種表達(dá)式亨利定律的幾種表達(dá)形式也可改寫為書84頁(yè)例題第31頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例：在常壓及20℃下，測(cè)得氨在水中的平衡數(shù)據(jù)為：0.5gNH3/100gH2O濃度為的稀氨水上方的平衡分壓為400Pa，在該濃度范圍下相平衡關(guān)系可用亨利定律表示，試求亨利系數(shù)E，溶解度系數(shù)H，及相平衡常數(shù)m。（氨水密度可取為1000kg/m3）解：由亨利定律表達(dá)式知：第32頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一∴亨利系數(shù)為

又

，而

∴相平衡常數(shù)

第33頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一∴溶解度系數(shù)為：

或由各系數(shù)間的關(guān)系求出其它系數(shù)

第34頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、相平衡與吸收過程的關(guān)系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。不平衡的氣、液兩相接觸后要發(fā)生傳質(zhì)過程，可以是氣相中的吸收質(zhì)向液相轉(zhuǎn)移即發(fā)生吸收過程，也可以是液相中的吸收質(zhì)向氣相轉(zhuǎn)移即發(fā)生解吸過程。第35頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)吸收機(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(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)過程。

第36頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收傳質(zhì)理論

吸收過程是溶質(zhì)由氣相向液相轉(zhuǎn)移的相際傳質(zhì)過程，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37頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在分析任一化工過程時(shí)都需要解決兩個(gè)基本問題：過程的極限和過程的速率。吸收過程的極限決定于吸收的相平衡常數(shù)。本節(jié)將討論吸收的速率問題。吸收過程涉及兩相間的物質(zhì)傳遞。兩相間物質(zhì)的傳遞機(jī)理包括三種。一、吸收傳質(zhì)機(jī)理：1.物質(zhì)的擴(kuò)散形式：⑴分子擴(kuò)散：由分子自身的熱運(yùn)動(dòng)所引起的物質(zhì)傳遞。這種傳質(zhì)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。發(fā)生在靜止或?qū)恿髁黧w里的擴(kuò)散就是分子擴(kuò)散。一相內(nèi)部有濃度差異的條件下，由于分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而造成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。分子擴(kuò)散遵循菲克定律：擴(kuò)散速率即單位時(shí)間擴(kuò)散傳遞的物質(zhì)量。與傳質(zhì)面積和沿傳質(zhì)方向的濃度梯度成正比,在穩(wěn)定條件下

N=-D·Adc/d式中:N-------擴(kuò)散速率,kmol?s-1

A-------傳質(zhì)面積,m2

dc/dδ-------濃度梯度,kmol·m-4在擴(kuò)散方向上濃度的變化率D---------擴(kuò)散系數(shù),m2·s-1--------擴(kuò)散距離,m第38頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子擴(kuò)散遵循費(fèi)克定律：擴(kuò)散速率即單位時(shí)間擴(kuò)散傳遞的物質(zhì)量與傳質(zhì)面積和沿傳質(zhì)方向的濃度梯度成正比,在穩(wěn)定條件下

N=D·A⊿c/式中:N-------擴(kuò)散速率,mol?s-1A-------傳質(zhì)面積,m2⊿c-------濃度差,mol·m-3D---------擴(kuò)散系數(shù),m2·s-1--------擴(kuò)散距離,m擴(kuò)散系數(shù)是物質(zhì)的物理性質(zhì)參數(shù)之一，它表示物質(zhì)在擴(kuò)散介質(zhì)中的擴(kuò)散能力，其值與體系的物質(zhì)種類、體系的溫度、壓力等有關(guān)。第39頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一⑵渦流擴(kuò)散：是憑借流體質(zhì)點(diǎn)的湍流和漩渦而引起的擴(kuò)散稱為渦流擴(kuò)散。發(fā)生在湍流流體里的傳質(zhì)除分子擴(kuò)散外更主要的是渦流擴(kuò)散。

(3)對(duì)流擴(kuò)散：分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散合稱為對(duì)流擴(kuò)散。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)流擴(kuò)散的結(jié)果，只是渦流擴(kuò)散占主要地位。2.有關(guān)吸收機(jī)理的理論：第40頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收過程涉及氣液兩相間的物質(zhì)傳遞，包括三個(gè)步驟：①溶質(zhì)由氣相主體傳遞到兩相界面，即氣相內(nèi)的物質(zhì)傳遞；②溶質(zhì)在相界面上的溶解，由氣相轉(zhuǎn)入液相，即界面上發(fā)生的溶解過程；③溶質(zhì)自界面被傳遞至液相主體，即液相內(nèi)的物質(zhì)傳遞。單相內(nèi)物質(zhì)傳遞的機(jī)理分子擴(kuò)散

對(duì)流擴(kuò)散第41頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、雙膜理論

由W.K.Lewis劉易斯和W.G.Whitman惠特曼在上世紀(jì)二十年代1923年提出，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42頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一雙膜理論的優(yōu)勢(shì)：極大地簡(jiǎn)化了吸收過程，為計(jì)算吸收速率奠定了基礎(chǔ)，對(duì)強(qiáng)化吸收傳質(zhì)過程起一個(gè)積極的推進(jìn)作用。雙膜理論的局限性：只適用于流速不大的情況，否則穩(wěn)定的界面和雙膜均不存在。（2）溶質(zhì)滲透理論（希格比Higbie，1935年）

