吸收過程及設(shè)備的選擇與操作

5.1概述5.1.1化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過程

5.1.2相組成表示法

5.1.3氣體吸收過程5.1.1化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過程傳質(zhì)分離過程：依靠物質(zhì)從一相到另一相傳遞過程，叫傳質(zhì)分離過程。傳質(zhì)分離依據(jù)：依據(jù)混合物中各組分在兩相間平衡分配不同。（1）氣體吸收

選擇一定的溶劑（外界引入第二相）造成兩相，處理氣體混合物。

（2）液體蒸餾

對于液體混合物加熱，使混合物內(nèi)部造成兩相，利用不同組分揮發(fā)性的差異，使得液體混合物得以分離。（3）固體干燥

對含一定濕分的固體提供一定的熱量，使溶劑汽化，利用濕分壓差，使?jié)穹謴墓腆w表面或內(nèi)部轉(zhuǎn)移到氣相，從而將含濕分的固體物料得以凈化。5.1.2相組成表示法一、質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：在混合物中某組分的質(zhì)量占混合物總質(zhì)量的分?jǐn)?shù)。摩爾分?jǐn)?shù)：在混合物中某組分的摩爾數(shù)占混合物總摩爾數(shù)的分?jǐn)?shù)。氣相：液相：質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系：二、質(zhì)量比與摩爾比質(zhì)量比：混合物中某組分A的質(zhì)量與惰性組分B（不參加傳質(zhì)的組分）的質(zhì)量之比。摩爾比：混合物中某組分的摩爾數(shù)與惰性組分摩爾數(shù)之比。氣相：液相：質(zhì)量分?jǐn)?shù)與質(zhì)量比的關(guān)系：摩爾分?jǐn)?shù)與摩爾比的關(guān)系：三、質(zhì)量濃度與摩爾濃度質(zhì)量濃度：單位體積混合物中某組分的質(zhì)量。摩爾濃度：單位體積混合物中某組分的摩爾數(shù)。質(zhì)量濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系：摩爾濃度與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系：c—混合物在液相中的總摩爾濃度，kmol/m3；

—混合物液相的密度，kg/m3。四、氣體總壓與理想氣體中組分的分壓總壓與某組分分壓之間的關(guān)系:摩爾比與分壓之間的關(guān)系:摩爾濃度與分壓之間的關(guān)系:pA=pyA5.1.3氣體吸收過程一、氣體吸收的目的1.分離混合氣體以獲得一定的組分;2.除去有害組分以凈化或精制氣體;3.制備某種氣體的溶液;4.工業(yè)廢氣的治理。二、吸收的依據(jù)混合物各組分在某種溶劑中溶解度的差異。三、吸收過程及設(shè)備四、吸收流程吸收與解吸流程含苯煤氣脫苯煤氣洗油苯水過熱蒸汽加熱器冷卻器五、吸收分類1.物理吸收和化學(xué)吸收；2.單組分吸收和多組分吸收；3.等溫吸收和非等溫吸收；3.高濃度吸收和低濃度吸收。選擇原則：經(jīng)濟(jì)、合理。六、吸收劑的選擇要求1.溶解度大；2.選擇性高；3.再生容易；4.揮發(fā)性??；5.黏度低；6.化學(xué)穩(wěn)定性高；7.腐蝕性低；8.無毒、無害、價廉等。5.2氣液平衡5.2.1氣液相平衡關(guān)系5.2.2相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用5.2.1氣液相平衡關(guān)系一、溶解度曲線平衡狀態(tài)：一定壓力和溫度，一定量的吸收劑與混合氣體充分接觸，氣相中的溶質(zhì)向溶劑中轉(zhuǎn)移，長期充分接觸后，液相中溶質(zhì)組分的濃度不再增加，此時，氣液兩相達(dá)到平衡。飽和濃度：平衡時溶質(zhì)在液相中的濃度。平衡分壓：平衡時氣相中溶質(zhì)的分壓。相律分析：

