第09章-吸收-习题课讲义-20131020

1、化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-261/122习题课习题课mabOGyyyN SyyyySSNaaabOG1ln11 aabbyxxGLy aKGHyOG OGOGNHh 0min)0 . 22 . 1( GLGL汇总：汇总：或化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-262/122习题课习题课指吸收设备和流程已给定，考察操作条件指吸收设备和流程已给定，考察操作条件的变化对吸收效果的影响的变化对吸收效果的影响 操作型操作型设计型设计型指吸收任务给定，求塔径、塔高等。指吸收任务给定，求塔径、塔高等。

2、 ya xa G yb L xb操作条件：操作条件：u气液流量、气液流量、u气液进口浓度、气液进口浓度、u操作温度、压力等操作温度、压力等化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-263/122设计型举例设计型举例【例例1】常压下，用煤油从苯蒸汽和空常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，吸收率为气混合物中吸收苯，吸收率为99%，混合气量为混合气量为53kmol/h。入塔气中含苯。入塔气中含苯2%（体积（体积 %），入塔煤油中含苯），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。溶剂用量为最小（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的用量的1.5倍，在操作温度倍

3、，在操作温度50下，相下，相平衡关系为平衡关系为y* = 0.36x，总传质系数，总传质系数Kya=0.015kmol/(m3 s)，塔径为，塔径为1.1米。米。试求所需填料层高度。试求所需填料层高度。 ya xa=0.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L yb=0.02 xb 溶剂用量溶剂用量为最小用为最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36x4/122设计型举例设计型举例OGOGNHh 0min5 . 1 GLGL 3600412D m03. 1015. 036001 . 141532 ya xa=0.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L yb

4、=0.02 xb 溶剂用量溶剂用量为最小用为最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36x OGHaKGy【解解】 属于低浓气体吸收属于低浓气体吸收 bayy 1 0002. 0%99102. 01 bayyababxmyyyGL minGLmS 537. 0358. 05 . 1 67. 0537. 036. 0 SmxymxySSNaaabOG1ln11358. 00002. 036. 002. 00002. 002. 0 98.1167. 00002. 036. 00002. 00002. 036. 002. 067. 01ln67. 011 5/122设计型举例设计型举例 ya xa=0

5、.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L yb=0.02 xb 溶剂用量溶剂用量为最小用为最小用量的量的1.5倍倍y* = 0.36xmNHhOGOG4 .1298.1103. 10 至于用至于用“平均推动力法平均推动力法”请课下自行解算。请课下自行解算。作业：作业：6/122操作型问题计算操作型问题计算 ya xa=0 =95% ? G L yb xb 1 . 2 GLy=1.18xKya G0.8气体气体流量流量增加增加20%【例例3】某吸收塔在某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙下用清水逆流吸收丙酮酮空气混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作空气

6、混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作液气比为液气比为2.1时，丙酮回收率可达时，丙酮回收率可达95%。已知物系平衡关系。已知物系平衡关系为为y=1.18x，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数Kya G0.8。今气体流量增加。今气体流量增加20%，而液量及气液进口浓度，而液量及气液进口浓度不变，试求：不变，试求： （1）回收率变为多少？）回收率变为多少？ （2）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？气膜控制气膜控制【解解】（1 1）回收率变为多少？）回收率变为多少？分析：分析：气体流量增加，则导致气体流量增加，

7、则导致被吸收的丙酮量增被吸收的丙酮量增加，加，ya ，故回收率将变小。，故回收率将变小。7/122操作型问题计算操作型问题计算 ya xa=0 =95% ? G L yb xb 1 . 2 GLy=1.18xKya G0.8气体气体流量流量增加增加20%气膜控制气膜控制56. 01 . 218. 1 GLmS SSSNOG 111ln11 1 . 556. 095. 01156. 01ln56. 011 04. 12 . 12 . 0 96. 004. 11 原工况下：原工况下： 2 . 0 GGHHOGOGOGOGOGOGHHNN 9 . 4 OGN672. 056. 02 . 12 . 1

