化工原理课件 吸收

化工原理课件吸收第1页，共89页，2023年，2月20日，星期一1.根据溶质与溶剂是否反应：物理吸收和化学吸收2.根据热效应：非等温吸收和等温吸收3.根据被吸收溶质的数目：单组分吸收和多组分吸收4.根据操作压力：常压吸收和加压吸收5.根据溶质的浓度不同：低浓度吸收和高浓度吸收本章主要研究：常压、等温、填料塔中单组分、低浓度物理吸收9.1.2吸收操作分类第2页，共89页，2023年，2月20日，星期一水粗苯水直接蒸汽焦炉煤气脱苯煤气贫油富油吸收塔解吸塔换热器冷却器冷却-冷凝器吸收液贮槽脱吸液贮槽图9-1从焦炉煤气中回收粗苯的流程示意图9.1.3吸收的流程第3页，共89页，2023年，2月20日，星期一gasinletliquidoutletgasoutletliquidinletⅢⅠⅡ图9-2a气液逆流串联1.气液流向2.多塔吸收9.1.3吸收的流程第4页，共89页，2023年，2月20日，星期一gasinletliquidoutletgasoutletliquidinletⅢⅠⅡ图9-2b气体串联、液体并联2.多塔吸收3.加压吸收：p↑，有利于吸收；p↓，有利于解吸4.关于脱吸（解吸）9.1.3吸收的流程第5页，共89页，2023年，2月20日，星期一吸收剂应具有的特点：溶解度：大敏感性：好选择性：好蒸汽压：低（不易挥发，减少溶剂损失，避免在气体中引入新的杂质）粘度：低（利于传质及输送）比热：小（再生时耗热量小）发泡性：低（以免过分限制气速而增大塔的体积）腐蚀性：低（减少设备费和维修费）安全性：好（避免易燃易爆）经济性：易得到易再生T↓、p↑，，有利于吸收；T↑、p↓，有利于解吸9.1.4溶剂选择第6页，共89页，2023年，2月20日，星期一9.2.1吸收相平衡关系1、溶解度曲线pA↓，cA↑，NA↓，当→0时，推动力→0，cA→

cA*，气液相平衡溶解度单组分物理吸收，变量：p、T、pA、cA三个组分：溶质A、溶剂S、惰性气体B两个相：气相、液相自由度数：F=C-φ+2=3-2+2=3T，p一定或9.2吸收基本理论第7页，共89页，2023年，2月20日，星期一T=273KNH3SO2CO2O2溶解度曲线气体O2CO2SO2NH3n3210图9-3293K下几种气体在水中的溶解度曲线（1）T、pA相同时，不同气体溶解度区别很大：难溶气体：O2、CO2易溶气体：NH3中等溶解度：SO2（2）在低浓度范围内，可将溶解度曲线看作直线：溶解度系数，kmol/(m3.Pa)（9-3）与气相溶质分压pA成平衡关系的液相中溶质的浓度9.2.1吸收相平衡关系第8页，共89页，2023年，2月20日，星期一2、亨利定律（Henrylaw）——适用稀溶液与液相溶质浓度cA成平衡关系的气相中溶质的分压亨利系数，Pa（9-5）H

↑，E↓，越易溶。E=f(T)p↑，H↑，E↓，有利于吸收T

↑，H↓，E↑H=f(T)：一般p的影响可忽略E=f(T,c):E=c/Hm=f(T,p,c):m=E/p=c/(Hp)（9-7）与液相摩尔分率xA成平衡的气相摩尔分率相平衡常数，无因次，m=E/p9.2.1吸收相平衡关系第9页，共89页，2023年，2月20日，星期一摩尔比表示相平衡关系若m=1或稀溶液，XA很小，则9.2.1吸收相平衡关系第10页，共89页，2023年，2月20日，星期一3、应用（1）判断传质方向:

y*=mxx*=y/m若y>y*，吸收过程若x>x*，解吸过程

y=y*，平衡过程x=x*，平衡过程

y<y*，解吸过程x<x*，吸收过程（2）传质推动力吸收：y-y*>0[y–x（不是传质推动力，因为不同相)]

