化学工程基础第5章吸收解析.ppt

Y Y1 Y2 0 X A B X1 X2 相平衡线 Ye = f ( X ) 操作线 D C ●设计时，qV一定（生产任务一定）： 操作线的斜率（L/V）取决于吸收剂用量L的多少。 吸收剂的单位耗用量 or 液气比。 AC线： L↗→(L/V) ↗→(Xe-X) ↗→吸收推动力↗ →NA ↗→设备尺寸↙→设备费用↙； 但溶剂再生费用↗，动力消耗↗→操作费用↗。 AD线： L↙→(L/V) ↙→(Xe-X) ↙→吸收推动力↙ →NA ↙→设备尺寸↗→设备费用↗ ； 但溶剂再生费用↙，动力消耗↙→操作费用↙ 。 ②吸收剂进口浓度的选择及其最高允许浓度 设计时所选择的吸收剂进口浓度过高，吸收过程推动力减小，所需吸收塔高度增加。若选择的进口浓度过低，使则对吸收剂的再生提出了过高的要求，再生设备和再生费用增大，因此吸收剂的进口溶质浓度（X2）的选择存在一个最优化的问题，需要通过多方案的计算和比较来确定。 在塔顶部位，与气相浓度Y2成平衡的液相浓度X2e。显然所选择的吸收剂进口溶质浓度（X2）必须低于X2e才能达到规定的分离要求。所以，X2e是最高允许浓度。 Y Y2 0 A X2e Ye = mX 操作线 X*2=Y2/m X ③最小液气比(L/V)min： AD线： L↙↙→(L/V) ↙→D点上，L=Lmin，X = Xe，⊿X= 0，吸收推动力 = 0，吸收所需接触面积为无穷大，此时所需的 L最小，其液气比称为最小液气比(L/V)min 。 （4）怎样确定Lmin ？ 当Ｙe = mＸ（体系服从亨利定律）： Y Y1 Y2 0 A B X1 X2 Y*= mX 操作线 D X*1=Y1/m X 当Ｙe ≠ mX（体系不服从亨利定律）： 读取D ＇点坐标（X1 ＇ ，Y1 ＇ ） Y Y1 Y2 0 A X2 操作线 D X1 ＇ Y* = f(X) Y1＇ D ＇ X Y Y1 Y2 0 A B X1 X2 Y* = f(X) 操作线 D X*1 X 2、如何确定L？ ①求出 (L/V)min; ② 再取 (L/V) = (1.1～2.0) (L/V)min。 在 20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混合气体中氨的分压为 1330Pa，经吸收后氨的分压降为 7 Pa，混合气体的处理量为 1020 kg/h，操作条件下平衡关系为 Ｙ* = 0.755Ｘ。若适宜的吸收剂用量为最小用量的2倍，求所需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。 例： V, Y1 V, Y2 X2 , L=? X1=? 吸收塔 解： 三、解吸 1、解吸方法 汽提解吸法 减压解吸 加热解吸 加热-减压解吸 2、汽提解吸法的计算 例：含苯2mol%的煤气用平均分子量为260的洗油在一填料塔中做逆流吸收以回收其中的苯，煤气的流率为1200kmol/h。塔顶进入的洗油中含苯0.5mol%，洗油的流率为最少用量的1.3倍。吸收塔在1atm、27℃下操作，此时的气液平衡关系为Y=0.125X。富油由吸收塔底出口经加热后送入解吸塔塔顶，在解吸塔中送入过热水蒸气使富油脱苯，脱苯后的贫油由解吸塔塔底排出冷却后再进入吸收塔使用，水蒸气的用量为最少用量的1.2倍。解吸塔在1atm、120℃下操作，此时的气液平衡关系为Y*=3.16X。 求：洗油的循环流率和过热蒸汽耗量 解（1） 四、塔径的计算 五、吸收塔高的计算 （一）填料层高度的计算： （低浓度气体） 1、基本计算式： 计算目的：传质面积=？ 生产任务：X2，V，Y1→Y2，NA V, Y1 V, Y2 X2 , L X1 m n Y X Y+dY X+dX dZ 对通过虚线范围高度的溶质进行物料衡算： 单位时间内： 气体释放溶质的量=V·dY； 液体吸收溶质的量=L·dX。 ∴V·dY = L·dX = NA·dA=dGA 对于dZ内： V·dY=NA · a Ω dZ=KY(Y – Y*) dZ ·α Ω dA — dZ层内所具有的气液接触面积，m2。 Ω — 塔的截面积，m2。 a— 每m3填料的有效传质面积，m2/ m3 。 L·dX=NA ·a Ω dZ=Kx(X* -X) dZ ·α Ω 整理后得到亨利定律的又一种表达式： 上式是由亨利定律导出的，此式在Y～X直角坐标系中的图形总是曲线；但是，当溶液浓度很低时，即稀溶液时（X很小），上式可以近似地表示为： Y* = m X 或 X* = Y/ m ?式中 Y*——平衡时