第三章气体的吸收

1、第三章第三章 气体气体 吸收吸收Gas AbsorptionGas Absorption3.1 概述概述3.2 气液相平衡气液相平衡3.3 分子扩散分子扩散与单相传质与单相传质3.4 对流传质对流传质3.5 吸收塔的计算吸收塔的计算3.6 解吸及计算解吸及计算3.7 其他吸收类型其他吸收类型概述（概述（IntroductionIntroduction） 吸收分离操作：吸收分离操作：利用混合气体中各组分利用混合气体中各组分(component)在液体在液体中溶解度中溶解度(solubility)差异，使某些易溶组分进入液相形成溶差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液液(solution)，不溶或难

2、溶组分仍留在气相，不溶或难溶组分仍留在气相(gas phase)，从而，从而实现混合气体的分离。实现混合气体的分离。吸收剂吸收剂气体气体yx界面界面气相主体气相主体 液相主体液相主体 相界面相界面气相扩散气相扩散 液相扩散液相扩散 yi xi 气体吸收是混气体吸收是混合气体中某些合气体中某些组分在气液相组分在气液相界面上溶解、界面上溶解、在气相和液相在气相和液相内由浓度差推内由浓度差推动的传质过程。动的传质过程。吸收分离操作实例：吸收分离操作实例：乙醇胺水溶液吸收二氧化碳气体乙醇胺水溶液吸收二氧化碳气体图9-3 乙醇胺水溶液吸收CO2流程原料气(CO2)吸收塔解吸塔换热器冷却器再沸器CO2冷却

3、器概述（概述（IntroductionIntroduction） 吸收质或溶质吸收质或溶质(solute)：混合气体中的溶解组分，以混合气体中的溶解组分，以A表示。表示。惰性气体惰性气体(inert gas)或载体：或载体：不溶或难溶组分，以不溶或难溶组分，以B表示。表示。吸收剂吸收剂(absorbent)：吸收操作中所用的溶剂，以吸收操作中所用的溶剂，以S表示。表示。吸收液吸收液(strong liquor)：吸收操作后得到的溶液，主要成分吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂为溶剂S和溶质和溶质A。吸收尾气吸收尾气(dilute gas)：吸收后排出的气体，主要成分为惰性吸收后排出的气体，主

4、要成分为惰性气体气体B和少量的溶质和少量的溶质A。 解吸或脱吸解吸或脱吸(desorption)：与吸收相反的过程，即溶质从液与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。相中分离而转移到气相的过程。物理吸收物理吸收(physical absorption)：吸收过程溶质与溶剂不发吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等。用洗油吸收芳烃等。概述（概述（IntroductionIntroductio

5、n） 化学吸收化学吸收(chemical absorption)：溶质与溶剂有显著的化学溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、反应发生。如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等过程。化学反应能大大提高单位体积用稀硫酸吸收氨等过程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再液体所能吸收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。生较难。 单组分吸收：单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余组分因溶解度甚小其吸收量可忽略不计。组分因溶解度甚小其吸收量可忽略不计。多组分吸收：

6、多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。有两个或两个以上组分被吸收。溶解热：溶解热：气体溶解于液体时所释放的热量。化学吸收时，气体溶解于液体时所释放的热量。化学吸收时，还会有反应热。还会有反应热。非等温吸收：非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。体系温度发生明显变化的吸收过程。等温吸收：等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。体系温度变化不显著的吸收过程。概述（概述（IntroductionIntroduction） 概述（概述（IntroductionIntroduction）吸收操作的用途：吸收操作的用途：(1) 制取产品制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。用吸收剂吸收气

7、体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收如硫酸吸收SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液，制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液，碳化氨水吸收碳化氨水吸收CO2制碳酸氢氨等。制碳酸氢氨等。 (2) 分离混合气体分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目的。如从焦炉气或城市煤气中分离苯，从乙达到分离目的。如从焦炉气或城市煤气中分离苯，从乙醇催化裂解气中分离丁二烯等。醇催化裂解气中分离丁二烯等。 (3) 气体净化气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体中的一类是原料气的净化，即除去混合气体中的杂质，如合成氨原料气脱杂质，如合成氨原料气脱H2S、脱、脱CO2

