化工原理课件ppt

§ 2-2 低组成气体吸收的计算
二、塔径的计算

4
D
D u Vs
2
→
D
4Vs u
-- 塔径 Vs -- 操作条件下的体积流量 u -- 空塔气速，按空塔截面积计算的混合气体线速度
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
三、低浓吸收填料层高度的计算 1.填料层高度的基本计算式
GA N A F N AV a N A Za
6m
填料层高度再增加3m，问
能多吸收多少丙酮？
Y1
X1
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
N OG 1 mV Y1 Y2 * mV ln[(1 ) ] mV L Y2 Y2 * L 1 L
令：A=L/mV——吸收因子
S=mV/L——解吸因子
纯溶剂吸收时
N OG
1 mV 1 mV ln[(1 ) ] mV L 1 L 1 L
X1
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
3.传质单元数NOG的求取 (1)平衡线段为直线
A 基本式
思路：利用操作线关系和相平衡关系，找出Y与
Y-Y*之间的关系积分即可 平衡关系 Y * mX B
操作线关系
V V X Y ( X 2 Y2 ) L L
§ 2-2 低组成气体吸收的计算 V V Y * m[ Y ( X 2 Y2 )] B L L
当NA=KX(X*-X)时
L dX Z dZ H OL N OL X *X K X a X 2 0
Z
X1
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
2.传质单元高度及传质单元数 (1)传质单元高度
H OG
V K Y a
H OL
L K X a
0.5 ~ 1.5m
思考：传质单元高度受什么因素影响，反映什么？
B平均推动力法
Y1 Y2 N OG Ym
C 脱吸因数法
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
已知：D=880mm, Z=6m, Vs=2000m3/h, y1=5%, y2=0.263%, x1=6.12%, Y*=2.0X，25℃，常压。 试求： Y 2’ （1）总吸收系数 清水 3m Y2 （2）每小时能吸收多少丙酮 （3）若保持气液流量不变，将
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
两塔联合操作的操作线
X2a
Y2a X2b Y2b
Y
Y*=f(X)
Y1a
a
b
Y1b= Y2a
a
Y1a X1a
Y1b X1b Y2b X2b
b
X
X1b X2a X1a
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
两塔联合操作的操作线
X2a Y2a Y1b Y1a a Y1b= Y2a b Y2b X X2a X1a X1b X2b X1b X1a X2b Y
dZ Y X X+dX
dGA VdY LdX N A adZ
当NA选择不同表达式时，对全 塔积分可推出不同的Z计算式：
Y+dY
Y 1, V
X1, L
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
当NA=KY(Y-Y*)时
Z Y1
V dY Z dZ H OG N OG Y Y * K Y a Y2 0
传质单元高度=f(设备结构，操作条件）
其数值大小反映设备传质性能的优劣。
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
求取
方法一：已知体积传质系数时，由定义式求解。
方法二：经验公式。 方法三：实验测定。
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
(2)传质单元数
N OG
N OG
dY Y Y * Y2
Y1
dX N OL X *X X2
尾气 A+S 吸收剂 A+G
A：溶质（要分离的组分） B：载气（混合气中除溶质 外的所有组分）； S：溶剂；
吸 收 塔
解 吸 塔
G：载气（用于气提）
A+B A+S 吸收液
G
吸收和解吸是一完整的系统，解吸效果的好坏 关系到吸收效果的好坏
§ 2-1 概述
吸收设备 连续接触式——填料塔 逐级接触式——板式塔
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
计算前提：溶剂不挥发，载气不溶解。
一、吸收塔的物料衡算与操作线方程 １.操作线方程 (1)逆流 V——载气的摩尔流量 kmol/s L——纯溶剂的摩尔流量 kmol/s X,Y——液、气相中溶质的摩尔比。
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
在划定范围内，以单位时间
为基准，对溶质做衡算: V Y2 L X2
Y2
X
任意截面:
