第四节低浓度气体吸收
第八章 气体吸收-第五节-低浓度气体吸收
上两式为低浓度气体吸收过程的基本方程式
西北大学化工原理
5、传质单元数与传质单元高度
N OG = ∫ H OG
y1
y2
dy y − ye
or or
N OL = ∫ H OL
x1
x2
dx xe − x
G = K ya
L = K xa
H = N OG ⋅ H OG
（xe-x）—以液相组成表示的吸收推动力 （y-ye）—以气相组成表示的吸收推动力 结论：在吸收塔内推动力的变化规律是由操作线与平衡线 共同决定的。 逆流吸收操作线具有如下特点： 1）定态，L、G、Y1、X2恒定，操作线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； 2）操作线通过塔顶（稀端） A （ X2 ， Y2）及塔底（浓端） B （X1， Y1）; 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。
西北大学化工原理
4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平 衡线下方。 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；
西北大学化工原理
（2）并流吸收
G，y1 x1
Gy1 + Lx1 = Gy + Lx L y = y 1 − ( x − x1 ) G
y x
Y y1 y2
HOG y2 M yF
0 A A1
F C M1 F1 C1 D
M2
x2
x1
请看下叶的演示：
西北大学化工原理
图解计算法
以H=HOG.NOG计算塔高时，可将全塔看作由NOG个传质 单元所组成；而气体流经一个传质单元所产生的浓度变 化等于该单元内的平均推动力;而阶梯个数即为传质单元 数NOG。
化工原理下册PPT课件
xe
y m
0.1 0.94
0.106
即 x < xe，表明液相未饱和 发生吸收 致使气相被吸收为液相。
第14页/共50页
反之，若 y = 0.05 的含氨混合气 与液相 x = 0.1 的氨水接触，
则 y<ye , 或 x>xe ,
发生解
此时液相中部分氨将转入气相 吸过程
注意点：要搞清实际浓度与平衡浓度，二者不能混淆
第2页/共50页
第一节 概述
一、吸收过程
目的：气体混合物分离 依据：溶解度差异 应用： （1）制取液体产品 如三酸制备
（2）回收有价值的物质 如煤气中取苯 （3）除去有害成分以净化气体 环保中废气治理
二、过程实施与经济性
1、过程实施——吸收与解吸流程： 煤气脱苯
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①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分
吸收操作费用 溶剂损失——溶剂的挥发和变质 溶剂再生费用—是吸收操作经济性的体现
第7页/共50页
三、本章讨论要点 1、 单组分物理吸收 2、 微分接触设备——填料塔 3、填料吸收塔的设计与操作
本章重点：填料吸收塔的塔高计算 难点：传质过程有关概念
第8页/共50页
比较：
第二节 气液相平
衡传热
吸收
冷热流体间的热量传递、 气液两相间的物质传递 推动力是两流体间的温度差 两相间的浓度差?
推动力为实际浓度与平衡浓度的偏离程度
实际浓度
气相浓度 y
塔内某一截面处
液相浓度 x
平衡浓度
ye = mx y
xe m
（y,x） y-ye
xe-x
由图可见吸收推动力并非（y-x） 而是 y-ye 或 xe-x 即实际浓度与平衡浓度的偏离程度
化工原理吸收
Yi* mXi
由气相组成求液相组成：
x
* i
pi E
ci* Hpi
x
* i
yi m
X
* i
Yi m
亨利定律适用条件：理想溶液或稀溶液（一般<5%）, 总压< 101.33MPa。
17
例2-1： 含有30%（体积）CO2的某种混合气与水接触，系统 温度为30℃，总压为101.33kPa，试求液相中CO2的平衡浓度 为若干kmol/m3. 解：pi=pyi=101.33 ×0.3=30.4kPa<101.33kPa, 故亨利定律适用
截面２处放一层膜，只允许Ａ通过，
不允许Ｂ通过。
此时仍存在分子扩散，仍有ＪＡ＝－ＪＢ 但此时还存在总体流动，即两种分子并
溶解度一般以单位质量或体积液体中所含溶质的质量来表示。
10
气体在液体中的溶解度
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。溶解度曲线由实验得来。
用水作吸收剂时，称 NH3 为易溶气体，SO2为中等溶解气体， 溶解度更小的O2则为难溶气体。 从溶解度曲线可知： 对同一溶质，其溶解度随温度的升高而减少； ➢加压和降温有利于吸收过程； ➢升温和减压则有利于脱吸过程。
溶解热：气体溶解于液体时所释放的热量。化学吸收时，还 会有反应热。
非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。 等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。
7
吸收操作的用途
(1) 制取产品
用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收 SO3 制 浓 硫 酸 ， 水 吸 收 甲 醛 制 福 尔 马 林 液 ， 氨 水 吸 收 CO2制碳酸氢氨等。 (2) 分离混合气体
化工原理第7章气体吸收
再看积分号内
y1
y2
dy ： 分子、分母具有相同的单位。 y ye
∴ 积分值为一个无因次量，把它认为相当于气相总传质
单元高度HOG的一个倍数，称它为 “气相总传质单元 数”
用“NOG”表示 即： NOG=
y1
y2
dy y ye
则，总传质总元高度H=单元高度×倍数（单元数）
H=HOGNOG
则
Kya dy dh y ye G
Kxa dx dh xe x L
稳定操作时：L、G、a、A为常数 稀溶液： K x 、K y
y1
也视为常数
∴可对上式进行在全塔范围内积分：
Kya H dy dh y2 y ye G 0 x1 Kxa H dx x2 xe x L 0 dh
