中国石油大学化工原理吸收5详解
化工原理第五章 吸收.
V，y2
塔底 x1增加
极限组成为：
x1max
x1*
y1 m
塔高无限 组成为y1的混合气 增加吸收剂用量L
塔顶y2降低
极限组成为：
y2min y2* mx2 V，y1
L，x2 L，x1
19.6.25
第五章 吸收
第三节 传质机理与吸收速率
一、分子扩散与菲克定律 二、气相中的稳定分子扩散 三、扩散系数 四、对流传质 五、吸收机理——双膜理论 六、吸收速率方程式
性低：减少设备的尺寸。 5.腐蚀性低：减少设备费用。 6.化学稳定性高； 7.无毒、无害、价廉、易于再生等。
总的选择原则是：经济、合理。
19.6.25
五、相组成表示法
1、质量分数与摩尔分数
质量分数：在混合物中某组分的质量占混合物总
质量的分数。
wA
mA m
摩尔分数：在混合物中某组分的摩尔数占混合 物总摩尔数的分数。
第五章 吸收
第一节 概述
一、吸收的有关概念 二、吸收在工业上的应用 三、吸收的分类 四、吸收的流程和溶剂 五、相组成表示方法
19.6.25
一、吸收的有关概念
传质过程：物质在相际间的转移——物质传递过程 传质过程的依据：混合物中各组分在两相间平衡分配不同。 以传质过程为特征的单元操作在化工升中应用甚广。如： (1)气体吸收：依据气体组分在液相中的溶解度差别来处理气
摩尔分数与摩尔比的关系：
x X 1 X
X x 1 x
y Y 1Y
Y y 1 y
19.6.25
3、质量浓度与摩尔浓度
质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量。
CA
mA V
化工原理 第五章 吸收课后习题及答案
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 //1170010610018X ==．或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为122111Y Y Y Y Y η-===-被吸收的溶质量原料气中溶质量解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-⨯=（）摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
化工原理 第五章 气体吸收
第五章气体吸收第一节概述§5.1.1概述一、传质过程从本章起,讨论化工生产中的传质过程及其典型设备。
传质过程是指物质通过相界面从一相迁移至另一相的过程，以下图示意：>，则A物质就会从相迁移至相。
迁移的结果使得相的A、B据热力学知识，两物质得以一定程度或完全分离，而相形成了A、B两物质的混合物。
因此相内进行的是A、B的分离过程，相内进行的是A、C的混合过程。
研究传质过程就是研究物质通过相界面的迁移过程的基本规律以及主要受这些基本规律支配的若干单元操作。
混合物系的分离对我们来说并不陌生，在上册中我们已经学习掌握了非均相物系的分离方法，相应单元操作如沉降、过滤等，从这一章起要来讨论均相物系的分离。
用下表来比较说明非均相、均相物系的分离情况：本学期的任务就是要掌握气体、液体蒸馏、液液萃取和固体干燥这四个单元操作的基本原理及其典型设备的设计。
二、气体吸收吸收操作是分离气体混合物的方法之一。
吸收操作的分离依据是混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶解度的差异，从而达到的目的。
例如：将含的空气通入水中，因、空气在水中溶解度差异很大，NH3很容易溶解于水中，形成氨水溶液，而空气几乎不溶于水中。
所以用水吸收混合气体中的能使、空气加以分离，并回收。
一般地，混合气体中能溶解的组份称为溶质或吸收质，用A表示（）；混合气体中不能溶解的组份称为惰性成分或载体，用B表示（空气）；吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂，用S表示（水）;吸收操作中所得的溶液称为吸收液，用S+A表示;吸收操作中排除的气体称为吸收尾气，用（A）+B表示;吸收的目的有三个：1．分离混合气体以获得一定的组分。
（例子：硫酸吸收焦炉气中的，洗油吸收焦炉气中的苯、甲苯蒸汽。
）2．除去有害组分以净化气体。
（例子：用水或钾碱液吸收合成氨原料气中的二氧化碳。
）3．制备某种气体的溶液。
（例子：用水吸收氯化氢、三氧化硫、二氧化氮制得酸。
）实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。
化工原理--2-8气体吸收
④吸收操作的物料衡算
⑤填料层高度的计算方法
⑥解吸过程计算
⑦传质设备，填料吸收塔
.