x*-x>0

,pA-pA*>0，cA*-cA>0解吸：y*-y>0，x-x*

>0，pA*-pA>0，cA-cA*>0

（3）确定传质过程极限y-y*>0为吸收过程，x↑，当x

→x*时，达到最大9.2.1吸收相平衡关系第11页，共89页，2023年，2月20日，星期一例9.1：已知在总压101.3kPa及温度20℃下，液相中氨的摩尔浓度为0.582kmol/m3，气相中氨的平衡分压为800Pa，若在此浓度范围内的相平衡关系符合亨利定律，试求其H、E、m之值。例9.3：在总压1200kPa、温度303K下，含CO25%（体积分数）的气体与含CO2为1.0g/L的水溶液相遇，问：会发生吸收还是脱吸？以分压差表示的推动力有多大？若要改变其传质方向可采取哪些措施？9.2.1吸收相平衡关系第12页，共89页，2023年，2月20日，星期一双膜理论的三个基本要点：（twofilmtheory）（1）气液两相传质阻力集中在一定厚度的膜内；（2）在膜内只有分子扩散，没有涡流扩散；（3）相界面处pi、ci符合相平衡关系，即相界面的传质阻力为零。距离zp或c组成气相主体液相主体相界面气膜液膜传质方向图9-4气液相界面两侧的浓度分布（双膜模型）9.2.2气体吸收传质速率方程第13页，共89页，2023年，2月20日，星期一气相：气相传质推动力液相：液相传质推动力稳态下：9.2.2气体吸收传质速率方程距离zp或c组成气相主体液相主体相界面气膜液膜传质方向图9-4气液相界面两侧的浓度分布（双膜模型）第14页，共89页，2023年，2月20日，星期一0EPQI相平衡线图9-5气液相界面组成的图解pi=f(ci)9.2.2气体吸收传质速率方程第15页，共89页，2023年，2月20日，星期一1、以pG-pL*为推动力表示的总传质速率方程（9-18）以分压差表示推动力的气相总传质系数，kmol/（m2·s·Pa）液膜中的传质阻力气膜中的传质阻力（9-16）以分压差表示的气液两相总推动力（9-17）9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第16页，共89页，2023年，2月20日，星期一2、以cG*

-cL为推动力表示的总传质速率方程以浓度差表示的气液两相总推动力（9-20a）（9-20）（9-21）以浓度差表示推动力的液相总传质系数，kmol/（m2·s·Pa）气膜中的传质阻力液膜中的传质阻力9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第17页，共89页，2023年，2月20日，星期一掌握：上式适用条件（稀溶液、双膜理论的3个要点）（9-21）9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第18页，共89页，2023年，2月20日，星期一3、以摩尔分率表示气、液组成的传质速率方程y、yi——气相主体中及相界面上的溶质摩尔分率；ky——以摩尔分率差为推动力的气相分传质系数，kmol/(m2.s)气相：（9-26）（9-25）液相：（9-28）（9-27）x、xi——液相主体及相界面上的溶质摩尔分率；kx——以摩尔分率差为推动力的液相分传质系数，kmol/(m2.s)

9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第19页，共89页，2023年，2月20日，星期一

y*——与液相组成x呈平衡的气相组成，摩尔分率；x*——与气相组成y呈平衡的液相组成，摩尔分率；Ky、Kx——以气相、液相摩尔分率差为推动力的总传质系数，kmol/(m2.s)。（9-29）同理（9-30）9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第20页，共89页，2023年，2月20日，星期一（9-31）（9-32）9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第21页，共89页，2023年，2月20日，星期一4、总传质速率方程的分析0EPQIGL图9-6传质推动力图示

p’掌握：1.线段PL、PG意义2.P、P’点位置意义9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第22页，共89页，2023年，2月20日，星期一（1）易溶气体（气膜控制）H↑，1/（HkL）↓，1/kG>>1/（HkL），KG≈kG0EPI（a)气膜控制

9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第23页，共89页，2023年，2月20日，星期一（2）难溶气体（液膜控制）H↓，H/kG↓，

