化工原理(下)第2章吸收

1、第2章 气体吸收 通过本章学习，应掌握吸收的基本概念和吸收过程的平衡关系与速率关系；掌握低组成气体吸收的计算方法；了解吸收系数的获取途径和解吸过程的概念与计算方法。学习目的与要求2.1 吸收过程概述 2.1.1 吸收的原理与流程第2章 气体吸收原料气AB吸收剂S尾气B(含微量A)溶液S+A一、气体吸收的原理吸收塔形成两相体系的方法引入一液相（吸收剂） 各组分在吸收剂中溶解度不同。分离物系气体混合物传质原理二、气体吸收的流程吸收过程吸收过程：溶质溶解于吸收剂中逆流操作解吸过程：溶质从溶液中释放出并流操作气体吸收过程在吸收塔中进行。吸收解吸具有吸收剂再生的连续吸收流程2.1 吸收过程概述 2.1.

2、1 吸收的原理与流程2.1.2 气体吸收的分类与应用 第2章 气体吸收一、气体吸收的分类气体吸收按被吸收组分数目单组分吸收按吸收有无化反按溶质组成的高低 低组成吸收多组分吸收物理吸收化学吸收高组成吸收气体吸收过程的分类方法一、气体吸收的分类气体吸收按气液接触方式 常规吸收按吸收的温度变化 膜基吸收等温吸收非等温吸收本章讨论重点单组分低组成的常规等温物理吸收过程。二、气体吸收的工业应用v净化或精制气体示例：合成氨工艺中合成气中的净化脱碳。示例：用水吸收氯化氢气体制取盐酸。 v回收混合气体中所需的组分 示例：用洗油处理焦炉气以回收芳烃。 v工业废气的治理 示例：废气中含有SO2、H2S等有害气的脱

3、除。 气体吸收的应用场合v制取某种气体的液态产品2.1 吸收过程概述 2.1.1 吸收的原理与流程2.1.2 气体吸收的分类与应用 2.1.3 吸收剂的选择第2章 气体吸收吸收剂的选择 吸收剂选择的原则v溶解度v选择性v挥发度v黏度v其它吸收剂对溶质组分的溶解度要大。吸收剂应对溶质组分有较大溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微。吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小。吸收剂在操作温度下的黏度要低。无毒、无腐蚀、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。 2.1 吸收过程概述 2.2 吸收过程的相平衡关系 2.2.1 气体在液体中的溶解度第2章 气体吸收一、溶解度曲线 液体 S气体（

4、AB）A 溶解 A 逸出)(AAxfpAx 平衡方程达平衡状态时气体在液体中的溶解度气相分压液相组成Ap 在一定温度和压力下，令某气体混合物（AB）与液体 S 接触。Ap曲线Ax 溶解度曲线 氨在水中的溶解度40050易溶 二氧化硫在水中的溶解度5068中等溶解度 氧在水中的溶解度500.002难溶二、温度和压力对溶解度的影响温度的影响 v 加压和降温 对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小。 对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。压力的影响 注意 v 减压和升温有利于吸收操作有利于解吸操作2.1 吸收过程概述 2.2 吸收过程的相平衡关系 2.2.1 气

5、体在液体中的溶解度2.2.2 亨利定律第2章 气体吸收一、亨利定律的表达式 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔分数x表示，亨利定律为E 亨利系数，kPa 溶解度亨利系数1. p x关系 Exp v 易溶气体注意 v 难溶气体E 小E 大 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度 c 表示，亨利定律为H 溶解度系数，kmol/(m3kPa)溶解度溶解度系数2. p c关系 Hcp *一、亨利定律的表达式 v 易溶气体注意 v 难溶气体H 大H 小 若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数y、x表示 ，亨利定律为m 相平衡常数溶解度相平衡常数3. y x关系 mxy *一、亨利定律的表

