浙大化工原理第九章-气体吸收-第四次课
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实际液气比
L1.6L 1.61.652.64 V Vmin
塔底排出水中丙酮的含量
X 1V (Y 1L Y 2)(0.05 2 .6 0 2 .0 4 60)1 0 0 .05 195
10
吸收塔的计算
传质单元高度
H OG KY V a0.00.2 01 0 2.65 19 61 4.4m 5
对数平均推动力
Y Y1
Y2
o
X2 X2*
Y*=f(X)
X1 X
6
吸收塔的计算
吸收塔的设计型计算
（2）吸收剂进口浓度的选择 经济上：X2↓，Z↓，设备 费↓，但解吸操作费↑。 须优化选择。
（3）吸收剂用量的选择
L1.1~2.0L
V
Vmin
L Y1Y2 Vmin X1,maxX2
Y Y1
Y2 o X2’ X2
Y*=f(X) X1 X
Ym
(Y1
Y1）(Y2 Y2*
lnY1 Y2
Y1* Y2*
)
（0.052l6n01..0658206.011.698） 5（ 0.00.109051050）0.00639 0.001050
11
吸收塔的计算 传质单元数
N OG Y 1 Ym Y20.00 5 .0 2 0 0 .066031 9 80 .05 6
Y*=f(X)，流动方式，KYa或KXa。 计算目的：L，X1。
13
吸收塔的计算
计算方法
联立求解上节所列方程（计算公式）。 一般情况下，由于相平衡方程和吸收过程方程（填 料层高度计算式）的非线性，须试差或迭代。 当相平衡方程在操作范围内可视为直线时，第一类 命题可将基本方程线性化，但第二类命题仍须试差。
4
吸收塔的计算
计算公式（低浓度气体吸收）
全塔物料衡算式
L
V Y 1 Y 2 L X 1 X 2 V
1.1~2.0L
Vmin
相平衡关系
YfX
填料层高度计算式
L Y1Y2 Vmin X1,maxX2
ZHON GOG KY V aY Y 21Yd Y Y*
ZHON LOL KX L aX X21X* dX X
解：空塔气速为0.8m/s时，塔内径为
D 4 V u S3 4 . 10 .5 4 0.8 50 7.94 m 20.9m 4
8
吸收塔的计算
塔的横截面积 D 20.9240.69 m 24
44
进塔惰性气体摩尔流率
V0 .55 277 （ 1 3 0 .0） 50 .02 k1 m /6 sol 2.4 2298
7
吸收塔的计算
【例9-5】设计一瓷环填料塔，以吸收混合气中的丙酮， 吸收剂为清水。进塔气在操作条件下（101.3kPa， 25ºC）的流量为0.557m3/s，其丙酮含量为5% （mol%），要求塔内吸收率达98%，设计可取液气 比为最小液气比的1.6倍。操作条件下，物系相平衡关 系为Y=1.68X，气相总体积传质系数KYa为 0.0215kmol/(s·m3)。若气体空塔速度为0.8m/s，求塔 径及所需填料层高度。
进塔气体的丙酮含量
Y1
0.05 0.0526 10.05
Βιβλιοθήκη Baidu
出塔气体的丙酮含量
Y 2 Y 1 1 0 .0 5 1 0 2 .9 6 0 8 .009 105
吸收塔的计算 最小液气比
V L mi nX Y 1 1 * Y X 220.0 0.05 52 0 /.1 0 2 .6 60 681 1.0 65 5
填料层高度 Z H O N O G G 1 .4 8 5 .0 1 6 .7 m 1
12
吸收塔的计算
吸收塔的操作型计算
操作型计算的命题 （1）第一类命题（求操作结果）
给定条件：Z（及其他有关尺寸），V，L，Y1，X2， Y*=f(X)，流动方式，KYa或KXa。
计算目的：Y2（），X1。
（2）第二类命题（求操作条件） 给定条件：Z（及其他有关尺寸），V，Y1，Y2，X2，
14
吸收塔的计算
【例9-7】某填料吸收塔用溶质含量为0.02（比摩尔分数， 下同）的溶剂吸收混合气中的可溶组分，采用的液气比为 3.2，气体入塔溶质的含量为2.0%，回收率可达95%。已 知在操作范围内物系的平衡关系为Y=2X，吸收过程为气 膜控制，总体积传质系数KYa与气体摩尔流率的0.8次方成 正比。受前后工序操作状况的影响，该吸收塔的工艺参数 也常有波动，试对以下几种情况进行计算。 （1）当解吸不良使吸收剂入塔含量增高至0.04时，溶质 的回收率下降至多少？塔内传质推动力有何变化？ （2）气体流率增加20%，而溶剂量以及气、液进口组成 不变，溶质的回收率有何变化？单位时间被吸收的溶质量 增加多少？ （3）入塔气体溶质含量增高至2.5%时，为保证气体出塔 组成不变，吸收剂用量应增加为原用量的多少倍？ 15