Y Y Y *
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
二、吸收剂用量的确定 1.溶剂用量L的影响（经济性） 总费用=设备费+操作费 Y
以逆流为例
L L ， ，X 1 ，X 1 X 1 * V
Y* f ( X )
Y1
Y Y Y "
'
Y '
Y "
费用min Lmin Lopt L
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
Y Y1
L V
L ( V ) min
Y* f ( X )
Y1 Y2 L ( ) min V X1 * X 2
X 1 * (Y1 )
Y2
X2 X1 X1* X
当纯溶剂吸收，平衡关系符合亨利定律时
Y1 Y2 Y1 Y2 L ( ) min m m V X1 * X 2 Y1
Y2
X2*
X2
X2’
X=0.015
X1
X
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
例2.在常压下用纯溶剂吸收某混合气中的溶质。 已知：入塔气体溶质浓度为5%（mol%)，出 塔气体浓度1%。操作条件下的平衡关系为： Y*=35X。试求： （1）逆流及并流时的最小液气比； （2）压强升高至原来的3倍时，逆流操作的液 气比为原来的多少倍？
§ 2-1 概述
本章重点讨论：低浓度、单组分、等温、 物理吸收过程 4.吸收剂的选择： （1）吸收剂对溶质有较大的溶解度； （2）吸收剂对混合气中各组分有较好的选择性； （3）挥发度小，沸点高（蒸汽压低）； （4）粘度低，腐蚀性小，无毒，价廉，易得等。
§ 2-1 概述
二、吸收与解吸流程及设备
A+B
Y1
N OG
dX N OL X *X X2
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
一定T, P 当低浓吸收，且k=const
Z H L NL
V HG k Y a
dY NG Y Yi Y2
Y1
Z H G NG
L HL k X a
dX NL Xi X X2
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
N OG
1 Y1 Y1 * ln mV Y2 Y2 * 1 L
(Y1 Y1*) (Y2 Y2 *) Ym Y1 Y1 * ln Y2 Y2 *
N OG 1 Y1 Y2 ln[(1 S ) S] 1 S Y2 Y2
GA——溶质吸收速度 kmol/s NA——传质速率 kmol/m2s F——传质面积 m2 V——填料体积 m3 a——填料的有效比表面积 m2/m3 Z——填料层高度 m Ω——填料塔截面积 m2
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
Y 2, V X2, L
∵△≠const, NA ≠ const
对dZ塔段进行物衡算：
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
当平衡线有拐点时
Y Y1
L V
L ( V ) min
Y* f ( X )
L Y1 Y2 ( ) min V X 1’X 2
X1’X1* X
Y2 X2 X1
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
例1.用清水逆流吸收某混合气中溶质，已知入塔气体含溶质 7%（mol%)，混合气流量为1500Nm3/h，操作条件下平衡 关系为：Y*=1.68X。要求吸收率为97%，试求： （1）溶质的吸收速度；kmol/h （2）最小溶剂用量；t/h （3）当溶剂用量为3200kg/h时，出塔溶液浓度是多少？ 此时塔顶、塔 底的传质推动力是多少？ （4）如果出塔溶液浓度为3%（mol%)，此时的溶剂用量 为多少？ （5）试绘出（3）、（4）两种情况的操作线示意图，分 析要达到同样分离要求，哪种情况所需的传质面积 大？
第二章 气体吸收
教学要求 § 2-1 概述
§ 2-2 低组成气体吸收
的计算
§ 2-3 吸收系数
§ 2-4 其他吸收与解吸
教学要求
重 点：低浓吸收填料层高度的计算。 基本概念：最小溶剂用量、传质单元数、传质 单元高度、吸收因子（解吸因子） 基本关系：吸收过程的物料衡算（操作线方程）、 最小溶剂用量计算、低浓吸收填料层高 度的计算（平衡线为直线） 理解分析：溶剂用量对吸收费用的影响，提高传质 效果的措施，传质性能的测定。
Y’
(Y Y *)m Y 'Y "
Z H OG
§ 2-2 低组成气体吸收的计算
小结
填料层高度计算通式Z=HN
一定T, P 当低浓吸收，且K=const
Z H OG N OG
Z H OL N OL
H OL L K X a
X1
H OG
V K Y a
dY Y Y * Y2
§ 2-1 概述
一、吸收及其分类 1.吸收：利用混合气体中各组分在溶剂（吸收剂） 中溶解度的差异，分离气体混合物的操 作。 2.吸收的目的：回收溶质，制备溶液；净化气体。 3.吸收分类