H/kG<<1/kL，KL≈kL0EP（b）液膜控制

9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第24页，共89页，2023年，2月20日，星期一（3）中等溶解度气体（双膜控制）（4）解吸的传质速率方程9.2.2.1相平衡关系符合亨利定律的总传质速率方程第25页，共89页，2023年，2月20日，星期一（1）易溶气体（气膜控制）（2）难溶气体（液膜控制）（3）中等溶解度气体（双膜控制）作图xi，yiNA9.2.2.2相平衡关系不符合亨利定律的总传质速率方程第26页，共89页，2023年，2月20日，星期一

传质速率方程的表达形式很多，要注意传质阻力与传质推动力的对应关系：（1）传质系数与传质推动力表示方式之间必须对应；（2）各传质系数的单位和对应的基准；（3）传质阻力的表达形式必须与传质推动力的对应。9.2.2.3传质速率方程小结第27页，共89页，2023年，2月20日，星期一例9-4：已知p=310kPa，ky=1.07×10-2kmol/m2.h，ky=22kmol/m2.h，p=10.67×103

x(相平衡关系）求：（1）Ky、Kx、KG、KL。

（2）以气相摩尔分率差作为推动力的总传质阻力、气相分传质阻力、液相分传质阻力；以液相摩尔分率差作为推动力的总传质阻力、气相分传质阻力、液相分传质阻力。（3）总传质速率，液相主体浓度0.005kmol/m3，气相分压60kPa。例题第28页，共89页，2023年，2月20日，星期一已知：处理气量及初、终浓度、相平衡关系求：（1）溶剂的用量及吸收液浓度（2）填料塔的填料层高度（3）吸收塔塔径9.3吸收（或解吸）塔的计算图9-8吸收塔的物料衡算塔顶塔底稀端浓端第29页，共89页，2023年，2月20日，星期一Ga、Gb——组分(A+B)出塔、入塔气体流率，kmol(A+B)/(m2.s);La、Lb——组分(A+S)入塔、出塔液体流率，kmol(A+S)/(m2.s);G、L——通过塔任一截面的气、液流率，kmol/(m2.s);ya、yb——出塔、入塔气体组成的摩尔分率,kmolA/kmol(A+B);xa、xb——入塔、出塔液体组成的摩尔分率,kmolA/kmol(A+S);x、y——通过塔任一截面的气、液组成。图9-8吸收塔的物料衡算塔顶塔底稀端浓端9.3.1吸收塔的物料衡算与操作线方程第30页，共89页，2023年，2月20日，星期一图9-8吸收塔的物料衡算塔顶塔底稀端浓端（9-35）（9-36）全塔物料衡算：（9-37）9.3.1吸收塔的物料衡算与操作线方程第31页，共89页，2023年，2月20日，星期一图9-8吸收塔的物料衡算塔顶塔底稀端浓端（9-38）或（9-38a）塔顶与任一截面间的物料衡算：塔底与任一截面间的物料衡算：（9-39）或（9-39a）9.3.1吸收塔的物料衡算与操作线方程第32页，共89页，2023年，2月20日，星期一ERQBPA0YXYbYaYXaXXb图9-9摩尔比坐标系中的操作线和平衡线（9-38a）（9-39a）操作线方程：9.3.1吸收塔的物料衡算与操作线方程第33页，共89页，2023年，2月20日，星期一用摩尔比表示的传质速率方程：以气相摩尔比差为推动力的总传质系数，

kmol/(m2.s)

以液相摩尔比差为推动力的总传质系数，

kmol/(m2.s)

