第二章 吸收第四次课优秀课件.ppt

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1、第二章 吸收第四次课1 1第1页，本讲稿共19页2-3-1 吸收塔的物料衡算及操作线方程吸收塔的物料衡算及操作线方程1 1、物料衡算、物料衡算、物料衡算、物料衡算 逆向接触，逆向接触，逆向接触，逆向接触，n n溶剂、惰性气体的流量为常数溶剂、惰性气体的流量为常数溶剂、惰性气体的流量为常数溶剂、惰性气体的流量为常数n n气液浓度使用摩尔比气液浓度使用摩尔比气液浓度使用摩尔比气液浓度使用摩尔比n n设计计算设计计算设计计算设计计算：工艺给定设计条件，即给定混合气：工艺给定设计条件，即给定混合气：工艺给定设计条件，即给定混合气：工艺给定设计条件，即给定混合气体的处理量体的处理量体的处理量体的处理量G

2、 G G G及组成及组成及组成及组成y y y y1 1 1 1。给定分离要求。给定分离要求。给定分离要求。给定分离要求y y y y或规定溶或规定溶或规定溶或规定溶质组分的回收率。质组分的回收率。质组分的回收率。质组分的回收率。V,Y1 L,X1V,Y2 L,X22 2第2页，本讲稿共19页VVV,Y1 X1 LY2 Y 二、逆流吸收塔的操作线方程二、逆流吸收塔的操作线方程V-惰性气体通量，惰性气体通量，kmol/h;L-溶剂用量，溶剂用量，kmol/s;Y,X-任意塔截面上气液相组成，摩任意塔截面上气液相组成，摩尔比。尔比。3 3第3页，本讲稿共19页L L L L，V V V V，X X

3、 X X2 2 2 2，Y Y Y Y2 2 2 2均为定值均为定值均为定值均为定值 稳定吸收，操作线为直线，斜率为稳定吸收，操作线为直线，斜率为稳定吸收，操作线为直线，斜率为稳定吸收，操作线为直线，斜率为L/VL/VL/VL/VY1YY2 X2 X X1 ABP Y=mX操作线由物料衡算得出操作线由物料衡算得出操作线由物料衡算得出操作线由物料衡算得出,与其他因素无关。与其他因素无关。与其他因素无关。与其他因素无关。气相中气相中气相中气相中溶质分压溶质分压溶质分压溶质分压p p p p 与液相溶质成与液相溶质成与液相溶质成与液相溶质成平衡的分压平衡的分压平衡的分压平衡的分压pepepepe操作

4、线在平衡线的上方操作线在平衡线的上方操作线在平衡线的上方操作线在平衡线的上方塔内任一截面塔内任一截面塔内任一截面塔内任一截面P P P P气液两相浓度的关系气液两相浓度的关系气液两相浓度的关系气液两相浓度的关系 A A A A（Y Y Y Y2 2 2 2,X,X,X,X2 2 2 2)：塔顶：塔顶：塔顶：塔顶 B(Y B(Y B(Y B(Y1 1 1 1,X,X,X,X1 1 1 1):):):):塔底塔底塔底塔底4 4第4页，本讲稿共19页3.3.3.3.并流吸收操作线并流吸收操作线并流吸收操作线并流吸收操作线APBV,Y2 L,X2 V,Y L,XV,Y1 L,X1Y2Y1X2 X1 Y

5、=mXBA5 5第5页，本讲稿共19页4.4.逆流和并流对比逆流和并流对比n n逆流的推动力逆流的推动力 并流的推动力，处理气量较并流的推动力，处理气量较大时常采用并流大时常采用并流n n逆流推动力均匀逆流推动力均匀n n气相组成相同时，逆流出塔液相组成浓度气相组成相同时，逆流出塔液相组成浓度高。高。6 6第6页，本讲稿共19页2 2 2 23 3 3 32 2 2 2 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定1 1.传质推动力传质推动力传质推动力传质推动力。操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力为操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力为操作线离开平衡线距离表示