6、达式 v 易溶气体注意 v 难溶气体m 小m 大xXX1yYY1XXmYY1*1*由得整理得对于低组成吸收1 m X 1 简化得mXY *一、亨利定律的表达式 XmmXY11*4. Y X关系 亨利定律表达式可改写为以下形式：Epx *Hpc *myx *mYX*一、亨利定律的表达式 二、各系数的换算关系 推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下： HEMS总pEm mMpHS1总EH 关系Em 关系Hm 关系溶液密度溶剂 S 的摩尔质量2.1 吸收过程概述 2.2 吸收过程的相平衡关系 2.2.1 气体在液体中的溶解度2.2.2 亨利定律2.2.3 相平衡关系在吸收中的应用第2章 气体吸收一

7、、判断传质进行的方向 设某瞬时，气相中溶质的实际组成为y，溶液中溶质的实际组成为x。若传质方向由气相到液相进行吸收过程若传质方向由液相到气相进行解吸过程*yy *xx *yy *xx 二、确定传质的推动力以气相表示的传质推动力以液相表示的传质推动力*yyyxxx*吸收推动力示意图*x*y*yyyxxx*y*=mx三、指明传质进行的极限对于逆流吸收塔液相出口最大组成气相出口最低组成x2x1y1y2min2ymax1x2*2mxymy1*1xThursday, October 28, 202129n设在1atm，20下稀氨水的相平衡方程为：n使含氨y=10的混合气和x=0.05的氨水接触n 发生吸

8、收过程举例发生吸收过程Thursday, October 28, 202130n反之，若以y=0.05的含氨混合气与x=0.1的氨水接触所以：发生解吸过程举 例2.1 吸收过程概述 2.2 吸收过程的相平衡关系 2.3 吸收过程的速率关系第2章 气体吸收2.3.1 分子扩散与菲克定律AB扩散现象菲克定律dzdC-DJAABA当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处的扩散通量与该位置上A的浓度梯度成正比。而且任一时刻内任一组分沿任意方向z的浓度梯度与组分B沿z的浓度梯度互为相反值。dzdC-dzdCBABA-JJ2.3.2 气相中的稳态分子扩散分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。1等分子反

9、向扩散及速率方程 JAJB(1)等分子反向扩散T PpA2pB2T PpA1pB112等分子反向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率 大小相等，方向相反。 zpRTDJddAABAzpRTDJddBBABBpppA总压一定 zpddA=zpddB（2）等分子反向扩散传质速率方程传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, kmol/(m2 s) 。 NA= zpRTDJddAA气相：)(A2A1AcczDNNA= zcDJddAABA)(A2A1AppRTzDN液相：（3）讨论1）21AAAppN2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。 ppB1pA1pA2pB

10、2扩散距离z0zp12JAJBNMcA/cNMcB/c总体流动NMNA（1）总体流动：因溶质扩散 到界面溶解于溶剂中，造 成界面与主体的微小压差， 使得混合物向界面处的流动。（2）总体流动的特点：1）因分子本身扩散引起的宏观流动。2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。 2单向扩散及速率方程ccNNAMMAccNNBMMB（3）单向扩散传质速率方程ccNJNAMAAccNJNBMBBccNJBMB0ccNJBMBccNJBMAMBAMAMBMANcccNccNccNNMANNccNzcDNAAAAddzcccDcNddAAA微分式在气相扩散 RTpcAARTpc zpppRT

11、DpNdd)(AAAA1A2AlnppppRTzDpNB1B2AlnppRTzDpN积分式21)-(ddAA0AAAppzpppRTDpzNB2A2B1A1pppppB1B2B1B2Bmlnppppp)(lnlnB1B2B1B2A2A1B1B2B1B2B1B2ppppppRTzDpppppppRTzDpNAS1S2S1S2Smlnccccc)(A2A1SmAcczcDcN积分式)(A2A1BmAppRTzpDpN积分式液相：（4）讨论1）组分A的浓度与扩散距离z为指数关系 Bmpp2）Smcc、漂流因数，无因次 漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影响程度，其值为总体流动使传质速率较

12、单纯分子扩散增大的倍数。 1Bmpp1Smcc漂流因数的影响因素： 浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。 低浓度时，漂流因数近似等于1，总体流动的影响小。 2.3.4 扩散系数扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映 某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常数之一；D，m2/s。 D的影响因素：A、B、T、P、浓度D的来源：查手册；半经验公式；测定（1）气相中的D范围：10-510-4m2/s 经验公式D pDTpTDpTfD )(75. 1，（2）液相中的D范围：10-1010-9m2/s D DTTDTfD )( ，【例5-3】有一直立的玻璃管，底端封死，内充丙酮，液面距上端管口

