氣體吸收過程

氣體吸收過程第1頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20231ProcessSystemPrinciple

教學(xué)內(nèi)容相際傳質(zhì)理論氣液相平衡理論吸收過程概述吸收過程計算第2頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20232ProcessSystemPrinciple

吸收過程概述吸收的概念傳質(zhì)過程：將均相物系混合物分離為較凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)時，利用原物系中各組分間某種物性的差異，從而將均相物系形成一個兩相物質(zhì)，達(dá)到分離的目的。過程工業(yè)中常見的傳質(zhì)過程有蒸餾、吸收、干燥、萃取和吸附等單元操作。物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過程稱為物質(zhì)傳遞過程（簡稱傳質(zhì)過程）。吸收：利用混合氣體中各組分在液相吸收劑中溶解度的差異而實現(xiàn)氣體混合分離的操作稱為吸收。第3頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20233ProcessSystemPrinciple

吸收過程概述吸收的概念所用液體稱為吸收劑（或溶劑）。氣體中被溶解的組分稱為吸收質(zhì)或溶質(zhì)。不被溶解的組分稱為惰性氣體或載體。吸收操作的目的：（1）分離和凈化原料氣：原料氣在加工以前，其中無用的或有害的成分都要預(yù)先除去。如從合成氨所用的原料氣中分離出CO2、CO、H2S等雜質(zhì)。（2）分離和吸收氣體中的有用組分：如從合成氨廠的放空氣中用水回收氨；從焦?fàn)t煤氣中以洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸氣和從某些干燥廢氣中回收有機溶劑蒸氣等。第4頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20234ProcessSystemPrinciple

吸收過程概述吸收的概念（3）某些產(chǎn)品的制?。哼x擇適當(dāng)?shù)墓に嚭腿軇┻M(jìn)行SO2、H2S吸收是廢氣治理中應(yīng)用較廣的方法。如制酸工業(yè)中用水分別吸收混合氣體中的HCl、SO3-和NO2制取鹽酸、硫酸和硝酸。（4）廢氣的治理：第5頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20235ProcessSystemPrinciple

吸收過程概述工業(yè)吸收過程圖5-1吸收與解吸流程

第6頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20236ProcessSystemPrinciple吸收過程概述吸收操作需要解決的問題選擇合適的溶劑，選擇性溶解被分離的組分：吸收劑的選擇時要從以下幾方面來考慮：①對被吸收的組分要有較大的溶解度，且有較好的選擇性。即對溶質(zhì)的溶解度要大，而對惰性氣體幾乎不溶解。②要有較低的蒸氣壓，以減少吸收過程中溶劑的揮發(fā)損失。③要有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，以免使用過程中變質(zhì)。④腐蝕性要小,以減小設(shè)備費用和維修費。⑤粘度要低，以利于傳質(zhì)及輸送；比熱要小，使再生時的耗熱量較?。徊灰兹紵?，以利于安全生產(chǎn)。⑥吸收后的溶劑應(yīng)易于再生。第7頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20237ProcessSystemPrinciple圖5-2兩類吸收設(shè)備

吸收過程概述吸收操作需要解決的問題提供適當(dāng)?shù)膫髻|(zhì)設(shè)備，實現(xiàn)氣液兩相的接觸：第8頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20238ProcessSystemPrinciple吸收過程概述吸收類型及操作假設(shè)（1）物理吸收：氣體各組分因在溶劑中溶解度的不同而被分離的吸收操作，稱～。物理吸收和化學(xué)吸收：例：（2）化學(xué)吸收：利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的吸收操作，稱～。吸收操作假設(shè)：（1）氣體混合物中只有一個組分溶于溶劑，其余組分在溶劑中的溶解度極低而可忽略不計，視為惰性氣體。（2）溶劑的蒸汽壓很低，其揮發(fā)損失可以忽略。即：氣相中僅包含一個惰性組分和一個可溶解組分；液相中則包含著可溶解組分（溶質(zhì)）和溶劑。第9頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/20239ProcessSystemPrinciple氣液相平衡理論平衡溶解度平衡溶解度的概念：平衡溶解度曲線：溶質(zhì)Ａ與溶劑接觸，在進(jìn)行溶解的過程中，隨著溶質(zhì)在溶液中濃度C1的逐漸提高，傳質(zhì)速率將逐漸減慢，最后降到零，C1達(dá)到一最大限度Ｈ。這時稱氣液達(dá)到了平衡，Ｈ稱為平衡溶解度。簡稱為溶解度。溶解度隨溫度和溶質(zhì)氣體的分壓不同而不同，平衡時溶質(zhì)在氣相中的分壓稱為平衡分壓Ｐe。溶質(zhì)組分在兩相中的組成服從相平衡關(guān)系。平衡分壓Ｐe與溶解度間的關(guān)系如圖5-3、圖5-4等的曲線所示，這些曲線稱為溶解度曲線。第10頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202310ProcessSystemPrinciple