6
重点内容： a.物理吸收过程 b.低浓度吸收过程设计计算
本章难点： a.吸收过程的传质机理 b.相平衡关系不同表达式间的换算
.
7
物质的量浓度（摩尔浓度）CA = nA / V 物质的量分数（摩尔分数）xA = nA / n 摩尔比 XA = nA / nB
1+（1-m ）XA
XA —— 液相摩尔比
或 YA* = m XA
*5 E、H、m之间关系 H =E xA/ CA ≈ E MS /ρS
m = E / P总压
E — 亨利系数，N/m2。
.
13
三、相平衡与吸收过程的关系
1、判别传质过程的方向
P
P
PA
A
PB*
PA*
PB
B
xA xA* x
xB* xB
x
上式也可写成：
DC
NA = —— ——（CA1 - CA2 ） Z CBm
式中：CBm—组分B浓度的对数平均值，kmol/m3。
C —混合物的总浓度，kmol/m3，（C =CA + CB ）
**该式同样适用于液相。 .
28
4、分子扩散系数 D， m2/s
物性参数之一，表示物质在介质中的扩散能力。 影响因素：物质的种类
①气、液两相流经吸收设备的能量消耗；
②溶剂的挥发损失和变质损失；
③溶剂再生(解吸)费用，即解吸操作费用。
*以上三项费用中第③项所占比例最大。
.
5
本章基本内容：
本章基本内容:介绍物理吸收过程机理、传质速率方 程及吸收过程的设计计算和操作分析。
化工原理第四版课件(第五章吸收)
第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。
化工原理第五章气体吸收
（二）不同气体在同一吸收剂中的溶解度 （1）
几x*N种H3气体x在S*O水2 中的x溶C*O解2 度曲xO*线2
13
• （2）不同气体用同一吸收剂吸收，所得溶液浓度相 同时，易溶气体在溶液上方的平衡分压低，而难溶 气体在溶液上方的平衡分压大。
14
（三）总压对溶解度的影响
y
A
P
pA
x*A
20℃下SO2在水中的溶解度
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa） cA——摩尔浓度，kmol/m3；
E与H的关系： H c E
19
H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体 2）P对H影响小，
T H
20
2) y * mx
m——相平衡常数，无因次。
m的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体 2）T m
p m
气相
液相
41
讨论
1） N A p A1 p A2
2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。
pA1 pB1
0
p 扩散距离z
pB2 pA2 z
3）等摩尔逆向扩散发生在蒸馏过程中。
42
• 传动——第一章 流体流动
• 传热——第四章 传热
• 传质——
第五章 吸收 （组分A通过静止
组分B的扩散）
第六章 蒸馏 （等摩尔逆向扩散）
处的扩散速率与该处A的浓度梯度成正比。
理想气体，有：
JA
DAB
dcA dz
或
JA
DAB RT
dpA dz
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）；
dcA / dz —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m；
化工原理第五章吸收课后习题及答案
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n k m ol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../(3058107980728H c p k m o l m kP a ===⋅液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)y m x ===⨯ 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =⨯，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
化工原理课件第五章 吸收
η=
被吸收的溶质量 进塔气体的溶质量
Y1 Y 2 Y1
Y2=Y1(1-η)
qn,v Y1 Y2 条件所规定