13、11mm，上端有一股空气通过，5小时后，管内液面降到距管口20.5mm，管内液体温度保持293K，大气压为100kPa，此条件下，丙酮的饱和蒸气压为24kPa。求丙酮在空气中的扩散系数。z空气丙酮ddddddddddAAAAAAAAAAzMzAMAVAMAMmAn单位面积液面汽化的速率用液面高度变化的速率： ddAAzMB1B2lnppRTzDp=zzzzppRTDpM0ddlnB1B20AA解B1B2AlnppRTzDpN2/ )(ln202B1B2AAzzppRTDpM2ln202B1B2AAzzpppRTMD/sm10118002011. 00205. 076100ln100293314

14、. 85879025222.3.5 2.3.5 单相对流传质单相对流传质1涡流扩散涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部 存在浓度梯度，流体质点便会靠 质点的无规则运动，相互碰撞和 混合，组分从高浓度向低浓度方 向传递，这种现象称为涡流扩散。 zcDJeeddA,AeJ,A涡流扩散速率，kmol/(m2s)； eD涡流扩散系数，m2/s。注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性 常数，其值与流体流动状态及所处的位置有 关 。总扩散通量：zc)D(DJeddAATTWtWt热流体冷流体pApAicAicA气相液相 T tGLE2有效膜模型（1）单相内对流传质过程1）靠近相界面处层流内层：传

15、质机理仅为分 子扩散，溶质A的浓度梯度较大，pA随z的 变化较陡。 2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散， 溶质浓度均一化，pA随z的变化近似为水 平线。 3）过渡区：分子扩散+涡流扩散，pA随z的 变化逐渐平缓。（2）有效膜模型 单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散 。3单相对流传质速率方程（1）气相对流传质速率方程 有效膜厚G由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点E，则厚度G为E到相界面的垂直距离。一、气膜吸收速率方程 气膜内的吸收速率方程可表示为)(iGAppkNNkyyAyiGiAkppN/1yiAkyyN/1Gk/1气膜阻力y

16、k/12.3.7 吸收速率方程比较得Gykpk总由道尔顿分压定律 ypp总iiypp总)()()(iGiGiGAyypkypypkppkN总总总一、气膜吸收速率方程 )(cckNiLAxxkNixALiAkccN/1xiAkxxN/1Lk/1xk/1二、液膜吸收速率方程 液膜阻力液膜内的吸收速率方程可表示为比较得Lxkck总)()()(xxckxcxckcckNiiiALLL总总总由iixcc总xcc总二、液膜吸收速率方程 练 习 题 目思考题作业题: 1、21.温度和压力对吸收过程的平衡关系有何影响？2.亨利定律为何具有不同的表达形式 ？3.亨利定律的适用条件是什么 ？4.相平衡关系在吸收过

17、程中有何作用？2.3 吸收过程的速率关系2.3.1 膜吸收速率方程一、气膜吸收速率方程 第2章 气体吸收二、液膜吸收速率方程稳态下，气、液两膜中的传质速率相等，即NkppkccAGiLi)(iGLicckkpp直线通过定点A (c，p)斜率kL / kG三、界面组成的确定 界面组成的确定2.3 吸收过程的速率关系2.3.7 膜吸收速率方程第2章 气体吸收2.3.8 总吸收速率方程一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程所涉及的浓度范围内为直线 Hcp*根据双膜模型，相界面上两相互成平衡 pcHii)(iGAppkN*ppHkcckNiLiLA*ppHkN

18、iLA由此得整理得由相加得*11ppkHkNGLA)(iGAppkN一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 令则*ppKNGAKGGLGkHkK111气相总吸收系数，kmol/(m2skPa)总阻力液膜阻力气膜阻力气相总吸收速率方程式一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 对于易溶气体，H值很大 GLkHk11液膜阻力气膜阻力控制整个吸收过程的速率气膜控制示例：水吸收氨GGkK11气膜阻力气膜控制示意图ipppp *一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程所涉及的浓度范围内为直线 Hcp*根据双膜模型，相界面上两相互成平衡 pcHii二、以(c*-