8、等；另一类是尾等；另一类是尾气处理和废气净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气，冶炼气处理和废气净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气，冶炼废气等脱除废气等脱除SO2，硝酸尾气脱除，硝酸尾气脱除NO2等。等。 气液两相的接触方式气液两相的接触方式连续接触连续接触(也称微分接触也称微分接触)：气、气、液两相的浓度呈连续变化。如填液两相的浓度呈连续变化。如填料塔。料塔。溶剂b 级式接触a a 微分接触图9-2 填料塔和板式塔气体溶剂气体级式接触：级式接触：气、液两相逐级接气、液两相逐级接触传质，两相的组成呈阶跃变触传质，两相的组成呈阶跃变化。化。 如板式塔。如板式塔。散装填料散装填料塑料鲍尔环填料塑料鲍尔环填料规

9、整填料规整填料 塑料丝网波纹填料塑料丝网波纹填料 选择原则：经济、合理。选择原则：经济、合理。吸收剂的选择要求吸收剂的选择要求1.1.溶解度大；溶解度大；2.2.选择性高；选择性高；3.3.再生容易；再生容易；4.4.挥发性小；挥发性小； 5.5.粘度低；粘度低； 6.6.化学稳定性高；化学稳定性高；7.7.腐蚀性低；腐蚀性低； 8.8.无毒、无害、价廉等。无毒、无害、价廉等。概述（概述（IntroductionIntroduction） 相同点：同为气液相之间的传质、传热过程相同点：同为气液相之间的传质、传热过程 区别：区别：1 1、建立两相体系的方法不同、建立两相体系的方法不同蒸馏：蒸馏：

10、采用改变物料状态参数的方法使混合的物系采用改变物料状态参数的方法使混合的物系内部产生第二个物相。内部产生第二个物相。吸收：吸收：采用从外界引入另一个相态的方法形成两相采用从外界引入另一个相态的方法形成两相系统。系统。吸收与蒸馏的区别吸收与蒸馏的区别概述（概述（IntroductionIntroduction）2 2、操作条件和组分的传递方式不同、操作条件和组分的传递方式不同蒸馏：蒸馏：液相汽化和蒸汽的冷凝同时进行，在相界面轻、液相汽化和蒸汽的冷凝同时进行，在相界面轻、重组分同时向相反的方向进行。重组分同时向相反的方向进行。吸收：吸收：液相温度远远小于其沸点，只有溶质分子进入液相温度远远小于其沸

11、点，只有溶质分子进入液相的单向传递，而气相中的惰性组分在界面处于液相的单向传递，而气相中的惰性组分在界面处于“停滞停滞”状态。状态。吸收操作的经济性1)1)气液两相流经吸收设备的能量消耗，指泵送液体、风机气液两相流经吸收设备的能量消耗，指泵送液体、风机送气的能耗。送气的能耗。概述（概述（IntroductionIntroduction）(3)(3)溶剂的再生费用，即解吸操作费，此项所占的比例最大。溶剂的再生费用，即解吸操作费，此项所占的比例最大。常用的解吸方法有升温、常用的解吸方法有升温、 减压、吹气，其中升温与吹气特减压、吹气，其中升温与吹气特别是升温与吹气同时使用最为常见。别是升温与吹气同

12、时使用最为常见。(2)(2)溶剂的挥发损失和变质损失。溶剂的挥发损失和变质损失。(4) (4) 吸收的设备费用指吸收塔及辅助设备（泵、风机、加热吸收的设备费用指吸收塔及辅助设备（泵、风机、加热器、冷却器等）的费用。器、冷却器等）的费用。 吸收操作的经济性是由总费用（即操作费用加设备费用）吸收操作的经济性是由总费用（即操作费用加设备费用）来衡量的。来衡量的。 最经济的吸收操作应是操作费用与设备费用之和即总费最经济的吸收操作应是操作费用与设备费用之和即总费用为最小。用为最小。3.1.1 吸收过程的气液相平衡关系吸收过程的气液相平衡关系 气体在液体中的溶解度 气体吸收涉及到相际传质过程。气体吸收涉及

13、到相际传质过程。对单组分物理吸收：相数对单组分物理吸收：相数 = 2= 2，组分数，组分数 = 3= 3相律相律 F F = = -N+2 -N+2 自由度自由度 = 3= 3，即在温度、压力和气、液相，即在温度、压力和气、液相组成四个变量中，有三个独立变量。组成四个变量中，有三个独立变量。在温度和压力一定的条件下，平衡时的气、液相组成具有在温度和压力一定的条件下，平衡时的气、液相组成具有一一对应关系。一一对应关系。平衡状态下溶质在气相中的分压称为平衡状态下溶质在气相中的分压称为平衡分压或饱和分压平衡分压或饱和分压，与之对应的液相浓度称为与之对应的液相浓度称为平衡浓度平衡浓度或气体在液体中的或