F＝C－

＋2=3－2+2=3當(dāng)壓力不太高、溫度一定時

p*A

=f1（x）y*=f2（x）

p*A

=f3（cA）氨在水中的溶解度液相中氨的摩爾數(shù)氣相中氨的分壓60℃50℃40℃30℃20℃下SO2在水中的溶解度101.3kPa202.6kPaxyt=293KCO2NH310ncA,kmol/m3pA,kPa幾種氣體在水中的溶解度曲線討論：（2）溫度和y一定，總壓增加，在同一溶劑中，溶質(zhì)的溶解度x隨之增加，有利于吸收。（1）p、y一定，溫度下降，在同一溶劑中，溶質(zhì)的溶解度x隨之增加，有利于吸收。（3）相同的總壓及摩爾分?jǐn)?shù)，

cO2

<cCO2

<cSO2

<cNH3

氧氣為難溶氣體，氨氣為易溶氣體二、亨利定律1.亨利定律內(nèi)容總壓不高時，在一定溫度下，稀溶液上方氣相中溶質(zhì)的平衡分壓與溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，其比例系數(shù)為亨利系數(shù)。

——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——亨利常數(shù)，單位同壓強(qiáng)單位。討論：1）E的影響因素：溶質(zhì)、溶劑、T。物系一定，2）E大，溶解度小，難溶氣體

E小，溶解度大，易溶氣體3）E的來源：實(shí)驗測得；查手冊（1）2.亨利定律其他形式H——溶解度系數(shù)，kmol/（m3·kPa）cA——摩爾濃度，kmol/m3；

H與E的關(guān)系：H的討論：1）H大，溶解度大，易溶氣體2）p對H影響小，（2）

m——相平衡常數(shù)，無因次。m與E的關(guān)系：m的討論：1）m大，溶解度小，難溶氣體2）（3）5.2.2相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用一、判斷過程進(jìn)行的方向y

y*或x*

>x或

A由氣相向液相傳質(zhì)，吸收過程平衡狀態(tài)A由液相向氣相傳質(zhì)，解吸過程吸收過程：y·Pyx··ABCxy*y*y二、指明過程進(jìn)行的極限過程極限：相平衡1.逆流吸收，塔高無限2.逆流吸收，塔高無限V，y2V，y1L，x2L，x1三、確定過程的推動力1.吸收過程推動力的表達(dá)式、y-

y*、x*

-x、2.在X～Y圖上·APYY*XX*、Y-

Y*【例5-1】某系統(tǒng)溫度為10℃，總壓101.3kPa，試求此條件下在與空氣充分接觸后的水中，每立方米水溶解了多少克氧氣？=101.3×0.21=21.27kPa查得10℃時，氧氣在水中的亨利系數(shù)E為1×106kPa。3.57×10-4kmol/m3

W=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3CA=HpA*【例5-2】在總壓101.3kPa，溫度30℃的條件下,SO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.3的混合氣體與SO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.01的水溶液相接觸，試問：（1）SO2的傳質(zhì)方向；（2）其他條件不變，溫度降到0℃時SO2的傳質(zhì)方向；（3）其他條件不變，總壓提高到202.6kPa時SO2的傳質(zhì)方向，并計算以液相摩爾分?jǐn)?shù)差及氣相摩爾數(shù)差表示的傳質(zhì)推動力。5.3.1分子擴(kuò)散5.3.2單相分子擴(kuò)散5.3.3單相對流傳質(zhì)5.3.4界面上的濃度5.3分子擴(kuò)散與單相傳質(zhì)吸收過程：

