化工原理下册课件第二章 吸收第6次课解吸及其他条件下的吸收

V
'
＝
X
'－X
' 1
L'
Y 'Y1' Y2*’
VL' min＝XY22*'－ 'YX 1' 1'
Y2’ Y1’
Y=mX
B
A
X1’
X2’
❖ 对于易溶气体，KG约等于kG ,是气膜控制过程; 关键是 降低气膜层的厚度。增加气体总压，增加气流速度，
增大气相的湍动程度，则膜分系数增大，KY=P·kG 。 但是,气流速度应根据设备大小来考虑,不能超过液流 速度。
解题思路：
首先通过已知Z=3m，以及未改变条件时的数 据，和Z的计算公式，求出KGα，然后通过改变 条件，对Z计算式各种参数的影响，分别计算 新的Z。
ZK G V P a 1 － 1 Sln 1 S Y Y 1 2 Y Y 2 2 * * S
从上式看出： • （1） 总压P对m有影响，对Z有影响。 • （2） 液体流量L，对Z有影响。 • （3）气体流量V，对Z有影响。
❖ 对于难溶气体，KL约等于kL ,是液膜控制过程: 关键是 降低液膜厚度。提高吸收剂的流速，增大液相的湍流
程度，使液膜分系数增大，KX约等于c·kL 。 ❖ 溶解度适中的气体，其吸收速度由两个膜控制，同时
增大气相和液相流速，增大两相的湍动程度，从而减
小两膜的厚度。
二、增大吸收推动力Ｙ或Ｘ
❖ 从气相推动力(p – p* )来分析: 增大吸收质的分压p，减小吸收质平衡分压p* , 有利于 p或Y 增大。 选择较大的溶解性吸收剂，操作温度较低，可以降低 p* ;增大气体总压可以提高分压p 。
5. 含SO2为10％（体积）的气体混合物与浓度c为 0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。 操作条件下两相的平衡关系为p*＝1.62c（大气
压） ，则SO2将从＿＿相向＿＿相转移， 以气相 组成表示的传质总推动力为＿＿（大气压）。
6. 在总压P=500kPa，温度t=27℃下使含CO23.0％ （体积％）的气体与含CO2370g/m³的水相接触， 试判断是发生吸收还是解吸？并计算以CO2的分压 差表示传质总推动力。
V
6k 7m h -1ol
Z K ya N O G 1.0 3 k2 m m 3h o 1 l 0 .8 2 m 2 6 .3 7 8 .3m 2
4
点评：此题是对吸收章节的全面复习， 涉及到下面五个重要的知识点。 1．吸收平衡关系——亨利定律，涉及了m与H的换算
公式，H的单位，也复习到了。 2．操作线方程和最小液气比的计算。 3．传质系数及其关系的换算， 4．平均推动力法求算填料层高度。 5．吸收因数法求算填料层高度。还有吸收率和理想
解题过程：一、求现有条件下的 KGα
y1 0.06, y2 1 y1 1 0.99 0.06 0.0006
m 0.9, x2 0, Z 3m, P 101 .3kPa V 580 / 29 20 kmol h 1
L 770 /18 42 .8kmol h 1
S mV 0.920 0.42
• 通惰性气体（惰性气体气提），降低操作压力，主要 用于吸收剂的再生，不能直接得到纯净的溶质组分。
二 、解吸塔的计算 解吸过程的操作线总是在平衡线的下方， 解吸过程的推动力是吸收的相反值。
1、物料衡算： V '(Y 2 ' Y 1 ') L '(X 2 ' X 1 ')
2、操作线方程： 3、最小气液比：
2. 对于难溶气体，吸收时属于＿＿＿＿＿＿控制 的吸收，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿。
3. 物理吸收的极限取决于当时条件下＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，吸收速率取决于吸收质 从气相主体传入液相主体的＿＿＿＿＿＿＿。
4. 用Δp为推动力的气膜传质速率方程有两种,以气相 传质膜系数表达的传质速率方程为 ________________,以总传质系数表达的传质速率 方程为__________________。
2. 6 解 吸
一、概述
2. 6 解 吸
1、作用: ①吸收剂的再生，以便循环使用; ② 回收溶质，得到分离后气体。
2、解吸常用的方法： 压力低，温度高，有利于脱吸
• 加热溶液（加热解吸），增大溶液中溶质的平衡分压 • 用水蒸汽（气提），加热、降低气相中溶质的分压； 适用于溶质为不凝性气体，或溶质冷凝液不溶于水
S 0.21
Z
V
1
KGaP 1S
ln1SYY12
mX2 mX2
S
Z 0.461250101.3110.21ln10.210.00.006060.21
2.37m
(3) KGa V /V 0.8 KGa20.8 0.4615
0.8035kmolm1 h1 kPa1
V 2V 40kmolh1 S mV 0.84
m mP 0.9101.3 0.45 P 202.6
S mV 0.4520 0.21
L 42.78
Z
V K G aP
1 1 S
ln 1
S
Y1 Y2
mX 2 mX 2
S
20 0.4615
202.6
1
1 0.21
ln
1
0.21
0.06 0.0006
0.21
1.184m
(2) L 2L242.885.6
方向。 – 若将总压增至5大气压，气相溶质的分压仍
保持原来数值。与溶质A的浓度为0.003mol/l 的水溶液接触，A的传质方向又如何？ 注：工作条件下，体系符合亨利定律。亨利常数 E=0.15×104atm。
已知：在操作条件下，亨利系数E=1.73×105kN/m²。水溶
液的密度取1000kg/ m³，CO2的分子量44。
7. 常压25℃下，气相溶质A的分压为0.054atm的混 合气体分别与