14、气体在液体中的溶解溶解度度。平衡问题：平衡问题：物质传递的方向和限度；物质传递的方向和限度；传质速率问题：传质速率问题：传质推动力和阻力。过程快慢的问题。传质推动力和阻力。过程快慢的问题。相平衡：相平衡：相间传质已达到动态平衡，从宏观上观察传质已相间传质已达到动态平衡，从宏观上观察传质已不再进行。不再进行。气体在液体中的溶解度溶解度曲线：溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液相中的浓度的关系曲线。相中的浓度的关系曲线。溶解度溶解度/g(NH/g(NH3 3)/1000g(H)/1000g(H2 2O)O)100010005005000 02

15、020404060608080100100120120p pNHNH3 3/kPa/kPa50 50 o oCC40 40 o oCC30 30 o oCC20 20 o oCC10 10 o oCC0 0 o oCC120120溶解度溶解度/g(SO/g(SO2 2)/1000g(H)/1000g(H2 2O)O)2502502002000 02020404060608080100100p pSOSO2 2/kPa/kPa150150100100505012012050 50 o oCC40 40 o oCC30 30 o oCC20 20 o oCC10 10 o oCC0 0 o oCC

16、在相同条件下，在相同条件下，NHNH3 3 在水中的溶解度较在水中的溶解度较 SOSO2 2 大得多。大得多。用水作吸收剂时，称用水作吸收剂时，称 NHNH3 3 为为易溶气体易溶气体，SOSO2 2为为中等溶解气体中等溶解气体，溶解度更小的气体则为溶解度更小的气体则为难溶气体难溶气体( (如如OO2 2 在在 30 30 和溶质的分和溶质的分压为压为 40kPa 40kPa 的条件下，的条件下，1kg 1kg 水中溶解的质量仅为水中溶解的质量仅为 0.014g)0.014g)。 当总压不太高时，一定温度下的当总压不太高时，一定温度下的稀溶液稀溶液的溶解度曲线近似的溶解度曲线近似为直线，即溶质

17、在液相中的溶解度与其在气相中的分压成为直线，即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正比。正比。式中：式中： p p* * 溶质在气相中的平衡分压，溶质在气相中的平衡分压，kPakPa； x x 溶质在液相中的摩尔分数；溶质在液相中的摩尔分数； E E 亨利系数，亨利系数，kPakPa。 Exp * 亨利定律亨利定律 亨利系数的值随物系的特性及温度而异；亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 物系一定，物系一定，E E 值一般随温度的上升而增大；值一般随温度的上升而增大；E E 值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度； 在同一溶剂中，难溶气体在同

18、一溶剂中，难溶气体 E E 值很大，易溶气体值很大，易溶气体 E E 值很小；值很小；E E 的单位与气相分压的压强单位一致。的单位与气相分压的压强单位一致。 ETExPx *0limmmwAA nnyAA nnxAA 1NBA yyy1NBA xxxNNBBAAAAAA/MmwMmwMmwMmwnnx NNBBAAAA/MwMwMwMw BAAmma BAAnnY BAAnnX AAA1aaw AAA-1 wwa XXx 1xxX 1YYy 1yyY 1 AAVmG AAVnc AAwG cxcAA AAApppY RTpVncAAA pA=PyAHcpA*A H H 与与E E 的关系：的

19、关系： xHcccHcp A*AHcE SASL)1(MxMxMMc SSHME HT Exp *Amxy *APyp ExPy *PEm mT mp在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比摩尔摩尔分数分数 Y Y（ 或或 X X ）表示组成。）表示组成。 比摩尔分数表示组成的平衡关系比摩尔分数表示组成的平衡关系 X X 溶质在液相中的比摩尔分数；溶质在液相中的比摩尔分数；Y Y * * 与与X X 呈平衡的气相中溶质的比摩尔分数。呈平衡的气相中溶质的比摩尔分数。当当 m m 趋近趋近 1 1 或当或当 X X 很小时很小时yyY 1的摩尔数气相

