大学物理化学第九章-02.pptVIP

化工原理（2） 第九章 气体吸收 Chart9 Absorption of gas 第四节 低浓度吸收（或脱吸）塔的计算 讨论： ■ 填料层高度基本方程是物料衡算、传质速率方程综合应用于微元填料层的结果，它关联了影响填料层高度的各种因素。将填料层高度的计算处理为等于传质单元高度乘以传质单元数，是一种工程处理方法，它把一多变量的较复杂过程，组合分离成相互独立的两部分：工艺部分＋设备部分，这有利于对过程的分析与计算。 ■ 传质单元数有多种计算方法，要注意每种方法的适用场合。 汇总： 或 操作条件： 气液流量、 气液进口浓度、 操作温度、压力等 [例1] 逆流操作的填料塔中，用清水吸收某可溶性气体，其平 衡关系用摩尔分率表示为 y*=0.06x。已知：溶质在进出塔气体 中的组成分别为 yb=0.009和 ya=0.001，溶质在出塔液体中的组 成为 xb=0.08，体积传质总系数 Kya=0.06 kmol/(m3?s)，气体流 率 G=0.0216kmol/(m2?s)。试解答下列问题：　 ⑴ 为满足上述操作条件，清水流率L应为多少kmol/(m2?s)？ ⑵ 该吸收过程的气相总传质单元数NOG＝？ ⑶ 该吸收过程的气相总传质单元高度HOG？填料高度h＝？ ⑷ 若维持yb、xa、L/G和平衡关系不变，而将塔内的填料高 度 h增加，那么 xb和 ya将如何变化？ 解：⑴ ⑵ 采用平均推动力法 ⑶ ⑷ h↑，HOG不变→NOG↑──分离效果增强 →ya↓，再据物料衡算式可知：xb↑ 讨论题1 一逆流操作的吸收塔，xa=0，y*=95x，L/G=100，HOG=0.8m ⑴ ψ=0.90时，填料层高度h=？ ⑵ ψ=0.99时，填料层高度变化Dh=？ 解：⑴ h=HOGNOG 已知xa、h──NOG用何式计算？ 进出口四个组成不全，应采用吸收因数法，即： 则 h0=HOGNOG =0.8×7.5=6m ⑵ 此时有： 则 h0=0.8×36.6=29.3m ?h=23.3m 在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨， 氨的浓度为8g/Nm3，混合气体处理量为4500Nm3/h。氨 的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。空塔 气速为1.2m/s。气相体积总吸收系数KYa=0.06kmol/(m3?h)， 且KYa∝G0.7。操作压强为101.33kPa，温度为30℃，在操作 条件下气液平衡关系为Y=1.2X。试求： ⑴ 用水量，kg/h； ⑵ 塔径和塔高，m； ⑶ 若混合气处理量增加25%，要求吸收率不变，应采取 什么措施？假设空塔气速仍为适宜气速。 讨论题2 解： ⑴ 用水量，kg/h 最小用水量 其中 所以 ⑵ 塔径和塔高，m 塔径D： 填料层高度： ⑶ 若混合气处理量增加25%，要求吸收率不变，应采取什 么措施？假设空塔气速仍为适宜气速 可采取的措施：增加用水量、增加填料层高度、…... ① 增加用水量 塔高一定，提高G ─→HOG和NOG均发生变化 h0=HOGNOG(不变) 当G?=1.25G 时， KYa∝G0.7 可得 L?=0.1215 kmol/s 用水量提高 ② 提高填料层高度 G ?=1.25G── 用吸收(解吸)因数法 ?h=HOG?NOG?-h=0.855×9.76-5.1=3.24m 增加用水量是简单可行的办法。此外，提高操作压强或降低温度，改善填料性能，提高KYa，也可提高处理量。 在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故 (1)吸收剂入塔浓度变大； (2)吸收剂用量变小； 而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？ 快速分析法 作图+排除法 吸收因数法 【解】 (1)吸收剂入塔浓度变大 xa变大，将使全塔浓度均变大，因此xb也将变大。而且全塔传质推动力将变小，故不利于吸收，因此，ya 变大。 快速分析法： 讨论题3 快速分析 作图+排除法 吸收因数法 作图+排除法 L/G不变 影响因素：流动状况、物系、 填料特性和操作条件 与h0不变相矛盾，故假设不成立。 a．假设ya不变 b．假设ya变小 作图知此时操作线为红线，可见NOG? h0? 快速分析 作图+排除法 吸收因数法 作图+排除法 与h0不变相矛盾，故假设不成立。 b．假设ya变小 作图知此时操作线为红线，可见NOG? h0? 因此，ya只能? 快速分析 作图+排除法 吸收因数法 作图+排除法 关于xb：与ya的分析类似 假设xb不变、变小，作图可知NOG将变小，故h0将变小，与h0 一定相矛盾，因