陈敏恒-化工原理课件-第八章(2)

8.5低浓度气体吸收8.5.1吸收过程的数学描述一、低浓度气体吸收的特点1、为常量2、吸收过程是等温的3、传质分系数为常数二、物料衡算的微分表达式对微元塔段物料衡算：LG,adhNGdyAadhNLdxALdxGdy三、相际传质速率方程式四、全塔物料衡算)(eyAyyKNx)(xKNexA)dhya(yKGdyeyx)dha(xKLdxex2121xxLyyG五、传质速率积分式对低浓度吸收过程：容积传质系数12yyeyyydyaKGH12xxexxxdxaKLHaa,KKxy3mskmol六、传质单元数与传质单元高度令：，令：，aKGHyOG12yyeOGyydyNOGOGNHHaKLHxOL12xxeOLxxdyNOLOLNHH仅与分离要求和物系的溶解度有关，反映了该物系分离的难易程度与设备类型、操作条件有关，表示完成一个传质单元所需的塔高，反映了设备性能优劣一般：，而与关系较小,一般为8.5.2传质单元数的计算方法OLOGNN,OLOGHH,nmxyLGaKaK,1,0nmaKLaKGxy,LG,m5.1~15.0一、操作线与推动力的变化规律—操作线方程若平衡线在操作范围内为直线，则随和呈线性变化LxGyLxGy2222yxxGLyxy,yx二、平衡线为直线时的对数平均推动力法当操作线、平衡线为直线时：myyeOGyyyyydyN21122121lnyyyyym111mxyy222mxyymyOGOGyyyaKGNHH21mOLxxxN212121lnxxxxxm111xmyx222xmyxmxOLOLΔxxxaKLNHH21若气液两相并流流动，操作线斜率为负值，以上推导依然适用。三、吸收因数法，，：解吸因数：吸收因数12yyeOGyydyNmxye22)(xyyLGxAmxymxyAANOG111ln1112221LmGA1AOGOLNAN1四、数值积分法平衡线为一曲线)(xfye8.5.3吸收塔的设计型计算一、计算公式物料衡算式：相平衡方程式：吸收过程基本方程式：2121xxLyyG)(xfye12yyeyOGOGyydyaKGNHH12xxexOLOLxxdxaKLNHH二、设计型计算的命题设计要求：求达到指定分离要求所需的塔高给定条件：，相平衡关系，分离要求（）尚须作设计条件选择Gy,1,2y121121yyyGyGyGyη121yy）（三、设计条件的选择（1）流向选择一般选逆流，较大；当极小时，可采用并流（2）吸收剂进口浓度的选择经济上：若若但溶剂再生费用须优化选择技术上：当时，存在一个上限mymHNyxOGm，，,2HNyxOGm，，,2myx22,Hym02x（3）吸收剂用量的选择和最小液气比经济上：若若但溶剂再生费用须优化选择2211)(xyyLGxHNyxGLOGm，，，，1HNyxGLOGm，，，，1技术上：下降到一定值后，与平衡线相交，称只对设计型问题才有意义GL,Hy01minGLminGL2121minxxyyGLe注意：用上式计算并非总是正确的四、解吸塔的最小气液比min))(0211(GL.~.GL2121minyyxxLGe五、吸收剂再循环入塔吸收剂浓度：吸收剂再循环，塔内实际。若分离要求不变，则不变，但，对吸收过程不利。θxθxx1'212',2xGL2y1xmΔy但在下列两种情况下是有利的：（1）吸收过程有显著的热效应（2）吸收目的在于获得浓度较高的液相产品六、塔内返混的影响返混：少量流体自身由下游返回至上游任何形式的返混，都将降低传质推动力，对传质不利。例题1课本P45，8-12例题2用纯溶剂吸收某混合气中有害组分，已知，与为常数，当时，塔高为当时，塔高为当时，塔高为试比较的大小mxyeOGHLGm9.0.09，011y1H99.0，.09021y9.0，.009031y2H3H321,,HHH解：CHOGOGNH02xηyymxymxy11212221LmGLmGLmGNOG111ln11CLmG当时，即当时，即结论：塔高不取决于，而取决于即回收率要求愈高，塔高愈高2121OGOGNN21HH3131OGOGNN31HH21yy21yy8.5.4吸收塔的操作型计算一、操作型计算的命题（1）第一类命题给定条件：流动方式，或计算目的：，（2）第二类命题给定条件：流动方式，或计算目的：，)(,,,,,12xfyyxGLHaKyaKx)(2y1x)(,,,,,221xfyxyyGHaKyaKx1xL二、计算方法由第二类命题需要试差三、吸收塔的操作和调节调节方法：改变吸收剂的入口条件LmGmxymxyLmGLmGNHHOGOG22211ln1112)(xyLNHOGOGtxL,,2（1）的调节原工况如图蓝线所示，现仅，操作结果如何变化？，操作线斜率，讨论：（或）呈上升趋势；则可能，也可能；但，LLNxy,,,12La,KLyaKxmΔymyΔyaKN吸收剂用量调节的限度以为例：气体两相在塔底达平衡气液两相在塔顶达平衡此时操作调节应改变HmGLmyx1max1)x(xGLyy2max11min2,,min2yLmGL2min2mxy不变不变,,min2yLtx或2（2）的调节原工况如图蓝线所示，现仅，操作结果如何变化？新操作线与原操作线平行，讨论：，不变，而，显然的调节限度：主要受解吸过程的限制2x2xNxy,,,122xaKyNmy2x（3）吸收剂入塔温度的调节原工况如图蓝线所示，现仅，操作结果如何变化？新操作线与原操作线平行，讨论：对或的影响较为复杂，进而使的变化不确定。但从而使，对吸收有利。限度：技术上受冷却器能力的限制，经济上受能耗的优化约束。t,N,η,x,ym12taKxaKymymyΔyaKN原工况如图蓝线所示，现采用溶剂循环，操作结果如何变化？不利于吸收，且，斜率，又循环不利于吸收对于设计型问题，一定，一定，循环不利于吸收，'2xGL2y122,,xyxL未变，现2,yym2y1xHym,