20、中惰气的摩尔数气相中溶质BAxxX 1的摩尔数液相中溶剂的摩尔数液相中溶质SAXmmXY)1(1* mXY *mXY *（3 3） 相对于气相浓度相对于气相浓度 y y 而言，而言，液相浓度欠饱和液相浓度欠饱和( (xxxyyy* *) )，溶质，溶质 A A 由气相由气相向液相转移。向液相转移。气、液相浓度气、液相浓度( (y,xy,x) )在平在平衡线上方衡线上方( (P P点点) )：yxoy*=f(x)Pyxy*结论：结论：若系统气、液相浓度若系统气、液相浓度( (y,xy,x) )在平衡线上方，则体系将在平衡线上方，则体系将发生从气相到液相的传质，即吸收过程。发生从气相到液相的传质，

21、即吸收过程。x*释放溶质释放溶质吸收溶质吸收溶质相对于气相浓度而言实相对于气相浓度而言实际 液 相 浓 度 过 饱 和际 液 相 浓 度 过 饱 和( (xxxx* *) )，故液相有释放，故液相有释放溶质溶质 A A 的能力。的能力。相对于液相浓度相对于液相浓度 x x 而言而言气 相 浓 度 为 欠 饱 和气 相 浓 度 为 欠 饱 和( (yyy pA2PB120及及SX*，所，所以解吸操作线位于平衡线下方。以解吸操作线位于平衡线下方。对逆流解吸塔，其操作线方程与吸收操作线方程在形式完对逆流解吸塔，其操作线方程与吸收操作线方程在形式完全相同，只是解吸塔的稀端（全相同，只是解吸塔的稀端（X

22、2、Y2）在塔底。）在塔底。当溶液的处理量当溶液的处理量 L、进出塔浓度、进出塔浓度 X1、X2 以及解吸气进塔组以及解吸气进塔组成成 Y2 确定后，气体用量确定后，气体用量 V 与气体出塔浓度与气体出塔浓度 Y1 直接相关。直接相关。 YXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1(L/V)maxAYXoY*=f(X)Y1X2Y2B(L/V)maxCX1Y1*CA解吸塔的最小气液比 当解吸用气量当解吸用气量 V 减小时，气体出塔浓度减小时，气体出塔浓度 Y1 增大，操作线增大，操作线的的 A 点向平衡线靠拢，传质推动力下降。点向平衡线靠拢，传质推动力下降。当操作线与平衡线相交或相切时，解吸操作线斜率

23、（液气当操作线与平衡线相交或相切时，解吸操作线斜率（液气比）最大，即气液比最小，这是达到一定解吸程度气液比比）最大，即气液比最小，这是达到一定解吸程度气液比操作的最低极限值。操作的最低极限值。对操作线与平衡线相交的情况，塔顶处两相传质平衡，有对操作线与平衡线相交的情况，塔顶处两相传质平衡，有 2*121minYYXXLV 对操作线与平衡线相切（平衡线呈上凹形状），最小气液对操作线与平衡线相切（平衡线呈上凹形状），最小气液比由过比由过 B 点所作的操作线与平衡线的切线斜率确定。实际点所作的操作线与平衡线的切线斜率确定。实际气液比应大于最小气液比。气液比应大于最小气液比。 填料层高度计算式 可采用

24、与吸收塔相同的方法，但需注意式中涉及到的推动可采用与吸收塔相同的方法，但需注意式中涉及到的推动力力(浓度差浓度差)的前后项要调换。的前后项要调换。用传质单元高度与传质单元数计算填料层高度用传质单元高度与传质单元数计算填料层高度 Z，传质单，传质单元高度的计算方法不变，但传质单元数定义中有传质推动元高度的计算方法不变，但传质单元数定义中有传质推动力项，应加以注意。力项，应加以注意。 若平衡关系为若平衡关系为Y* = MX ：*22*11*ln1112XXXXAXXdXNXXOL mOLXXXN 21 *22*11*22*11lnXXXXXXXXXm AXXXXAANOL*22*211ln11式中