X2 一般为吸收工艺
qn ,l ,m qn,v
Y1 Y2 X1* X 2
Y1 Y2
Y1 m
X
2
qn,l=（1.1～1.5）qn,l,m
2020/7/16
16
5-14 填料层高度的计算
溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在 气相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从 相平衡关系。
加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。 但加压、减压费用太高一般不采用。
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５－２ 亨利定律
亨利定律
当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶液上 方气相中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：
一、 填料层高度的基本计算式
填料层高度计算涉及物料衡算、传质 速率和相平衡关系。我们前面介绍的 所有传质速率方程都适用于稳定操作 的吸收塔中的"某一横截面",而不能用 于全塔。
该微元内，吸收质的传递量dG为：
dG qn,vdY qn,ldX
由吸收速率方程可知，该微元内，气相
和液相吸收质的变化量dG为：
在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。
分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分 子热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分 子扩散。
湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动
（湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍
流扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流
中国石油大学化工原理萃取5
35
3．用纯溶剂S对A、B混合液进行单级(理论)萃取，当 萃取剂用量增加时(进料量和组成均保持不变)所获得 的萃取液组成变化是（ D ）。 A 增加 B 减少 C不变 D变化趋势不确定
4．单级(理论)萃取中，在维持进料组成和萃取 相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃 取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将（ C ）。 A 增加 B 减少 C不变 D不一定
13
X F Y2 代入上式，得 X1 1 1
第3级的萃余相组成X3为
X F Y4 (1 1 1 2 ) X3 1 1 1 2 1 2 3
依次类推，直至第N级(最末一级)的萃余相组成XN为
XN X F Y0 (1 1 1 2 1 2 N 1 ) 1 1 1 2 1 2 N
B Yi X i－X i-1 S
Y1
N
E1 E2 E3 E4
E
X lg ( F ) XN N lg (1 )
Y
XN XF
1
Y2 Y3 Y4
0
X4 X3 X2 X
X1
XF
多级逆流萃取过程
1.流程
多级逆流萃取操作线
F E1 R 1 E 2 R i -1 E i R n S
25
逐级接触式萃取设备 筛板塔
液滴夹带 不设出口堰
26
连续接触式萃取设备
优点： 结构简单，投资小 缺点： 效率低、轴向返混
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连续接触式萃取设备 脉动萃取塔 往复（振动）筛板塔 转盘萃取塔
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二、连续逆流萃取的流程与计算
1、连续逆流萃取的流程
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化工原理吸收课后答案解析
化工原理吸收课后答案解析吸收是一种常见的化工过程，用于从气体或液体混合物中分离出所需的组分。
在化工原理吸收的课程中，学生通常需要完成一些课后习题，以加深对吸收原理和操作的理解。