這種理論假定液面是由無數(shù)微小的流體單元所構(gòu)成，希格比認(rèn)為液體在流動(dòng)過程中每隔一定時(shí)間發(fā)生一次完全的混合，使液體的濃度均勻化，在某一時(shí)間內(nèi)，液相中發(fā)生的不再是定態(tài)的擴(kuò)散過程，而是非定態(tài)的擴(kuò)散過程。（3）表面更新理論（丹克沃茨Danckwerts,1951年）丹克沃茨認(rèn)為液體在流動(dòng)過程中表面不斷更新，即不斷地有液體從主體轉(zhuǎn)為界面而暴露于氣相中，這種界面不斷更新傳質(zhì)過程大大強(qiáng)化，其原因在于原來需要通過緩慢的擴(kuò)散過程才能將溶質(zhì)傳至液體深處，現(xiàn)通過表面更新，深處的液體就有機(jī)會(huì)直接與氣體接觸以接受傳質(zhì)。第43頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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，氣相濃度為過飽和(y>y*)，溶質(zhì)A由氣相向液相轉(zhuǎn)移。二、吸收速率方程傳質(zhì)過程的方向

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)，即吸收過程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)第44頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相對(duì)于氣相濃度而言實(shí)際液相濃度過飽和(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)，即解吸過程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)第45頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相對(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46頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳質(zhì)過程的限度

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最高也只能降到與氣相濃度y相平衡的濃度x*，即xmin=x*。第47頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳質(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)吸收過程：(y-y*)：以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力；傳質(zhì)過程的推動(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)，過程傳質(zhì)推動(dòng)力越大，傳質(zhì)過程進(jìn)行越快。方法：用氣相或液相濃度遠(yuǎn)離平衡的程度來表征氣液相際傳質(zhì)過程的推動(dòng)力。yxoy*=f(x)Pyxy*x*（y-y*）（x*-x）·第48頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用

1．判斷過程進(jìn)行的方向發(fā)生吸收過程的充分必要條件是y

y*或x<x*2．指明過程進(jìn)行的極限(利用亨利定律y＊=mx,y=mx＊)3．確定過程的推動(dòng)力為以氣相中溶質(zhì)摩爾分率差表示吸收過程的推動(dòng)力；為以液相中溶質(zhì)的摩爾分率差表示吸收過程的推動(dòng)力；pA－p*A為以氣相分壓差表示的吸收過程推動(dòng)力；c*A－cA為以液相摩爾濃度差表示的吸收過程推動(dòng)力。第49頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【例】在總壓101.3kPa，溫度30℃的條件下,SO2摩爾分率為0.3的混合氣體與SO2摩爾分率為0.01的水溶液相接觸，試問：(1)從液相分析SO2的傳質(zhì)方向；(2)從氣相分析，其它條件不變，溫度降到0℃時(shí)SO2的傳質(zhì)方向；(3)其它條件不變，從氣相分析，總壓提高到202.6kPa時(shí)SO2的傳質(zhì)方向，并計(jì)算以液相摩爾分率差及氣相摩爾率差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力。第50頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：(1)查得在總壓101.3kPa，溫度30℃條件下SO2在水中的亨利系數(shù)E=4850kPa所以

47.88

從液相分析<

x=0.01故SO2必然從液相轉(zhuǎn)移到氣相，進(jìn)行解吸過程。第51頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）查得在總壓101.3kPa，溫度0℃的條件下，SO2在水中的亨利系數(shù)E=1670kPa

=16.49從氣相分析y*=mx=16.49×0.01=0.16<y=0.3故SO2必然從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進(jìn)行吸收過程。第52頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）在總壓202.6kPa，溫度30℃條件下，SO2在水中的亨利系數(shù)E=4850kPa

=23.94從氣相分析y*=mx=23.94×0.01=0.24<y=0.3故SO2必然從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進(jìn)行吸收過程。

以液相摩爾分?jǐn)?shù)表示的吸收推動(dòng)力為:?x=x*－x=0.0125－0.01=0.0025以氣相摩爾分?jǐn)?shù)表示的吸收推動(dòng)力為:?y=y－y*=0.3－0.24=0.06第53頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收速率方程式

吸收速率：

單位時(shí)間內(nèi)吸收的溶質(zhì)A的摩爾數(shù)，用NA表示，單位通常用mol/s。吸收傳質(zhì)速率方程：吸收速率與吸收推動(dòng)力之間關(guān)系的數(shù)學(xué)式