25、式中 A=L/(MV) 为吸收因子。为吸收因子。 过程速率是决定单元设备大小的关键因素。过程速率是决定单元设备大小的关键因素。填料层高度计算式中的传质系数填料层高度计算式中的传质系数(ky，KY 等等) 体现了与吸收速体现了与吸收速率的正比关系，在吸收计算中具有十分重要的意义。率的正比关系，在吸收计算中具有十分重要的意义。 传质系数包含了传质过程速率计算中一切复杂的、不易确定传质系数包含了传质过程速率计算中一切复杂的、不易确定的影响因素，其数值的大小主要取决于物系的性质、操作条的影响因素，其数值的大小主要取决于物系的性质、操作条件及设备的性能件及设备的性能(填料特性填料特性)三个方面。由于影响

26、因素十分复三个方面。由于影响因素十分复杂，传质系数的计算难以通过理论模型解决，迄今为止也尚杂，传质系数的计算难以通过理论模型解决，迄今为止也尚无通用的计算方法可循。无通用的计算方法可循。 传质系数的获取途径传质系数的获取途径：(1) 实验测定；实验测定；(2) 针对特定体系的经针对特定体系的经验公式；验公式；(3) 适用范围更广的准数关联式。适用范围更广的准数关联式。 cKKcNA 1对气、液传质过程，可将对气、液传质过程，可将各传质速率表达式概括为各传质速率表达式概括为: 2.4.6.4 传质系数的计算传质系数的计算传质系数的实验测定 对实际操作的物系，若相平衡关系对实际操作的物系，若相平衡

27、关系为直线，则填料层高度计算式为为直线，则填料层高度计算式为 上式也可写为高度为上式也可写为高度为 Z 的填料段的平均传质速率方程的填料段的平均传质速率方程 mYYYYaKVZ 21 mYAYFKYYVG 21 mpYAYaVKYYVG 21式中式中 F= Za 为传质面积，为传质面积，Vp= Z 为填料装填体积。为填料装填体积。 当填料和填料装填方式一定，测量稳定操作时进、出塔气、当填料和填料装填方式一定，测量稳定操作时进、出塔气、液流量和测量段液流量和测量段 Z 两端气、液浓度，由物料衡算及平衡关两端气、液浓度，由物料衡算及平衡关系可得出系可得出GA 和和 Ym ，进而得出，进而得出 KY

28、 或或 KYa。 注意：注意：实验测定的传质系数用于吸收或解吸塔设计计算时，实验测定的传质系数用于吸收或解吸塔设计计算时，设计体系的物性、操作条件及设备性能应与实验测定时的设计体系的物性、操作条件及设备性能应与实验测定时的情况相同或相近。情况相同或相近。 实际上很难对每一具体设计条件下的传质系数都直接进行实际上很难对每一具体设计条件下的传质系数都直接进行实验测定。为此，不少研究者针对某些典型的系统和条件实验测定。为此，不少研究者针对某些典型的系统和条件进行研究，在所测定的大量数据基础上提出了对一定的物进行研究，在所测定的大量数据基础上提出了对一定的物系在一定条件范围内的传质系数经验公式。系在一

29、定条件范围内的传质系数经验公式。 适用条件：适用条件： (1) 气体的空塔质量流速气体的空塔质量流速 G 为为 3204150kg/(m2 h)，液体的，液体的空塔质量流速空塔质量流速 W 为为 440058500 kg/(m2 h)； (2) 直径为直径为25mm的环形填料。的环形填料。 25. 07 . 041081. 9WGaKG 82. 0WaKC 用水吸收用水吸收 SO2 属中等溶解度的气体吸收。计算气、液相体属中等溶解度的气体吸收。计算气、液相体积传质系数的经验公式分别为积传质系数的经验公式分别为 传质系数的经验公式 用水吸收氨属易溶气体的吸收，吸收阻力主要在气膜侧。用水吸收氨属易

30、溶气体的吸收，吸收阻力主要在气膜侧。用填充用填充 12.5mm 陶瓷环形填料塔实测数据得出的计算气相陶瓷环形填料塔实测数据得出的计算气相传质系数经验公式为传质系数经验公式为 39. 09 . 041007. 6WGaKG 式中：式中：KGa 气相传质系数，气相传质系数，kmol/(m3.h.kPa)； KCa 液相传质系数，液相传质系数， kmol/(m3.h.kmol/m3)； G 气相空塔质量流速，气相空塔质量流速，kg/(m2.h)； W 液相空塔质量流速，液相空塔质量流速，kg/(m2.h)； 与温度有关的常数，其值列于下表。与温度有关的常数，其值列于下表。 t 1015202530