当为低浓度吸收时，GB≈G，LS≈L，Y≈y，X≈x，式（9-38）与（9-38a）可改写成（9-42）或（9-42a）9.3.1吸收塔的物料衡算与操作线方程第34页，共89页，2023年，2月20日，星期一并流操作的吸收塔XEA0YYbYaXaXbB9.3.1吸收塔的物料衡算与操作线方程第35页，共89页，2023年，2月20日，星期一CB1ERQBPA0最小液汽比（Limitinggas-liquidratio）图9-9摩尔比坐标系中的操作线和平衡线9.3.2吸收剂用量的确定第36页，共89页，2023年，2月20日，星期一CB1ERQBPA0图9-9摩尔比坐标系中的操作线和平衡线总费用=设备费+操作费（LS/GB）↑，操作线斜率↑，传质推动力↑，塔高（填料层高度）↓，操作费用↑，设备费用↓；（LS/GB）↓，操作线斜率↓，传质推动力↓，塔高（填料层高度）↑，操作费用↓，设备费用↑；9.3.2吸收剂用量的确定第37页，共89页，2023年，2月20日，星期一讨论：1、相平衡关系符合亨利定律时，Xb*=Yb/m当Xa=0时，2、若为低浓度气体吸收（如无特别说明以后均为低浓度气体吸收）9.3.2吸收剂用量的确定第38页，共89页，2023年，2月20日，星期一定义：吸收因子（因数）：A=L/（mG）或A=LS/（mGB）几何意义：操作线斜率与平衡线斜率之比解吸因子（因数）：S=mG/L或S=mGB/LS（1）A<1，则L/G<m若要求ya↓，则吸收率η

=（yb-ya）/yb↑，h0↑。在塔底达到平衡xb*，η=ηmaxBA0ybyxyaya’xaxb*若xa=0，xb*=yb/m，ηmax=A

9.3.3填料层无穷高的吸收塔第39页，共89页，2023年，2月20日，星期一BA0ybyxyaya’xa*（2）A>1，则L/G>mya↓，η↑，h0↑。在塔顶达到平衡xa*，若xa=0,ηmax=1（3）A=1，则L/G=m

塔高无穷大时，全塔处处平衡，ηmax=19.3.3填料层无穷高的吸收塔第40页，共89页，2023年，2月20日，星期一a——单位体积填料的有效传质面积，m2/m3；h——填料层高度，m；——塔截面积（即填料层截面），m2；D——塔直径，mKya[kmol/(m3.s)]Ky[kmol/(m2.s)]9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第41页，共89页，2023年，2月20日，星期一微元体积：相界面面积：单位时间内由气相传入液相A的物质的量为：kmol(A)/s单位塔截面由气相传入液相A的物质的量为：kmol(A)/(m2.s)单位塔截面气相传入液相的溶质=气相所失溶质=液相所得溶质h0yy+dyxx+dxhdhyaxaxbyb图9-11通过填料层微元高度的浓度变化对单位塔截面（9-44）9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第42页，共89页，2023年，2月20日，星期一——气相总体积传质系数，kmol/（m3·s）——气相总传质单元高度、总传质单元数（1）（9-46）9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第43页，共89页，2023年，2月20日，星期一——液相总体积传质系数，kmol/（m3·s）——液相总传质单元高度、总传质单元数（2）（9-48）9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第44页，共89页，2023年，2月20日，星期一（3）——气相分体积传质系数，kmol/（m3·s）——气相分传质单元高度、分传质单元数（9-47）（4）（9-49）——液相分体积传质系数，kmol/（m3·s）——液相分传质单元高度、分传质单元数9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第45页，共89页，2023年，2月20日，星期一（3）（4）h0yy+dyxx+dxhdhyaxaxbyb图9-11通过填料层微元高度的浓度变化（2）（1）9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第46页，共89页，2023年，2月20日，星期一0yxy*=mxy*=mx+bxaxb1、平衡线为直线补充作业：当y*=mx+b时，证明：中的Ky同样满足9.3.4.1传质单元数的确定9.3.4有限高吸收塔填料层高度计算第47页，共89页，2023年，2月20日，星期一（1）平均推动力法1、平衡线为直线令△y=y-y*0APBQREA’B’yx图9-12操作线和平衡线皆为直线时的总推动力塔底气相总推动力塔顶气相总推动力9.3.4.1传质单元数的确定第48页，共89页，2023年，2月20日，星期一（9-50）（9-51）令塔顶塔底推动力的对数平均值9.3.4.1传质单元数的确定第49页，共89页，2023年，2月20日，星期一同理：（9-53）塔底液相总推动力塔顶液相总推动力式中9.3.4.1传质单元数的确定第50页，共89页，2023年，2月20日，星期一（2）吸收因数法平衡线为通过原点的直线，服从亨利定律：（9-43b）（9-55a）9.3.4.1传质单元数的确定第51页，共89页，2023年，2月20日，星期一同理可得：（S≠1）（S≠1）（9-56）9.3.4.1传质单元数的确定第52页，共89页，2023年，2月20日，星期一S≠1②若平衡线为：讨论：①相平衡关系不符合亨利定律塔底气相总推动力塔顶气相总推动力9.3.4.1传质单元数的确定第53页，共89页，2023年，2月20日，星期一③相平衡关系为直线时④Ky液相分体积传质系数kmol/（m3·s）