氣液相平衡理論平衡溶解度圖5-3氨在水中的平衡溶解度圖5-4SO2在水中的平衡溶解度第11頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202311ProcessSystemPrinciple氣液相平衡理論平衡溶解度亨利定律：當(dāng)總壓不高（一般小于５×105N·Cm-2)時，在一定溫度下，稀溶液上方溶質(zhì)的平衡分壓與其在液相中的濃度之間存在著如下的關(guān)系：Pe=E·X式中：Pe---溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓,KN/m2

X---溶質(zhì)在液相中的摩爾分率E---享利系數(shù)，kN/m2

亨利定律的其它表示方法：Pe=H·C式中：C---液相中溶質(zhì)的摩爾濃度,Kmol/m3;H---溶解度系數(shù),m·kN/kmol;第12頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202312ProcessSystemPrinciple氣液相平衡理論平衡溶解度ye==m·x設(shè)：P---總壓；CM---液相總濃度。所以享利系數(shù)E、H、m之間的關(guān)系為：式中：ye---溶質(zhì)在氣相的摩爾分率；m---相平衡常數(shù)，無因次。則：第13頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202313ProcessSystemPrinciple

氣液相平衡理論相平衡關(guān)系的應(yīng)用判斷傳質(zhì)過程進(jìn)行的方向：設(shè)101.3kpa、20℃下，稀氨在水中的相平衡方程：ye==0.94x圖5-5判斷吸收過程的方向第14頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202314ProcessSystemPrinciple

氣液相平衡理論相平衡關(guān)系的應(yīng)用指明過程的極限：圖5-6指明吸收過程的極限第15頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202315ProcessSystemPrinciple氣液相平衡理論相平衡關(guān)系的應(yīng)用計算過程的推動力：圖5-7計算吸收過程的推動力第16頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202316ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程相際傳質(zhì)過程的步驟：吸收過程涉及兩相間的物質(zhì)傳遞。傳遞過程包括三個步驟：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。物質(zhì)傳遞機理：①分子擴散：濃度差。②對流傳質(zhì)：流體的宏觀運動。第17頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202317ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散主要討論雙組分混合物的分子擴散。式中：JA----擴散速率，kmol/（m2·s）dCA/dz----擴散方向上的濃度梯度，kmol/（m3·m）DAB----擴散系數(shù)，m2/s（1）費克定律：恒溫恒壓條件下：又：所以：第18頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202318ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散由費克定律可知：對于雙組分混合物：則：（2）分子擴散與主體流動：圖5-8分子擴散---主體、界面A組分濃度。所以：或第19頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202319ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散

等分子擴散：在擴散方向上沒有流體的宏觀流動，即通過斷面PQ的凈物質(zhì)量為零。實際吸收過程：假設(shè)B物質(zhì)為惰性物質(zhì)，則A物質(zhì)被吸收，B物質(zhì)被阻隔，氣體主體與界面有微壓差，造成主體流動現(xiàn)象，吸收過程為分子A單向擴散，而非等分子擴散。（3）分子擴散速率方程：通過任一與氣液界面平行的靜止平面PQ，一般存在著三個物流：兩個擴散流JA、JB，及一個主體流動NM。參見圖5-9所示。第20頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202320ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散圖5-9主體流動與擴散流凈物流N（kmol/m2·s）：因為：所以：稱該式為組分A的分子擴散速率方程。第21頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202321ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散等分子擴散速率的積分式：因為：所以：積分得：對于理想氣體：則：圖5-10等分子擴散第22頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202322ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散單向擴散速率的積分式：在吸收過程中：則：積分得：式中：圖5-11單項擴散第23頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202323ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論分子擴散（4）擴散系數(shù)：式中：D---氣體的擴散系數(shù)，cm2/s；T---絕對溫度，K；MA、MB---組分A、B的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；P---總壓，kpa；TCA、TCB---組分A、B的臨界溫度，K；VCA、VCB---組分A、B的臨界體積，cm3/mol。組分在氣體中的擴散系數(shù)：第24頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202324ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論分子擴散