吸收速率=吸收系數(shù)×接觸面積×推動(dòng)力

第54頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳熱與傳質(zhì)過程的比較

：傳熱過程是冷、熱兩液體間的熱量傳遞，傳遞的是熱量，傳遞的推動(dòng)力是兩流體間的溫度差，過程的極限是溫度相等；吸收過程是氣液兩相間的物質(zhì)傳遞，傳遞的是物質(zhì)，但傳遞的推動(dòng)力不是兩相的濃度差，過程的極限也不是兩相濃度相等。是同一相而言的濃度差。吸收速率方程：對(duì)傳熱：q=kAΔt=系數(shù)接觸面積推動(dòng)力對(duì)吸收：吸收速率=系數(shù)接觸面積推動(dòng)力第55頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、液膜吸收速率方程液相傳質(zhì)速率方程常用的表達(dá)形式有三種kl—推動(dòng)力為摩爾濃度差的液相傳質(zhì)系數(shù)，m/s；kx—推動(dòng)力為摩爾分率之差的液相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；kX—推動(dòng)力為摩爾比之差的液相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；c、x、X—溶質(zhì)A在液相主體的摩爾濃度、摩爾分率和摩爾比濃度；ci、xi、Xi—溶質(zhì)A在界面液相側(cè)的摩爾濃度、摩爾分率和摩爾比濃度。第56頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、氣膜吸收速率方程kg—推動(dòng)力為分壓差的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2kPa)；ky—推動(dòng)力為摩爾分率之差的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；kY—推動(dòng)力為摩爾比濃度差的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；p、y、Y—溶質(zhì)A在氣相主體的分壓(kPa)、摩爾分率和摩爾比；pi、yi、Yi—溶質(zhì)A在界面氣相側(cè)的分壓(kPa)、摩爾分率和摩爾比。氣相傳質(zhì)速率方程常用的表達(dá)形式也有三種第57頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、總吸收速率方程吸收過程中吸收質(zhì)穿過氣膜和液膜的速率分別為：設(shè)y和x分別為氣液相主體中吸收質(zhì)的摩爾分率,yi和xi分別為界面上氣液兩相中吸收質(zhì)的摩爾分率,則在吸收過程中吸收質(zhì)穿過氣膜和液膜的速率分別是N=ky

A(y-yi)N=kx

A(xi-x)式中:N--------吸收質(zhì)的吸收傳質(zhì)速率,mol·s-1A--------氣液接觸面積,m2kx

------液膜吸收傳質(zhì)分系數(shù),mol·m-2·s-1y-yi--------氣膜中的吸收推動(dòng)力,摩爾分率差;xi-x--------液膜中的吸收推動(dòng)力,摩爾分率差:ky

--------氣膜吸收傳質(zhì)分系數(shù),mol·m-2·s-1第58頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)氣相總吸收速率方程式：根據(jù)雙膜理論的第二條，在界面上氣液兩相處于平衡狀態(tài),因而符合亨利定律：yi=mxi另外,設(shè)與濃度為x(摩爾分率)的溶液平衡的氣相中吸收質(zhì)的摩爾分率為y*,則y*=mxyi=mxiN=kx

A(xi-x)N=ky

A(y-yi)NkyA=(y-yi)NkxA/m(yi–y*)=11+mkxA(y–y*)N=ky第59頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Ky是以氣相濃度差(y-y*)表示總推動(dòng)力時(shí)的吸收傳質(zhì)系數(shù),簡(jiǎn)稱為氣相吸收傳質(zhì)總系數(shù),單位為mol·m-2·s-1令則N=KyA(y-y*)-----------氣相總吸收速率方程式1KY1=ky+kxm(2)液相總吸收速率方程式：N=KxA(x*-x)111=+KxkymkxKX是以液相濃度差(x*-x)表示總推動(dòng)力時(shí)的吸收傳質(zhì)系數(shù),簡(jiǎn)稱為液相吸收傳質(zhì)總系數(shù),單位為mol·m-2·s-1(3)吸收速率方程式的其它表示方法：書上91頁(yè)(4)KX與KY的換算：KX=mKY第60頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一總傳質(zhì)速率方程

對(duì)易溶氣體，平衡常數(shù)m值小，平衡線很平，這時(shí)：傳質(zhì)阻力主要集中在氣相，此類傳質(zhì)過程稱為氣相阻力控制過程，或稱氣膜控制過程。采用總傳質(zhì)速率方程進(jìn)行計(jì)算可避開難以確定的相界面組成xi和yi。這與通過間壁對(duì)流傳熱問題中用總傳熱速率方程可避開固體壁面兩側(cè)溫度是相似的?？倐髻|(zhì)阻力取決于氣、液兩相的傳質(zhì)阻力。但對(duì)一些吸收過程，氣、液兩相傳質(zhì)阻力在總傳質(zhì)阻力中所占的比例相差甚遠(yuǎn)，可對(duì)問題進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。第61頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一總傳質(zhì)速率方程

對(duì)難溶氣體，平衡常數(shù)m值大，平衡線很陡，這時(shí)：傳質(zhì)阻力主要集中在液相，此類過程稱為液相阻力控制過程，或液膜控制過程。分析氣、液兩相中傳質(zhì)阻力所占的比例，對(duì)于強(qiáng)化傳質(zhì)過程，提高傳質(zhì)速率有重要的指導(dǎo)意義。例如，以氣相阻力為主的吸收操作，增加氣體流速，可減薄界面處氣膜層的厚度，從而降低氣相傳質(zhì)阻力，有效地提高吸收速率；而增加液體流速吸速率則不會(huì)有明顯改變。第62頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一各種吸收系數(shù)之間的關(guān)系總系數(shù)與分系數(shù)的關(guān)系

第63頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一由亨利定律：

第64頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分別為總阻力、氣膜阻力和液膜阻力

即總阻力=氣膜阻力+液膜阻力

同理

第65頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣膜、液膜吸收速率方程第66頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣相、液相總吸收速率方程第67頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一小結(jié)：吸收速率方程

與膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式

用一相主體與界面的濃度差表示推動(dòng)力用一相主體的濃度與其平衡濃度之差表示推動(dòng)力第68頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【例】在總壓為100kPa、溫度為30℃時(shí)，用清水吸收混合氣體中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù)=3.84×10-6

kmol/（m2·s·kPa），液相傳質(zhì)系數(shù)=1.83×10-4

m/s，假設(shè)此操作條件下的平衡關(guān)系服從亨利定律，測(cè)得液相溶質(zhì)摩爾分率為0.05，其氣相平衡分壓為6.7kPa。求當(dāng)塔內(nèi)某截面上氣、液組成分別為y=0.05，x=0.01時(shí)(1)以氣相、液相表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力及相應(yīng)的傳質(zhì)速率、總傳質(zhì)系數(shù)；(2)分析該過程的控制因素。第69頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：（1）根據(jù)亨利定律相平衡常數(shù)溶解度常數(shù)第70頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一=100×0.05-134×0.01=3.66kPa=

kmol/（m2·s·kPa）第71頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

=3.94×10-6×3.66=1.44×10-5kmol/（m2·s）

kmol/m3

=0.4146×100×0.05－0.56=1.513kmol/m3

=9.5×10-6×1.513=1.438×10-5kmol/（m2·s）第72頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）與表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力相應(yīng)的傳質(zhì)阻力為253797（m2·s·kPa）/kmol；其中氣相阻力為

m2·s·kPa/kmol；液相阻力

m2·s·kPa/kmol；

氣相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為故該傳質(zhì)過程為氣膜控制過程。第73頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)強(qiáng)化吸收的途徑一、提高吸收傳質(zhì)系數(shù)：1.吸收阻力：吸收傳質(zhì)系數(shù)的倒數(shù)是吸收阻力：111=+KXkymkx1KY1=ky+kxm總阻力=氣膜阻力+液膜阻力注意：吸收總阻力可用1/KX或者1/Ky來表示，它們也是與推動(dòng)力的表示方法相對(duì)應(yīng)。第74頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一溶解度很大時(shí)的易溶氣體

——?dú)饽た刂频?5頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一溶解度很小時(shí)的難溶氣體當(dāng)H很小時(shí)，

——液膜控制

第76頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.強(qiáng)化吸收的措施：(1)提高氣液兩相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，以降低氣膜和液膜的厚度，從而降低氣膜和液膜阻力，提高吸收傳質(zhì)系數(shù)；(2)對(duì)于易溶氣體，m很小，則KY≈ky

，即氣膜阻力遠(yuǎn)大于液膜阻力，吸收速率主要受氣膜控制，這種吸收過程稱為氣膜控制過程。對(duì)于氣膜控制過程，可采用噴淋吸收的，使氣體受到攪動(dòng)，氣膜減薄，因而氣膜阻力降低。(3)對(duì)于難溶氣體，m很大，KX≈kx

，液膜阻力遠(yuǎn)大于氣膜阻力，吸收速率主要液膜控制，這種吸收過程稱為液膜控制過程。對(duì)液膜控制過程，可采用鼓泡吸收，氣體分散成小氣泡，使液體受到攪動(dòng)，液膜減薄，因而吸收阻力降低。書上，93頁(yè)列出了一些吸收過程的控制因素。第77頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、增大吸收推動(dòng)力：Δy=y-y*,y增大，y*減小，則Δy

就可增大。但增大y不可能，所以只能降低y*,而y*=mx，所以(1)降低x：增大吸收劑的用量，則x就可降低；(2)降低m：所以，選擇溶解度系數(shù)大的吸收劑，提高吸收系統(tǒng)的壓強(qiáng)均可降低y*H又隨溫度的降低而增大，所以吸收過程應(yīng)在低溫、高壓下進(jìn)行。(3)采用逆流也可增大Δy

把以上因素綜合起來，增大吸收推動(dòng)力應(yīng)采用下列方法：用較多的、溶解度系數(shù)較大的吸收劑，在低溫、高壓的條件下，采用逆流進(jìn)行操作。第78頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、增大氣、液接觸面積：這一措施，主要在于改善設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在設(shè)備內(nèi)，增大氣液接觸面的方法主要有：(1)增大氣體或液體的分散度：例如讓氣體通過篩板塔的篩板、使其分散成氣泡通過液層，或?qū)⑽談﹪姙⒊尚〉囊旱蔚取?2)在吸收塔內(nèi)放置填料，并選用比表面積大的填料，以增大氣液接觸面。以上討論是單就影響吸收速度諸因素中的某一方面來考慮的，但各影響因素之間還有相互制約、相互影響的復(fù)雜關(guān)系，因此對(duì)具體問題還要做綜合分析，全面考慮，抓住主要矛盾，采取適當(dāng)措施。例如，降低溫度可以增大推動(dòng)力，但溫度降低又影響分子擴(kuò)散速率，增大吸收阻力，降低吸收傳質(zhì)系數(shù)；又如在噴淋吸收設(shè)備里，將吸收劑噴灑成小的液滴，可以增大氣液接觸面積，但液滴小，氣液相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率小，氣膜和液膜厚度增大，也會(huì)增大吸收阻力。在采取強(qiáng)化吸收措施時(shí)即要考慮技術(shù)上的可能性，又要考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性。書94頁(yè)例題第79頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)填料吸收塔的計(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80頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一本節(jié)討論的重點(diǎn)是：按連續(xù)接觸原理操作的填料塔，至于板式塔則在下一章的作簡(jiǎn)單討論。填料填加在塔內(nèi)形成填料層，填料層有兩個(gè)特點(diǎn)，一是空隙體積所占比例相當(dāng)大，便于氣體在其內(nèi)部迂回曲折通過并提高湍動(dòng)程度，二是單位體積內(nèi)有很大的固體表面積。液體沿固體壁面呈膜狀流下，因而填料塔內(nèi)的氣液接觸面比空塔內(nèi)大得多。塔內(nèi)氣液流動(dòng)方式一般呈逆流，氣體自塔底通入，液體從塔頂灑下，因此溶液從塔底流出前與剛進(jìn)入塔的氣體相接觸，可使溶液的濃度盡量提高。經(jīng)吸收后的氣體從塔頂排出前與剛?cè)胨囊后w接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。

