化工原理第五章 气体吸收.pptVIP

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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。

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