以下是对一些常见吸收问题的解析和答案。
1. 什么是吸收过程？吸收过程的基本原理是什么？吸收过程是指将气体或液体混合物中的某个组分转移到另一个相中的过程。
在吸收过程中，通过将气体或液体混合物与溶剂接触，目标组分会从气相或液相转移到溶剂相中。
吸收过程的基本原理是利用物质在不同相之间的分配系数差异。
吸收剂（溶剂）的选择是关键，因为目标组分在吸收剂中的溶解度应该较高。
吸收剂通常是液体，可以是水、有机溶剂或离子液体等。
2. 描述吸收过程的传质机制。
吸收过程的传质机制包括质量传递和能量传递。
质量传递是指目标组分从气相或液相传递到吸收剂相中的过程。
这可以通过扩散、对流或化学反应来实现。
扩散是最常见的质量传递机制，它基于组分在不同相中的分配系数差异。
对流是指由于流体的运动而导致的质量传递，它可以通过搅拌、气体吹扫或液体循环来实现。
化学反应是指目标组分在吸收剂中发生化学反应，并转化为其他物质的过程。
能量传递是指吸收过程中伴随的热量交换。
吸收过程通常是一个放热过程，因为目标组分从气相或液相转移到吸收剂相中，释放出热量。
3. 列举常见的吸收设备和吸收剂。
常见的吸收设备包括填料塔和板塔。
填料塔是由填料填充而成的柱状容器，填料可以提供大量的表面积，增加质量传递效率。
板塔是由多个水平平板组成的容器，通过在板间引入气体和液体流动，实现质量传递。
常见的吸收剂包括水、有机溶剂（如乙醇、丙酮）和离子液体。
吸收剂的选择取决于目标组分的溶解度和选择性。
4. 描述气体吸收过程中的平衡曲线。
气体吸收过程中的平衡曲线描述了吸收剂中目标组分的溶解度随气体相中组分浓度的变化。
平衡曲线通常是一条曲线，呈现出随着气体相中组分浓度的增加，溶解度逐渐增加的趋势。
平衡曲线的形状取决于吸收剂和目标组分的性质。
中国石油大学化工原理吸收5详解
复习M’FM1F1M作业PPT1.本章总结2.作业讲解3.分析课本P570 15-17 2014年4月28日为1m，填料层高度6m 的填料吸收塔中，用煤油吸收其中的例3.在常压逆流吸收塔中,用纯溶剂回收混合气中的A组份,=5%(v%),吸收率为入塔气体流量为1120Nm3/h,入塔yb90%,吸收因数A=2,相平衡平衡关系Y e= 1.5X,该塔塔径a=100kmol/m3.h。
试求：为0.8m,体积吸收系数KY;(1)出塔液体组成Xb(2) 填料层高度Z;=10%(体积),V,x a,L, η,m不变，则(3)若操作中入塔浓度y’b为多少？出塔液体浓度x’b2014年4月28日四吸收塔的调节与操作型计算四吸收塔的调节与操作型计算四吸收塔的调节与操作型计算四吸收塔的调节与操作型计算2014年4月28日例5．某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的可溶组份，气体入塔浓度y b =0.01, 吸收率η为90%,平衡关系为Y=2X,且知L/V=1.2(L/V)min ,H OG =0.9m,试求：（1）塔的填料层高度？（2）若该塔操作时因解吸不良导致入塔x a ’=0.0005，其它入塔条件不变时，回收率η’又为多少？（3）若工艺要求吸收率不变，计算液气比？吸收的操作型计算a b常压逆流连续操作的吸收塔，用清水吸收空气-氨混合气中的氨，混合气的流率为0.02kmol/（m2.s），入塔气体氨的浓度为0.05（摩尔分率，下同），要求吸收率不低于95%。
已知在操作条件下气液平衡关系为y=0.95x，气相体积传质总系数Kya=0.04kmol/（m3.s），且K y a∝G0.8。
（1）若出塔氨水的浓度为0.05，求所需填料层高度为多少？（2）采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比L/LR=20，气体流率及新鲜吸收剂用量不变，为达到分离要求，所需填料层的高度为多少？（3）示意绘出带部分循环与不带循环两种情况下的操作线与平衡线。
化工原理第5章解读
2-1 溶解度曲线 若固定温度、压力不变，测得某动平衡下，溶液 上方氨的分压为 p1，此时溶于水的氨的浓度为 x1；再 改 变 浓 度 为 x2， 测 得 上 方 氨 分 压 为 p2；…… 依次类推，改变氨的浓度为 xn，测得溶液上方氨的分 压为pn，如图所示。将这n个点，标绘在图上，即得在 一定温度、压力下的溶解度曲线。
（1）分离混合气体。是最主要的应用。
（2）气体净化。例如某厂放空气体中含有有毒有害
气体A，不符合环境保护的排放标准，则选用合适
