吸收的物料衡算与操作线方程

1、药品生产技术专业教学资源库-制药单元操作技术教学设计教 师 姓 名授课班级授课形式讲授授 课 日 期 授课时数2授课内容情景6吸收过程及操作任务3吸收的物料衡算与操作线方程教学目的知 识目 标1. 掌握物料衡算计算式2. 了解操作线方程及操作线的画法3. 理解操作线的意义4掌握液气比对吸收操作的影响能 力目 标1能够根据生产任务进行全塔的物料衡算。2能够根据物料衡算的结果，分析吸收操作线及操作线的变化。3能够根据吸收操作线的变化，分析液气比对吸收操作的影响。思 想目 标1. 具有分析问题解决问题的能力； 2. 具有一定组织协调能力；3. 具有搜索、整理材料及文字表达相关能力教 学 重 点物料衡

2、算与操作线方程教 学 难 点物料衡算与操作线方程更新、补充、删 节 内 容使 用 教 具多媒体课 外 作 业课 后 体 会授课主要内容及课堂教学设计教学环节 课 程 内 容 设 计教学方法时间min组织复习引入新课小结作业1 双膜理论的基本观点2 总吸收系数及相应的方程如何确定吸收剂的用量、塔顶、底的浓度呢？任务3 吸收的物料衡算与操作线方程子任务1 全塔物料衡算如图6-8所示，对一稳定逆流接触的吸收塔，在截面1-1和2-2之间进行物料衡算，有： (6-14) (6-15) 式中 混合气体中，进出吸收塔溶质与惰性组分的摩尔比；溶液中，进出吸收塔溶质与溶剂的摩尔比；图6-8 物料衡算图 单位时间

3、内通过任一截面惰性组分的流量，kmol/h；单位时间内通过任一截面溶剂的流量，kmol/h。一般地，混合气体量V(1-Y1)和Y1为吸收任务，气体离开吸收塔的组成Y2（分离要求也是控制指标）或是已知吸收率（溶质回收率），则,吸收剂X2亦为已知，则和喷淋量L也就能确定。 （6-16）说明，若已知吸收剂用量，亦可利用式（6-14）计算塔底排出液中溶质的浓度X2。 X1=X2+V(Y1-Y2)/L （6-17） L/V液气比即处理1kmol惰性气体的原料所用纯吸收剂量的kmol数. 吸收率:分离指标，即气相中被吸收的吸收质的量与气相中原有的吸收质的量之比.由前面的式子可得:Y2=Y1(1-)生产中,

4、V、L、Y1、X2为已知,若再知，即可求出出口液浓度X1。2、吸收操作线方程与操作线如图6-20所示，若在M-M和1-1（塔底）或2-2（塔顶）截面间进行物料衡算有： （6-18） 或 （6-19）式中 塔内任一截面上，液相、气相中溶质与溶剂、惰性组分的摩尔比。式（6-18）、（6-19），反映了塔内任一截面上气相组成Y与液相组成X之间的关系，这两个公式即为逆流吸收塔操作线方程，将次绘制在X-Y二维直角坐标系中，即为吸收操作线，如图6-9中的直线AB。由吸收塔操作分析可知，其操作线具有如下特点：图6-9 逆流吸收操作线当吸收为稳态连续吸收时，若L、V一定，Y1、X2恒定，则吸收操作线在X-Y直

5、角坐标系中为一通过B（X1，Y1）、A（X2，Y2）的直线，斜率为（亦称吸收操作液气比）。因式（6-18）、（6-19）均为逆流吸收塔的物料衡算得来的，故次操作线仅与吸收操作的液气比、塔顶及塔底溶质组成有关，与系统的平衡关系、塔的结构及操作条件无关。图6-10 吸收操作推动力示意图因吸收操作时，或，故吸收操作线在平衡线的上方，且塔内任一截面M-M处的吸收推动力为：或，见图6-10。操作线离平衡线越远，其吸收推动力越大。解吸操作时，或，其操作线在平衡线下方。关于操作线的说明：吸收操作线方程是由物料衡算得出的，与液气比和塔一端的气液组成有关，与吸收速率、温度、压力、接触状态、塔型无关。操作线与平衡

6、线的垂直距离表示总推动力Y，水平距离距离表示总推动力X，操作线与平衡线的距离越远，其传质推动力越大。吸收操作线位于平衡线的上方，脱吸操作线位于平衡线的下方（精馏操作线位于平衡线的下方）；逆流吸收塔塔底为浓端，塔顶为稀端；并流操作吸收塔塔顶截面Y大、X小，塔底截面Y小、X大；降低吸收剂的温度、提高总压；选择对溶质溶解度大的吸收剂；改物理吸收为化学吸收都将使平衡线下移，从而增大吸收推动力，提高吸收速率。三、液气比对吸收的影响L/V是操作线方程的斜率。L/V，B点沿Y=Y1线左移，则操作线离平衡线的距离变远，吸收推动力变大，对一定的分离任务，则可减少所需的传质面积。若液气比减小，则是上面相反的结果。所以L/V要有最适宜的比值，其值如何，如何确定，下节课讲解。复述本节内容：掌握物料衡算与操作线方程；掌握液气比对吸收的影响及选择。复习启发讲授讲授画图讲解举