3
吸收塔的计算
吸收过程为组分A通过停滞组分B的扩散过程。按双 膜理论，气相传质系数
液相传质系数
kyR DT p P P Bm ky 0p P Bm ky 01 1 ym
kx
kx0
1
1 xm
低浓度吸收时，漂流因子近似等于1，因而传质系数与浓 度无关。高浓度吸收时，漂流因子的影响不可忽略，因而 传质系数与浓度有关，而浓度是沿塔高变化的，所以传质 系数亦沿塔高变化。液相漂流因子常可忽略。 另外，沿塔高流动状态的变化也将导致传质系数的变化。
吸收塔的计算
【例9-7】
已知
X2 0.02 Y1 2.0% 95%
Y2X
L V
3.2
吸收过程为气膜控制
KYaVs0.8
HOG
V KY a
NOG111ln11AY Y12 Y Y22**1A
A
5
吸收塔的计算
吸收塔的设计型计算
设计型计算的命题
设计要求：求达到指定分离要求所需的塔高
给定条件：Y1，V，相平衡关系，分离要求（Y2或）
设计条件的选择
（1）流向选择 一般选择逆流，Ym较 大。
（2）吸收剂进口浓度的选择 技 术 上 ： X 2 m a x =X2* ， Ym=0，H→∞。
大家好
1
第九章 气体吸收 Gas Absorption
2
吸收塔的计算
高浓度气体吸收填料层高度的计算 高浓度气体吸收的特点
➢ 气、液相流率沿塔高是变化的 ➢ 吸收过程是非等温的
吸收的溶质量大，产生的溶解热能使两相温度显著 升高，相平衡关系也将沿塔高变化。温度升高， 对吸收不利，但可以增加传质分系数。 ➢ 传质系数沿塔高变化大。
L1.6L 1.61.652.64 V Vmin
塔底排出水中丙酮的含量
X 1V (Y 1L Y 2)(0.05 2 .6 0 2 .0 4 60)1 0 0 .05 195
10
吸收塔的计算
传质单元高度
H OG KY V a0.00.2 01 0 2.65 19 61 4.4m 5
对数平均推动力
Y Y1
Y2
o
X2 X2*
Y*=f(X)
X1 X
6
吸收塔的计算
吸收塔的设计型计算
（2）吸收剂进口浓度的选择 经济上：X2↓，Z↓，设备 费↓，但解吸操作费↑。 须优化选择。
（3）吸收剂用量的选择
L1.1~2.0L
V
Vmin
L Y1Y2 Vmin X1,maxX2
Y Y1
Y2 o X2’ X2
Y*=f(X) X1 X
Ym
(Y1
Y1）(Y2 Y2*
lnY1 Y2
Y1* Y2*
)
（0.052l6n01..0658206.011.698） 5（ 0.00.109051050）0.00639 0.001050
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吸收塔的计算 传质单元数
N OG Y 1 Ym Y20.00 5 .0 2 0 0 .066031 9 80 .05 6
Y*=f(X)，流动方式，KYa或KXa。 计算目的：L，X1。
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吸收塔的计算
计算方法
联立求解上节所列方程（计算公式）。 一般情况下，由于相平衡方程和吸收过程方程（填 料层高度计算式）的非线性，须试差或迭代。 当相平衡方程在操作范围内可视为直线时，第一类 命题可将基本方程线性化，但第二类命题仍须试差。
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吸收塔的计算
计算公式（低浓度气体吸收）
全塔物料衡算式
L
V Y 1 Y 2 L X 1 X 2 V
1.1~2.0L
Vmin
相平衡关系
YfX
填料层高度计算式
L Y1Y2 Vmin X1,maxX2
ZHON GOG KY V aY Y 21Yd Y Y*
ZHON LOL KX L aX X21X* dX X
解：空塔气速为0.8m/s时，塔内径为
D 4 V u S3 4 . 10 .5 4 0.8 50 7.94 m 20.9m 4
8
吸收塔的计算
塔的横截面积 D 20.9240.69 m 24
44
