《化工原理》(下)第二章 吸收第六次课

1解吸一、概述1、作用:1)吸收剂的再生，以便循环使用;2)用于分离混合气体。2、解吸常用的方法：压力低，温度高，有利于脱吸•加热溶液，增大溶液中溶质的平衡分压；•用水蒸汽，降低气相中溶质的分压；•通惰性气体，降低操作压力。2Y=mXBAX1’X2’Y2*’Y2’Y1’1、物料衡算：)XX('L)YY('V'1'2'1'2'1'1''''YYXXLV－＝'1*2'12min''''YYXXLV－＝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。2、操作线方程：3、最小气液比：3填料层高度的求法：Z=HOG×NOG=HOL×NOL（1）：对数平均推动力法（2）：吸收因数法：**XXX,YYY－＝AYYYY)A1(lnA11N*11*21OL－＝4强化吸收过程的途径从G=NA·S=KYY·S可以看出,影响吸收的主要因素:KY、吸收推动力Y和相接触面积S。吸收过程的主要阻力集中在滞流膜上。要提高吸收总系数,必须设法降低气膜和液膜的厚度。通过加大流体的流动速度,增加流体的湍动程度,则可减小滞流膜层的厚度。一、提高吸收总系数KY(或KG)或KX(或KL)5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。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。6从气相推动力(P-Pe)来分析:增大吸收质的分压P,减小吸收质平衡分压Pe,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Pe;增大气体总压可以提高分压PA。从液相推动力(Ce-C)来分析:增大吸收质在液相中的浓度Ce,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Ce,降低C,有利于C或X的增大。二、增大吸收推动力Ｙ或Ｘ7三、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，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。8【例2-1】在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质Ａ，进塔气体中溶质Ａ的含量为８％（体积％），吸收率为９８％，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：水溶液的出塔浓度。998.05.2)(1212*121minmmYYYXXYYVL121min)(2.1XYYVLVL0267.05.22.108.02.1)(2.11min211mYVLYYX10【例2-2】在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收氨－空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度Y1=0.01（摩尔比），吸收率90％，操作压力760mmHg,溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液的饱和蒸汽压力为684mmHg，传质单元高度为0.5米。求：最小单位吸收剂用量当吸收剂用量为最小用量的2倍时，填料层的高度为多少米？111）系统服从拉乌尔定律Y=(P0/P)x=0.9xm=0.9(2)L/V=2×0.81=1.62S’=mV/L=0.9/1.62=0.55681.0)(1212*121minmmYYYXXYYVL101121YY62.3]')'1ln[('1121SYYSSNOGZ=HOG×NOG＝1.81m12【例3-1】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13hm，氨所占体积分率为5%，要求氨的回收率达95%。已知塔内径为0.8m，填料单位体积有效传质面积3293mma，吸收系数1121.1atmhmkmolKG。取吸收剂用量为最少用量的1.5倍。该塔在30℃和23.101mkN压力下操作，在操作条件下的平衡关系为278.5mkNCpe，试求：（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。（已知吸收为逆流吸收过程。）13首先列出已知条件，并用公式符号和标准单位表达出来。78.5/1,m93,95.06722.41500,0.05,013-2112kmolkNmHmahkmolVyx此题中：思路就是由所求目标推至已知条件。（1）求x12121xxyyVL121211yyyyy或2121min/5.15.1xmyyyVLVLPHMPEmss解题过程是由已知到未知。即求出12xyVLm（2）求Z（平均推动力法）myyyyaKVZ21PaKaKGy221,,,,,yVmyy（3）求Z（吸收因数法）LmVxxyyLmVLmVaKVZy21211ln11按前述计算结果代入即可。y2x2y1x1VL14mmhmkmolhkmolyyyaKVZymxyyyymxyyyyhmkmolatmmmatmhmkmolPaKaKmymeeGy29.800748.00025.005.08.043.1026700748.00025.00167.0ln0025.00167.00025.00167.00105.017.305.03.1021931.1222131212222211111133211215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。还有吸收率和理想气体状态方程等均有涉及。16【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580，进口清水速率为770，假设在等温条件下逆流吸收操作，平衡关系，且与气体质量流速的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。17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。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有明显影响。（3）气体流量V，对Z有影响。LmVmxymxyLmVLmVPaKVZG22211ln11解题思路：18解题过程：一、求现有条件下的KGα113122221121221214615.042.00006.006.042.01ln8.42209.0113.1013201ln118.4218/7702029/5803.101,3,0,9.00006.006.099.011,06.0kPahmkmolkPamhmkmolaKLmVmxymxyLmVLmVPaKVZhmkmolVhmkmolVkPaPmZxmyyyGG19二．分别计算：(1)P’=2026kPa,由于亨利定律E与P无关E=mP=m’PmLVmxmyxmyLVmLVmPaKVZPmPmPmmPEPEExPkPaPG184.121.00006.006.021.01ln8.422045.0116.2024615.0201ln1145.06.202/3.1019.0/,,6.20212221无关与时，由于亨利定律中20mZLLLmVmxymxyLmVLmVPaKVZG37.221.00006.006.021.01ln6.85209.0113.1014615.0206.858.42221ln1122221mLVmyyLVmLVmPaKVZhmkmolVVaKVVaKGGG67.864.174914.084.00006.006.084.01ln8.42409.0113.1018035.0401ln11)(4028035.04615.0741.14615.02321128.08.021mLVmyyLVmLVmPaKVZhmkmolVVaKVVaKGGG67.864.174914.084.00006.006.084.01ln8.42409.0113.1018035.0401ln11)(4028035.04615.0741.14615.02321128.08.0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1.184m2、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，总传质系数KGa也增大20.8,HOG增大20.2