第8章：吸收.ppt

总之，（L/G）减小时，只要有某截面处气液趋近平衡，达到分离要求所须的H即为无穷大，此（L/G）即为（L/G）min 处理量G 一定 L ～ L/G ～ 操作费用 x1 ～ 设备费用 填料层高度 ～ 动力消耗 L ～ L/G ～ 操作费用 x1 ～ 设备费用 填料层高度 ～ 动力消耗 5.2.2 适宜液气比 或 5.2.3 吸收剂进口含量的选择 规定分离要求（y2） （ ） 5.3 最高回收率问题 即出塔的y2最小 1、若 塔顶平衡，H→∞ x y y1 x1 x2 y2e 欲提高η，应减小x2 2、若 ＜m，塔底平衡， H→∞ x y y1 x1e x2 y2 欲减小y2，可使L↑，或使x2↓ 3、若 ＝m，处处平衡， H→∞ x y y1 x1e x2 y2e 欲提高η，应使x2↓ 作业：9、13 用纯水逆流吸收气体混合物中的 SO2， SO2的初始浓度为5％（体积），操作条件下相平衡关系为y＝5.0x，分别计算液气比为4和6时气体的极限出口浓度。 5.3 填料层有效高度的计算 5.3.1 基本计算公式 微元层内对A作物衡： 微元层内认为NA为定值，则： 由： 代入可得： 整理得： Ky a ?? 气相总体积吸收系数 Kx a ?? 液相总体积吸收系数 kmol/(m3·s) Ky?? 气相总吸收系数 Kx ?? 液相总吸收系数 kmol/(m2·s) kmol/(m2·s) kmol/(m3·s) 填料总比表面积at 填料润湿比表面积aW 填料有效比表面积a 物理意义：在单位推动力、单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量 a＝f（填料形状、尺寸、充填状况、流体物性、流动状况） 等分子反向扩散： 单向扩散： 反映了总体流动对传质速率的影响。 测量方法或估算见例8-2，3 气体：0.1~1cm2/s 液体：10－5 cm2/s （1）层流流动：分子扩散，但流动改变了横截面MN的浓度分布。 （2）涡流流动：含分子扩散 3.4.1 有效膜模型 3.4.2 单相内对流传质速率 1 气相对流传质速率方程 p 以分压差为推动力的气相传质分系数 其它形式： 传质系数的单位 2 液相对流传质速率方程 （气相液相均以浓度差为推动力） 4.1 双膜模型 双膜模型示意图 要点： 界面两侧各存在一层静止的气膜 和液膜，膜内传质为定态分子扩散； 界面上气、液两相平衡； 两膜外的气液两相主体充分湍流，无浓度梯度。 4、相际传质 局限性： 稳定的相界面 4.2 相际传质速率方程 气相： 液相： 稳态时， ＝NA总 各吸收速率方程式是等效的，采用任何吸收速率方程式都可计算吸收过程速率； 任何吸收系数的单位都是kmol/(m2·s·单位推动力)； 必须注意传质系数（阻力）与推动力的对应和单位； 相内传质速率方程不管平衡关系是直线还是曲线均可用，总传质速率方程式时，在整个过程所涉及的浓度范围内，平衡关系须符合亨利定律； 所有传质速率方程式的前提是气液浓度不变，故只适用于吸收塔内某截面，不能直接描述全塔的吸收速率； 一般设备内kG、kL（kx、ky）为常数。 传质速率方程应用要点： 直线 通过定点A (x，y) 斜率－kx / ky 4.3 界面浓度与传质阻力 4.3.1 界面浓度的求取 直线 通过定点A (c，p) 斜率－kL / kG 斜率 总阻力 液膜阻力 气膜阻力 对一定的传质过程，当总推动力的表达形式不同时，气相阻力与液相阻力的数值是不同的，但其比值不变； 实际吸收过程的阻力在气相和液相中各占一定的比例。 4.3.2 吸收过程的阻力分析 5 低含量气体吸收的计算 5.1 物料衡算和操作线方程 5.2 吸收剂用量及进口含量的选择 5.3 最高回收率问题 假设：① G、L为常量； ② 等温 ③ 传质系数为常量 下标“1”表示塔底截面 下标“2”表示塔顶截面 m-n 代表塔内任一截面 5.1.1 全塔物料衡算 在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算： 溶质A的吸收率： 气体出塔时的组成y2： 5.1 物料衡算和操作线方程 5.1.2 操作线方程 吸收塔内任一横截面上，气液组成y与x之间的关系称为操作关系。 逆流吸收塔的 操作线方程 同理，在m-n截面与塔顶端面之间作组分A的衡算，得： 逆流吸收塔的操作线方程 通过点 操作线方程为直线 斜率 L / G （液气比） B (x1，y1) A (x2，y2) 塔底（浓端） 塔顶（稀端） 逆流吸收塔的操作线 注：操作线方程只是物料衡算的结果，与平衡关系、操作条件及设备无关；唯一的必要条件：稳定状态下的连续操作。 逆流与并流 在同样条件下完成同样的分离任务，逆流推动力大，H↓ 当