低浓度气体吸收的计算

知识点2-3 低浓度气体吸收的计算
【学习指导】
1. 学习目的
通过本知识点的学习，应掌握低浓度气体吸收过程的计算方法。

2. 本知识点的重点
(1) 物料衡算与操作线方程。

(2) 最小液气比与适宜液气比。

(3) 用传质单元数法计算填料层高度。

3. 本知识点的难点
传质单元高度与传质单元数概念的理解。

4. 应完成的习题
2-8 在101.3kPa、20℃下用清水在填料塔内逆流吸收空气中所含的二氧化硫气
体。

单位塔截面上混合气的摩尔流量
为0.02 kmol/ (m2·s)，二氧化硫的体积
分率为0.03。

操作条件下气液平衡常
数m为34.9，K Yα为0.056 mol/(m3·s)。

若吸收液中二氧化硫的组成为饱和组
成的75%，要求回收率为98%。

求吸
收剂的摩尔流速及填料层高度。

2-9 已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度为4m。

用清水逆流吸收某混合气
体中的可溶组分，该组分进口组成为
8%，出口组成为1%（均为mol%）。

混合气流率为30kmol/h，操作液气比
为2，操作条件下气液平衡关系为
Y=2X。

试求：
1. 操作液气比为最小液气比多少倍；
2. 气相总体积吸收系数K y a；
3.填料层高度为2m处的气相组成。

2-10在101.3kPa及27℃下，在吸收塔内用清水吸收混于空气中的丙酮蒸汽。

混
合气流量为32kmol/h，丙酮的体积分
率为0.01，吸收剂流量为120kmol/h。

若要求丙酮的回收率不低于96%，求
所需理论级数。

操作条件下气液平衡
关系为Y* = 2.53 X。

一、物料衡算与操作线方程
1. 物料衡算
2. 吸收塔的操作线方程
二、吸收剂用量的确定
1. 最小液气比
2. 适宜的液气比
三、塔径的计算
四、吸收塔有效高度的计算
(一)传质单元数法
1. 基本计算式
2. 传质单元高度与传质单元数
3. 传质单元数的求法
(二) 等板高度法
1. 基本计算式
2. 理论级数的确定
【例题与解题指导】
表塔内任一截面。

X成线性关系，直线的斜率
高度的基本计算公式。

(2-77)
液相总传质单元高度，，
液相总传质单元数，，无因次。

(2-89)
如图2-21所示，OE为平衡线，BT 为操作线，此二线段间的竖直线段BB*、AA*、TT*等表示塔内各相应横截面上的气相总推动力(Y－Y*)，各竖直线段中点的连线为曲线MN。

从代表塔顶的端点T出发，作水平线交MN于点F，延长TF至F' ，使FF' ＝TF，过点F' 作竖直线交BT于点A。

再从点A出发作水平线交MN于点S，延长AS至点S' ，使SS' ＝AS，过点S' 作竖直线交BT于点D。

再从点D出发……。

如此进行下去，直至达到或超过操作线上代表塔底的端点B为止，所画出的梯级数即为气相总传质单元数。

不难证明，按上述方法所作的每一个梯级都代表一个气相总传质单元。

令在操作线与平衡线之间通过F及F'两点的竖直线分别为HH*及AA*。

因为FF' ＝FT
所以F'A＝2FH＝HH*
只要平衡线的A*T*段可近似地视为直线，就可写出如下关系
HH*=(TT*+AA*)/2
亦即HH*代表此段内气相总推动力(Y－Y*)的算术平均值。

F' A表示此段内气相组成的变化(Y A－Y T)，因为F' A＝
，
m m
新工况解出：。