8、 GLmGLmS SSSNOG 111ln11bayy 1 9 . 4 %4 .92 新工况下：新工况下： 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-268/122操作型问题计算操作型问题计算 ya xa=0 =95% ? G L yb xb 1 . 2 GLy=1.18xKya G0.8气体气体流量流量增加增加20%（2 2）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？ 倍倍17. 195. 0924. 02 . 12 . 1 ababyyGyyG 可见，单位时间内被吸收的丙酮量增加了可见，单位时间内被吸收的丙酮量增加

9、了1720%，即，即被吸收的丙酮量增大幅度小于气体流被吸收的丙酮量增大幅度小于气体流量增大幅度。量增大幅度。作业：作业：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-269/122第四节第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算六、解吸（脱吸）六、解吸（脱吸） G ya L xa G y L x yb xb 逆流解吸塔逆流解吸塔 高浓端高浓端低浓端低浓端传质方向传质方向解解吸吸剂剂-吸收的逆操作吸收的逆操作1 1、解吸方法、解吸方法u减压解吸减压解吸-闪蒸（在第十章中介绍）闪蒸（在第十章中介绍） u应用解吸剂进行解吸应用解吸

10、剂进行解吸 常用的解吸剂有惰性气体、水蒸气或贫气等常用的解吸剂有惰性气体、水蒸气或贫气等（2 2）汽提或提馏）汽提或提馏 - -解吸剂用惰性气体或贫气解吸剂用惰性气体或贫气 -解吸剂用水蒸汽解吸剂用水蒸汽 （1 1）气提）气提化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2610/122六、解吸（脱吸）六、解吸（脱吸） y E ya* ya A yb B o xb xa x 2低浓气体解吸时低浓气体解吸时特点（与吸收对比）：特点（与吸收对比）： SyyyySSNaaabOG1ln11OGOLSNN AxxxxAANbbbaOL1ln11 G ya L x

11、a G y L x yb xb 逆逆流流解解吸吸塔塔 高高浓浓端端低低浓浓端端传质方向传质方向解解吸吸剂剂v全塔物料衡算、操作线方程、填料层高度全塔物料衡算、操作线方程、填料层高度计算式与吸收时的完全相同。计算式与吸收时的完全相同。思考：思考：为什么解吸时操作线在平衡线下方？为什么解吸时操作线在平衡线下方？因为解吸时气相浓度因为解吸时气相浓度y小于液相平衡浓度小于液相平衡浓度y*-此式用起此式用起 来更方便来更方便化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2611/122六、解吸（脱吸）六、解吸（脱吸） y E ya* ya A yb B o xb

12、xa x 2低浓气体解吸时低浓气体解吸时特点（与吸收对比）：特点（与吸收对比）：babayyxxLG minmin)0 . 22 . 1( LGLGv最小最小气液气液比比 G ya L xa G y L x yb xb 逆逆流流解解吸吸塔塔 高高浓浓端端低低浓浓端端传质方向传质方向解解吸吸剂剂斜率斜率(L/G)max化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2612/122解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例 ya xa xa ya 吸 解 收 吸 塔 塔 xb yb ,G G,yb xb 【例例4】吸收解吸联合操作系统如图所示。两塔填料层高度均为吸收解

13、吸联合操作系统如图所示。两塔填料层高度均为7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解吸气量，解吸气量G =300kmol/h，组，组分浓度为：分浓度为：yb=0.015，y a=0.045，y b=0，xb=0.095（均为摩尔分（均为摩尔分率），且知：吸收系统相平衡关系为率），且知：吸收系统相平衡关系为y = 0.15x，解吸系统相平衡，解吸系统相平衡关系为关系为y = 0.6x。试求：。试求： （1）吸收塔气体出口浓度）吸收塔气体出口浓度ya， 传质单元数传质单元数NOG； （2）解吸塔传质单元数）解吸塔传质单元数N OG； （3）若解吸气体流量减少为）若解吸气体流量减少为