吸收塔的計(jì)算第81頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般的已知條件是：

1）氣體混合物中溶質(zhì)A的組成（mol分率）以及流量kmol/(m2.s)2）吸收劑的種類及T、P下的相平衡關(guān)系；3）出塔的氣體組成

需要計(jì)算：1）吸收劑的用量kmol/(m2.s)；2）塔的工藝尺寸，塔徑和填料層高度第82頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、吸收塔的物料衡算物料衡算目的：計(jì)算給定吸收任務(wù)下所需的吸收劑用量L或吸收劑出口濃度X1。混合氣體通過吸收塔的過程中，可溶組分不斷被吸收，故氣體的總量沿塔高而變，液體也因其中不斷溶入可溶組分，其量也沿塔高而變。但是，通過塔的惰性氣體量和溶劑量是不變的。

第83頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、全塔物料衡算如圖所示是一個(gè)穩(wěn)態(tài)操作逆流接觸的吸收塔V———惰性氣體的流量，B，kmol/s;L———純吸收劑的流量，S，kmol/s;Y１、Ｙ２——進(jìn)出吸收塔氣體中溶質(zhì)的比摩爾濃度，

kmol(A)/kmol(B)。X1、X2————出塔及進(jìn)塔液體中溶質(zhì)的摩爾比濃度，kmol(A)/kmol(s)。注意，本章中塔底截面一律以下標(biāo)“1”表示，塔頂一律以下標(biāo)“2”表示。在全塔范圍內(nèi)作溶質(zhì)的物料衡算，穩(wěn)定操作時(shí)，吸收質(zhì)在氣相中的減少量=吸收質(zhì)在液相中的增加量

VY1—VY2

=LX1—LX2

nnVY2VY1LX2LX1YXmn填料塔的計(jì)算內(nèi)容：物料衡算、吸收劑的用量、塔徑、吸收推動(dòng)力、填料高度。第84頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在m—n截面與塔頂端面之間進(jìn)行衡算，得：

VY—VY2=LX—LX2

，整理后為Y=L/V(X-X2)+Y2一般情況下，進(jìn)塔混合氣體的流量和組成是吸收任務(wù)所規(guī)定的，若吸收劑的流量與組成已被確定，則V、L、Y1及X2為已知數(shù)，則上式就反映了Y與X之間的一種關(guān)系，而Y與X是吸收塔內(nèi)任一截面上的氣、液相組成，因此，該式實(shí)際上表明了吸收塔內(nèi)任一截面上氣液兩相中吸收質(zhì)的濃度關(guān)系。所以，我們把它稱為吸收操作線方程。XAB線為吸收操作線，直線的斜率L/V液氣比稱為液氣比。A點(diǎn)表示塔底的氣液相組成(Y1，X1)，B點(diǎn)表示塔頂?shù)臍庖合嘟M成(Y2，X2)。Y*=f(x)YY1YY2ABOX2XX1M第85頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一——逆流吸收塔操作線方程在m—n截面與塔頂截面之間作組分A的衡算——逆流吸收塔操作線方程表明：塔內(nèi)任一截面的氣相濃度Y與液相濃度X之間成直線關(guān)系，直線的斜率為L(zhǎng)/V。

在m—n截面與塔底截面之間作組分A的衡算第86頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一操作線方程與操作線當(dāng)L/V一定，操作線方程在Y-X圖上為以液氣比L/V為斜率，過塔進(jìn)、出口的氣、液兩相組成點(diǎn)(Y1，X1)和(Y2，X2)的直線，稱為吸收操作線。YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*P線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)(Y，X)代表了塔內(nèi)該截面上氣、液兩相的組成。操作線上任一點(diǎn)P與平衡線間的垂直距離(Y-Y*)為塔內(nèi)該截面上以氣相為基準(zhǔn)的吸收傳質(zhì)推動(dòng)力；與平衡線的水平距離(X*-X)為該截面上以液相為基準(zhǔn)的吸收傳質(zhì)推動(dòng)力。兩線間垂直距離（Y-Y*）或水平距離（X*-X）的變化顯示了吸收過程推動(dòng)力沿塔高的變化規(guī)律。

Y-Y*X*-X第87頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收操作線總是位于平衡線的上方，操作線位于平衡線下方，則應(yīng)進(jìn)行脫吸過程。