– 溶质A浓度为0.002mol/l的水溶液； – 溶质A浓度为0.001mol/l的水溶液； – 溶质A浓度为0.003mol/l的水溶液； 接触，求以上三种情况下，溶质A在二相间的转移
（1）出塔溶液浓度x1； （2）用平均推动力法求填料层高度Z； （3）用吸收因数法求Z。
首先列出已知条件，并用公式符号和标准单位表达出来。
y2
x2
此题中： x 2 0 , y 1 0.05 , V 1500 22.4 67 kmol h 1
0 .95 , a 93 m 2 m -3 , H 1 / 5 .78 m kN kmol 1 V
(1)
y2 1y1 10.950.050.0025
m
cm HP
s
MsHP
10005.78 18101.3
3.17
L V
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.5
y1 x1*
y2 x2
1.5
y1 y2 y1 0
1.50.050.00.50025 4.517
m
3.17
x1
V L
y1
y2
1 0.050.0025
4.517
0.0105
x1
（ 2） 求 Z（ 平 均 推 动 力 法 ）
Z
V
y1 y2
K ya ym
K ya K Ga P
y1, y 2 , m , ,V , y 2
（ 3） 求 Z（ 吸 收 因 数 法 ）
Z V 1 K y a 1 mV
ln
1
mV L
y1 x1
y2 x2
mV L
L
按前述计算结果代入即可。
❖ 从液相推动力(c* -c)来分析: 增大吸收质在液相中的浓度c*，减小溶剂中吸收质的
浓度c，则有利于c或X的增大。 选择较大的溶解性吸收剂可提高c*，降低c，有利于c
或X的增大。
三、增大单位吸收传质面积
面积主要由设备来决定，对于填料塔，应该注意： ❖ 填料的选型，应尽量选比表面积大的填料。 ❖ 增大气液分散度，液体喷淋均匀，填料充分润湿，
L
思路就是由所求目标推至已知条件。
（ 1） 求 x1
L y1 y2 V x1 x2
y1 y2 y1
或
y2
1 y 1
L 1 .5 L 1 .5 y 1 y 2
V
V min
y1 / m x2
y1
x1
mE
s
P M s H P
解题过程是由已知到未知。即求出 m
L V
y2
L
ZKGV aP11Sln1SYY12m mX X22S Z0.80430510.31101.84ln10.840.00.006060.84
0.491417.648.67m
此题复习了以下几点内容： 1、总压对相平衡常数的影响，P增加，m减小，平衡线 远离操作线，推动力增大，Z减小，由3m减少至1.184m 2、液体流量增大，斜率增大，推动力增大，Z减小 3、气体流量增大，斜率L/V减小，推动力减少，NOG增 大；气体流量增大1倍，总传质系数KGa也增大20.8, HOG 增大 20.2
L 42 .8
Z
V K G aP
1 1 S
ln 1
S
Y1 Y2
mX 2 mX 2
S
KGa
20 kmol h 1 3m 101 .3kPa
1 1 0.42
ln
1
0.42
0.06 0.0006
0.42
0.4615 kmol m 1 h 1 kPa 1
二、分别计算： (1) P’=202.6kPa, 由于亨利定律E与P无关 E=mP=m’P
保证上升气泡和液层充分接触，达到传质目的。 ❖ 采用湍流塔，促使气液充分湍动，两相接触面不
断更新，扩大了接触面积。
【例2-4】在填料塔中用清水吸收氨与空气的混合气 中的氨。混合气流量为1500标m3·h-1，氨所占体 积分率为5%，要求氨的回收率达95%。已知塔内 径0.8m，填料单位有效传质面积a=93m2·m-3，吸 收系数KG=1.1kmol·m-2·h-1·atm-1。取吸收剂用量 为最小用量的1.5倍。该塔在30℃和101.3kPa压力 下操作，在操作条件下的平衡关系为p*=5.78c kPa， 试求：（已知吸收为逆流吸收过程。）
(2) Kya KGaP1.1kmolm2 h1 atm193m2 m3 1atm
102.3kmolm3 h1
y1 y1 y1* y1 mx1 0.053.170.01050.0167
y2 y2 y2* y2 0.0025
ym 0.0l1n607.001.6070250.00748 0.0025
气体状态方程等均有涉及。
【附加思考题】有一吸收塔，填料层高度为3m，在 常压、20℃用清水来吸收氨和空气混合气体中的氨。 吸收率为99%，进口气体中含氨6%（体积%），进 口气体速率为580kg·h-1，进口清水速率为770kg·h-1， 假设在等温条件下逆流吸收操作，平衡关系y=0.9x， 且KG与气体质量流速的0.8次方成正比，分别计算改 变下列操作条件后，达到相同分离程度所需填料层 高度。 （1） 将操作压强增加一倍（P=202.6kPa），其他条 件不变。 （2） 将进口清水量增加一倍，其他条件不变。 （3）将进口气体流量增加一倍，其他条件不变。
Z
V Kya
y1 y2 ym
67kmolh-1
102.3kmolm3 h1
0.82m2
0.050.00258.29m 0.00748
4
(3) 解吸因数法
S mV 3.17 0.7018
L 4.517
NOG1－ 1S ln1SY Y1 2
Y2* Y2*
S
10.1701l8n10.70180.00.0052 50.718 6.37
作业：2-14 （1）惰性气体流量0.015kg·m-2·s-1改为0.015kmol·m-2·s-1
（2）KYa改为KGa
1. 根据双膜理论，吸收物质从气相主体转移到液 相主体整个过程的阻力可归结为（ ）。 A.两相界面存在的阻力； B.气液两相主体中的扩 散的阻力； C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力；