取最小吸收剂用量Lmin的1.1～2倍。 L L 即 ≈（1.1～2）（ ）min G G 即 L =（1.1~2）Lmin
Lmin的求取： （1）平衡线如上图所示，则只要从T点连接y=y1 与平衡线的交点B*点即TB*，则TB*线所对应的斜率
L/G即为最小吸收剂用量下的斜率（ L ）min G y y 而( L )min= tgα= y1 y2 Lmin G 1 2 x1e x2 x1e x2 G
K x a ——液相总体积吸收系数，kmol/(m3.s)
二、传质单元高度与传质单元数
G y1 dy 分析式： Z K y a y2 y ye
其中：
G ∴ K ya
G K ya
单位为m，即高度的单位。
称为单元高度，全称“气相总传质单元
高度”。以“HOG”表示 G 即： HOG= K ya
吸收液（即出塔吸收液）中浓度加大（x1加大），则吸
环境工程原理电子教案-第8章吸收
yA
xA
第二节 物理吸收
2.计算传质的推动力 实际组成与平衡组成之间的差距——推动力 有不同的表示方法：
∆y = yA − y
* （8.2.10）∆ p A
* = p A − p A（8.2.12） 气相
（摩尔分数）
（气体分压、物质的浓度）
∆x = x − xA
* A
（8.2.11） ∆c
* A
第二节 物理吸收
典型气体在水中的亨利系数 25℃时 E (kPa) CO CO2 H2S SO2 5.88 ×106 1.66 ×105 0.552 ×105 0.413 ×104
上述气态物质被水溶解的难易程度？
第二节 物理吸收
如果溶质的溶解度用物质的量浓度表示，则亨利定律可写为：
cA p = H
第二节 物理吸收
双膜理论模型示意图 相界面 pA pAi
气相主体
溶质A
液相主体
cAi
cA
δG
δL
cAi=HpAi
亨利定律
第二节 物理吸收
气相对流传质的速率方程：
( N A )G = kG ( pA − pAi ) = pA − pAi 1 kG
（8.2.16） kG——以气相分压差为推动力气膜传质系数，kmol/(m2 ·s ·Pa) cAi − cA 液相对流传质的速率方程：( N A )L = kL (cAi − cA ) = 1 kL （8.2.17） kL——以液相浓度差为推动力的液膜传质系数，m/s
在通常的吸收操作条件下，kG和kL的数值大致相当， 而不同溶质的亨利系数值却相差很大。
第二节 物理吸收
对于易溶气体：H值很大，液膜阻力相对很小
1 1 >> kG HkL
气体吸收
第二章气体吸收第一节概述2.1.1 气体吸收过程一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。
二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。
三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。
四、传质过程：借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。
除吸收外，蒸馏.萃取.吸收.干燥等过程，也都属于传质过程。
五、S吸收剂（溶剂）S+液相吸收液（溶液）A扩散：由于微粒（分子.原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。
可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。
主要由于温度差和湍流运动等。
微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。
扩散速度在气相最大，液相次之，固相中最小。
吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：SO制98%的硫酸）。
一、制造成品（93%的硫酸吸收3二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。
三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。
四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。
）总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。
2.1.2 气体吸收的分类一、物理吸收：吸收过程中吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。
如用水吸收二氧化碳。
物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。
物理吸收都是可逆的一般热效应较小。
二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。
例如NaOH 吸收2CO 。
化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下没有化学反应的物理吸收速率大。
化工原理 第五章 气体吸收
Y
*
mX 1 (1 m) X
当溶液浓度很低时,上式右端分母约等于1,于是上式可简化为:
Y*=mX
20
三、 相平衡关系在吸收中的应用
（一）判断过程进行的方向
* pA pA * pA pA * pA pA
A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态
A由液相向气相传质，解吸过程
*或x* >x或 c * y
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； dz
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行
28
理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
25
吸收过程： （1）A由气相主体到相界面，气相内传递； （2）A在相界面上溶解，溶解过程； （3）A自相界面到液相主体，液相内传递。