當(dāng)進(jìn)行吸收時(shí)，吸收操作線必位于氣液平衡線上方。因?yàn)樵谒?nèi)任意截面上，溶質(zhì)在氣相中的實(shí)際濃度Y總是高于與液相平衡的氣相濃度Y*，即吸收推動(dòng)力(Y–Y*)大于0；反之，若操作線位于平衡線下方，則進(jìn)行脫吸過程。第88頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、吸收劑的用量：液氣比L/V也可以看作是每處理1mol惰性質(zhì)所需要的吸收劑的用量，所以，也稱為吸收劑的單位耗用量。若其它量都是已知量，則吸收劑的流量L和出塔液的濃度X1之間就有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在達(dá)到生產(chǎn)任務(wù)的情況下，減少吸收劑的用量L，則操作線的斜率L/V減小，操作線逐漸靠近平衡曲線，吸收推動(dòng)力也隨之減少，為了達(dá)到要求的吸收速率就需要增大氣液的接觸面積，增大吸收塔的尺寸。Y*=f(x)YY1YY2ABOX2XX1MX11X12吸收操作線方程Y=L/V(X-X2)+Y2第89頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

此時(shí)出塔液的濃度X11增大，當(dāng)操作線在A點(diǎn)與平衡曲線相交時(shí)在塔底的吸收推動(dòng)力等于零，此時(shí)設(shè)備的尺寸為無限大；反之若增大L，即吸收劑的用量，出塔液的X12濃度減小，則操作線斜率增大，操作線遠(yuǎn)離平衡曲線，吸收推動(dòng)力也隨之增大，因此可以減少接觸面積和設(shè)備尺寸，節(jié)約投資。但卻要增加動(dòng)力的消耗，并且會(huì)使出塔液體的濃度降低，從而也使吸收回收的操作費(fèi)用增大。思考題：如果吸收劑的用量不斷減少，操作線的斜率也將不斷減小，出塔液的濃度會(huì)不會(huì)無限增大？第90頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Y1與X1max是位于氣液平衡線上的點(diǎn)，即Y1與X1max符合氣液平衡關(guān)系Y*=f(x)，設(shè)此時(shí)的氣液相組成符合亨利定律，即當(dāng)出塔液的濃度達(dá)到最大值，即達(dá)到平衡濃度時(shí)的吸收劑的用量稱為吸收劑的最小理論用量。Y*=f(x)YY1Y2OX2X1max當(dāng)吸收劑達(dá)到最小用量時(shí)，吸收的操作線就會(huì)與平衡線相交，它們的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為出塔液的最大濃度。此時(shí)的液氣比稱為最小液氣比(L/V)min把此時(shí)的操作參數(shù)代入操作線方程中，則(L/V)min=Y1-

Y2X1max-X2Y1=mX1max1+(1–m)X1max據(jù)此式，可求出X1max=Y1m-(1–m)Y1即由進(jìn)塔氣濃度Y1就可求出出塔液的最大濃度第91頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)稀溶液，Y1=mX1max

,則X1max=Y1/m從此式中也可以看出，進(jìn)塔所的組成Y1一定，其實(shí)出塔液的最大濃度也就是一個(gè)定值了，即Y1一定，氣液平衡關(guān)系一定，它們的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就一定。思考題：實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)不會(huì)采用最小吸收劑用量，為什么？吸收率：被吸收的吸收質(zhì)占進(jìn)塔吸收質(zhì)總量的分率(混合氣中溶質(zhì)A被吸收的百分率)

=(Y1-Y2)/Y1第92頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收劑用量L或液氣比L/V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V，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?？芍談┏鏊舛萖1與吸收劑用量L是相互制約的。由全塔物料衡算式

選取的L/V，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/V，吸收劑用量，吸收劑出塔濃度X1，循環(huán)和再生費(fèi)用；若L/V，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。第93頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收劑用量的確定

實(shí)際液氣比應(yīng)在大于最小液氣比的基礎(chǔ)上，兼顧設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用兩方面因素，按總費(fèi)用最低的原則來選取。在最小液氣比下操作時(shí)，在塔的某截面上（塔底或塔內(nèi)）氣、液兩相達(dá)平衡，傳質(zhì)推動(dòng)力為零，完成規(guī)定傳質(zhì)任務(wù)所需的塔高為無窮大。對(duì)一定高度的塔而言，在最小液氣比下操作則不能達(dá)到分離要求。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般取

注意：以上由最小液氣比確定吸收劑用量是以熱力學(xué)平衡為出發(fā)點(diǎn)的。從兩相流體力學(xué)角度出發(fā)，還必須使填料表面能被液體充分潤(rùn)濕以保證兩相均勻分散并有足夠的傳質(zhì)面積，因此所取吸收劑用量L值還應(yīng)不小于所選填料的最低潤(rùn)濕率，即單位塔截面上、單位時(shí)間內(nèi)的液體流量不得小于某一最低允許值。第94頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收劑用量的確定液氣比Y1L/VBB*最小液氣比第95頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一最小液氣比的求法圖解法正常的平衡線

第96頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一最小液氣比(L/V)min隨L/V的減小，操作線與平衡線是相交還是相切取決于平衡線的形狀。YXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1,max=X1*(L/V)minCYXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1*(L/V)minCX1,max兩線在Y1處相交時(shí)，X1,max=X1*；兩線在中間某個(gè)濃度處相切時(shí)，X1,max<X1*。最小液氣比的計(jì)算式：書96頁(yè)例題第97頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一計(jì)算法適用條件：平衡線符合亨利定律，可用