（1）A由氣相主體到相界面，氣相內(nèi)傳遞；（2）A在相界面上溶解，溶解過程；（3）A自相界面到液相主體，液相內(nèi)傳遞。單相內(nèi)傳遞方式：分子擴(kuò)散；對流擴(kuò)散分子擴(kuò)散現(xiàn)象：一、分子擴(kuò)散與菲克定律5.3.1分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散：在靜止或滯流流體內(nèi)部，若某一組分存在濃度差，則因分子無規(guī)則的熱運(yùn)動使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處，這種現(xiàn)象稱為分子擴(kuò)散。擴(kuò)散通量：單位時間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積擴(kuò)散的物質(zhì)量，以J表示，kmol/(m2·s)。菲克定律：溫度、總壓一定，組分A在擴(kuò)散方向上任一點(diǎn)處的擴(kuò)散通量與該處A的濃度梯度成正比。JA——組分A擴(kuò)散速率(擴(kuò)散通量)，kmol/（m2·s）；——組分A在擴(kuò)散方向z上的濃度梯度(kmol/m3)/m；

DAB——組分A在B組分中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。負(fù)號：表示擴(kuò)散方向與濃度梯度方向相反，擴(kuò)散沿著濃度降低的方向進(jìn)行理想氣體：=5.3.2單相分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散兩種形式：等摩爾反向擴(kuò)散，單向擴(kuò)散。一、等摩爾反向擴(kuò)散及速率方程

1.等摩爾反向擴(kuò)散JAJBTppA2pB2TppA1pB112等摩爾反向擴(kuò)散：任一截面處兩個組分的擴(kuò)散速率大小相等，方向相反。

總壓一定=

JA=－JB

DAB=DBA=D2.等分摩爾反向擴(kuò)散傳質(zhì)速率方程傳質(zhì)速率定義：任一固定的空間位置上，單位時間內(nèi)通過單位面積的物質(zhì)量，記作N,kmol/(m2·s)。NA=氣相：NA=液相：3.討論（1）（2）組分的濃度與擴(kuò)散距離z成直線關(guān)系。ppB1pA1pA2pB2擴(kuò)散距離z0zp（3）等摩爾反向擴(kuò)散發(fā)生在蒸餾過程中。二、單向擴(kuò)散及速率方程1.總體流動：因溶質(zhì)Ａ擴(kuò)散到界面溶解于溶劑中，造成界面與主體的微小壓差，使得混合物向界面處的流動。12JAJBNMcA/cNMcB/c總體流動NMNA2.總體流動的特點(diǎn)：（1）因分子本身擴(kuò)散引起的宏觀流動。（2）A、B在總體流動中方向相同，流動速度正比于摩爾分?jǐn)?shù)。3.單向擴(kuò)散傳質(zhì)速率方程——微分式在氣相擴(kuò)散——積分式——積分式——積分式液相：4.討論（1）組分A的濃度與擴(kuò)散距離z為指數(shù)關(guān)系（2）、——漂流因數(shù)，無因次漂流因數(shù)意義：其大小反映了總體流動對傳質(zhì)速率的影響程度，其值為總體流動使傳質(zhì)速率較單純分子擴(kuò)散增大的倍數(shù)。（3）單向擴(kuò)散體現(xiàn)在吸收過程中。三、擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)的意義：單位濃度梯度下的擴(kuò)散通量，反映某組分在一定介質(zhì)中的擴(kuò)散能力，是物質(zhì)特性常數(shù)之一；D，m2/s。D的影響因素：A、B、T、p、濃度D的來源：查手冊；半經(jīng)驗公式；測定1.氣相中的D范圍：10-5～10-4m2/s經(jīng)驗公式2.液相中的D范圍：10-10～10-9m2/s【例5-3】有一直立的玻璃管，底端封死，內(nèi)充丙酮，液面距上端管口11mm，上端有一股空氣通過，5小時后，管內(nèi)液面降到距管口20.5mm，管內(nèi)液體溫度保持293K，大氣壓為100kPa，此條件下，丙酮的飽和蒸氣壓為24kPa。求丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)。z空氣丙酮5.3.3單相對流傳質(zhì)一、渦流擴(kuò)散渦流擴(kuò)散：流體作湍流運(yùn)動時，若流體內(nèi)部存在濃度梯度，流體質(zhì)點(diǎn)便會靠質(zhì)點(diǎn)的無規(guī)則運(yùn)動，相互碰撞和混合，組分從高濃度向低濃度方向傳遞，這種現(xiàn)象稱為渦流擴(kuò)散?！獪u流擴(kuò)散速率，kmol/(m2·s)；——渦流擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。注意：渦流擴(kuò)散系數(shù)與分子擴(kuò)散系數(shù)不同，不是物性常數(shù)，其值與流體流動狀態(tài)及所處的位置有關(guān)?？倲U(kuò)散通量：TTWtWt熱流體冷流體