6、吸收过程的总推动力为操作线离开平衡线距离表示吸收过程的总推动力为y,xy,xy,xy,x，7 7第7页，本讲稿共19页2、最小液气比和最小溶剂用量、最小液气比和最小溶剂用量n n液气比（液气比（液气比（液气比（L/V)L/V)L/V)L/V)是吸收设计中的重要参数是吸收设计中的重要参数是吸收设计中的重要参数是吸收设计中的重要参数n n随随随随操作线斜率，即（操作线斜率，即（操作线斜率，即（操作线斜率，即（L/V)L/V)L/V)L/V)减小，操作线向平衡线靠近，传质推动力减小，完减小，操作线向平衡线靠近，传质推动力减小，完减小，操作线向平衡线靠近，传质推动力减小，完减小，操作线向平衡线靠近，传

7、质推动力减小，完成相同分离要求所需成相同分离要求所需成相同分离要求所需成相同分离要求所需Z Z Z Z或或或或N N N NT T T T板数增大，即板数增大，即板数增大，即板数增大，即 塔增高。塔增高。塔增高。塔增高。Y1Y2 1 2 3此时相应的液气比为此时相应的液气比为此时相应的液气比为此时相应的液气比为（L/V)minL/V)minL/V)minL/V)min。当当当当（L/V)L/V)L/V)L/V)减小至操作线减小至操作线减小至操作线减小至操作线与平衡线相交时如图所示。与平衡线相交时如图所示。与平衡线相交时如图所示。与平衡线相交时如图所示。相交处传质推动力为零相交处传质推动力为零相

8、交处传质推动力为零相交处传质推动力为零，所需所需所需所需 Z Z Z Z无穷高，无穷高，无穷高，无穷高，8 8第8页，本讲稿共19页n n对于相平衡关系不同的体系，则（对于相平衡关系不同的体系，则（对于相平衡关系不同的体系，则（对于相平衡关系不同的体系，则（L/V)minL/V)min的确定方法也不相同，的确定方法也不相同，的确定方法也不相同，的确定方法也不相同，在塔底气液达到平衡状态，在塔底气液达到平衡状态，在塔底气液达到平衡状态，在塔底气液达到平衡状态，XX1 1=X=X1max1max=X=X1e1eX1e的求法：的求法：（1）由相平衡方程求得：）由相平衡方程求得：如如X1eY1/m (

9、2)由图解法求得：由图解法求得：(3)对于相平衡关系不同的体系，对于相平衡关系不同的体系，则（则（L/v)min的确定方法也不相同的确定方法也不相同，如图，如图(b)所示。由其切点所示。由其切点E确定确定9 9第9页，本讲稿共19页3.3.3.3.操作液气比及溶剂用量的确定操作液气比及溶剂用量的确定n nL/V ,L/V ,操作线远离平衡线，操作线远离平衡线，操作线远离平衡线，操作线远离平衡线，Y Y ，Z Z 设备费设备费设备费设备费 出塔液相浓度出塔液相浓度出塔液相浓度出塔液相浓度X X1 1 ，吸收剂循环使用，液体处理量增大，吸收剂循环使用，液体处理量增大，吸收剂循环使用，液体处理量增大

10、，吸收剂循环使用，液体处理量增大，操作费操作费操作费操作费v最小液气比最小液气比是操作的一种极限状态，是操作的一种极限状态，实际操作液气实际操作液气比比一定大于该值，取最小液气比（一定大于该值，取最小液气比（L/V)minL/V)min的的（1.11.12.02.0）倍倍vL/VL/V与设备费和操作费有关与设备费和操作费有关1010第10页，本讲稿共19页2.3.3 填料层高度的计算填料层高度的计算对传质微元进行物料衡算。对传质微元进行物料衡算。对传质微元进行物料衡算。对传质微元进行物料衡算。气液两相经气液两相经气液两相经气液两相经 dZ dZ dZ dZ 的吸收传质量的吸收传质量的吸收传质量