气相分体积传质系数kmol/（m3·s）

以气相摩尔分率差为推动力的总体积传质系数，kmol/（m3·s）

9.3.4.1传质单元数的确定第54页，共89页，2023年，2月20日，星期一⑤相平衡关系符合y*=mx，且为纯溶剂吸收xa=0（S≠1）又已知：9.3.4.1传质单元数的确定第55页，共89页，2023年，2月20日，星期一⑥当S=1或A=1时，操作线与相平衡线平行对数平均推动力法和吸收因数法均不成立，此时NOG、NOL如何求？9.3.4.1传质单元数的确定第56页，共89页，2023年，2月20日，星期一讨论：A、S大小对吸收影响（3）NOG~的意义：反映了吸收率的高低。S增大图9-13式（9-56）的图示9.3.4.1传质单元数的确定第57页，共89页，2023年，2月20日，星期一2、平衡线为曲线——图解积分法或数值积分法（1）气膜控制时（易溶气体）9.3.4.1传质单元数的确定第58页，共89页，2023年，2月20日，星期一（2）液膜控制时（难溶气体）（3）双膜控制时ybyaoEABP（4）图解积分9.3.4.1传质单元数的确定第59页，共89页，2023年，2月20日，星期一①传质单元数（NOG、NOL）的大小反映吸收过程进行的难易程度，它与吸收塔的结构因素以及气液流动状况无关。②传质单元高度可理解为一个传质单元所需的填料层高度，是吸收设备效能高低的反映。9.3.4.2传质单元数、传质单元高度的物理意义第60页，共89页，2023年，2月20日，星期一1、解吸过程的特点①解吸是吸收的逆过程，推动力与吸收相反。气相推动力：Δy=y*-y液相推动力：Δx=x–x*②解吸塔的浓端与稀端与吸收塔相反，塔顶为浓端，塔底为稀端。③操作线位于平衡线下方。yxG、yaG、ybL、xaxbyya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔顶)y=mx9.3.5解吸塔计算（低浓度气体逆流解吸）第61页，共89页，2023年，2月20日，星期一2、常见的解吸方法①通入惰性气体②通入直接水蒸气③降低压力3、解吸塔的物料衡算与操作线方程全塔物料衡算：G（ya-yb）=L(xa-xb)操作线方程：以塔的任一截面与塔顶作物料衡算可得同样以塔的任一截面与塔底作物料衡算可得定义：解吸率yxG、yaG、ybL、xaL、xbyya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔顶)y=mx9.3.5解吸塔计算（低浓度气体逆流解吸）第62页，共89页，2023年，2月20日，星期一4、最小气液比解吸L一定，G↓，L/G↑，C点yya*yaybxbxaxB(塔底)A(塔顶)Cy=mx工程上的气液比9.3.5解吸塔计算（低浓度气体逆流解吸）第63页，共89页，2023年，2月20日，星期一5、填料层高度的计算（A≠1）（S≠1）A增加9.3.5解吸塔计算（低浓度气体逆流解吸）第64页，共89页，2023年，2月20日，星期一基本关系式：全塔物料衡算式：G（ya-yb）=L（xa-xb）