T

tpApAicAicA氣相液相

G

LE二、有效膜模型1.單相內(nèi)對流傳質(zhì)過程（1）靠近相界面處層流內(nèi)層：傳質(zhì)機(jī)理僅為分子擴(kuò)散，溶質(zhì)A的濃度梯度較大，pA隨z的變化較陡。（2）湍流主體：渦流擴(kuò)散遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子擴(kuò)散，溶質(zhì)濃度均一化，pA隨z的變化近似為水平線。（3）過渡區(qū)：分子擴(kuò)散+渦流擴(kuò)散，pA隨z的變化逐漸平緩。2.有效膜模型單相對流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力全部集中在一層虛擬的膜層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴(kuò)散。三、單相對流傳質(zhì)速率方程1.氣相對流傳質(zhì)速率方程有效膜厚δG由層流內(nèi)層濃度梯度線延長線與流體主體濃度線相交于一點(diǎn)E，則厚度δG為E到相界面的垂直距離?！苑謮翰畋硎就苿恿Φ臍庀鄠髻|(zhì)分系數(shù)，kmol/(m2·s·kPa）。=傳質(zhì)系數(shù)×吸收的推動力氣相對流傳質(zhì)速率方程有以下幾種形式：——以氣相摩爾分率表示推動力的氣相傳質(zhì)分系數(shù)，kmol/（m2·s）；

——以氣相摩爾比差表示推動力的氣相傳質(zhì)系數(shù)，

kmol/（m2·s）；

各氣相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系：帶入上式與比較2.液相對流傳質(zhì)速率方程液相傳質(zhì)速率方程有以下幾種形式：kL——以液相組成摩爾濃度表示推動力的液相對流傳質(zhì)分系數(shù)，m／s；——以液相組成摩爾分率表示推動力的液相對流傳質(zhì)分系數(shù)，kmol/（m2·s）；液相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系：注意：對流傳質(zhì)系數(shù)=f(操作條件、流動狀態(tài)、物性）——以液相摩爾比差表示推動力的液相傳質(zhì)分系數(shù)，

kmol/（m2·s）

5.3.4界面上的濃度定態(tài)傳質(zhì)=f（cAi）、cAi

一、一般情況二、平衡關(guān)系滿足亨利定律、cAi

三、圖解I（pAi，cAi）操作點(diǎn)OI（界面）cA/kmol/m3cApA/kPa05.4對流傳質(zhì)5.4.1兩相對流傳質(zhì)模型5.4.2總傳質(zhì)速率方程5.4.3傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制5.4.1兩相對流傳質(zhì)模型相際對流傳質(zhì)三大模型：雙膜模型溶質(zhì)滲透模型表面更新模型一、雙膜模型pApAicAicA氣相液相

G

LE二、雙膜模型的基本論點(diǎn)（假設(shè)）

1.氣液兩相存在一個穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)存在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，A以分子擴(kuò)散方式通過氣膜和液膜。2.相界面處兩相達(dá)平衡，無擴(kuò)散阻力。3.有效膜以外主體中，充分湍動，溶質(zhì)主要以渦流擴(kuò)散的形式傳質(zhì)。雙膜模型也稱為雙膜阻力模型5.4.2總傳質(zhì)速率方程

一、用氣相組成表示吸收推動力——以氣相分壓差表示推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s·kPa）；——以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差表示推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s）；——以氣相摩爾比的差表示推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s）；二、用液相組成表示吸收推動力——以液相濃度差表示推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，m/s；——以液相摩爾分?jǐn)?shù)差表示推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s）；——以液相摩爾比的差表示推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s）；根據(jù)雙膜理論系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在計算范圍為直線三、總傳質(zhì)系數(shù)與單相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系同理：用類似的方法得到四、總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系