单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。
26
一、 分子扩散与菲克定律
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使
该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，
物系一定， E T 2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
对于理想溶液，亨利常数即为纯溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度 较小。一般E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
16
（二）亨利定律其它形式
cA 1）p H
体主体浓度线相交于一点E，则厚度zG为E到相界
面的垂直距离。
（二）气相传质速率方程
气体吸收
5.1 概述
2、传质
气体吸收是传质分离过程。 前面提到的传质分离过程中，
重点是要讲述平衡分离过程， 是组分在两相间的分配不同 （平衡）来实现分离。 气体吸收过程包含有组分从一 相到另一相的转移。 过程的推动力为：浓度差C
二. 物理吸收和化学吸收
物理吸收 定义： 溶质气体溶于液相中不发生显著化学 反应的吸收过程，称之为～ 例如： CO2 ＋ H2O＝ H2 CO3 HCl（g）＋H2O ＝ HCl（L） 丙酮（g）＋H2O＝丙酮（L） 化学吸收 定义： 液相中有某种组分，能够与溶质气体 （溶解于L）进行化学反应的吸收过程，促进 了吸收过程的进行速率； 例如：Na2 CO3 （K2CO3) ＋CO2 ＋ H2O = Na2HCO3 （ KHCO3 )
X1、X2——分别为吸收塔的塔底和塔顶的液相比摩尔分率； φA——混合气体中溶质A被吸收的百分率，称为吸收率或回收率
现取塔内任一截面ｍ－ｎ与塔底（图中的虚线范围）作溶质
的物料衡算， 即：
V(Y1 - Y) = L(X1 - X)
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
同理，可得
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
NA=ky(y-yi) ky=PkG NA=kX(xi -X) kX=CkL
NA=Ky(y-ye) Ky=PKG Ky=1/(1/ky+m/kX) 气膜控制时Ky=ky
液膜
NA=kL(Ci-C)
NA=KG(P-Pe)
KG=1/(1/kG+1/HkL)
气相
气膜控制 KG=kG NA=KL(Ce -C)
一、亨利定律
5.2
气液相平衡
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
吸收操作
N A KG p p*
化工单元操作技术
KG:气相吸收总系数,单位kmol/（m2· s· kPa）
第四章 吸收操作技术
总吸收速率方程
（2） 以(c*-c)表示总推动力的总吸收速率方程
* p A pi ci c A HpA Hpi c* c c A i A cA NA 1 1 H H H 1 kG kL kG kG kG k L
废气治理，保护环境
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
填料塔的结构与特点
（1）结构简单，便于安装，小直径的填料塔造价低。 （2）压力降较小，适合减压操作，且能耗低。 （3）分离效率高，用于难分离的混合物，塔高较低。 （4）适于易起泡物系的分离，因为填料对泡沫有限制和破碎作用。 （5）适用于腐蚀性介质，因为可采用不同材质的耐腐蚀填料。 （6）适用于热敏性物料，因为填料塔持液量低，物料在塔内停留时 间短。 （7）操作弹性较小，对液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小 时，填料表面不能和好地润湿，传质效果急剧下降；当液体负 荷过大时，则易产生液泛。 （8）不宜处理易聚合或含有固体颗粒的物料。
N A K L c* c
KL:液相吸收总系数，单位m/s，KG=H · KL
同理可有：N A K X X * X
NA
K Y Y
* Y
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
传质阻力的控制
对于易溶气体，吸收阻力主要集中在气膜中，这种吸收称为 气膜控制。
例如:用水吸收氨，氯化氢气体
线B:有液体喷淋，液体量小
线C:有液体喷淋，液体量大
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
吸收或解吸塔的计算
(3) 塔径计算；
(4) 填料层高度或塔板数的计算； (5) 确定塔的高度； (6) 塔的流体力学计算及校核； (7) 塔的附件设计。
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.校核计算的主要内容与步骤 (1) 吸收率的计算 (2) 吸收剂用量、组成及操作温度对吸收塔的影响
V, Yb
L, Xb
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.操作线方程与操作线
在任一截面与 L( X X a )
Y L L X Ya X a V V
V, Ya
V, Y
L, X V, Yb
操作线方程
L, Xb
例题： 在20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混 合气体中氨的分压为1330Pa，经吸收后氨的分压降为 7Pa， 混合气体的处理量为 1020kg/h ，操作条件下平衡关系为 Ye=0.755X 。若适宜的吸收剂用量为最小用量的 2 倍，求所 需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。
V, ya 吸 收 塔 V, yb xb=? xa , L=?