組分在液體中的擴散系數(shù)：式中：DAB---組分A的擴散系數(shù)，cm2/s；T---絕對溫度，K；μ---溶劑粘度，mPa·s；MB---溶劑B的摩爾質(zhì)量，kg/mol；VA---組分A在常沸點下的摩爾體積，cm3/mol。擴散組分為低摩爾質(zhì)量的非電解質(zhì)，在稀溶液中：第25頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202325ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論對流擴散對流對傳質(zhì)的貢獻(xiàn)：圖5-12MN截面上可溶組分的濃度分布1－靜止流體；2－滯流；3－湍流流動流體與相界面之間的物質(zhì)傳遞稱為對流傳質(zhì)。參見圖5-12所示。第26頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202326ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論對流擴散對流傳質(zhì)速率：對流傳質(zhì)現(xiàn)象復(fù)雜，傳質(zhì)速率難以解析求得，必須依靠實驗測得。氣相與界面的傳質(zhì)速率式可寫成：式中：p、pi--溶質(zhì)A在氣相主體與界面處的分壓，kPa；y、yi--溶質(zhì)A在氣相主體與界面處的摩爾分?jǐn)?shù)；kG--以分壓差表示推動力的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(s·m2·kPa)ky--以摩爾分?jǐn)?shù)差表示推動力的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(s·m2)第27頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202327ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論對流擴散液相與界面的傳質(zhì)速率式可寫成：式中：c、ci--溶質(zhì)A的主體濃度和界面濃度，kmol/m3；x、xi--溶質(zhì)A在主體與界面處的摩爾分?jǐn)?shù)；kL--以濃度差表示推動力的液相傳質(zhì)系數(shù)，m/s；kx--以摩爾分?jǐn)?shù)差表示推動力的液相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(s·m2)比較前幾個式子，可得：第28頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202328ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論對流擴散傳質(zhì)系數(shù)的無因次關(guān)聯(lián)式：影響因素：流體密度ρ（kg/m3）；流體粘度μ（Pa·s）；流體速度u（m/s）；定性尺寸d（m）；對流傳質(zhì)系數(shù)k（氣相或液相均以濃度差Δc為推動力）（m/s）。擴散系數(shù)D（m2/s）；待求函數(shù)為：傳質(zhì)系數(shù)無因次化為：第29頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202329ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論對流擴散Schmidtnumber：Sherwoodnumber：Reynlodsnumber：當(dāng)氣體或液體在降膜吸收器內(nèi)作湍流流動，Re>2100，Sc=0.6～3000時，實驗獲得的結(jié)果為：第30頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202330ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論對流傳質(zhì)理論有效膜理論：圖5-13有效膜理論②全部傳質(zhì)阻力集中與該兩層靜止膜中；③膜中的傳質(zhì)是定態(tài)的分子擴散。①氣液界面兩側(cè)各存在一層靜止的氣膜和液膜，其厚度為δG和δL；簡化假設(shè)：第31頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202331ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論對流傳質(zhì)理論式中：DG、DL---分別為溶質(zhì)組分在氣膜與液膜中的擴散系數(shù)；（P/PBm）---氣相擴散中的漂流因子，也可寫成1/yBm或1/（1-y）m，（1-y）m為惰性組分在氣相主體和界面上的對數(shù)平均濃度；（CM/CBm）---液相擴散中的漂流因子，也可寫成1/xBm或1/（1-x）m

（1-x）m為液相惰性組分在液相主體和界面上的對數(shù)平均濃度；因此：第32頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202332ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論對流傳質(zhì)理論溶質(zhì)滲透理論：②在τ0時間內(nèi)，液相中發(fā)生的不再是定態(tài)的擴散過程。傳質(zhì)過程簡化：①液體在下流過程中每隔一定時間τ0發(fā)生一次完全混合，使液體的濃度均勻化。圖5-14溶質(zhì)在液相中的濃度分布傳質(zhì)系數(shù)的理論計算式為：第33頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202333ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論對流傳質(zhì)理論