5.4.3傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制一、傳質(zhì)阻力相間傳質(zhì)總阻力=液相(膜)阻力+氣相(膜)阻力注意:傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)阻力與推動力一一對應(yīng)。二、傳質(zhì)速率的控制步驟1.氣膜控制氣膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在氣相，此吸收過程為氣相阻力控制（氣膜控制）。H較大，易溶氣體氣膜控制的特點(diǎn)：.pAGIpAicAcAi提高傳質(zhì)速率的措施：提高氣體流速；加強(qiáng)氣相湍流程度。2.液膜控制液膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在液相，此吸收過程為液相阻力控制（液膜控制）液膜控制的特點(diǎn)：H較小，難溶氣體.提高傳質(zhì)速率的措施：提高液體流速；加強(qiáng)液相湍流程度。同理：氣膜控制：液膜控制：m小，易溶氣體m大，難溶氣體【例5-4】110kPa下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨0.03摩爾分?jǐn)?shù)的氣體與氨濃度為1kmol/m3的氨水接觸，已知?dú)庀鄠髻|(zhì)系數(shù)kG=5×10-9kmol/(m2·s·Pa)，液相傳質(zhì)系數(shù)kL=1.5×10-4m/s，氨水的平衡關(guān)系可用亨利定律表示，H=7.3×10-4kmol/(m3·Pa)，試計算：（1）氣液界面上的兩相組成；（2）以分壓差和摩爾濃度差表示的總推動力、總傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)速率；（3）以摩爾分?jǐn)?shù)差表示總推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)；（4）氣膜與液膜阻力的相對大小。5.5吸收塔的計算5.5.1物料衡算與操作線方程5.5.2吸收劑用量的確定5.5.3填料層高度的計算5.5.4吸收塔的計算操作型：核算；操作條件與吸收結(jié)果的關(guān)系。計算依據(jù)：物料恒算；相平衡；吸收速率方程。吸收塔的計算內(nèi)容：設(shè)計型：流向、流程、吸收劑用量、吸收劑濃度、塔高、塔徑。5.5.1物料衡算與操作線方程一、物料衡算定態(tài)，假設(shè)S不揮發(fā)，B不溶于S全塔范圍內(nèi)，對A作物料衡算：VY1+LX2=VY2+LX1

V（Y1－Y2）=L（X1－X2）V，Y2V，Y1L，X2L，X2X1=X2＋V（Y1－Y2）/L二、操作線方程式及操作線1.逆流吸收V，Y2V，Y1L，X2L，X1V，YL，XVY+LX2=VY2+LXY2=Y1（1－

）

——A被吸收的百分?jǐn)?shù)，稱為回收率或吸收率。同理：逆流吸收操作線具有如下特點(diǎn)：XY1Y2X1X2ABY（3）操作線僅與液氣比、濃端及稀端組成有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、塔型及操作條件T、p無關(guān)。（2）操作線通過塔頂（稀端）A（X2，Y2）及塔底（濃端）B（X1，Y1）;（1）定態(tài)，L、V、Y1、X2恒定，操作線在X～Y