V, Ya
V, Yb
L, Xb
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
2.吸收率的定义：
混合气中溶质A被吸收的量占总量的百分率，称 为溶质的吸收率或回收率，以φ表示，即：
L, Xa
Yb Ya Ya A 1 Yb Yb
V, Ya
Ya Yb (1 A )
已知进料中A的组成为50%（mol%）,要 求气体吸收率为90%，则塔顶尾气中A的组成： A:9% B:7% C: 5% D:3%
由物平可知通过该微元层物质的传递量为：
6.3吸收(或解析)塔的计算
五、解
吸
吸收：N A K y y y K x x x
解吸：N A K y
x
y －y K x x
1、解吸的方法：
a.通入惰性气体－气提，即降低y
b.加热使液体升温－提高气液平衡常数m c.降低系统的压力－提高气液平衡常数m 2、解吸塔高的计算: 方法与吸收塔相似，只是推动力与吸收时相反
y L ( x xa ) y a G
Xa
X
Xb
并流吸收塔的操作
并流操作的操作线方程
从塔顶到任一截面作物料衡算：
G,ya L,xa
y ya L ( x xa ) G
G y ya L x xa
ya yb
（塔顶）
A
斜率
L G
y
x
（塔底）
B
G,yb
yb
同样可推出液相:
L b dx h0 K x a x x x a
x
Kya－气相总体积吸收系数，kmol/m3.s Kxa－液相总体积吸收系数，kmol/m3.s 以气相或液相为推动力表示：
N A k y y yi k x xi x
x
G dy h0 y yi kya y a
吸收剂进口浓度的上限
经济上：xa h0 设备费用 但解吸要求高,费用 ,需综合考虑
L L ＝1.1 ~ 2.0 G G min
（3）吸收剂用量的确定：
L ym N OG h 即设备费降低 G 但L 操作费用提高
四、吸收塔的操作型计算
yb
N OG
ya
1 S y Sy
化工原理吸收塔的计算
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
气相总传质单元数
NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
Y1 Y2 (Y Y *)m
气相组成变化 平均传质推动力
• 传质单元数的意义：
反映了取得一定吸收效果的难易程度。
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义：
H OG
G Kya
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
四、吸收塔的操作计算 1.吸收过程的强化
Y1
Y*1
Y2
T △Y2
Y*2
O X2
B △Y1
X1
吸收推动力 NA 吸收阻力
目标：提高吸收过程的推动力； 降低吸收过程的阻力。
从L、G、m、X2、Y1、Y2着手。
其它因素： 1）降低吸收剂入口温度； 2）提高吸收的压力； 3）提高流体流动的湍动程度； 4）改善填料的性能。
Y1 dY Y2 Y
NOG
Y1 Y1
Y2 Y2
ln
Y1 Y2
X1
NOG
Y1 Y2 Ym
Ym （Y1 Y2）/ ln Y1 / Y2
注意： •平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流 吸收皆可。 •平衡线与操作线平行时，
Ym Y1 Y2 X m X1 X 2
化工原理吸收解析
X2 0
Lmin
G(Y1 Y2 )
Y1 m
X
2
3.125 0.096 0
869kmol / h
26.7
2020/10/31
L 1.65Lmin 1.65869 1434kmol / h
2）出塔吸收液浓度：
G(Y1 Y2 ) L(X1 X2 )
X1
X2
G(Y1 Y2 L
)
0
3.125 1434
X2 0
m 0.757
Lmin
G(Y1 Y2 )
Y1 m
X
2
34.5(0.0133 0.000133) 0.0133 0 0.757
25.8kmol/ h
L 2Lmin 2 25.8 51.6kmol/ h
2020/10/31
三、填料层高度的计算
1、填料层高度的基本计算式
对组分A作物料衡算 单位时间内由气相转入液相的 A的物质量为：
dY Y
*
Z
dZ
0
G Y1 dY Y2 KY a Y Y *
LdX KX (X * X )adZ
dZ L dX KX a X * X
Z
dZ
X1
L
dX
0
X2 K X a X * X
2020/10/31
低浓度气体吸收时填料层的基本关系式为
Z G
KY a
Y1 dY Y2 Y Y *
GdY LdX
NAdA NA(adZ )
2020/10/31
微元填料层内的吸收速率方程式为：
N A KY (Y Y * )及N A K X ( X * X )
dG KY (Y Y *)adZ dG KX (X * X )adZ