表面更新理論：

主要內(nèi)容：S--單位時間內(nèi)表面被更新的百分率，或稱為更新頻率。①液體在下流過程中表面不斷更新，即不斷有液體從主體轉(zhuǎn)為界面而暴露于氣相中。②通過表面更新，深處的液體就能直接與氣體接觸以接受溶質(zhì)。傳質(zhì)系數(shù)的理論計算式為：溶質(zhì)滲透理論與表面更新理論的基本區(qū)別在于前者假定表面更新過程是每隔τ0時間周期性地發(fā)生一次，而后者則認(rèn)為更新是隨時進(jìn)行的過程。第34頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202334ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程吸收過程的相際傳質(zhì)是由氣相與界面的對流傳質(zhì)、界面上溶質(zhì)組分的溶解、液相與界面的對流傳質(zhì)三個過程串聯(lián)而成。圖5-15相際傳質(zhì)第35頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202335ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程（1）相際傳質(zhì)過程的速率方程：氣相傳質(zhì)過程的速率方程：液相傳質(zhì)過程的速率方程：界面上氣體的溶解沒有阻力，則界面上氣液兩相組成服從相平衡方程：對稀溶液，物系服從亨利定律：或在計算范圍內(nèi)，平衡線可近似作直線處理，即：第36頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202336ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程圖5-16主體含量與界面含量的圖示第37頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202337ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程傳質(zhì)速率可寫成推動力與阻力之比：將上式最右端分子、分母均乘以m，將推動力加和以及阻力加和即得：第38頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202338ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程又：所以：其中：Ky---

稱以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差（y-ye）為推動力的總傳熱系數(shù)，kmol/（s·m2）。同理：其中：Kx---

稱以液相摩爾分?jǐn)?shù)差（xe-x）為推動力的總傳熱系數(shù)，kmol/（s·m2）。第39頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202339ProcessSystemPrinciple

相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程其中：（2）傳質(zhì)速率方程的各種表達(dá)形式即：吸收方程為：解吸方程為：第40頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202340ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程（3）傳質(zhì)阻力的控制步驟

氣相阻力控制過程：當(dāng)則液相阻力控制過程：當(dāng)則例題：總壓為101.3kPa、溫度為303K下用水吸收混合氣中的氨，操作條件下的氣液平衡關(guān)系為y＝1.20x。已知氣相傳質(zhì)系數(shù)ky為5.31×104kmoI／(s·m2)，液相傳質(zhì)系數(shù)kx為5.33×103kmol／(s·m2)，并在塔的某一截面上測得氨的氣相摩爾分?jǐn)?shù)y為0.05，液相摩爾分?jǐn)?shù)x為0.012。試求該截面上的傳質(zhì)速率及氣液界面上兩相的摩爾分?jǐn)?shù)。第41頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202341ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程解：總傳質(zhì)系數(shù)：與實際液相組成成平衡的氣相組成為：傳質(zhì)速率為：聯(lián)立求解以下兩式：第42頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202342ProcessSystemPrinciple相際傳質(zhì)理論相際傳質(zhì)過程求出界面上兩項含量為：氣相傳質(zhì)阻力占總阻力的比例為：第43頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202343ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收過程的數(shù)學(xué)描述圖5-17吸收塔內(nèi)兩項含量的變化圖5-17為定態(tài)操作的填料吸收塔。其橫截面面積為A，單位體積內(nèi)具有的有效表面（吸收）為α（m2/m3）?；旌蠚怏w自下而上流動，流率G（kmol/(s·m2)）；吸收劑自上而下流動，流率L（kmol/(s·m2)）。①溶質(zhì)氣相含量小于5％～10％；②G、L為常量；③吸收過程是等溫的；（1）低含量氣體吸收的特點：第44頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202344ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收過程的數(shù)學(xué)描述（2）物料衡算的微分表達(dá)式：