坐標(biāo)上為一直線，斜率為L/V。L/V為吸收操作的液氣比；（5）平衡線與操作線共同決定吸收推動力。操作線離平衡線愈遠(yuǎn)吸收的推動力愈大；（4）吸收操作線在平衡線的上方，解吸操作線在平衡線OE下方。XABYK.YXX*Y*2.并流吸收V，Y2V，Y1L，X2L，X1V，YL，XVY+LX=VY2+LX2Y1Y2X2X1ABXY逆流與并流的比較：1）逆流推動力均勻，且2）Y1大，逆流時Y1與X1在塔底相遇有利于提高X1；X2小，逆流時Y2與X2在塔頂相遇有利于降低Y2。逆流與并流操作線練習(xí)Y3X2X1Y1Y2X2Y2X3CDABY1Y2Y3X1X2X3CDAB5.5.2吸收劑用量的確定B1Y1Y2ABOEXYX2X1X*1P一、最小液氣比最小液氣比定義：針對一定的分離任務(wù)，操作條件和吸收物系一定，塔內(nèi)某截面吸收推動力為零，達(dá)到分離程度所需塔高無窮大時的液氣比。最小液氣比的計算1.平衡曲線一般情況X*1——與Y1相平衡的液相組成。平衡關(guān)系符合亨利定律時：2.平衡曲線為凸形曲線情況二、操作液氣比【例5-5】某礦石焙燒爐排出含SO2的混合氣體，除SO2外其余組分可看作惰性氣體。冷卻后送入填料吸收塔中，用清水洗滌以除去其中的SO2。吸收塔的操作溫度為20℃，壓力為101.3kPa?；旌蠚獾牧髁繛?000m3/h，其中含SO2體積百分?jǐn)?shù)為9%，要求SO2的回收率為90%。若吸收劑用量為理論最小用量的1.2倍，試計算：（1）吸收劑用量及塔底吸收液的組成X1；（2）當(dāng)用含SO20.0003（摩爾比）的水溶液作吸收劑時，保持二氧化硫回收率不變，吸收劑用量比原情況增加還是減少？塔底吸收液組成變?yōu)槎嗌?？已?01.3kPa，20℃條件下SO2在水中的平衡數(shù)據(jù)與Y1相平衡的液相組成=0.0032

5.5.3填料層高度的計算一、傳質(zhì)單元數(shù)法

1.塔高計算基本關(guān)系式單位時間，dZ內(nèi)吸收A的量：——塔截面積，m2;GA——A的流率，kmol/(m2·s)；G——混合氣體流率，kmol/(m2·s)；L——吸收劑流率，kmol/(m2·s)。ZYY+dYXX+dXZdZY2X2X1Y1a——單位體積填料的有效傳質(zhì)面積，m2。填料層高度同理：——?dú)庀嗫傮w積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

——液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3·s）

填料層高度可用下面的通式計算：Z=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)體積傳質(zhì)系數(shù)的物理意義：在單位推動力下，單位時間，單位體積填料層內(nèi)吸收的溶質(zhì)量。

2.傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度

以為例（1）傳質(zhì)單元數(shù)、—液相總傳質(zhì)單元高度、總傳質(zhì)單元數(shù)；——?dú)庀鄠髻|(zhì)單元高度、傳質(zhì)單元數(shù)；——液相傳質(zhì)單元高度、傳質(zhì)單元數(shù)?！?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度、總傳質(zhì)單元數(shù)；定義：氣相總傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)的意義：反映了取得一定吸收效果的難易程度。氣體流經(jīng)一段填料，溶質(zhì)組成變化（Y1－Y2）等于該段填料平均吸收推動力（Y－Y*）m時，該段填料為一個傳質(zhì)單元。（2）傳質(zhì)單元高度

定義：氣相總傳質(zhì)單元高度，m。

傳質(zhì)單元高度的意義:完成一個傳質(zhì)單元分離效果所需的填料層高度，反映了吸收設(shè)備效能的高低。傳質(zhì)單元高度影響因素：填料性能、流動狀況體積總傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的關(guān)系:

傳質(zhì)單元高度變化范圍：0.15～1.5m。各種傳質(zhì)單元高度之間的關(guān)系：設(shè)平衡線斜率為m

同理：比較上式：3、傳質(zhì)單元數(shù)的計算（1）對數(shù)平均推動力法氣液平衡線為直線操作線也為直線=Y－Y＊=AY+B

同理：注意：1）平均推動力法適用于平衡線為直線，逆流、并流吸收皆可。=

2）平衡線與操作線平行時，3）當(dāng)、時，對數(shù)平均推動力可用算術(shù)平均推動力。（2）吸收因數(shù)法平衡線為通過原點(diǎn)的直線，服從亨利定律