31、0.00930.01020.01160.01280.0143传质系数的经验公式 U 液相喷淋密度，液相喷淋密度，m3/(m2 h) 。单位。单位时间喷淋在单位塔截面上的液相体积。时间喷淋在单位塔截面上的液相体积。用水吸收二氧化碳属难溶气体吸收，吸收阻力主要在液膜用水吸收二氧化碳属难溶气体吸收，吸收阻力主要在液膜侧。计算液相体积传质系数的经验公式为侧。计算液相体积传质系数的经验公式为 96. 057. 2UaKC 适用条件：适用条件：(1) 直径为直径为1032mm 陶瓷环填料塔；陶瓷环填料塔；(2) 喷淋密度喷淋密度 U 为为 320 m3/(m2 h)；(3) 气体的空塔质量速度气体的空塔质

32、量速度 G 为为 130580 kg/(m2 h)；(4) 操作温度为操作温度为2127。KCa 的大小主要取决于液相的喷淋密度，而气体的质量流的大小主要取决于液相的喷淋密度，而气体的质量流速速 G 基本无影响。基本无影响。 传质系数的准数关联式 根据传递现象动力学相似基本原则推导出来并通过实验确定根据传递现象动力学相似基本原则推导出来并通过实验确定模型参数的准数方程有更宽的适用范围。模型参数的准数方程有更宽的适用范围。常用准数：常用准数：修伍德数修伍德数 Sh、雷诺数、雷诺数 Re 及施密特数及施密特数 Sc 等。等。气相修伍德准数气相修伍德准数 GGGScShRe GBGBmGRTpPDK

33、ScRe DlPRTpKBmGG ShGGeGaGud 4Re0 DGGG Sc气体通过填料层的雷诺数气体通过填料层的雷诺数 气相施密特准数气相施密特准数 适用范围适用范围:ReG = 21033.5104ScG = 0.62.5P = 101303 kPa(绝压绝压)应用场合应用场合 湿壁塔湿壁塔0.0230.830.44填料塔填料塔0.0660.80.33上式是由湿壁塔中汽液传质的实验数据关联得到，除了用上式是由湿壁塔中汽液传质的实验数据关联得到，除了用于湿壁塔（于湿壁塔（l 为湿壁塔塔径）外，也可用于拉西环填料塔为湿壁塔塔径）外，也可用于拉西环填料塔（l 为拉西环填料的外径）。为拉西环填

34、料的外径）。模型参数模型参数:上述准数中：上述准数中：D 溶质在气相中的分子扩散系数溶质在气相中的分子扩散系数 m2/s；P/pm 气相漂流因子；气相漂流因子；KG 气相传质系数气相传质系数 kmol/(m2 s kPa) ； R 通用气体常数通用气体常数 kJ/ (kmol K ) ；l 特征尺寸特征尺寸 m ； G 混合气体的密度混合气体的密度 kg/m3； T 温度温度 K； G 混合气体的粘度混合气体的粘度 N s/m2 ；G 气体的空塔质量速度；气体的空塔质量速度；de 填料层中流体通道的当量直径，填料层中流体通道的当量直径，de=4a/ ，（，（a 为填为填料的比表面料的比表面 m

35、2/m3， 为填料层的空隙率为填料层的空隙率 m3/m3）；）；u0 气体在填料空隙中的实际流速，气体在填料空隙中的实际流速，u0=u/ （u为空塔为空塔气速气速 m/s）；）；液 相 修 伍液 相 修 伍德准数德准数 33. 033. 067. 0Re000595. 0GaScShLLL DlccKSmCL ShLLaW 4Re DLLL Sc233LLgl Ga液 体 通 过 填液 体 通 过 填料 层 的 雷 诺料 层 的 雷 诺数数 液 相 施 密液 相 施 密特准数特准数 液相的伽利略液相的伽利略(Callilio)准数准数 上述准数中：上述准数中：a 填料比表面积填料比表面积m2/

36、m3 ； kc 液膜传质系数，液膜传质系数，m/s；cSm/c 液相漂流因子；液相漂流因子； l 特征尺寸，取填料直径特征尺寸，取填料直径m；G 重力加速度，重力加速度，m/s2； L 液体的粘度，液体的粘度，Ns/m2； L 液体的密度液体的密度 kg/m3；D 溶质在液相中的分子扩散系数溶质在液相中的分子扩散系数 m2/s； W 液体的空塔质量速度，液体的空塔质量速度，kg/(m2s)。1. 1. 高浓度气体吸收的定义高浓度气体吸收的定义 混合气体中待吸收组分混合气体中待吸收组分A的摩尔分率高于的摩尔分率高于10%（有时有时体积百分率）的气体吸收，通常视为高浓度气体吸收。体积百分率）的气体