相平衡方程式：y*

=f(x)(本章多是y*

=mx或y*=mx+b)吸收过程基本方程式9.4.1定量计算方法及例题1、设计型计算给定条件：yb、G、分离要求（ya或吸收率）设计要求：h0

9.4吸收（解吸）定量计算与定性分析第65页，共89页，2023年，2月20日，星期一例15-1在一填料塔中，用含苯0.00015（摩尔分率，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为1600m3/h，进塔气体中含苯0.05，要求苯的吸收率为90%，操作温度为25℃，操作压强为101.3kPa，塔径D=0.6m，相平衡关系Y*=26X，操作液气比为最小液气比的1.3倍，KYa=0.045kmol/(m3.s)，洗油分子量为170kg/kmol。试求：（1）吸收剂用量LS（kg/h）；（2）出塔洗油中苯的含量xb；（3）所需的填料层高度；（4）每小时回收苯的量（kg/h）；（5）欲提高苯的吸收率，可采用哪些措施（定性分析）？9.4.1定量计算方法及例题第66页，共89页，2023年，2月20日，星期一例在一逆流吸收塔中，用清水吸收氨—空气混合气，混合气流量0.025kmol/s，混合气入塔组成0.02（摩尔分率，下同），吸收率为95%，常压操作，温度为20℃，y=1.2x，塔径为1m，总体积传质系数Kya=0.0522kmol/(m3.s),kya∝G0.7，操作液气比为最小液气比的1.2倍，试求：（1）h0=？（2）气体质量增大15%，h0=？（3）若yb=0.05，η=95%，h0怎么变化？若yb=0.02，η=99%，

h0怎么变化？9.4.1定量计算方法及例题第67页，共89页，2023年，2月20日，星期一例15-5用一逆流操作的填料解吸塔，处理含CO2的水溶液，处理量为40t/h，使水中的CO2含量由8×10-5降至2×10-6（均为摩尔比），塔内水的喷淋密度为8000kg/(m2·h)，进塔空气中含CO2量为0.1%（体积百分率），空气用量为最小空气用量的20倍，塔内操作温度为25℃，压力为100kPa，该操作条件下的亨利系数E=1.6×105kPa，液相体积总传质系数KXa=800kmol/(m3·h)。试求：（1）解吸气（空气）用量为若干m3/h？（以25℃计）（2）填料层高度。9.4.1定量计算方法及例题第68页，共89页，2023年，2月20日，星期一2、操作型计算（1）吸收（解吸）操作型计算命题第一类命题已知：h0（及其他有关尺寸），气液两相平衡关系及流动方式，Kya或Kxa，改变一操作条件（t、p、L或LS、G或GB、xa或Xa、yb或Yb）求：操作条件的变化对吸收效果ya（或Ya）和xb（或Xb）的影响。计算方法：①对数平均推动力法，要试差；②消元法，繁琐；③若相平衡关系符合亨利定律，吸收因数法。9.4.1定量计算方法及例题第69页，共89页，2023年，2月20日，星期一第二类命题已知：h0（及其他有关尺寸），气体的流量G或GB及进出口组成（ya、yb或η）、吸收液的进口组成xa、气液两相平衡关系及流动方式，Kya或Kxa求：吸收剂用量L或LS和吸收剂出塔组成xb（或Xb）。计算方法：①对数平均推动力法，要试差；②若相平衡关系符合亨利定律，吸收因数法，要试差。此外，还有一类命题：其他条件不变，分离要求改变，求填料层高度h0变为多少？或已知h0的改变值，其他操作条件不变，求ya或η变为多少？计算方法：①对数平均推动力法，要试差；②若相平衡关系符合亨利定律，吸收因数法。9.4.1定量计算方法及例题第70页，共89页，2023年，2月20日，星期一（2）操作型问题计算例题例15-10在逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分。已知：操作液气比为最小液气比的1.5倍，气相总传质单元高度HOG=1.11m操作条件下的平衡关系为Y*=mX（X、Y均为摩尔比），吸收过程大致为气膜控制，气相体积传质分系数kya∝G0.7。试求：