逆流為例：S——解吸因數(shù)（脫吸因數(shù)）討論：m、y1、X2、S一定時：

注意：圖的適用范圍為>20及S<0.75。

1）的意義：反映了A吸收率的高低。

2）參數(shù)S的意義：反映了吸收過程推動力的大小，其值為平衡線斜率與吸收操作線斜率的比值。

S范圍在0.7～0.83）4）——吸收因數(shù)（3）數(shù)值積分法平衡線為曲線時，圖解積分法步驟如下：1）操作線上任取一點(diǎn)（X,Y），其推動力為(Y-Y*)。2）系列Y～作圖得曲線。3）積分計算Y2至Y1范圍內(nèi)的陰影面積。Y1Y2oE二、等板高度法理論級:不平衡的氣液兩相在一段填料層內(nèi)相互接觸，離開該段填料的氣液兩相達(dá)到相平衡，此段填料為一個理論級。Z=HETP×NT

NT——完成分離任務(wù)，所需的理論級數(shù)；HETP——等板高度。等板高度：分離效果達(dá)到一個理論級所需的填料層高度。5.5.4

吸收塔的計算命題：物系、操作條件一定，計算達(dá)到指定分離要求所需塔高。分離要求：殘余濃度Y2或溶質(zhì)的回收率

一、設(shè)計型1.流向的選擇

逆流特點(diǎn)：1)逆流推動力大，傳質(zhì)速率快；2）吸收液的濃度高；3）溶質(zhì)的吸收率高；4）液體受到上升氣體的曳力，限制了液體流量和氣體流量。2、吸收劑進(jìn)口濃度的選擇及其最高允許濃度3、吸收劑流量的確定【例5-6】空氣中含丙酮2%（體積百分?jǐn)?shù)）的混合氣以0.024kmol/(m2·s)的流率進(jìn)入一填料塔，今用流率為0.065kmol/(m2·s)的清水逆流吸收混合氣中的丙酮，要求丙酮的回收率為98.8%。已知操作壓力為100kPa，操作溫度下的亨利系數(shù)為177kPa，氣相總體積吸收系數(shù)為0.0231kmol/(m3·s)，試用解吸因數(shù)法求填料層高度?！纠?-7】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1.4倍，操作溫度（293K）下的氣液相平衡關(guān)系為Y*=0.75X，氣相總體積吸收系數(shù)為0.088kmol/(m3·s)，試求（1）每小時用水量；（2）用平均推動力法求出所需填料層高度。

二、吸收塔的操作型計算命題：塔高一定時，吸收操作條件與吸收效果間的分析和計算;吸收塔的核算。

1.定性分析【例5-8】在一填料塔中用清水吸收氨－空氣中的低濃氨氣，若清水量適量加大，其余操作條件不變，則Y2、X1何變化？（已知體積傳質(zhì)系數(shù)隨流量變化關(guān)系為）

定性分析步驟：1）根據(jù)條件確定HOG、S；2）利用Z=NOG·HOG，確定的變化;

3）采用吸收因數(shù)法確定Y2的變化;4）利用全塔物料衡算分析X1變化。

2.定量計算問題：吸收溫度降低，Y2、X1、吸收操作線如何變化？

X2降低，Y2、X1

、吸收操作線如何變化？吸收壓力提高，Y2、X1、吸收操作線如何變化？【例5-9】某填料吸收塔在101.3kPa，293K下用清水逆流吸收丙酮—空氣混合氣中的丙酮，操作液氣比為2.0，丙酮的回收率為95%。已知該吸收為低濃度吸收，操作條件下氣液平衡關(guān)系為，吸收過程為氣膜控制，氣相總體積吸收系數(shù)與氣體流率的0.8次方成正比。（塔截面積為1㎡）（1）若氣體流量增加15%，而液體流量及氣、液進(jìn)口組成不變，試求丙酮的回收率有何變化？（2）若丙酮回收率由95%提高到98%，而氣體流量，