對于氣相：又：則：設(shè)α為單位容積具有的有效相際傳質(zhì)面積，m2/m3。對微元塔段dh作物料衡算，并忽略微元塔段兩端面軸向的分子擴散。對于液相：對于兩相：④傳質(zhì)系數(shù)為常量。第45頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202345ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收過程的數(shù)學(xué)描述（4）填料塔高度計算：（3）全塔物料衡算：和（5）傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度：對于③式，令：則：同理：則：對①、②兩式分別積分，得：第46頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202346ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收過程的數(shù)學(xué)描述說明：NOG、NOL分別是以（y-ye）、（xe-x）為推動力的傳質(zhì)單元數(shù)，無因次；傳質(zhì)單元數(shù)只與物質(zhì)的相平衡以及進(jìn)、出口的含量條件有關(guān)，其大小反映了分離任務(wù)的難易程度，其數(shù)值大，則表明吸收劑性能差，或表明分離要求過高。HOG、HOL分別是以（y-ye）、（xe-x）為推動力的傳質(zhì)單元高度，m。傳質(zhì)單元高度與設(shè)備的型式和設(shè)備中的操作條件有關(guān)，其值表示完成一個傳質(zhì)單元所需的塔高，是吸收設(shè)備效能高低的反映。傳質(zhì)單元數(shù)計算方法一般有以下幾種：對數(shù)平均推動力法、吸收因數(shù)法、圖解法以及數(shù)值積分法等等。第47頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202347ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收過程的數(shù)學(xué)描述傳質(zhì)單元高度的計算參見“氣液傳質(zhì)設(shè)備”一章。傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度的各種計算方法參見下表：第48頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202348ProcessSystemPrinciple吸收過程計算傳質(zhì)單元數(shù)計算方法（1）操作線與推動力的變化規(guī)律：圖5-18逆流吸收的操作線第49頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202349ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算傳質(zhì)單元數(shù)計算方法對圖5-18（a），從塔任意界面到塔頂做物料衡算，得：或：該方程即為圖5-18（b）中的直線AB，該直線稱為吸收的操作線。其斜率L/G稱為吸收操作的液氣比。若平衡線為直線，則推動力△y或△x相對于y和x的變化率為常數(shù)。即：第50頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202350ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算傳質(zhì)單元數(shù)計算方法（2）平衡線為直線的對數(shù)平均推動力法：其中：即：同理：對于③、④式進(jìn)行積分，并將⑤、⑥代入其中，得：第51頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202351ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算傳質(zhì)單元數(shù)計算方法其中：即：（3）吸收因數(shù)法：直接積分。若相平衡服從亨利定律，則積分結(jié)果為：式中：1/A=mG/L---稱解吸因數(shù)；A---吸收因數(shù)。將相平衡關(guān)系、操作線方程，代入下式：第52頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202352ProcessSystemPrinciple吸收過程計算傳質(zhì)單元數(shù)計算方法該式包含：（1）NOG（2）1/A=mG/L（3）圖5-19傳質(zhì)單元數(shù)三者之間的關(guān)系如圖5-19所示。第53頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202353ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算Ⅲ、吸收過程基本方程：

Ⅰ、全塔物料衡算式：計算用基本公式：

Ⅱ、相平衡方程式：第54頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202354ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算（1）設(shè)計型命題：

設(shè)計要求：計算達(dá)到指定的分離要求所需要的塔高。給定條件：進(jìn)口氣體的溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)y1、氣體的處理量G、相平衡關(guān)系以及分離要求。分離要求：①氣相出口濃度y2；②溶質(zhì)回收率η：式中：G1與G2為氣體進(jìn)、出口流率。第55頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202355ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算對于低含量氣體，G1＝G2＝G。于是有：或為計算塔高H，必須知道總傳質(zhì)系數(shù)Kyα或Kxα以及HOG、HOL等，所以設(shè)汁者必須面臨一系列條件的選擇。（2）條件選擇：

