化工原理下册第二章吸收10.27

1、1习题课习题课21、汽液相平衡、汽液相平衡2、吸附动力学方程（汽液传质方程）、吸附动力学方程（汽液传质方程）3、吸附塔的基本原理、吸附塔的基本原理31.掌握吸收过程的基本概念掌握吸收过程的基本概念2.熟练进行吸收塔的计算熟练进行吸收塔的计算一一.要求要求二二.主要公式主要公式稀溶液：亨利定律稀溶液：亨利定律Exp*AHcpA*Amxy *mXY*pEm SSEMH1- xXx4扩散通量扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量，扩散的物质量，J表示，表示， kmol/(m2s)。表征扩散过程进行的快慢表征扩散过程进行的快慢 1、单相内

2、物质传递的机理：、单相内物质传递的机理：分子扩散，对流传质分子扩散，对流传质分子扩散分子扩散：在在静止或滞流流体内部静止或滞流流体内部，若某一组分，若某一组分存在浓度存在浓度差差，则，则因分子无规则的热运动因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。度较低处，这种现象称为分子扩散。zcDJddAABA温度、总压一定，组分温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一在扩散方向上任一 点处的扩散通量与点处的扩散通量与该处该处A的浓度梯度成正比。的浓度梯度成正比。5气相中的稳态分子扩散气相中的稳态分子扩散分子扩散两种形式：分子扩散两种形式：等

3、分子反向扩散，单向扩散等分子反向扩散，单向扩散。等分子反向扩散及速率方程等分子反向扩散及速率方程 单向扩散及速率方程等分子反向扩散和主体流动单向扩散及速率方程等分子反向扩散和主体流动)(A2A1AcczDN)(A2A1AppRTzDN)p(ppRTDpNiAAGBmGA)cc(ccDNSALiAmLA、BmppSmccB2B1BmB2B1lnppppp漂流因数6D pDTpTDpTfD )(75. 1，气体气体D DTTDTfD )( ，液体液体7（1）气液两相存在一个）气液两相存在一个稳定的相界面稳定的相界面，界面两侧存在稳定的，界面两侧存在稳定的气膜气膜和液膜和液膜。膜内为。膜内为层流层流

4、，A以以分子扩散分子扩散方式通过气膜和液膜。方式通过气膜和液膜。（2）相界面相界面处两相达平衡，处两相达平衡，无扩散阻力无扩散阻力。 （3）有效）有效膜以外膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散涡流扩散的形的形式传质。式传质。 双膜模型也称为双膜模型也称为双膜阻力双膜阻力模型模型 适用于描述具有适用于描述具有的系统及的系统及速度不高速度不高的两流体间的传质的两流体间的传质4、双膜模型的基本论点双膜模型的基本论点8)(AxxkNix)cc(kNALiALA)pp(kNiAAGGA)(AiyyykN)(*ALAGGAppKN)(*AyyKNy)cc(KNAL*AGL

5、A)(*AxxKNx5、吸收速率方程、吸收速率方程GpkkyLckkxLGHKKxyKmKyKpKGxKcKLAYAANKYYAXAANKXX9GLG1 1 1kHkKGLL 1 1kHkK 1 1yxykkmKyxxmkkK111气相总体积传质系数，kmol/（m3s） aKyaKx液相总体积传质系数，kmol/（m3s） 体积传质系数的物理意义： 在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质量。 106.物料衡算物料衡算 V V（Y Y1 1Y Y2 2）= =L L（X X1 1X X2 2） 全塔全塔B()SSaaBLLYXYXVV()SSbbBBLLYXYXVV塔顶与塔任一截

6、面塔顶与塔任一截面塔底与塔任一截面塔底与塔任一截面()BbabaBbbV YYYYV YYX1=X2V（Y1Y2）/LY2=Y1（1） 回收率回收率吸收液浓度吸收液浓度11液气比液气比定义：定义：12*12minSBLYYVXXmin(1.12.0)SSBBLLVV1212minSBLYYVY mX12*12minSBLYYVXX1212minSBLYYVY mX1212SBLYYVXX12a.传质单元高度传质单元高度 aKVHYOG，m。 填料性能、流动状况填料性能、流动状况 7. 塔高计算塔高计算Z=传质单元高度传质单元数13b.传质单元数传质单元数 对数平均推动力法对数平均推动力法OGN