04169食品工程原理大纲
第一章流体流动和输送（*计算题）（一）课程内容化工、生物、食品、环境等许多生产领域中的处理对象多为流体，掌握流体流动的规律是解决流体输送以及研究传热、传质过程及设备的重要基础。
本章重点讨论流体流动的基本原理，并运用基本原理分析和解决流体输送过程的计算问题。
（二）学习要求要求通过对本章的学习能理解和掌握流体和流体流动的一些基本概念和基本原理，掌握运用基本原理分析和解决流体输送过程的基本计算问题。
（三）考核知识点和考核要求第一节流体的物理性质[1]了解：流体的压缩性。
[2]理解：连续性假定；流体的密度；流体的黏度。
[3]掌握：牛顿黏性定律。
第二节流体静力学[1]了解：体积力；表面力[2]理解：流体压强的度量。
[3]掌握：压强的静力学测量。
[4]熟练掌握：流体静力学基本方程。
第三节流体流动的基本概念[1]了解：边界层和边界层的分离。
[2]理解：稳态与非稳态流动；流量与流速；流动的形态与雷诺数。
[3]掌握：层流与湍流的特性。
第四节流体流动的质量衡算和能量衡算[1]掌握：质量衡算；能量衡算。
[2]熟练掌握：连续性方程；柏努利方程的应用。
（①大计算题）第五节流体流动的阻力[1]了解：直管阻力损失的实验研究；因次分析法。
[2]理解：直管阻力；局部阻力；当量直径[3]掌握：层流时的速度分布；湍流的速度分布；局部阻力损失的计算。
[4]熟练掌握：直管阻力损失的计算；（大计算题）第六节流体输送管路的计算[1]了解：分支管路计算。
[2]理解：管路特性曲线。
[3]掌握：管径的确定；并联管路计算。
[4]熟练掌握：简单管路计算；管路特性方程。
第七节流速和流量的测定[1]了解：文丘里流量计[2]理解：皮托管、孔板流量计和转子流量计的原理。
[3]掌握：毕托管、孔板流量计和转子流量计的计算方法。
第八节非牛顿流体的流动[1]了解：非牛顿流体及其流动特点第九节液体输送机械[1]了解：离心泵的类型；往复泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵、漩涡泵的工作原理和特点。
8. 化工原理 气体吸收 题目(含答案)
气体吸收-选择题（题目）层次：A(1) x08a02023只要组分在气相中的分压__________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的平衡为止。
(A)大于(B)小于(C)等于(D)不等于(2) x08a02024对极易溶的气体，气相一侧的界面浓度y i__________y e。
（A）大于（B）等于（C）接近于（D）小于(3) x08a02025在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，____________________。
(A)回收率趋向最高；(B)吸收推动力趋向最大(C)操作最为经济；(D)填料层高度趋向无穷大(4) x08a02065逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A ＜1 且填料为无穷高时，气液两相将在————达到平衡。
（A 塔顶、B 塔底、 C 塔中部）(5) x08a02086选择题：（按 a.增加、b.减少、c.不变、d.不定, 填入括号内）随温度增加，气体的溶解度（），亨利系数E（）。
(6) x08a02090选择题：（请按a.增加、b.减少、c.不变，填入括号内）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（），亨利系数Ｅ将（）。
(7) x08a02099通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,_______。
(A)回收率趋向最高(B)吸收推动力趋向最大(C)操作最为经济(D)填料层高度趋向无穷大。
(8) x08a03091选择题：（请按a.增加、b.减少、c.不变，填入括号内）在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加，则出口气体中的CO2含量将（）气相总传质系数Ky 将（），出塔液体中CO2浓度将（）。
(9) x08a03111选择题：（按 a.增加、b.减少、c.不变、d.不定, 填入括号内）双组分理想气体进行定常单向扩散，如维持气相各部分p不变，则在下述情况下，气相中的传质通量N A将如何变化？⑴总压增加，N A（）；⑵温度增加，N A（）；⑶气相中惰性组分的摩尔分率减少，则N A（）。
第四节低浓度气体吸收
第四节低浓度气体吸收§吸收进程的数学描述大体方式：物料衡算、热量衡算，列出吸收进程的速度式。
一、低浓度气体吸收的特点：y≤5～10%，x亦<10%(塔内吸收的A量不多)，可作假设：1．G、L为常量2．吸收进程为等温进程因吸收量少，溶解热引发的液温升高不明显，因此进程是等温的，不需要作热量衡算。
3．传质系数为常量G、L为常量，因此全塔的流动状况相同，又温度不变，故G、L也不变。