19、c)表示的总吸收速率方程 )(cckNiLAiGiGAccHkppkN*/iGAcckHN*由此得整理得由相加得cckHkNGLA*1)(cckNiLA二、以(c*- c)表示的总吸收速率方程 令则ccKNLA*KLLGLkkHK11液相总吸收系数，m/s 总阻力气膜阻力液膜阻力液相总吸收速率方程式二、以(c*- c)表示的总吸收速率方程 对于难溶气体，H值很小 LGkkH1气膜阻力示例：水吸收氧11KkLL液膜阻力液膜控制示意图cccci*液膜阻力控制整个吸收过程的速率液膜控制二、以(c*- c)表示的总吸收速率方程 *yyKNyA同理，可导出KyPKKGy气相总吸收系数，kmol/(m2s

20、) 气相总吸收速率方程式三、以(y- y*)表示的总吸收速率方程 xxKNxA*同理，可导出KxCKKLx液相总吸收系数，kmol/(m2s) 液相总吸收速率方程式四、以(x*- x)表示的总吸收速率方程 *YYKNYA同理，可导出KY总pKKKGyY对于低浓度吸收气相总吸收系数，kmol/(m2s) 气相总吸收速率方程式五、以(Y- Y*)表示的总吸收速率方程 XXKNXA*同理，可导出KX总cKKKLxX对于低浓度吸收液相总吸收系数，kmol/(m2s) 液相总吸收速率方程式六、以(X*- X)表示的总吸收速率方程 2.3 吸收过程的速率关系2.3.1 膜吸收速率方程第2章 气体吸收2.3

21、.2 总吸收速率方程2.3.3 吸收速率方程小结吸收速率方程小结使用吸收速率方程式应注意以下几点: （1）上述的各种吸收速率方程式是等效的。采用任何吸收速率方程式均可计算吸收过程速率。 （2）任何吸收系数的单位都是kmol/(m2s单位推动力)。 （3）必须注意各吸收速率方程式中的吸收系数与吸收推动力的正确搭配及其单位的一致性。 （4）上述各吸收速率方程式都是以气液组成保持不变为前提的，因此只适合于描述稳态操作的吸收塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描述全塔的吸收速率。在塔内不同横截面上的气液组成各不相同，其吸收速率也不相同。 （5）在使用与总吸收系数相对应的吸收速率方程式时，在整个过

22、程所涉及的浓度范围内，平衡关系须为直线。吸收速率方程小结2.1 吸收过程概述 2.2 吸收过程的相平衡关系 2.3 吸收过程的速率关系2.4 低组成气体吸收的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 第2章 气体吸收一、全塔物料衡算 在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨论结合填料塔进行。逆流吸收塔的物料衡算原料气：AB吸收剂：S尾气：B(含微量A)溶液：S+AV (kmolB/s)Y1 (kmolA/kmolB)L (kmolS/s)X2 (kmolA/kmolS)L(

23、kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)mnYXV (kmolB/s)Y2 (kmolA/kmolB)填料塔在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算1221LXVYLXVY2121XXLYYV溶质A的吸收率121YYYA气体出塔时的组成Y2 AYY112一、全塔物料衡算二、操作线方程与操作线 吸收塔内任一横截面上，气液组成Y与X之间的关系称为操作关系，描述该关系的方程即为操作线方程。LXVYLXVY1111VLXVLYXY 在 m-n 截面与塔底端面之间对组分 A 进行衡算，可得 逆流吸收塔操作线方程 同理，在 m-n 截面与塔顶端面之间作组分 A 的衡算，得 22LVLXVYXY操作线方