14、250kmol/h，则吸收塔气体，则吸收塔气体出口浓度出口浓度ya又为多少？（其又为多少？（其余操作条件均不变，且气体余操作条件均不变，且气体流量变化时，解吸塔流量变化时，解吸塔H OG基本不变基本不变）ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2613/122解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya xa L=150kmol/h ya=

15、0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 【解解】（1） 求吸收塔气体出口浓度求吸收塔气体出口浓度ya，传质单元数，传质单元数NOG bababaabyyGGyyyyGyyG 0015. 00045. 01000300015. 0 对对整个流程（包括两塔）整个流程（包括两塔）作物料衡算，可得：作物料衡算，可得：说明：说明：当然，本题也可以分别对吸当然，本题也可以分别对吸收塔、解吸塔作物料衡算而求解，收塔、解吸塔作物料衡算而求解，但不如上面的解法简便。但不如上面

16、的解法简便。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2614/122解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例005. 010001500015. 0015. 0095. 0 GLyyxxabba1150100015. 0 LmGS1 aaabOGmxymxyNya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 SyyyySSNaaabOG1ln11181005. 015. 00015. 00

17、05. 015. 0015. 0 ya=0.0015对吸收塔：对吸收塔：返回第返回第8282页页化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2615/122解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例2 . 11503006 . 0 LGmS SxmyxmySSNaaabOG1ln11 93. 62 . 1095. 06 . 0045. 0095. 06 . 002 . 11ln2 . 111 ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol

18、/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 ya=0.0015（2）求解吸塔传质单元数）求解吸塔传质单元数N OG化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2616/122解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 （3）若解吸气体流量减少为）若解吸气体流量减少为250kmol/h ，则吸收塔气体出口，则吸收塔气体出口浓度浓度ya又为多少？（

19、其余操作条又为多少？（其余操作条件均不变，且气体流量变化时，件均不变，且气体流量变化时，解吸塔解吸塔H OG基本不变基本不变）250kmol/hya=0.0015分析：分析： 解吸气量减小，则对解吸气量减小，则对解吸不利，因而解吸不利，因而xb （xa）将）将变大，变大，对吸收不利对吸收不利，所以，所以ya 将变大。将变大。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2617/122解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb

20、=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 250kmol/hya=0.0015 SyyyySSNaaabOG1ln11吸收塔：吸收塔： L、G不变，所以不变，所以HOG不变，不变， 故故NOG也不变，也不变，18 OGN115. 015. 0015. 018 aaaxyx即即解之得：解之得：aaxy7 . 2015. 019 (1)1 aaabmxymxy又又S=1不变，不变，化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2618/122ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.

21、15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例11502506 . 0 LGmS93. 6 OGN16.06.0093.6 babxyx即即baxy524.0 解之得：解之得：(2)解吸塔：解吸塔：因因H OG不变，故不变，故N OG不变不变1 babbmxymxy SyyyySSNaaabOG1ln11250kmol/haaxy7 . 2015. 019 (1)化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2619/122ya

22、xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例baxy524.0 (2)250kmol/haaxy7 . 2015. 019 (1)再对解吸塔作物料衡算得：再对解吸塔作物料衡算得： aaaabaabyxyxGLyyxx 667. 12501500(3)再对全流程或吸收塔作物料衡算得：再对全流程或吸收塔作物料衡算得： babayyGGyy aayy 25. 0015. 001000250015. 0

23、(4)化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第九章第九章2021-12-262021-12-2620/122ya xa L=150kmol/h ya=0.045 xa 7m 7m y=0.15x y=0.6x xb yb=0 yb=0.015 xb=0.095 G=300kmol/h G=1000kmol/h 吸收塔 解吸塔 解吸（脱吸）举例解吸（脱吸）举例250kmol/h解得：解得： 0025. 0 ay05. 0 ay联立求解式（联立求解式（1 1）（）（4 4）baxy524. 0 aabyxx 667. 1aaxy7 . 2015. 019 aayy 25. 0015. 0对照：G=