进塔惰性气体摩尔流率
V0 .55 277 （ 1 3 0 .0） 50 .02 k1 m /6 sol 2.4 2298
7
吸收塔的计算
【例9-5】设计一瓷环填料塔，以吸收混合气中的丙酮， 吸收剂为清水。进塔气在操作条件下（101.3kPa， 25ºC）的流量为0.557m3/s，其丙酮含量为5% （mol%），要求塔内吸收率达98%，设计可取液气 比为最小液气比的1.6倍。操作条件下，物系相平衡关 系为Y=1.68X，气相总体积传质系数KYa为 0.0215kmol/(s·m3)。若气体空塔速度为0.8m/s，求塔 径及所需填料层高度。
进塔气体的丙酮含量
Y1
0.05 0.0526 10.05
Βιβλιοθήκη Baidu
出塔气体的丙酮含量
Y 2 Y 1 1 0 .0 5 1 0 2 .9 6 0 8 .009 105
吸收塔的计算 最小液气比
V L mi nX Y 1 1 * Y X 220.0 0.05 52 0 /.1 0 2 .6 60 681 1.0 65 5
填料层高度 Z H O N O G G 1 .4 8 5 .0 1 6 .7 m 1
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吸收塔的计算
吸收塔的操作型计算
操作型计算的命题 （1）第一类命题（求操作结果）
给定条件：Z（及其他有关尺寸），V，L，Y1，X2， Y*=f(X)，流动方式，KYa或KXa。
计算目的：Y2（），X1。
（2）第二类命题（求操作条件） 给定条件：Z（及其他有关尺寸），V，Y1，Y2，X2，
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吸收塔的计算
【例9-7】某填料吸收塔用溶质含量为0.02（比摩尔分数， 下同）的溶剂吸收混合气中的可溶组分，采用的液气比为 3.2，气体入塔溶质的含量为2.0%，回收率可达95%。已 知在操作范围内物系的平衡关系为Y=2X，吸收过程为气 膜控制，总体积传质系数KYa与气体摩尔流率的0.8次方成 正比。受前后工序操作状况的影响，该吸收塔的工艺参数 也常有波动，试对以下几种情况进行计算。 （1）当解吸不良使吸收剂入塔含量增高至0.04时，溶质 的回收率下降至多少？塔内传质推动力有何变化？ （2）气体流率增加20%，而溶剂量以及气、液进口组成 不变，溶质的回收率有何变化？单位时间被吸收的溶质量 增加多少？ （3）入塔气体溶质含量增高至2.5%时，为保证气体出塔 组成不变，吸收剂用量应增加为原用量的多少倍？ 15
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吸收塔的计算
吸收过程为组分A通过停滞组分B的扩散过程。按双 膜理论，气相传质系数
液相传质系数
kyR DT p P P Bm ky 0p P Bm ky 01 1 ym
kx
kx0
1
1 xm
低浓度吸收时，漂流因子近似等于1，因而传质系数与浓 度无关。高浓度吸收时，漂流因子的影响不可忽略，因而 传质系数与浓度有关，而浓度是沿塔高变化的，所以传质 系数亦沿塔高变化。液相漂流因子常可忽略。 另外，沿塔高流动状态的变化也将导致传质系数的变化。
吸收塔的计算
【例9-7】
已知
X2 0.02 Y1 2.0% 95%
Y2X
L V
3.2
吸收过程为气膜控制
KYaVs0.8
HOG
V KY a
NOG111ln11AY Y12 Y Y22**1A
A
5
吸收塔的计算
吸收塔的设计型计算
设计型计算的命题
设计要求：求达到指定分离要求所需的塔高
给定条件：Y1，V，相平衡关系，分离要求（Y2或）
设计条件的选择
（1）流向选择 一般选择逆流，Ym较 大。
（2）吸收剂进口浓度的选择 技 术 上 ： X 2 m a x =X2* ， Ym=0，H→∞。
大家好
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第九章 气体吸收 Gas Absorption
2
吸收塔的计算
高浓度气体吸收填料层高度的计算 高浓度气体吸收的特点
➢ 气、液相流率沿塔高是变化的 ➢ 吸收过程是非等温的
吸收的溶质量大，产生的溶解热能使两相温度显著 升高，相平衡关系也将沿塔高变化。温度升高， 对吸收不利，但可以增加传质分系数。 ➢ 传质系数沿塔高变化大。