7、m21YYY2121mYlnYYYY 吸收因数法吸收因数法SYYYYSSN2221OG1ln11的意义：反映了的意义：反映了A吸收率的高低。吸收率的高低。 2221YYYY14参数参数S的意义：反映了吸收过程推动力的大小，其值为平衡的意义：反映了吸收过程推动力的大小，其值为平衡线斜率与吸收操作线斜率的比值。线斜率与吸收操作线斜率的比值。 c c理论板数理论板数111ln1lnbaTaaymxNAAymxA克列姆塞尔方程AAAASNNln1ln1OGT当当 A=1时时 NT=NOG A1时时 NTNOG ANOG151.吸收进行的依据是什么？吸收过程受那些因素影响？吸收进行的依据是什么？吸收过程

8、受那些因素影响？2.双膜理论的基本观点是什么？如何强化吸收过程？双膜理论的基本观点是什么？如何强化吸收过程？3.从亨利定律如何判断难溶气体和易溶气体？什么叫气膜控制，什么从亨利定律如何判断难溶气体和易溶气体？什么叫气膜控制，什么叫液膜控制？各有什么条件叫液膜控制？各有什么条件?4.已知气体中已知气体中y=0.1 ，液相中，液相中x=0.05 ，平衡关系为，平衡关系为y0.94x问过程是问过程是吸收还是解吸？其气相和液相推动力各为多少？其过程进行的最终吸收还是解吸？其气相和液相推动力各为多少？其过程进行的最终极限气相浓度和液相浓度各为多少？极限气相浓度和液相浓度各为多少？5.对某吸收过程，进塔气

9、对某吸收过程，进塔气,液浓度固定，采用逆流，是否塔无限高时，液浓度固定，采用逆流，是否塔无限高时，则出塔气浓度可无限降低，而出塔液浓度可无限增浓，为什么？则出塔气浓度可无限降低，而出塔液浓度可无限增浓，为什么？基本概念：基本概念：166.解吸因数解吸因数S=mV/L的几何意义时什么？它的大小对吸收过程有什么的几何意义时什么？它的大小对吸收过程有什么影响？影响？7.传质单元数传质单元数NOG的物理意义是什么？它有几种算法？什么条件？的物理意义是什么？它有几种算法？什么条件？8.当当L/V固定，及进塔气浓度固定，及进塔气浓度y1和吸收率固定，和吸收率固定，试在图中讨论吸收剂进口浓度试在图中讨论吸收

10、剂进口浓度x2变动时，操变动时，操作线的变化情况，如图吸收过程，作线的变化情况，如图吸收过程，x1 的最大的最大浓度可否达到浓度可否达到x1*。（塔高不固定）。（塔高不固定）9. 用填料塔吸收某混合气，用生产需处理气体量加大，而要求吸收用填料塔吸收某混合气，用生产需处理气体量加大，而要求吸收率不变。有人说，只要按比例加大吸收剂用量即可！这是否可行？率不变。有人说，只要按比例加大吸收剂用量即可！这是否可行？171 1、若吸收剂入塔浓度、若吸收剂入塔浓度X2X2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率收率 。（增大、减小、不变）。（增大、减小、不变）2 2、

11、含、含SOSO2 2为为10%(10%(体积体积) )的气体混合物与浓度的气体混合物与浓度c c为为0.02 kmol/m0.02 kmol/m3 3的的SOSO2 2水水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p p* *=1.62c (=1.62c (大气压大气压) )，以气相组成表示的传质总推动力为，以气相组成表示的传质总推动力为 。以液相组成表示的传质总推动力为以液相组成表示的传质总推动力为 . .3 3、吸收因数、吸收因数A A在在Y-XY-X图上的几何意义是图上的几何意义是 。脱吸因数脱吸因数S S在在Y-XY-X图上

12、的几何意义是图上的几何意义是 . .0.0676 atm0.0676 atm0.0417 kmol/m30.0417 kmol/m3增大增大操作线斜率与平衡线斜率之比操作线斜率与平衡线斜率之比平衡线斜率与操作线斜率之比平衡线斜率与操作线斜率之比4 4、吸收剂用量增加，操作线斜率、吸收剂用量增加，操作线斜率_，吸收推动力，吸收推动力_._.5 5、双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的、双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的_和和_之中之中. .填空填空增大增大增大增大液膜液膜气膜气膜180582. 0055. 01055. 01111 yyY(1)出塔尾气组成出塔尾气组成已知已知y1=