37、吸收，通常视为高浓度气体吸收。2.4.7 其他吸收类型其他吸收类型一、高浓度吸收一、高浓度吸收2、特点：、特点： 1）V、L沿塔高变化；沿塔高变化；2）Y-X操作线为曲线；操作线为曲线；3）非等温：含量高，溶解热大，对平衡不利，但）非等温：含量高，溶解热大，对平衡不利，但有利于提高传质系数，常忽略不计有利于提高传质系数，常忽略不计;2.2.影响因素影响因素 在高浓度气体吸收过程中，由于被吸收溶液在高浓度气体吸收过程中，由于被吸收溶液A在混合气量中在混合气量中占有较大的比例，因此必须考虑该吸收过程对以下两大方面的占有较大的比例，因此必须考虑该吸收过程对以下两大方面的影响：影响：变温吸收：变温吸收

38、： 吸收过程会产生大量的吸收热。高浓度气体吸收过程中，由于吸收过程会产生大量的吸收热。高浓度气体吸收过程中，由于溶质溶质A的溶解，产生的总热量较多，如果液气比的溶解，产生的总热量较多，如果液气比(L/V)较小或塔的较小或塔的散热效果不好，吸收液的温度就会显著是升高，这时气体吸收是散热效果不好，吸收液的温度就会显著是升高，这时气体吸收是“变温吸收变温吸收”。等温吸收：等温吸收： v 随着吸收液温度的升高，溶质的气相平衡分压增大，对吸收不随着吸收液温度的升高，溶质的气相平衡分压增大，对吸收不利。当然，如果溶解热不大，液气比利。当然，如果溶解热不大，液气比L/V又较大，吸收过程产生的热又较大，吸收过

39、程产生的热量使吸收液的温度升高很小，或吸收塔散热效果较好，吸收热可及时量使吸收液的温度升高很小，或吸收塔散热效果较好，吸收热可及时散出，则这时的高浓气体吸收仍可视为散出，则这时的高浓气体吸收仍可视为“等温吸收等温吸收”。 总传质系数总传质系数( (KYa、Kxa)决定于：决定于： 1/ KY = 1/ kym/ kx 相平衡关系相平衡关系（m） 两相流速（量）两相流速（量） 两相的膜两相的膜( (分分) )传质系数传质系数 溶质浓度溶质浓度 有关。有关。 体系的温度体系的温度T T和压强和压强P PE与低浓度气体吸收的比较与低浓度气体吸收的比较 对于低浓度气体吸收，由于混合气中对于低浓度气体吸

40、收，由于混合气中A的浓度低，一般液气比又较的浓度低，一般液气比又较大，因此在整吸收过程中两相的流量、溶质浓度、体系的温度变大，因此在整吸收过程中两相的流量、溶质浓度、体系的温度变化都不大所以塔的总传质系数可视为不随塔高而变，是个常数；化都不大所以塔的总传质系数可视为不随塔高而变，是个常数； 高浓度气体吸收就不同。此时必须考虑几个方面的因素对传质系高浓度气体吸收就不同。此时必须考虑几个方面的因素对传质系数的影响：数的影响： i)i)气、液两相对流量变化的影响；气、液两相对流量变化的影响； ii)ii)温度变化的影响；温度变化的影响； iii)iii)浓度变化的影响。浓度变化的影响。 对于高浓度气体吸收，由于混合气中溶质的浓度高，吸收对于高浓度气体吸收，由于混合气中溶质的浓度高，吸收过程中，总气相流率（过程中，总气相流率（V V）和总液相流率（）和总液相流率（L L）变化都较大，使）变化都较大，使气、液两相在吸收塔的不同截面上的相对流动状态有较大的变气、液两相在吸收塔的不同截面上的相对流动状态有较大的变化。化。 对于逆流操作的吸收塔，随着吸收过程的进行，气相流率对于逆流操作的吸收塔，随着吸收过程的进行，气相流率从塔底从塔底塔顶逐渐减小，而液相流率从塔顶塔顶逐渐减小，而液相流率从塔顶塔底逐