吸收专题操作型问题的讨论.ppt
8.4 低浓度气体吸收的计算低浓度气体吸收的计算计算项目主要有：计算项目主要有：（1）吸收剂用量，出塔浓度；）吸收剂用量，出塔浓度；（2）塔的主要工艺尺寸；）塔的主要工艺尺寸；填料层高度填料层高度H或塔板数或塔板数N；（3）塔径）塔径D；G、L-kmol/s or kmol/(m2s)；y（或（或x）-摩尔分率；摩尔分率；附加附加题题：试证试证明如下命明如下命题题（任（任选选两两题题）：）：(1).对对于同一个填料塔和同一于同一个填料塔和同一传递传递任任务务（传递传递量相量相同），如果流向同），如果流向相同（同相同（同为为逆流或者并流），逆流或者并流），吸吸收和解吸的收和解吸的传质单传质单元数互元数互为为相反数。相反数。(2).证证明教材明教材P715-3的双塔吸收的双塔吸收，若两塔一，若两塔一样样，且，且L1=L2，离开，离开第一个塔的气相第一个塔的气相组组成成yc为为yb和和ya的几何的几何平均平均值值(3).证证明如果操作明如果操作线线方程方程为为y=ax+b,则则NOG=a/b(xb-xa)(4).试试推推导导出当操作出当操作线线方程与平衡方程与平衡线线方程平行方程平行时时，传质单传质单元数的元数的计计算公式。算公式。专题一：操作型问题的相关量的关系l操作型问题的相关量的关系l（2）新工况要求依然满足原分离任务，即不变。xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mxyayb当L/V不变时，吸收率不发生变化，则气液两相转移的溶质量不发生变化，若任一相的进塔浓度不发生变化，其出口浓度必然不发生变化填料层不变的相关量关系lh不变，NOG和HOG互为反比例函数关系h=HOGNOG lNOG=f(S,yb-mxa/ya-mxa);S=mG/LNOG S NOG (yb-mxa/ya-mxa）NOG同数群与脱吸因数S的关系yb-mxa/ya-mxaNOGS问：填料塔中气液相浓度分布是线性的吗？H=HOGNOGH填料层不变的相关量关系l思考：xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx当吸收剂中溶质xa的含量增大时，其出口浓度如何变化？(xb增大，ya减小）xaxa思考：xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx当混合气中溶质的含量增大时，其出口浓度如何变化？请自己分析！(xb,yb)吸收率不变填料层高度h正比于NOGl若S=mG/L，NOG，h（1）若m，S（溶质难溶于水，如T，p）（2）若G/L，S（减小液气比，能耗）NOG随着m的增大而增大xyy=mxy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mxyaybxaxb增加液气比xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx回流（参考专题二）xyy=mxy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化，由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。ybxbyaxa吸收率不变，填料不发生变化的情况下（1）若xa，yb-mxa/(1-)yb-mxa 则 NOG，h（2）若yb，yb-mxa/(1-)yb-mxa ，则NOG，h 吸收率保持不变（黄线之间）xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)xa(xb,yb)y=mxxa采用新型填料l采用新型填料，填料层高度不变xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)xa(xb,yb)y=mxxa专题二：溶剂部分回流（循环）xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化，由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。ybxbyaxaLRxaxbL溶剂部分回流（循环）对传质的影响l提高了吸收剂的入口浓度，降低了传质推动力，增大了NOG。l提高了填料的润湿面积，降低了传质单元高度HOGl用途：当吸收过程有显著的热效应，或者当新鲜吸收剂量过少，以至于不能保持塔内填料良好润湿，应采用吸收剂循环部分循环对于吸收率的影响xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，在保证吸收率不发生变化的前提下，其循环比有最大值。如图所示。例题：l如图所示，用纯油逆流吸收煤气中的苯。已知煤气流量为100kmol/h,入口浓度含苯4%，吸收率为80%，液气比为最小液气比的1.4倍。气液平衡关系Y=0.126X求（1）液体的出塔组成（2）在保证吸收率不变的前提下，最大允许循环量l求解l由于循环了部分溶剂，因此溶剂入口浓度会不断升高，其极限就是与ya平衡的浓度专题三多塔吸收，多股进料和特殊操作线问题l多股进料本质上可以看作是将俩塔串联。l多塔问题解决技巧利用俩塔间的物料浓度关系。l解吸塔传质单元数表达式同吸收塔的表达式推导是一致的，公式参考书P64公式8-93，敢兴趣可继续证明证明题4，并阅读课外文献求证当L1=L2时，采用纯溶剂吸收，若两塔完全相同，有：lh1=h2lHOG1=HOG2l则NOG1=NOG2lS又相等，且xa=0l则yc/yb=ya/ycl得证l如图所示某吸收塔，已知yb=0.05,吸收率=0.9，G=150 kmol/m2h，xa=0.004，xm=0.015，且L1=L2，塔顶液气比为0.5，全塔HOG=0.5，相平衡关系y=0.5x。L2在塔内液相组成与xm相同处加入。试求：（1）所需塔高（2）若L1与L2均从塔顶加入，分析塔高如何变化ybxbyaxaxm分析l此题类似于俩塔串联，因此将此塔分为上下两个部分进行计算，加和即为塔高,HOG已经告知，因此只需计算俩部分的NOG即可l对于塔上部，我们发现仅仅知道两个浓度，但求解NOG需要三个浓度l题目中有一个重要的条件，就是L2是在塔内液相组成与xm相同处加入，实际上也即告知了塔上部的出口浓度，和塔下部的入口浓度。求解：ll当操作线平行时，平均推动力为任意一点的推动力：l对于塔下部，需要知道相关浓度之间的关系,并且注意到其液气比发生了变化L2,xmxmymxy(xa,ya)(xb,yb)y=mx如何求解一个吸收塔内任一截面的浓度l将任一界面与塔顶视为一个塔通常已知塔顶俩浓度，因此需要从NOG反推ymNOG可由上部分塔高和HOG求出h例题在逆流填料吸收塔中，用清水吸收空气-氨中的氨，yb=0.025，吸收率为0.88，填料层高度为1.2m，采用最小液气比3倍的液气比操作，吸收过程亨利系数为0.5atm，操作压力为1atm，试求塔中部的气液相组成。分析l由于已经知道塔顶的两个浓度了，因此如果知道塔上半部的传质单元数，也即可确定第三个浓度。l已知塔上部的塔高，因此问题就集中在求取传质单元高度l传质单元高度可由全塔高度和全塔的传质单元数求出解：再由操作线方程就得xm,略。补充题l试讨论书P71页第5题给出的第一个双塔装备，如果俩塔填料高度一致，但其中一塔采用了新型填料，Kya较高，试讨论如何安排进料顺序（先使用塔1还是塔2）才能使分离效果更好？并说明原因。