（kg 、kL的阻碍因素为ρ、μ、u、d、D）二、流体流动模型是理想的1．每一截面上各点的浓度相同，只与轴向位置有关，2．流体等速平行运动，互不混合，呈均匀散布。
三、物料衡算微分方程式对象：高度dH的微元填料层∴又设微元填料层内溶质的传质速度为，——提供的相间有效接触面积（相间传质面积），不同于填料的比表面。
填料吸收塔中，在多数情形下，不是所有表面均被液体润湿，另外，也不是所有的润湿表面上传质活性都相同，在多数情形下，由于在液体表面上形成波纹，和部份液体呈滴状和飞沫状，因此活性表面（相际接触面积）可超过填料的比表面。
的大小一样由实验测定。
∴关于气体物衡为关于液体物衡为四、相际传质速度方程式依照双膜理论，那么吸收塔内任一截面上气液两相浓度转变可用以下图表示：则气相传质速率方程式而P——总压关于液相传质速度方程式而——溶液摩尔浓度，其中，假设物系服从亨利定律时：或现由∵=∴==令与液相浓度C相平稳的气液分压∴——与气相总吸收推动力相对应的传质系数，气相总传质系数，又===令∴——与液相总吸收推动力相对应的总传质系数，液相总传质系数同理——与气相总吸收推动力相对应的传质系数，气相总传质系——与液相总吸收推动力相对应的传质系数，液相总传质系其中而关于解吸进程，那么解吸的速度方程为解吸推动力与吸收推动力恰好相反。
五、传质速度方程的各类表达式=单相的总吸收（传质）推动力×总传质系数=单相的分吸收（传质）推动力×分传质系数===相平稳方程假设概念摩尔比则=§界面浓度与传质阻力分析一、界面浓度的求取∵∴或（1）～知足直线关系假设已知相平稳关系，那么（2）相平稳方程由（1）、（2）两式联立求解那么得（，）；专门地，平稳关系知足亨利定律时，那么与（1）联立很容易求得，。
4-2 填料吸收塔的计算
根据题意：( L/V ) = 1.2 ( L/V )min = 1.2×3.76 = 4.51
Vmol 273 1000 0.91 36 .6 ( km ol ) 0.01 ( km ol ) h s 273 30 22 .4 P V 0.91 36.6 ( km ol ) 0.01 ( km ol ) h s R T
1．操作中溶液不能全部润湿填料的所有表面； 2．即使润湿了，也有因液体停滞不动等原因而不能有效
地传质 。 所以，a 总是小于填料的比表面积 at，a 与填料性质及 设备有关，又受流体物性和流动状态有关，难以测定。
实际测定时，将KY（或KX）与 a 结合在一起处理，称 气（液）相体积传质总系数，k· mol/m3· s
X 1 X 2 X m X 1 ln X 2
为液相平均推动力。
X 1 2 若 X 2
Y1 2 或 Y2
则用算术平均值代替，即
Y1 Y2 Ym 2
（2）吸收因数法 前提 —— 同对数平均推动力法。
V Y* = mX + b, 和 X (Y Y2 ) X 2 L
L, X2
2. 操作线方程对虚线框内作物料衡算
V (Y1 Y ) L( X 1 X )
V, Y1
L, X1
逆流 吸收操作示意图
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
同理
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
在YX 相图上，操作线为过点（X1，Y1），(X2，Y2 )、 斜率为L / V 的直线 。
化工原理第五章(吸收塔的计算)
【解】已知 y1＝0.09 η＝95％＝0.95
∴
Y1
y1 1 y1
0.09 1 0.09
0.099
Y2＝(1－η)Y1＝(1－0.95)×0.099＝0.00495
据 Y*＝31.13X 知： m＝31.13
据
L (G )min
Y1 Y2 Y1 / m X 2
∴
L
0.099 0.00495
2020/4/3
2、填料层高度的基本计算式 【计算依据】 （1）物料衡算式； （2）传质速率方程式。 【操作特点】在填料塔内任一截面上的吸收的推动 力（Y－Y*）均沿塔高连续变化，所以不同截面上 的传质速率各不相同。 【处理方法】不能对全塔进行计算，只可首先对一 微分段计算，得到微分式，然后得到积分式运用于 全塔。
质的摩尔比。
物料衡算示意图
逆流吸收操作线推导示意图
2020/4/3
【假设】溶剂不挥发，惰性气体不溶于溶剂（即操作
过程中L、G为常数）。以单位时间为基准，在全塔
范围内，对溶质A作物料衡算得： G, Y2
L, X2
GY1 LX2 GY2 LX1
（进入量＝引出量）
或 G(Y1 Y2 ) L(X1 X2 )
2020/4/3
Y Y1 Y Y2 Y*
0
2020/4/3
NA KY (Y Y *) NA KX ( X * X )
Y=f(X)
吸收推动力 X*－X
吸收推动力 Y－Y*
X2
X
X1
X*
X
吸收推动力
二、吸收剂用量与最小液气比
1、最小液气比 【定义】对于一定的分离任务、操作条件和吸收物 系，当塔内某截面吸收推动力为零时（气液两相平 衡Y－Y*＝0），达到分离要求所需塔高为无穷大时 的液气比称为最小液气比，以（L/G）min表示。