13、0.055，X2=0，A A=0.95 计算题计算题19836. 0088. 0/0582. 000291. 00582. 0/)(2121min XmYYYVL338. 1836. 06 . 1)(6 . 1min VLVL（2）吸收剂用量）吸收剂用量最小液气比为最小液气比为操作液气比为操作液气比为00291. 0)95. 01(0582. 0)1(12 AYY 0029. 000291. 010291. 01222 YYy202 2、一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质、一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A A，入塔气体中含入塔气体中含A l%(A l%(

14、摩尔比摩尔比) )，经吸收后溶质，经吸收后溶质A A被回收了被回收了80% 80% ，此时水，此时水的用量为最小用量的的用量为最小用量的1.51.5倍，平衡线的斜率为倍，平衡线的斜率为1 1，气相总传质单元高，气相总传质单元高度为度为lmlm，试求填料层所需高度。，试求填料层所需高度。解：已知解：已知Y1=0.01，X2=0，m=1，0.80.8 Y2=Y1（1-）=0.01（1-0.8）=0.002吸收剂用量吸收剂用量由由VG（1-y1）=52 2(1-0.055)=49.14mol/h(1-0.055)=49.14mol/hL1.338V1.338 849.1449.1465.75mol/

15、h65.75mol/h65.7565.7518181010-3-31.183kg/h1.183kg/h21SYYYYSSN2221OG1ln11=3.06 Z=HOGNOG=13.06=3.06m121min2YYLYVXm=（0.01-0.002）/0.01=0.8L/V=1.5（L/V）min=1.2S=mV/L=1/1.2=0.833223、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶吸收混合气体中的可溶组分组分B 。入塔气体中。入塔气体中B 的摩尔分率为的摩尔分率为0.03，要求吸收率为，要求吸收率为95% 。已。已知操作条件下的解吸因

16、数知操作条件下的解吸因数(S)为为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为体成平衡的液相浓度为0.03 （摩尔分率）。（摩尔分率）。 试计算：操作液气比为最小液气比的倍数；试计算：操作液气比为最小液气比的倍数； 出塔液体的浓度；出塔液体的浓度； 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。解：已知解：已知y1=0.03，X2=0， 0.950.95，S=0.8,yS=0.8,ymxmx 0.03m0.03， m1 ，yx Y1=y1 /(1-y1)0.031Y2=Y1(1- )0.0310.050.001523

17、3、NOG=1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S=7.843(L/V)min=(Y1-Y2)/(Y1/m)= (0.031-0.0015)/(0.031)= 0.95L/V=m/S=1/0.8=1.25(L/V)/ (L/V)min=1.3162、L/V=(Y1-Y2)/(X1-X2)X1=(Y1-Y2)/( L/V)= (0.031-0.0015)/1.25= 0.0236x1=X1/(X1+1)= 0.0231244、某吸收系统、某吸收系统y2x，入塔气含组分，入塔气含组分6（体积），回收率（体积），回收率90（摩尔比），用清水吸收，用水量为（摩尔比），用清水吸收，用水量为1800k

18、g/h。求求1）液气比（）液气比（V/L）。）。2）如果操作线与平行线平行，且知塔）如果操作线与平行线平行，且知塔D1m，KYa25.5Kmol/m3.h 。求出塔液。求出塔液X，及塔填料层，及塔填料层Z。已知：已知： y=2x, y1=6%, X2=0,=90%, L=1800Kg/h, D=1m, Kya=25.5kmol/m3.h求求（1）(L/V)min （2）当操作线与平衡性平行时，求）当操作线与平衡性平行时，求X1和和Z解：解：1110.060.06411 0.06yYy2110.064 1 0.90.0064YY2512*min120.0640.00641.80.064/2YYLVXX2LmV2:当两线平行时，斜率相同当两线平行时，斜率相同1212YYLVXX1210.0640.00640.2882YYXLV26OGOGZHNaKVHYOG2LVL=1800Kg/h=1800/18=100Kmol/hV=50Kmol/hOG502.503.14 125.54YVHmK a由于两线平行由于两线平行12121212OG*m112220.0640.00649.000.0064YYYYYYYYNYYYYYY2.5 922.5OGOGZHNm275、 某吸收塔在某吸收塔在101.325kpa,293k下用清水吸收空气