①要求溶质组分的回收率为95%时所需的填料层高度；

②在上述填料塔内操作，将气体流率增加20%，而其它条件不变，溶质的回收率有何变化？

③新、旧工况下单位时间内被吸收的溶质量及吸收塔的平均推动力有何变化？结果说明什么问题？

9.4.1定量计算方法及例题第71页，共89页，2023年，2月20日，星期一例15-11某逆流填料吸收塔，用纯溶剂吸收混合气体中可溶组分。入塔气体中含溶质0.05（摩尔分率，下同），混合气流量为1500Nm3/h，塔径为1m，要求吸收率为90%，操作条件下相平衡关系为y*=1.5x，操作液气比为最小液气比的1.2倍，填料层高度为3m，吸收过程为气膜控制，试求：①吸收剂用量L，kmol/(m2·s)；

②气相体积总传质系数Kya，(kmol/m3·s)；

③若操作中由于解吸不良导致进入吸收塔的吸收剂中浓度为0.001，其他条件不变，计算此时的吸收率为多少？

④在③的情况下若要求保证吸收率为90%不变，所需吸收剂用量L必须增大为多少？9.4.1定量计算方法及例题第72页，共89页，2023年，2月20日，星期一9.4.2定性分析方法与典型例题9.4.2.1定性分析方法1、平均推动力法L(x1-x2)=G(y1-y2)=KyahΔym

=KxahΔxm

利用该式原则上可判明ya、xb的变化情况，不过通常要用反证法很繁琐。9.4.2定性分析方法与典型例题第73页，共89页，2023年，2月20日，星期一2、吸收因数法（S≠1）NOGS增大（1）根据题给条件，确定HOG、S的变化情况；（2）利用NOG=h0/HOG，判别NOG的变化趋势；（3）根据右图，确定（yb-mxa）/（ya

-mxa）的变化情况，随之确定ya的变化趋势；

（4）确定xb的变化情况。xb的变化趋势较难判断，判断的方法也有多种，以下列出几种方法:9.4.2定性分析方法与典型例题第74页，共89页，2023年，2月20日，星期一

①利用全塔物料衡算关系L(xb-xa)=G(yb-ya)确定xb的变化趋势；

②利用全塔物料衡算关系较难判断xb的变化趋势时，也可以联合利用对数平均推动力法判断，只是对数平均推动力法繁琐，通常需要用反证法，建议尽量不用。

③利用全塔物料衡算关系较难判断xb的变化趋势时，此时可利用

NOLA增大来判断，其步骤与前面（1）、（2）、（3）类似，结合右图来判断即9.4.2定性分析方法与典型例题第75页，共89页，2023年，2月20日，星期一

a根据题给条件，确定HOL、A的变化情况；

b利用NOL=h0/HOL，判别NOL的变化趋势；

c

根据图，确定（yb-mxa）/（yb

-mxb）的变化情况，随之确定xb的变化趋势；

④

近似法：在高吸收率时，ya<<yb，利用L(xb-xa)=G(yb-ya)≈Gyb来判断xb的变化趋势，但此法只是一种近似法，低吸收率时ya<<yb不成立，因此判断结果不一定准确。NOLA增大9.4.2定性分析方法与典型例题第76页，共89页，2023年，2月20日，星期一3、解吸操作型问题定性分析方法4、吸收操作型问题定性分析例题例15-8用逆流填料吸收塔处理低浓度气体混合物，已知过程为双膜控制（即气相阻力及液相阻力均不能略去），试分析在入口气量适度增加的新操作条件下（其余条件不变），出口气液组成ya、xb的变化情况。NOGS增大NOLA增大9.4.2定性分析方法与典型例题第77页，共89页，2023年，2月20日，星期一操作线方程：(9-41)(9-42a)低浓度气体：ya=y1xa=x0y1y2x1x2y3xN-1yN-1xNyb=yN+1xb=xNyN12N-1N9.5塔板数第78页，共89页，2023年，2月20日，星期一理论板：气液两相在理论板上达到平衡。离开各层理论塔板的气、液组成的点E（xi,yi)在相平衡线上，即离开各板的气液组成符合相平衡关系。

1、图解法EP1A0x0y1y2x1x2y3xyxNyN+1yNP2E1E2ENB图9-23图解法求理论板数9.5.1理论板数第79页，共89页，2023年，2月20日，星期一相平衡方程：第一层板下的截面