7-气体吸收3

y1 y 2 d y y
y
2
y y
* * 2

y1
y2
y1 y 2 dy * * * y y y1 y1 y 2 y 2



d y y* y2 y2* y y *
* y1 y1


y1 y2 y1 y ln * * y1 y1 y2 y2 y2 y
m 2 m m 2 m 3


kmol s
1
单位时间传质量应相等
N A dZ a V dy V dZ dy NA a
N A k y y yi
V dy dZ k y a y yi
y1 V dy Z y2 y yi ky a
mV mV mV y2 m x2 b b1 m V 1 y1 m x2 1 L L L L y2 m x2 b
mV y1 m x2 b m V y 2 m x2 b 1 L L y 2 m x2 b
y1 V dy 对气相分传质系数和推动力： Z k y a y2 y yi
V 若令 H G k y a
NG
y1
y2
dy y yi
Z H G NG
HG —— 气相分传质单元高度，m； NG —— 气相分传质单元数，无因次。
对液相总传质系数和推动力：
若令
填料层高度计算式
NA Ky y y

*

V dy dZ K y a y y*
y1 V dy Z y2 y y * Ky a
填料层高度计算式
同理，从物料衡算得到
N A dZ a L dx
L dZ dx NA a
填料层高度计算式
7-8 传质单元高度与单元数
对气相总传质系数和推动力：
y1 V dy Z K y a y2 yG
V K y a
NOG
y2
dy y y*
Z H OG NOG
HOG —— 气相总传质单元高度，m； NOG —— 气相总传质单元数，无因次。
吸收剂用量的决定
吸收剂用量 L 或液气比 L/V 在吸收塔的设计 计算和塔的操作调节中是一个很重要的参数。 吸收塔的设计计算中，气体处理量 V，以及 进、出塔组成 Y1、Y2 由设计任务给定，吸收 剂入塔组成 X2 则是由工艺条件决定或设计人 员选定。 由全塔物料衡算式
V X 1 Y1 Y2 X 2 L
* 若 x1 y1 m
y1 y 2 L V min y1 m x2
物料衡算计算举例 【例】 用清水吸收氨-空气混合气中的氨，混合 y1 0 气 的浓度为 .05 （摩尔分率，下同），要 NH 3 求出塔的 的浓度下降至01 。物系的平 y2 0. 衡关系.788 x y* 0 求此种分离要求的最小液气比。若 取实际液气比是最小液气比的1.6倍，此时出塔溶 液的浓度为多少？
整理对数项中的分子与分母，将分子中加入如下四项
m 2V m 2V mV mV L x2 L x2 L b L b
mV m 2V m 2V mV mV mV 1 y1 y 2 m x2 x2 x2 b bb L L L L L L y 2 m x2 b
即
V x y y 2 x2 L
代入平衡线方程（满足亨利定律）
y mx b
*
把 x代入
mV y y2 mx2 b y y y L
*
N OG
y1
y2
y1 dy dy y2 mV mV y y* y 2 m x2 b 1 y L L
7-6 最小液气比
L 当 V 下降至塔底出口浓度 相平衡时，塔底气相不能被吸收时， V
x1 与塔底进气组成 y1 L
L V min
不能
再下降了，此时的液气比称为最小液气比
y1 y 2 L * V min x1 x2
*
…（b)
把 x代入(b)
mV y y2 mx2 b y y y L
*
mV mV y y 1 y 2 mx2 b y L L
*
…（c)
以y-y*为变量，微分上式得
d y y* mV 1 …（d) dy L 由 (c )式在塔顶与塔底处分别得：
N OG H OL N OL H OG L N OL mV
7-9 平均推动力法计算传质单元数 由物料衡算方程-操作线方程
L L y x y 2 x2 V V
…（a)
即
V x y y 2 x2 L
平衡线方程（满足亨利定律）
y mx b
* 1 * 2


y
由
* * y1 y 2 y 2 mV 1 1 y1 y 2 L


…（c-1)
d y y* mV 1 dy L


…（d)
d yy dy

*
y
y
1
1
y y2 y y1 y 2
* 1
* 1

* 2

dy
H OL
L HG H L mV
将式 H L H H OL G L mV
同乘 m V L mV mV H OL H G HL L L
代入式 H OG
mV HG HL L
H OG
mV H OL L
Z HOG NOG HOL NOL
x1
若令
L HL k x a
NL
x2
dx xi x
Z H L NL
HL —— 液相分传质单元高度，m； NL —— 液相分传质单元数，无因次。
通式
填料层高度 = 传质单元高度 × 传质单元数
传质单元高度之间的关系
1 1 m 同乘 V a K y k y kx
x1 L dx Z K x a x2 x* x
x1
HO L
L K x a
NO L
x2
dx x x*
Z H OL NOL
HOL —— 液相总传质单元高度，m； NOL —— 液相总传质单元数，无因次。
对液相分传质系数和推动力：
x1 L dx Z k x a x2 xi x
m V mV d 1 y y2 m x2 b y1 L L 1 m V y2 m V mV 1 1 y y2 m x2 b L L L
mV mV 1 y1 y2 m x2 b 1 L L ln m V m V mV 1 y2 m x2 b 1 y2 L L L
令 y m
y y y
1 * 1



y2
2 * 1 * 2
* y2

* 1 * 2



yy
传质单元数在数值上等于塔顶与塔底的浓度差 除以相应的相应的对数平均浓度差
y m
7－10.吸收因子法计算传质单元数
将操作线方程写为
y
L L x y 2 x2 V V
7-7 低浓度气体吸收填料层高度基本计算式 如图所示，对截面积为 ，高为dZ 的微元填料 层作物料衡算得：
L x V y dy V y Lx dx
N A dZ a
2 1
传质速率考虑
1
单位时间传质量
kmol m s kmol s 气体浓度变化考虑 单位时间传质量 V dy
L L y x y1 x1 V V 吸收塔操作线方程
对全塔画衡算范围得：
L y1 y 2 V x1 x 2
吸收塔操作线方程 （逆流）
y 2 ，—分别为塔顶的气相与液相组成， x2
摩尔分率； y1 ，1 —分别为塔底的气相与液相组 x 成，摩尔分率； y ， —分别为塔任一截面处的气、 x 液相组成，摩尔分率； V ， —分别为气相与液相的摩尔流 L 率， kmol s 1 。
mV mV * y1 y1 1 y1 y 2 mx2 b L L mV mV * y 2 y 2 1 y 2 mx2 b y2 L L


相减

mV y1 y y 2 y 1 y1 y 2 L
§4 吸收填料层高度计算 7-5 吸收塔物料衡算－操作线方程（逆流） 如图示，对逆流吸收塔作物料衡算。从塔顶画衡 算范围得：
L x V y 2 L x2 V y
L L y x y 2 x2 V V
吸收塔操作线方程

从塔底画衡算范围得：
L x V y1 L x1 V y
N k ( x x) dZ A x i
x1 dx L Z x2 xi x kx a
L dx k x a xi x
填料层高度计算式
NA Kx x x
*


x1 dx L Z x2 x* x Kx a