气体吸收
第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；吸收剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。
二、吸收在化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺原理(1)、吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
CDI工序吸收系统是利用在压力为1.35MPa、温度低于-33℃的条件下，氯化氢在氯硅烷中的溶解度大而氢气几乎不溶于氯硅烷的原理将H2分离出来。
(2)、CDI 工序吸收塔工艺流程(3)、解析的原理是通过加热液体混合物建立两相（气液相）体系，利用溶液中各组分挥发度（沸点）的差异实现组分的分离和提纯的目的。
其中，较易挥发的组分称之为轻组分，较难挥发的组分称为重组分。
在CDI 工序中，轻组分为氯化氢，重组分为氯硅烷。
在解析塔压力为0.95MPa 下，提高塔底温度，可以把混合液体中的轻组分HCl 彻底蒸发出来。
在塔顶低温HCl 回流的作用下，从塔顶分离出高纯度的HCl 气体，塔底排出高纯度的氯硅烷贫液。
四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收⎩⎨⎧化学吸收物理吸收按溶于溶剂的组分数吸收⎩⎨⎧多组分吸收单组分吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收⎩⎨⎧非等温吸收等温吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大； 2．选择性好； 3．挥发度低； 4．粘度低； 5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。
第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。
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第四节低浓度气体吸收
§5.4.1 吸收过程的数学描述
基本方法：物料衡算、热量衡算，列出吸收过程的速率式。
一、低浓度气体吸收的特点：
y≤5～10%，x亦<10%(塔内吸收的A量不多)，可作假设：
1．G、L为常量
2．吸收过程为等温过程
因吸收量少，溶解热引起的液温升高不明显，所以过程是等温的，不需要作热量衡算。
3．传质系数为常量
G、L为常量，所以全塔的流动状况相同，又温度不变，故G、L也不变。
（k g、k L的影响因素为ρ、μ、u、d、D）
二、流体流动模型是理想的
1．每一截面上各点的浓度相同，只与轴向位置有关，
2．流体等速平行运动，互不混合，呈均匀分布。
三、物料衡算微分方程式
对象：高度dH的微元填料层
∴
又设微元填料层内溶质的传质速率为
，
——提供的相间有效接触面积（相间传质面积），
不同于填料的比表面。
填料吸收塔中，在多数情况下，不是所有表面均被液体润湿，此外，也不是所有的润湿表面上传质活性都相同，在多数情况下，由于在液体表面上形成波纹，以及部分液体呈滴状和飞沫状，因而活性表面（相际接触面积）可超过填料的比表面。
的大小一般由实验测定。
∴对于气体物衡为
对于液体物衡为
四、相际传质速率方程式
根据双膜理论，则吸收塔内任一截面上气液两相浓度变化可用下图表示：
则气相传质速率方程式
而
P——总压
对于液相传质速率方程式
而
——溶液摩尔浓度，
其中，
若物系服从亨利定律时：
或
现由∵
=
∴
=
=
令与液相浓度C相平衡的气液分压
∴
——与气相总吸收推动力相对应的传质系数，气相总传质系数，
又
=
==
令
∴
——与液相总吸收推动力相对应的总传质系数，液相总传质系数
同理
——与气相总吸收推动力相对应的传质系数，气相总传质系
——与液相总吸收推动力相对应的传质系数，液相总传质系
其中
而对于解吸过程，则解吸的速率方程为
解吸推动力与吸收推动力恰好相反。
五、传质速率方程的各种表达式
=单相的总吸收（传质）推动力×总传质系数
=单相的分吸收（传质）推动力×分传质系数
=
=
=
相平衡方程
若定义摩尔比
则
=
§5.4.2 界面浓度与传质阻力分析
一、界面浓度的求取
∵
∴或（1）～满足直线关系若已知相平衡关系，则
（2）相平衡方程
由（1）、（2）两式联立求解则得（
，
）；
特别地，平衡关系满足亨利定律时，则
与（1）联立很容易求得
，。
方法之二为作图法，即在x ～y 坐标中
a 点为塔内任一截面处的x ，
y 坐标；
b 点则为界面，其坐标为
，。
平衡曲线方程为
二、 传质阻力分析——气膜阻力控制和液膜阻力控制
由于
——气相总传质阻力
——气相分传质阻力
——液相分传质阻力（
的m 倍）
若
则气膜阻力控制