溶剂将有害气体吸收，使该厂放空气体达到排放标
准。
（3）制备液体产品。例如用水吸收氯化氢气体制备
盐酸，用93%硫酸吸收SO3制备硫酸等等。
1-1 吸收分类
物 理 吸 收 化 学 吸 收 等 温 吸 收 非 等 温 吸 收 单 组 分 吸 收 多 组 分 吸 收
A
p E A yA x A mx A P P
m越大，表明溶解度越小，
m随温度变化而变化，
T，m，P，m。
相平衡常数，无因次
亨利系数之间的关系
pA 单位 ： E Pa xA H cA pA
* *
*
km ol m 3 Pa
yA m / xA
气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为溶解度。
根据相律可知， 自由度数 F c 2
A A+B （气体） S （液体）
32 2 3
即在温度T，总压P和气、液相组成共四个 变量 中，有三个自变量，另一个是它们的函数：
CA f T , P , p A
在几个大气压以内、温度一定条件下，
0
1
2
3
化工原理 吸收课后习题及答案
第五章吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／液相中3NH 的浓度 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../()3058107980728H c p kmol m kPa ===⋅ 液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)y m x ===⨯ 或 //.76100076m E p ===【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =⨯，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解
吸收前1：nA1/nB=(nA1/n总1)/(nB/n总1)= yA1/yB1 =YA1
= yA1/(1-yA1) 吸收后2：nA2/nB=(nA2/n总2)/(nB/n总2)= yA2 /yB2 =YA2
= yA2/(1-yA2) 由此提示我们：要求A被吸收的量，要用到A在惰性气体 B中A的含量分率yA/yB，令为YA。 定义： YA –摩尔比/比摩尔分数(率)
双膜理论要点： 1 气液两相主体因湍流使A以对流扩散方式传递，传递
速率பைடு நூலகம், 浓度一致，忽略湍流主体中对流扩散的阻力。 2 相界面两侧存在滞流的气膜和液膜，双膜中A以分子
扩散方式传递，传递速率慢，浓度下降很快，整个传 质过程的阻力全部集中在双膜中。
3 到达相界面的A能无阻 力地瞬时溶于液相，且 界面上气液两相达平衡, 即：pi = ci / H 。
五、吸收流程： 在连续操作的立式吸收塔中，气↑，液↓逆流
接触进行传质。
1 要使气相中A被吸收完 全-净化气体：则采用 单程(单塔或多塔)吸 收。
2 希望液相A的浓度高制取产品：则采用液 相循环吸收。
3 要分离和回收A：则采用吸收—解吸 联合流程。
吸收 — 解吸 联合流程
喷淋塔：
气相连续
4 吸收塔 液膜塔(填料塔)：气相连续
三、费克分子扩散定律 如图: 单位时间内穿过面积为A，厚度为δ
的扩散层的吸收质A的物质的量
NA
A CA
NA
DA
A CA
D—扩散系数 m2/s
N mol m m3 m2
A C s m2 mol s
分子扩散模型
四、吸收机理——双膜理论
实际吸收过程一般在喷淋塔、填料塔、鼓泡塔中进 行。无论采用那种吸收塔，吸收过程都存在气—液相界 面，类比间壁传热提出了双膜理论以导出吸收速率。 如图：
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。
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复习
M’
F
M1
F1
M
作业
PPT
1.本章总结
2.作业讲解
3.分析
课本P570 15-17 2014年4月28日
为1m，填料层高度6m 的填料吸收塔中，用煤油吸收其中的
例3.在常压逆流吸收塔中,用纯溶剂回收混合气中的A组份,
=5%(v%),吸收率为入塔气体流量为1120Nm3/h,入塔y
b
90%,吸收因数A=2,相平衡平衡关系Y e= 1.5X,该塔塔径
a=100kmol/m3.h。
试求：为0.8m,体积吸收系数K
Y
;
(1)出塔液体组成X
b
