化工原理吸收

中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收1/29小结习题课中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收2/29小结一．概念吸收推动力（气相侧、液相侧、总的）吸收阻力（气相侧、液相侧、总的）影响吸收阻力的因素、传质单元、传质单元高度、传质单元数、影响HTU的因素、回收率、近似梯级法二．相平衡关系亨利定律的三种形式AAAAAAmxyExpHpCmPmTmETEHTH，；，相平衡常数，，亨利系数，，溶解度系数，中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收3/29三．吸收塔计算（低浓时）全塔物料衡算式：2211YXXVLY121211YYYYY操作线方程：22YXXVLYmin)0.2~2.1(VLVL2121minXXYYVL填料层高度计算式：OLOLOGOGNHNHZaKVHYOGSYYYYSSNOG22211ln11LmVSmOGYYYN21中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收4/29四．解吸塔计算（低浓时）全塔物料衡算式：2211YXXVLY操作线方程：22YXXVLYmin)0.2~2.1(LVLV1212minYYXXLV填料层高度计算式：OLOLOGOGNHNHHaKVHYOGAYYYYAANOG11211ln11mVLA中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收5/29指吸收设备和流程已给定，考察操作条件的变化对吸收效果的影响操作型设计型指吸收任务给定，求塔径、塔高等。Y2X2VLY1X1习题课操作条件：气液流量、气液进口浓度、操作温度、压力等中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收6/29解属于低浓气体吸收aKDVy360041'2m03.1015.036001.141532例1常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，吸收率为99%，混合气量为53kmol/h。入塔气中含苯2%（体积%），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50℃下，相平衡关系为y*=0.36x，总传质系数Kya=0.015kmol/(m3s)，塔径为1.1米。试求所需填料层高度。OGOGNHZ设计型举例aKVHyOGy2x2=0.02%ΦA=99%D=1.1mV=53kmol/hLy1=0.02x1溶剂用量为最小用量的1.5倍y*=0.36x中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收7/29121yyA0002.0%99102.0112Ayy2121minxmyyyVLVLmS537.0358.05.167.0537.036.0SmxymxySSNOG22211ln1198.1167.00002.036.00002.00002.036.002.067.01ln67.011设计型举例min5.1VLVL358.00002.036.002.00002.002.0y2x2=0.02%ΦA=99%D=1.1mV=53kmol/hLy1=0.02x1溶剂用量为最小用量的1.5倍y*=0.36x中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收8/29mNHHOGOG4.1298.1103.1设计型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收9/29例2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？1．定性分析快速分析作图+排除法吸收因数法y2?x2Vy1Lx1?y2?Lx2Vy1Lx1?设计型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收10/29操作型举例(1)吸收剂入塔浓度x2变大解法一：快速分析x2变大时，将使传质推动力变小，故不利于吸收，因此，y2变大。y2?x2Vy1Lx1?中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收11/29yy1B原Ey2AOx当x2变大时，原、新状况下操作线y1不变、x1变大a．假设y2不变Kya不变，aKVHyOG不变。作图知，NOGZ与Z不变相矛盾，故假设不成立1y-y*0y2y1y传质单元数操作型举例(1)当吸收剂入塔浓度x2变大解法二：作图+排除法L/V不变中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收12/29b．假设y2Kya不变，aKVHyOG不变。作图知，NOGZ与Z不变相矛盾，故假设不成立因此，y2只能操作型举例yy1B原Ey2AOx当x2变大时，原、新状况下操作线中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收13/29x1将关于x1：排除法假设x1不变、变小，作图可知NOG将变小，故Z将变小，与Z一定相矛盾，因此操作型举例yy1B原Ey2AOx当x2变大时，原、新状况下操作线中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收14/29(1)当吸收剂入塔浓度x2变大解法三：吸收因数法NOG（y1-mx2）/（y2-mx2）由题意可知：不变LmVS不变aKVHyOGNOG＝Z/HOG不变由右图可知，又x2变大，故y2变大操作型举例不变2221mxymxy中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收15/29至于xb：仍需用排除法判定，下略。操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收16/29(2)当吸收剂用量变小时解法一：快速分析吸收剂用量变小时，不利于吸收，因此，y2变大。操作型举例y2?Lx2Vy1Lx1?中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收17/29L/Vyy1B原Ey2AOxV、y1、x2不变作图知，NOGZ与Z不变相矛盾，故假设不成立a．假设y2不变L变小，ReL变小，液膜变厚或不变（气膜控制），故aKy1变大或不变，aKVHyOG或不变(2)当吸收剂用量变小时解法二：作图+排除法操作型举例y2?Lx2Vy1Lx1?中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收18/29yy1B原Ey2AOx作图知，NOGZ与Z不变相矛盾，故假设不成立aKy1变大或不变，aKVHyOG或不变因此，y2只能变大。b．假设y2变小操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收19/29Yy1B原Ey2AOxOLOLNHZ作图知，NOG，NOL与Z不变相矛盾，故假设不成立作图知，NOG，NOLOLOLNHZ与Z不变相矛盾，故假设不成立因此，x1只能变大。a．假设x1不变b．假设x1变小L变小，ReL变小，液膜变厚或不变（气膜控制），故aKx1变大或不变，mxOLLaKLH操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收20/29解法三：吸收因数法(2)当吸收剂用量变小时由题意可知：变大LmVS变大或不变aKVHyOGNOG＝Z/HOG变小或不变变小2221mxymxy由右图可知，故y2变大NOG（y1-mx2）/（y2-mx2）S增大操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收21/29至于x1：仍需用排除法判定，下略。操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收22/29yy1B原Ey2AOx练习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)气体入塔浓度y1变小，(2)V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？中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收23/29L/V不变yy1B原Ey2AOxx2不变、y1变小b．假设y2Kya不变，OGyVHKa不变。作图知，NOGZa．假设y2不变因此，y2只能变小。解法一：快速分析y1变小，y2必变小。解法二：作图+排除法(1)气体入塔浓度y1变小与Z不变相矛盾，故假设不成立。中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收24/29yy1B原Ey2AOx关于x1：排除法假设x1不变、变大，作图可知NOG将变大，故Z将变大，与Z一定相矛盾，因此，x1将变小。解法三：吸收因数法不变SL/V不变不变mKya不变，OGyVHKa不变。OGOGZNH不变查图可知：1222yyyy不变2y至于x2的变化仍需用作图与排除法中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收25/2921yx，(2)V变小时中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收26/29思考：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)气体入塔浓度y2变大，(2)V变大，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？中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收27/29例2某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮空气混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作液气比为2.1时，丙酮回收率可达95%。已知物系平衡关系为y=1.18x，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数KyaV0.8。今气体流量增加20%，而液量及气液进口浓度不变，试求：(1)回收率变为多少？(2)单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？y2x2=0ΦA=95%ΦA?D=1.1mVLy1x12.1LVy=1.18xKyaV0.8气体流量增加20%操作型举例中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收28/291.180.562.1mSLV11ln111OGANSSS1.556.095.01156.01ln56.01104.12.12.096.004.11原工况下：新工况下：0.2'OGOGHVHVOGOGOGOGHHNN解：(1)回收率变为多少？OGyVHKaOGOGZHN9.4OGN1.21.20.560.672'mmSLVLV11ln111'OGANSSS'92.4%A9.4操作型举例y2x2=0ΦA=95%ΦA?D=1.1mVLy1x12.1LVy=1.18xKyaV0.8气体流量增加20%中国海洋大学本科生化工原理第二章吸收29/291212'1.2'0.9241.21.170.95AAVyyVyy倍(2)单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？操作型举例