而由
若
则液膜阻力控制
传质强化措施：气膜控制（易溶气体），选择吸收设备和确定操作条件时要降低
增大气体流率，以降低
液膜控制（难溶气体），选择吸收设备和确定操作条件时要降低增大气体流
率，以降低
如果，两者相当，m值界于1～100，中等溶解能力，如
、丙酮蒸汽
溶于水。
必须同时↑或改变溶剂。
§5.4.3低浓度气体吸收过程的计算
一、吸收过程的积分表达式
由物料衡算微分方程式
用or 代入上二式，则
∵G、T、L一定，、为常数
∴若m为常数，则、也为常数。
又∵不易求得，故将与合并为一个整体来实测。
——气相总体积传质系数，
——液相总体积传质系数，
设气相中溶质浓度变化为y1至y2，填料层高度侧从0至H，所以积分上式：
同理积分
二、传质单元数与传质单元高度
令传质单元数，无因次；
传质单元高度，m；
则
同理令
和中所含的变量仅与物质的相平衡以及进出口的浓度条件
有关，而与设备的型式和设备中的操作条件（如流速）等有关。
和
反映了分离任务的难易程度。
如或的数值太大，或表明吸收剂性能太差，或表明分离要求过高。
和与G、L及、有关，即与设备的型式、操作条件有关。
它是吸收设备效能高低的反映。
一般G↑→↑（0.6～0.7）或L↑→↑（0.6～0.7）
0.2～0.3or 0.2～0.3
或值范围：0.15～1.5m。
具体数值须由实验测定。
又因N A的表达式不同，则传质单元数和单元高度的表示也不同，见下表：
三、操作线与推动力的变化规律
要对或积分，须找到或随y、x的变化规律。
对图中虚框作物衡
此方程反映的是y～x之间关系，这种
关系叫操作关系，此方程称为操作线方
程。
= y～x直线关系
当，点B塔顶
，点A塔底（全塔物衡式）
在y～x图上作出操作线（AB线），附上平衡线
由图可见，推动力或的
变化规律是由操作线与平衡线共同决定
的。
并且，操作线远离平衡线，则
越大，越大；反之亦真。
四、吸收剂再循环和返混
1．再循环
若循环量，则
若不变，则点，推动力下降，因此，一般情况下吸收剂再循环吸收不利。
但是，在下列两种情况下采用吸收剂再循环将是有利的：
1）吸收过程有显著的热效应，大量吸收剂再循环不可降低吸收剂出塔温度，平衡线向下移动（如图中红线），则全塔平均推动力反而有所提高。
2）吸收目的在于获得浓度x1较高的液相产物，按物料衡算所需的新鲜吸收剂量过少，以至不能保持塔内填料良好的润湿，此时采用吸收剂再循环，推动力的
降低将可由容积传质系数的增加所补偿。
（↓但↓）2．（轴向）返混
返混是指实际传质设备内部少量流体自身由下游返回至上游的现象。
产生返混的原因有多种，主要有下面两种：
1）可以由流体的流动速度不均匀产生。
流体流经截面的流体速度往往不均匀，存在一定的分布，不同于柱塞流，不均匀的流动速度会导致返混。
2）轴向扩散导致返混
现考察塔内液体局部返混对传质过程的影响。
轴向返混可形象地描述如下图中：
在液气比及两相进出口浓度皆相同的条件下，液体局部存在轴向返混时，使推动力下降，从而使完成同一分离任务所需的塔高增加。
所以，返混对传质造成了不利了的影响。
§5.4.4 传质单元数的其它计算方法
一、吸收因数法（解析法）
以逆流操作为例
操作线方程或
设平衡关系
则
=
=
=
=
令解吸因数吸收因数
∴
特别地即两直线平行，则
∴
同理
二、传质单元数的数值积分法
若平衡线为曲线，则不能用对数平均推动力法或解析法求取。
的计算可采用数值积分法或图解法进行。
由定积分的物理意义知，的数值积分法为：
Simpson积分法为在
至
间作偶等分，得到
然后按
式中为步长，
为偶数。
值愈大，计算结果愈准确。
三、传质单元数的梯级图解法
∵
塔高由
个
组成。
现讨论气体流经一个单元高度所产生的浓度变化：
∵
∴
由此可在y、x按以下步骤作图：（以逆流操作为例）
Step1：在y～x坐标中作出平衡线OE与操作线AB；（见下图）
Step2：在平衡线与操作线之间作曲线MN，使MN线恰好等分AB与OE两线间的垂直距离；
Step3：自A点起作一水平线AD，此线交MN曲线于M1，且使；
Step4：自D点作垂直线DF，因图中△和△ADF相似，可以证明，
若将平衡线近似为直线，则
又∵DF=，
，
DF=
∵、相差不大，故
∴△ADF梯级为一个传质单元，即
Step5：以此类推，由A至B点作出若干个梯级，从而求得传质单元数数目。
△∽△ADF
DF=
A1F1近似为直线，=
∴
△ADF梯级为一个传质单元
同样，若在AB与OE之间作一曲线恰好平分其间的水平距离，仿照上述方法也
可求出。
§5.4.5 吸收塔的设计型计算
一、设计型计算的命题
设计要求：计算达到指定的分离要求所需的塔高（填料层高度、塔有效高度）给定条件：，相平衡关系及分离要求
分离要求的表示有：
①目的是除去有害的物质，一般规定（残余浓度）
②
目的是回收有用物质，一般规定溶质的回收率
对于低浓度气体吸收，∵，则
为了要计算塔高H ，须知道 （ ）或 （ ）， 、 涉及吸收塔的类型及其在操作条件下的传质性能，一般由实验测得或由经验公式求得。