表示

例：空氣與氨的混合氣體，總壓為101.33kPa，其中氨的分壓為1333Pa，用20℃的水吸收混合氣中的氨，要求氨的回收率為99%，每小時(shí)的處理量為1000kg空氣。物系的平衡關(guān)系列于本例附表中，若吸收劑用量取最小用量的2倍，試第98頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一求每小時(shí)送入塔內(nèi)的水量。溶液濃度(gNH3/100gH2O)2分壓Pa1600分析：求水量吸收劑用量L求Lmin已知L/Lmin平衡常數(shù)解：1）平衡關(guān)系

第99頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）最小吸收劑用量：第100頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一其中：第101頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）每小時(shí)用水量

第102頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例用清水吸收氨-空氣混合氣中的氨，混合氣NH3的濃度為（摩爾比，下同），要求出塔的NH3的濃度下降至物系的平衡關(guān)系。求此種分離要求的最小液氣比。若取實(shí)際液氣比是最小液氣比的1.6倍，此時(shí)出塔溶液的濃度為多少？第103頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：第104頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收塔內(nèi)流向的選擇

在Y1至Y2范圍內(nèi)，兩相逆流時(shí)沿塔高均能保持較大的傳質(zhì)推動(dòng)力，而兩相并流時(shí)從塔頂?shù)剿籽厮邆髻|(zhì)推動(dòng)力逐漸減小，進(jìn)、出塔兩截面推動(dòng)力相差較大。在氣、液兩相進(jìn)、出塔濃度相同的情況下，逆流操作的平均推動(dòng)力大于并流，從提高吸收傳質(zhì)速率出發(fā)，逆流優(yōu)于并流。這與間壁式對(duì)流傳熱的并流與逆流流向選擇分析結(jié)果是一致的。工業(yè)吸收一般多采用逆流，本章后面的討論中如無特殊說明，均為逆流吸收。與并流相比，逆流操作時(shí)上升的氣體將對(duì)借重力往下流動(dòng)的液體產(chǎn)生一曳力，阻礙液體向下流動(dòng)，因而限制了吸收塔所允許的液體流率和氣體流率，這是逆流操作不利的一面。第105頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、填料塔直徑的計(jì)算：空塔速度：吸收塔內(nèi)沒有填料時(shí)氣體通過塔的線速度。設(shè)流體的體積流量為qv(m3/s),塔的直徑為D(m)，空塔速度為u(m/s),則在吸收塔中，當(dāng)塔徑太小時(shí)，氣體速度太大，將會(huì)使氣體把吸收劑吹上去，相當(dāng)于出現(xiàn)液體倒流的情況，即“液泛”。第106頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣體在填料吸收塔中的實(shí)際空塔速度一般取液泛速度的40~70%，液泛速度可由書上的公式來求取。(99頁(yè))例題：書上99頁(yè)。四、吸收推動(dòng)力的計(jì)算：吸收推動(dòng)力的表示方法：Δp、Δy、Δx、ΔY等等。ΔY=Y–Y*，Y即吸收質(zhì)在氣相中的比摩爾分率，可以從吸收操作線上查出，而Y則是與液相平衡的氣相濃度，它的值對(duì)應(yīng)地可從平衡線上查出，所以吸收推動(dòng)力即是操作線與平衡線之間的垂直距離。Y*=f(x)YY1YY2ABOX2XX1MY*對(duì)塔中的任一截面ΔY=Y–Y*

對(duì)塔底：ΔY1=Y1–Y1*

對(duì)塔頂：ΔY2=Y2–Y2*若以液相濃度來表示：ΔX=X*–X；ΔX1=X1*–X1；ΔX2=X2*–X2即推動(dòng)力是操作線一平衡線間的水平距離。第107頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一從以上兩種推動(dòng)力的表示方法中可見，吸收塔內(nèi)每個(gè)截面上的吸收推動(dòng)力并不相等，所以全塔的平均推動(dòng)力為：設(shè)氣液相平衡線為直線，即符合亨利定律y=mx,則ΔYm=ΔY1/ΔY2<=22ΔY1+ΔY1/ΔY2<=2ΔY1+ΔY2ΔY1/ΔY2>2五、填料高度的計(jì)算：N=KY

AΔYmN=V(Y1-Y2)A=aSHV(Y1-Y2)=KY

aSHΔYmHOG=傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)NOG=a單位體積的有效比表面積,m2/m3；S塔的截面積；H填料高度。第108頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一HOL=傳質(zhì)單元高度NOL=傳質(zhì)單元數(shù)如果以液相為基準(zhǔn)，則N=L(X1-X2)

書102例題第109頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收塔的計(jì)算

塔高計(jì)算基本關(guān)系式填料層高度的計(jì)算通常采用傳質(zhì)單元數(shù)法，它又稱傳質(zhì)速率模型法，該法依據(jù)傳質(zhì)速率、物料衡算和相平衡關(guān)系來計(jì)算填料層高度。在填料塔內(nèi)任一截面上的氣液兩相組成和吸收的推動(dòng)力均沿塔高連續(xù)變化，所以不同截面上的傳質(zhì)速率各不相同。從分析填料層內(nèi)某一微元dH內(nèi)的溶質(zhì)吸收過程入手。第110頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一若dH微元段內(nèi)傳質(zhì)速率為dN，填料提供的傳質(zhì)面積為，對(duì)填料層中高度為dH的微分段作物料衡算可得溶質(zhì)A在單位時(shí)間內(nèi)由氣相轉(zhuǎn)入液相的量五、填料層高度的基本計(jì)算式