(2) 填料层高度Z;
=10%(体积),V,x a,L, η,m不变，则
(3)若操作中入塔浓度y’
b
为多少？
出塔液体浓度x’
b
2014年4月28日
四吸收塔的调节与操作型计算
四吸收塔的调节与操作型计算
四吸收塔的调节与操作型计算
四吸收塔的调节与操作型计算
2014年4月28日例5．某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的可溶组份，
气体入塔浓度y b =0.01, 吸收率η为90%,平衡关系为Y=2X,且知L/V=1.2(L/V)min ,H OG =0.9m,试求：（1）塔的填料层高度？
（2）若该塔操作时因解吸不良导致入塔x a ’=0.0005，其它入塔条件不变时，回收率η’又为多少？（3）若工艺要求吸收率不变，计算液气比？
吸收的操作型计算
a b
常压逆流连续操作的吸收塔，用清水吸收空气-氨混合气
中的氨，混合气的流率为0.02kmol/（m2.s），入塔气体氨的浓度为0.05（摩尔分率，下同），要求吸收率不低于95%。
已知在操作条件下气液平衡关系为y=0.95x，气相体积传质总系数K
y
a=0.04kmol/（m3.s），且K y a∝G0.8。
（1）若出塔氨水的浓度为0.05，求所需填料层高度为多少？
（2）采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之
比L/L
R
=20，气体流率及新鲜吸收剂用量不变，为达到分离要求，所需填料层的高度为多少？
（3）示意绘出带部分循环与不带循环两种情况下的操作线与平衡线。
（4）求最大循环量L
R (max)。
例6
2014年4月28日
(1) 低浓气体吸收，
(1) 低浓气体吸收，
2014年4月28日
00215
.01
2004513.0R b R a a =+=++='L L x L Lx x '=+=+=L L L L L L
R 120
105.95
.005.11'==='L mG S K a G
y ∝08
.(2)采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比L/L R =20，气体流率及新鲜吸收剂用量不变，为达到分离要求，所需填料层的高度为多少？塔内
易溶气体，且此时吸收剂入口浓度：
出塔氨水的浓度
04513
.0)0025.005.0(95.0a b b =-⨯=-=）（y y L
G
x
（3）示意绘出带部分循
环与不带循环两种情况下
的操作线与平衡线。
2014年4月28日
（3）示意绘出带部分循
环与不带循环两种情况下
的操作线与平衡线。
2014年4月28日
y
气体吸收，即气膜控制。
平衡线和操作线如图中线1和线2所
m
10.4.5 理论级数的计算
10.4.5 理论级数的计算
10.4.5 理论级数的计算
12
3
10.4.5 理论级数的计算
10.4.5 理论级数的计算
4、填料层高度的计算
等板高度：
完成一个理论级作用所相当的填料层高度为等板高度。
等板高度与物系的性质、填料性能及润湿情况、气液流动状况等有关，它反映吸收设备效能的高低，通常其值靠实验测定，或用经验方程估算。
填料层高度=N 等板高度
2014年4月28日
0.0323kmol／s，溶质的浓度为0.0476(摩尔分数，下同)，要求
10.4.6 解吸塔的计算
使溶解于液相的气体释放出来的操作称为解吸或脱吸；
解吸是吸收的逆过程，相际传质推动力为(y
-y) 或(x-x e)；
e
降低气体溶解度(如减压、加温)和降低气相主体的溶质分压(如气提或汽提)都有利于解吸过程的进行；
工业解吸过程将溶液由塔顶引入，惰性气体或蒸气由塔底引入，使两相在塔内逆流接触传质。
此过程也称为气提或汽提(stripping)；
解吸操作过程和设备的计算方法及气液传质理论和吸收过程相同，相对应的计算式形式也类似；
2014年4月28日
2014年4月28日例：由石蜡系碳氢化合物（分子量113）与另一不挥发的有机溶剂（分子量135）组成的溶液，其中碳氢化合物的质量百分数为4%，要在100℃及101.33下用过热水蒸汽进行脱吸，使脱吸后溶液中残存的浓度在0.2%以内，若溶液通过塔内的摩尔流率为50kmol/(m 2.h)（以纯有机剂计）。
水蒸气用量为最小用量的2倍，填料在操作条件下吸收系数
)/(987.03
kPa h m kmol a K G ⋅⋅=，试求所需填料层高度。
已知物系的平衡关系为：X
Y 526.0=
100-
4。