24、程为直线斜率B (X1，Y1)T (X2，Y2)二、操作线方程与操作线 逆流吸收塔操作线方程VL过点塔底塔顶 逆流吸收塔中的操作线2X2Y1Y1XTBXY*YY*=f(X)操作线推动力 斜率（液气比） VL/2.4 低组成气体吸收的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 第2章 气体吸收2.4.2 吸收剂用量的确定一、最小液气比 在吸收塔的计算中，通常气体处理量是已知的，而吸收剂的用量需通过工艺计算来确定。在气量一定的情况下，确定吸收剂的用量也即确定液气比 。 VL/ 液气比 的确定方法是，先求出吸收过程的最小液气比 ，然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比。 V/Lmin)/L(V 吸收

25、塔的最小液气比2X2Y1YT1XBB1X*B*1XVLmin)L(VY*=f(X）)VL( 最小液气比可用图解法求得 ：21212*121min/XmYYYXXYYVLVXXYYL2*121minAmYYYm121min)(VL一、最小液气比最小液气比最小溶剂用量纯溶剂吸收 吸收塔的最小液气比（非正常曲线）2121minXXYYVLVnqXXYY,2121minLY*=mX二、适宜的液气比操作费用设备费用填料层高度根据生产实践经验，取 min)VL(0.21.1VLmin0.21.1LL推动力适宜液气比适宜溶剂用量Lnq,VnLnqq,处理量 一定Vnq,动力消耗练 习 题 目思考题1.如何判

26、断吸收过程是属于哪种过程控制？2.总吸收速率方程与膜吸收速率方程有何不同？3.何为吸收过程的操作线，操作线如何获得？4.吸收剂的用量如何确定？2.4 低组成气体吸收的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 第2章 气体吸收2.4.2 吸收剂用量的确定2.4.3 塔径的计算塔径的计算 工业上的吸收塔通常为圆柱形，故吸收塔的直径可根据圆形管道内的流量公式计算： 注意v计算塔径时，一般应以塔底的气量为依据。 uVDS4v计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u 。 吸收塔直径计算式v计算塔径时， 采用操作状态下的数据。 VVq,2.4 低组成气体吸收的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 第2章 气

27、体吸收2.4.2 吸收剂用量的确定2.4.3 塔径的计算2.4.4 吸收塔有效高度的计算一、传质单元数法 1. . 基本计算公式 填料塔为连续接触式设备，随着吸收的进行，沿填料层高度气液两相的组成均不断变化，塔内各截面上的吸收速率并不相同。为解决填料层高度的计算问题，需要对微元填料层进行物料衡算。微元填料层的物料衡算在微元填料层内对组分A作物料衡算： LdXVdYdGAdZaNdANdGAAA填料总比表面积填料润湿比表面积aW填料有效比表面积ata一、传质单元数法 填料有效比表面积m2/m3吸收塔截面积m2由吸收速率方程式 XXKYYKNXYA*代入可得VdYdZaYYKdGYA*LdXdZa

28、XXKdGXA*一、传质单元数法 整理可得 dZVaKYYdYY*dZLaKXXdXX*在全塔范围内积分12*YYYYYdYaKVZ12*XXXXXdXaKLZ一、传质单元数法 填料层高度基本计算公式2. . 传质单元高度与传质单元数21ttpcctTdtdKncWL12TphhTtTdTdKncWL比较：换热器的换热管长度基本计算公式ccNTUHL)(hhNTUHL)(一、传质单元数法 传热单元长度传热单元数传热单元长度传热单元数一、传质单元数法 分析令aKVHYOG气相总传质单元高度气相总传质单元数ZHNOGOG12*YYOGYYdYN m)(m/ms)(m(kmol/m(kmol/s)2

29、322aKVY令aKLHXOL12*XXOLXXdXN液相总传质单元高度液相总传质单元数OLOLNHZ 一、传质单元数法 填料的有效比表面积 a 很难确定，通常将 KY a 及KX a 作为一体kmol/(m3s) KX a 液相总体积吸收系数KY a 气相总体积吸收系数HOG 的物理意义aKHYOG1KYNAHOG HOG 是反映吸收速率大小因数，HOG 越小，吸收速率越大。*)(YYKNYA一、传质单元数法 NOG 是反映吸收分离难易程度的因数，NOG 越大，吸收分离的难度越大。OGOGNHZ ZNOGHOG 一定吸收分离的难度一、传质单元数法 NOG 的物理意义3. . 传质单元数的求法

