吸收专题操作型问题的讨论

吸收专题操作型问题的讨论第一页，共三十九页，2022年，8月28日附加题：试证明如下命题（任选两题）：(1).对于同一个填料塔和同一传递任务（传递量相同），如果流向相同（同为逆流或者并流），吸收和解吸的传质单元数互为相反数。(2).证明教材P715-3的双塔吸收，若两塔一样，且L1=L2，离开第一个塔的气相组成yc为yb和ya的几何平均值(3).证明如果操作线方程为y=ax+b,则NOG=a/b(xb-xa)(4).试推导出当操作线方程与平衡线方程平行时，传质单元数的计算公式。第二页，共三十九页，2022年，8月28日专题一：操作型问题的相关量的关系第三页，共三十九页，2022年，8月28日操作型问题的相关量的关系（2）新工况要求依然满足原分离任务，即η不变。xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mxyayb当L/V不变时，吸收率不发生变化，则气液两相转移的溶质量不发生变化，若任一相的进塔浓度不发生变化，其出口浓度必然不发生变化第四页，共三十九页，2022年，8月28日填料层不变的相关量关系h不变，NOG和HOG互为反比例函数关系h=HOG↑NOG↓NOG=f(S,yb-mxa/ya-mxa);S=mG/LNOG↑S↑NOG↑

(yb-mxa/ya-mxa）↑η↑第五页，共三十九页，2022年，8月28日NOG同数群与脱吸因数S的关系yb-mxa/ya-mxaNOGS↑问：填料塔中气液相浓度分布是线性的吗？H=HOGNOGH第六页，共三十九页，2022年，8月28日填料层不变的相关量关系第七页，共三十九页，2022年，8月28日思考：xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx当吸收剂中溶质xa的含量增大时，其出口浓度如何变化？(xb增大，ya减小）xaxa第八页，共三十九页，2022年，8月28日思考：xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx当混合气中溶质的含量增大时，其出口浓度如何变化？请自己分析！(xb’,yb’)第九页，共三十九页，2022年，8月28日吸收率η不变填料层高度h正比于NOG若S=mG/L

，NOG↑，h↑（1）若m↑，S↑（溶质难溶于水，如T↑，p↓）（2）若G/L↑，S↑（减小液气比，能耗↓）↓第十页，共三十九页，2022年，8月28日NOG随着m的增大而增大xyy=m’xy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mxyaybxaxb第十一页，共三十九页，2022年，8月28日增加液气比xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx第十二页，共三十九页，2022年，8月28日回流（参考专题二）xyy=m’xy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化，由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。ybxbyaxa第十三页，共三十九页，2022年，8月28日吸收率η不变，填料不发生变化的情况下（1）若xa↑，yb-mxa/[(1-η)yb-mxa]↑则

NOG↑，h↑（2）若yb↑，yb-mxa/[(1-η)yb-mxa]↑，则NOG↑，h↑第十四页，共三十九页，2022年，8月28日吸收率保持不变（黄线之间）xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)xa(xb,yb)y=mxxa’第十五页，共三十九页，2022年，8月28日采用新型填料第十六页，共三十九页，2022年，8月28日采用新型填料，填料层高度不变xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)xa(xb,yb)y=mxxa’第十七页，共三十九页，2022年，8月28日专题二：溶剂部分回流（循环）xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化，由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。ybxbyaxaLRxa’xbL第十八页，共三十九页，2022年，8月28日溶剂部分回流（循环）对传质的影响提高了吸收剂的入口浓度，降低了传质推动力，增大了NOG。提高了填料的润湿面积，降低了传质单元高度HOG用途：当吸收过程有显著的热效应，或者当新鲜吸收剂量过少，以至于不能保持塔内填料良好润湿，应采用吸收剂循环第十九页，共三十九页，2022年，8月28日部分循环对于吸收率的影响xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，在保证吸收率不发生变化的前提下，其循环比有最大值。如图所示。第二十页，共三十九页，2022年，8月28日例题：如图所示，用纯油逆流吸收煤气中的苯。已知煤气流量为100kmol/h,入口浓度含苯4%，吸收率为80%，液气比为最小液气比的1.4倍。气液平衡关系Y=0.126X求（1）液体的出塔组成（2）在保证吸收率不变的前提下，最大允许循环量第二十一页，共三十九页，2022年，8月28日第二十二页，共三十九页，2022年，8月28日求解第二十三页，共三十九页，2022年，8月28日由于循环了部分溶剂，因此溶剂入口浓度会不断升高，其极限就是与ya平衡的浓度第二十四页，共三十九页，2022年，8月28日专题三多塔吸收，多股进料和特殊操作线问题多股进料本质上可以看作是将俩塔串联。多塔问题解决技巧利用俩塔间的物料浓度关系。解吸塔传质单元数表达式同吸收塔的表达式推导是一致的，公式参考书P64公式8-93，敢兴趣可继续证明证明题4，并阅读课外文献第二十五页，共三十九页，2022年，8月28日求证当L1=L2时，采用纯溶剂吸收，若两塔完全相同，有：第二十六页，共三十九页，2022年，8月28日h1=h2HOG1=HOG2则NOG1=NOG2S又相等，且xa=0则yc/yb=ya/yc得证第二十七页，共三十九页，2022年，8月28日如图所示某吸收塔，已知yb=0.05,吸收率η=0.9，G=150kmol/m2h，xa=0.004，xm=0.015，且L1=L2，塔顶液气比为0.5，全塔HOG=0.5，相平衡关系y=0.5x。L2在塔内液相组成与xm相同处加入。试求：（1）所需塔高（2）若L1与L2均从塔顶加入，分析塔高如何变化ybxbya’xaxm第二十八页，共三十九页，2022年，8月28日分析此题类似于俩塔串联，因此将此塔分为上下两个部分进行计算，加和即为塔高,HOG已经告知，因此只需计算俩部分的NOG即可对于塔上部，我们发现仅仅知道两个浓度，但求解NOG需要三个浓度题目中有一个重要的条件，就是L2是在塔内液相组成与xm相同处加入，实际上也即告知了塔上部的出口浓度，和塔下部的入口浓度。第二十九页，共三十九页，2022年，8月28日求解：第三十页，共三十九页，2022年，8月28日当操作线平行时，平均推动力为任意一点的推动力：第三十一页，共三十九页，2022年，8月28日对于塔下部，需要知道相关浓度之间的关系,并且注意到其液气比发生了变化L2,xmxmym第三十二页，共三十九页，2022年，8月28日xy(xa,ya)(xb,yb)y=mx第三十三页，共三十九页，2022年，8月28日如何求解一个吸收塔内任一截面的浓度将任一界面与塔顶视为一个塔通常已知塔顶俩浓度，因此需要从NOG反推ymNOG可由上部分塔高和HOG求出h第三十四页，共三十九页，2022年，8月28日例题在逆流填料吸收塔中，用清水吸收空气-氨中的氨，yb=0.025，吸收率为0.88，填料层高度为1.2m，采用最小液气比3倍的液气比操作，吸收过程亨利系数为0.5atm，操作压力为1atm，试求塔中部的气液相组成。第三十五页，共三十九页，2022年，8月28日分析由于已经知道塔顶的两个浓度了，因此如果知道塔上半部的传质单元数，也即可确定第三个浓度。已知塔上部的塔高，因此问题就集中在求取传质单元高度传质单元高度可由全塔高度和全塔的传质单元数求出第三十六页，