化学工业出版社《化工原理》第5章 气体吸收精要.ppt

一、物料衡算与操作线方程 物料衡算 定态，假设S不挥发，B不溶于S 全塔范围内，对A作物料衡算 ： GY1+LX2=GY2+LX1 G（Y1－Y2）=L（X1－X2） G,Y2 G,Y1 L,X2 L,X1 X1=X2＋G（Y1－Y2）/L 操作线方程式及操作线 （1）逆流吸收 G，Y2 G，Y1 L，X2 L，X1 G，Y L，X GY+LX2=GY2+LX Y2=Y1（1－?） ?——A被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。 同理： 逆流吸收操作线具有如下特点： X Y1 Y2 X1 X2 A B Y 3）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系 统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无关。 2）操作线通过塔顶（稀端） A （X2，Y2）及塔底 （浓端） B （X1， Y1）; 1）定态，L、G、Y1、X2恒定，操作线在X～Y 坐标上为一直线，斜率为L/G 。 L/G为吸收 操作的液气比； 5）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线 离平衡线愈远吸收的推动力愈大； 4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平 衡线OE下方。 X A B Y K . Y X X* Y* （2）并流吸收 G,Y2 G,Y1 L,X2 L,X1 V,Y L,X GY+LX=GY2+ LX2 Y2 Y1 X2 X1 A B X Y 逆流与并流的比较： 1）逆流推动力均匀，且 2） Y1大，逆流时Y1与X1在塔底相迂有利于提高X1； X2小，逆流时Y2与X2在塔顶相迂有利于降低Y2。 逆流与并流操作线练习 Y3 X2 X1 Y1 Y2 X2 Y2 X3 C D A B Y1 Y2 Y3 X1 X2 X3 C D A B 二、吸收剂的用量最小液气比 B1 Y1 Y2 A B O E X Y X2 X1 X*1 P （一）最小液气比 最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。 最小液气比的计算 1.平衡曲线一般情况 X*1——与Y1相平衡的液相组成。 平衡关系符合亨利定律时： 2.平衡曲线为凸形曲线情况 （二）操作液气比 三、填料层高度的计算 传质单元数法 （一）填料层高度的基本计算式 Z Y Y+dY X X+dX Z dZ Y2 X2 X1 Y1 单位时间，dZ内吸收A的量： ?——塔截面积，㎡; GA——A的流率，kmol/(s)； G——惰性气体流率，kmol/(s)； L——吸收剂流率， kmol/(s)。 a——单位体积填料的有效传质面积，㎡/m3。 填料层高度 同理： ——气相总体积传质系数，kmol/（m3·s） ——液相总体积传质系数，kmol/（m3·s） 填料层高度可用下面的通式计算： Z=传质单元高度×传质单元数 体积传质系数的物理意义： 在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质量。 （二）传质单元数与传质单元高度 以 为例 （1）传质单元数 、 —液相总传质单元高度、总传质单元数 ——气相传质单元高度 、传质单元数 ——液相传质单元高度 、传质单元数 —气相总传质单元高度、总传质单元数 定义： 气相总传质单元数 传质单元数的意义： 反映了取得一定吸收效果的难易程度。 气体流经一段填料，溶质组成变化（Y1 － Y2）等于该段填料平均吸收推动力（Y－Y*）m时，，该段填料为一个传质单元。 （2）传质单元高度 定义： 气相总传质单元高度，m。 传质单元高度的意义: 完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映了吸收设备效能的高低。 传质单元高度影响因素： 填料性能、流动状况 体积总传质系数与传质单元高度的关系: 传质单元高度变化范围：0.10～1.0m。 各种传质单元高度之间的关系 平衡线斜率为m 同理 ： 比较上式： （三）传质单元数的计算 1.对数平均推动力法 气液平衡线为直线 操作线也为直线 同理： JA=－JB　　 DAB=DBA=D 等分子反向扩散传质速率方程 传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, kmol/(m2· s) 。 NA= 气相： NA= 液相： 讨论 1） 2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。 3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。