流體流向選擇：微分接觸的吸收塔內(nèi)，氣、液兩相可以作逆流也可作并流流動。取圖5-19所示的塔段為控制體作物料衡算，可得并流時的操作線方程：第56頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202356ProcessSystemPrinciple吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算圖5-20并流吸收的操作線一般選擇逆流吸收操作。第57頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202357ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算吸收劑進(jìn)口含量選擇及其最高允許含量：圖5-21吸收劑進(jìn)口含量的上限吸收劑進(jìn)口含量過高，吸收過程的推動力減小，所需的吸收塔高度增加；吸收劑進(jìn)口含量過底，吸收劑再生過程要求過高，再生設(shè)備和費用加大；技術(shù)上：x2<x2e；x2max=x2e第58頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202358ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算吸收劑用量的選擇和最小液氣比：圖5-22最小液氣比第59頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202359ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算吸收劑用量即液氣比愈大，出口含量x1愈小。例題：在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨—空氣混合氣中的氨，混合氣流量為0.025kmol/s，混合氣入塔含氨摩爾分?jǐn)?shù)為0.02，出塔含氨摩爾分?jǐn)?shù)為0.001。吸收塔操作時的總壓為101.3kPa，溫度為293K，在操作濃度范圍內(nèi)，氨水系統(tǒng)的平衡方程為y＝1.2x，總傳質(zhì)系數(shù)Kyα為0.0522kmol/(s·m2)。若塔徑為1m，實際液氣比為最小液氣比的1.2倍，所需塔高為多少?一般而言，第60頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202360ProcessSystemPrinciple吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算解：最小液氣比：實際液氣比：液相出口摩爾分?jǐn)?shù)：平均推動力：第61頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202361ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算氣相流率：傳質(zhì)單元高度：傳質(zhì)單元數(shù)：所需塔高：第62頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202362ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算解吸塔的最小氣液比：圖5－23解吸的操作線和最小氣液比第63頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202363ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算例題：含苯摩爾分?jǐn)?shù)為0.02的煤氣用平均相對分子質(zhì)量為260的洗油在一填料塔中作逆流吸收，以回收其中95％的苯，煤氣的流量為1200kmol/h。塔頂進(jìn)入的洗油中含苯摩爾分?jǐn)?shù)為0.005，洗油的流率為最小用量的1.3倍。吸收塔在101.3kPa、27℃下操作，此時氣液平衡關(guān)系為y=0.125x。富油由吸收塔底出口經(jīng)加熱后被送入解吸塔塔頂，在解吸塔底送入過熱蒸汽使洗油脫苯。脫苯后的貧油由解吸塔底排出被冷卻至27℃再進(jìn)入吸收塔使用，水蒸氣用量取最小用量的1.2倍。解吸塔在101.3kPa、120℃下操作，此時氣液平衡關(guān)系為y=3.16x。求洗油的循環(huán)流率和解吸時的過熱蒸汽耗量。第64頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202364ProcessSystemPrinciple吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算計算用圖第65頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202365ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算解：（1）吸收塔吸收塔出口煤氣中含苯摩爾分?jǐn)?shù)為：洗油在吸收塔底的最大摩爾分?jǐn)?shù)為：吸收塔的最小液氣比：實際液氣比：第66頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202366ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算煤氣量：洗油循環(huán)量：洗油出塔摩爾分?jǐn)?shù)為：（2）解吸塔因過熱水蒸汽中不含苯，解吸塔頂氣相中苯的最大含量為：第67頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202367ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的設(shè)計型計算解吸塔的最小氣液比：操作氣液比：過熱蒸汽用量：或：第68頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202368ProcessSystemPrinciple吸收過程計算吸收塔的操作型計算（1）操作型計算命題：Ⅰ、第一類：Ⅱ、第二類：計算目的：氣、液兩相的出口含量。

給定條件：吸收塔的高度及其他有關(guān)尺寸，氣液兩相的流量、進(jìn)口含量、平衡關(guān)系及流動方式，兩相總傳質(zhì)系數(shù)Kyα或Kxα。計算目的：吸收劑的用量及其出口含量。給定條件：吸收塔高度及其他有關(guān)尺寸，氣體的流量及進(jìn)、出口含量、吸收液的進(jìn)口含量，氣液兩相的平衡關(guān)系及流動方式，兩相總傳質(zhì)系數(shù)Kyα或Kxα。第69頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202369ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的操作型計算（2）操作型計算方法：計算用基本公式：Ⅲ、吸收過程基本方程：無論是哪一類操作型計算，一般均需要使用試差或迭代方法進(jìn)行計算。Ⅰ、全塔物料衡算式：Ⅱ、相平衡方程：第70頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月8/22/202370ProcessSystemPrinciple

吸收過程計算吸收塔的操作型計算例：氣體處理量的變化對吸收操作的影響。