30、(1) 解析法 脱吸因数法 设平衡关系为bmXY*由操作线方程，可得 2,2YYqqXXLnVn一、传质单元数法 直线关系12*YYOGYYdYN1222YYOGbXYYLVmYdYN一、传质单元数法 由代入得LmVS令脱吸因数为平衡线斜率与操作线斜率的比值 。一、传质单元数法 脱吸因数12)(1*22YYOGYSYYSdYN则积分并化简，可得 SYYYYSSNOG*22*211ln11适用条件一、传质单元数法 同理，可导出AYYYYAANOL*11*211ln11mVLA吸收因数吸收因数为操作线斜率与平衡线斜率的比值 。平衡关系为直线 NOG *22*21YYYY关系曲线图OGN2YS计算填

31、料层高度计算尾气浓度计算吸收剂用量 对数平均推动力法 由于21*2*1212121*2*1YYYYYYXXXXYYLVmS 212121*22*111YYYYYYYYYYS所以一、传质单元数法 212121lnYYYYYYNOG可导出令 *22*11*22*112121lnlnYYYYYYYYYYYYYm则mOGYYYN21一、传质单元数法 对数平均推动力SYYYYSSNOG*22*211ln11 同理，可导出NXXXOLm12 2*21*12*21*12121lnlnXXXXXXXXXXXXXm其中一、传质单元数法 适用条件平衡关系为直线 若221YYYm一、传质单元数法 22121YY 或

32、22121XX 则 或221XXXm可用算术平均值代替对数平均值(2) 数值积分法 辛普森(Simpson)数值积分法 Nf Y dYOGYYn0 1314 nYfYfYf nYfYfY03/YYYnn0 *1YYYf2422 nYfYfYf一、传质单元数法 适用条件平衡关系为曲线二、等板高度法 1. . 基本计算式 等板高度法是依据理论级的概念来计算填料层高度，故又称为理论级模型法。 设填料层由N级组成，在每一级上气液两相密切接触，溶质组分由气相向液相转移。若离开某一级时，气液两相的组成达到平衡，则称该级为一个理论级。 吸收塔的理论级模型Ym Xm 平衡关系Ym1 Xm 操作关系 设完成指定

33、分离任务所需理论级为NT，则所需的填料层高度可按下式计算：HETPNZT 填料层等板高度的意义：分离效果与一个理论级的作用相当的填料层高度。 二、等板高度法 理论级数等板高度2. . 理论级数的确定 (1) 逐级计算法 设 平衡关系 mXY*(a)操作关系 (b)(22XVLYXVLY二、等板高度法 由 YI =Y2XIY X Y XNYN+1Y1二、等板高度法 (a)(b)(a)(a)(a)(b)(b)逐级计算过程如下 (2) 梯级图解法 梯级图解法求理论级数的具体步骤是：首先在直角坐标系中标绘出操作线及平衡关系曲线，然后，在操作线与平衡线之间，从塔顶(或塔底)开始逐次画阶梯直至与塔底(或塔

34、顶)的组成相等或超过此组成为止。如此所画出的阶梯数，就是吸收塔所需的理论级数。 二、等板高度法 Y*=f(X) 梯级图解法求NT2X2Y1Y1XTB12345NT=5练 习 题 目思考题作业题: 6、7、81.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？2.气相总体积吸收系数与气相总吸收系数有何不同 之处？3.脱吸因数和吸收因数有何物理意义？4.吸收塔计算中的理论级表示何种含义？5.填料层的等板高度表示何种含义？2.4 低组成气体吸收的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 第2章 气体吸收2.4.2 吸收剂用量的确定2.4.3 塔径的计算2.4.4 吸收塔有效高度的计算一、传质单元数法 二、等板高

35、度法 (3) 解析法 (克列姆塞尔法)依次使用操作线方程和平衡方程，经推导可得111*2121TTNNAAAYYYY平衡关系 bmXY*操作关系 )(22XVLYXVLY二、等板高度法 克列姆塞尔方程溶质的吸收率121YYYA溶质的最大吸收率1*21max,YYYA溶质的相对吸收率 *2121max,YYYYAA1ln1lnAANT代入整理得 二、等板高度法 克列姆塞尔方程 克列姆塞尔算图进一步整理得 AYYYYAANT111lnln1*22*21整理可得 1lnSSNNTOG或1lnAANNTOL二、等板高度法 克列姆塞尔方程 NT *22*21YYYY关系曲线图 2.1 吸收过程概述 2.