填料塔內(nèi)氣、液組成Y、X和傳質(zhì)推動(dòng)力Y（或X）均隨塔高變化，故塔內(nèi)各截面上的吸收速率也不相同。V,Y2V,Y1L,X1L,X2YXHY+dYdHX+dXdA=SadZS——為填料塔的橫截面積α——單位體積填料層提供的有效傳質(zhì)面積第111頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一微元填料層內(nèi)的吸收速率方程式為：

第112頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一低濃度氣體吸收時(shí)填料層的基本關(guān)系式為氣相總體積吸收系數(shù)及液相總體積吸收系數(shù)

物理意義：在推動(dòng)力為一個(gè)單位的情況下，單位時(shí)間單位體積填料層內(nèi)吸收的溶質(zhì)摩爾量。2、傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)

1）傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)的概念

第113頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一的單位

稱為“氣相總傳質(zhì)單元高度”，用

表示

——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù)

反映了單位塔截面上惰性氣體的摩爾流量與體積吸收系數(shù)的關(guān)系，反應(yīng)傳質(zhì)阻力的大小，填料性能的優(yōu)劣及潤(rùn)濕情況的好壞。反映吸收過程的難易程度。總推動(dòng)力與平均推動(dòng)力比值第114頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一—液相總傳質(zhì)單元高度，m；—液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次；依此類推，可以寫出通式：填料層高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)

第115頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度

定義傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)來表達(dá)填料層高度H，從計(jì)算角度而言，并無簡(jiǎn)便之利，但卻有利于對(duì)H的計(jì)算式進(jìn)行分析和理解。下面以NOG和HOG為例給予說明。

NOG中的dY表示氣體通過一微分填料段的氣相濃度變化，(Y-Y*）為該微分段的相際傳質(zhì)推動(dòng)力。如果用(Y-Y*)m表示在某一高度填料層內(nèi)的傳質(zhì)平均推動(dòng)力，且氣體通過該段填料層的濃度變化(Ya-Yb)恰好等于(Y-Y*)m，即有由H=HOGNOG可知，這段填料層的高度就等于一個(gè)氣相總傳質(zhì)單元高度HOG。因此，可將NOG看作所需填料層高度H相當(dāng)于多少個(gè)傳質(zhì)單元高度HOG。第116頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度

傳質(zhì)單元數(shù)NOG或NOL反映吸收過程的難易程度，其大小取決于分離任務(wù)和整個(gè)填料層平均推動(dòng)力大小兩個(gè)方面。NOG與氣相或液相進(jìn)、出塔的濃度，液氣比以及物系的平衡關(guān)系有關(guān)，而與設(shè)備形式和設(shè)備中氣、液兩相的流動(dòng)狀況等因素?zé)o關(guān)。在設(shè)備選型前可先計(jì)算出過程所需的NOG或NOL。NOG或NOL值大，分離任務(wù)艱巨，為避免塔過高應(yīng)選用傳質(zhì)性能優(yōu)良的填料。若NOG或NOL值過大，就應(yīng)重新考慮所選溶劑或液氣比L/V是否合理。第117頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度

總傳質(zhì)單元高度HOG或HOL則表示完成一個(gè)傳質(zhì)單元分離任務(wù)所需的填料層高度，代表了吸收塔傳質(zhì)性能的高低，主要與填料的性能和塔中氣、液兩相的流動(dòng)狀況有關(guān)。HOG或HOL值小，表示設(shè)備的性能高，完成相同傳質(zhì)單元數(shù)的吸收任務(wù)所需塔的高度小。用傳質(zhì)單元高度HOG、HOL或傳質(zhì)系數(shù)KYa、Kxa表征設(shè)備的傳質(zhì)性能其實(shí)質(zhì)是相同的。但隨氣、液流率改變Kya或Kxa的值變化較大，一般流率增加，KYa（或KXa）增大。HOG或HOL因分子分母同向變化的緣故，其變化幅度就較小。一般吸收設(shè)備的傳質(zhì)單元高度在0.15~1.5m范圍內(nèi)。

第118頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吸收的操作線為直線，當(dāng)平衡線也為直線時(shí)

——直線函數(shù)

3、傳質(zhì)單元數(shù)的求法

第119頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第120頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一其中：

——塔頂與塔底兩截面上吸收推動(dòng)力的對(duì)數(shù)平均，稱為對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力。時(shí)，

當(dāng)

相應(yīng)的對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力可用算術(shù)平均推動(dòng)力代替。當(dāng)氣體經(jīng)過一段填料層后，其濃度變化剛好等于該段填料層氣相平均總推動(dòng)力時(shí)，則該段填料層為一個(gè)傳質(zhì)單元。第121頁(yè)，共148頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【例】在一塔徑為0.8m的填料塔內(nèi)，用清水逆流吸收空氣中的氨，要求氨的吸收率為99.5%。已知空氣和氨的混合氣質(zhì)量流量為1400kg/h，氣體總壓為101.3kPa，其中氨的分壓為1.333kPa。若實(shí)際吸收劑用量為最小用量的1.