11、的吸收传质量 dGA=-VdY=LdX (kmol/s)(kmol/s)V,Y2 L,X2 V,Y L,XV,Y1 L,X1V,Y+dY L,X+dXZdZ-VdY=KY(Y-Ye)(SdZ)LdX=KX(Xe-X)(SdZ)dA-dA-dA-dA-微元填料层内的传质面积微元填料层内的传质面积微元填料层内的传质面积微元填料层内的传质面积 a=a=a=a=填料有效表面积填料有效表面积填料有效表面积填料有效表面积/填料层的体积填料层的体积填料层的体积填料层的体积在微元内的吸收速率在微元内的吸收速率在微元内的吸收速率在微元内的吸收速率单位单位单位单位(kmol/s.m(kmol/s.m2 2)N N

12、A=KY Y(Y-Ye)=K(Y-Ye)=KX X(Xe-X)dGA=NA AdA=NA A(SdZ)SdZ)1111第11页，本讲稿共19页 1.填料层高度计算基本方程填料层高度计算基本方程填料层高度计算基本方程填料层高度计算基本方程Z Z填料层高度填料层高度-单位体积填料层所提供的有效传质面积单位体积填料层所提供的有效传质面积Ky总体积传质系数总体积传质系数kmol/m3.s 实验测定实验测定物理意义：物理意义：推动力推动力1时，单位时间单位体积填料内吸时，单位时间单位体积填料内吸收的溶质量收的溶质量1212第12页，本讲稿共19页2.传质单元高度与传质单元数传质单元高度与传质单元数传质单

13、元高度与传质单元数传质单元高度与传质单元数填料层高度传质单元高度填料层高度传质单元高度传质单元数传质单元数1313第13页，本讲稿共19页1414第14页，本讲稿共19页1515第15页，本讲稿共19页1616第16页，本讲稿共19页点评：点评：点评：点评：此题是对吸收章节的全面复习，此题是对吸收章节的全面复习，此题是对吸收章节的全面复习，此题是对吸收章节的全面复习，涉及到下面五个重要的知识点。涉及到下面五个重要的知识点。涉及到下面五个重要的知识点。涉及到下面五个重要的知识点。1 1 1 1吸吸吸吸收收收收平平平平衡衡衡衡关关关关系系系系亨亨亨亨利利利利定定定定律律律律，涉涉涉涉及及及及了了了

14、了m m m m与与与与H H H H的的的的换换换换算算算算公公公公式式式式，H H H H的的的的单单单单位位位位，也复习到了。也复习到了。也复习到了。也复习到了。2 2 2 2操作线方程和最小液气比的计算。操作线方程和最小液气比的计算。操作线方程和最小液气比的计算。操作线方程和最小液气比的计算。3 3 3 3传质系数及其关系的换算，传质系数及其关系的换算，传质系数及其关系的换算，传质系数及其关系的换算，4 4 4 4平均推动力法求算填料层高度。平均推动力法求算填料层高度。平均推动力法求算填料层高度。平均推动力法求算填料层高度。5 5 5 5吸吸吸吸收收收收因因因因数数数数法法法法求求求求

15、算算算算填填填填料料料料层层层层高高高高度度度度。还还还还有有有有吸吸吸吸收收收收率率率率和和和和理理理理想想想想气气气气体体体体状状状状态态态态方方方方程程程程等均有涉及。等均有涉及。等均有涉及。等均有涉及。1717第17页，本讲稿共19页n n【例例例例3-23-23-23-2】在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质，进塔气体中溶质的含量为空气中某溶质，进塔气体中溶质的含量为空气中某溶质，进塔气体中溶质的含量为空气中某溶质，进塔气体中溶质的含量为（体积），吸收率为，操作条件下的平衡关（体积），吸收率为，操作条件下的平衡关（体积），吸收率为，操作条件下的平衡关（体积），吸收率为，操作条件下的平衡关系为系为系为系为y=2.5xy=2.5xy=2.5xy=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的，取吸收剂用量为最小用量的，取吸收剂用量为最小用量的，取吸收剂用量为最小用量的1.21.21.21.2倍，倍，倍，倍，试求：试求：试求：试求：n n水溶液的出塔浓度。水溶液的出塔浓度。水溶液的出塔浓度。水溶液的出塔浓度。1818第18页，本讲稿共19页1919第19页，本讲稿共19页