36、2 吸收过程的相平衡关系 2.3 吸收过程的速率关系2.4 低组成气体吸收的计算 第2章 气体吸收2.5 吸收系数 吸收系数是吸收过程计算的关键。吸收系数不仅与物性、设备类型、填料形状和规格等有关，而且还与塔内流体流动状况、操作条件密切相关。吸收系数的获取途径 实验测定经验公式计算准数关联式计算获取吸收系数途径2.1 吸收过程概述 2.2 吸收过程的相平衡关系 2.3 吸收过程的速率关系2.4 低组成气体吸收的计算 2.5.1 吸收系数的测定 第2章 气体吸收2.5 吸收系数 一、实验装置与流程 实验测定是获得吸收系数的根本途径。实验测定一般在已知内径和填料层高度的中间实验设备上或生产装置上进

37、行，用实际操作的物系，选定一定的操作条件进行实验。 水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程二、测定方法 测定数据： 计算进塔气体组成 Y1操作温度 t操作压力 P 出塔气体组成 Y2 出塔液体组成 X1空气流量V水流量L氨气流量A总体积吸收系数KY a 计算公式：三、吸收系数的计算 mYYYYaKVZ21)()(2121XXLYYVGAmPAmYYVGZYYYVaK)(212.5.1 吸收系数的测定 第2章 气体吸收2.5 吸收系数 2.5.2 吸收系数的经验公式(选读)2.5.3 吸收系数的准数关联式一、准数关联式中常用的准数1.施伍德(Sherwood)数 气相施伍德数ABBmGGDlPRTp

38、kShABSmLLDlCckSh 液相施伍德数施伍德数为量纲为一的吸收系数特征尺寸2.施密特(Schmidt)数 气相施密特数ABGGGDSc液相施密特数施密特数反映物性对吸收过程的影响ABLLLDSc一、准数关联式中常用的准数 3.雷诺(Reynolds)数 气相雷诺数GGGeGudRe液相雷诺数LLLeLudRe一、准数关联式中常用的准数填料层当量直径PS4edHr4润湿周边长填料层空隙截面积4填料层高度填料层高度塔截面积润湿周边长填料层高度填料层高度塔截面积填料层空隙截面积 4ta4一、准数关联式中常用的准数填料层空隙率填料比表面积填料塔中气相雷诺数一、准数关联式中常用的准数空塔气速实际

39、气速G气相空塔质量速度，kg/(m2s)GtGtGGtGGtGGaGauauauRe44440GtGaGRe4填料塔中液相雷诺数一、准数关联式中常用的准数W液相空塔质量速度，kg/(m2s)雷诺数反映流动状况对吸收过程的影响LtLaWRe4 4.伽利略(Gallilio)数 GaglLL322伽利略数伽利略数反映重力对吸收过程的影响一、准数关联式中常用的准数重力加速度液相在填料塔内靠重力下流，故与重力场有关。5.彼克列(Peclet)数 气相彼克列数彼克列数反映混合特性对吸收过程的影响液相彼克列数ABLeLLLDudScPe ReABGeGGGDudScPe Re一、准数关联式中常用的准数填料塔内存在气、液两相的返混。传质效率降低气膜吸收系数的准数关联式)()()(ReGGGGPeScASh液膜吸收系数的准数关联式)()()()(ReLLLLPeGaScASh 吸收系数的准数关联式公式(选读)二、吸收系数的准数关联式第2章 气体吸收2.5 吸收系数 2.6 其他吸收与解吸2.6.1 其他吸收过程(选读)2.6.2 解吸(脱吸)一、解吸的原理与应用吸收解吸气相中的溶质向液相中溶解液相中的溶质向气相中释放低温、高压高温、低压应用场合v溶剂昂贵；不易获得v吸收溶质为目的产物传质方向操作条件二、化工中