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1、气体吸收单元操作 习题课,齐亮 qiliang Tel:660979,气体吸收的计算问题,设计型问题,操作型问题,设计型问题-设计要求,吸收混合气中的溶质A，处理的气量为5000m3(标况)/h，其中含A为0.08（摩尔分数），要求A的吸收率为95%。,需要进一步确定的,操作方案 用纯溶剂S（分子量为18，密度为1000g/L） 逆流吸收 操作条件 操作的温度和压力为30和101kPa 两相间的相平衡关系y=25x 空塔气速：0.8 m/s 合理假设 低浓度 物理吸收,低浓度气体吸收的计算,设计型计算问题： （1）吸收剂用量，出塔浓度； （2）塔的主要工艺尺寸； 填料层高度H或塔板数N； （3
2、）塔径D； 物料衡算：操作线方程 传质基本方程,G、L-kmol/s or kmol/(m2s) ； y（或x）-摩尔分率；,吸收剂用量的选择,吸收剂用量一般取最小用量的1.1-2.0倍 当吸收剂是纯溶剂时，吸收剂用量逐渐增大，吸收率是否趋向于1？ 当吸收剂不是纯溶剂时（xa），吸收剂用量逐渐增大，吸收率是否趋向于1？,当吸收剂不是纯溶剂,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),yb,ya,xa,xb,(xb,yb),y=mx,最小吸收剂用量问题,最小吸收剂用量为当出塔液与进塔气达到平衡 特别地，当纯溶剂吸收时，有,吸收剂用量的确定问题-浓度计算,四个浓度的确定： 方法一：不严
3、格计算 ya=(1-) yb=(1-0.95)0.08=0.004 注意的定义（P42：E.8-27),方法二：严格计算 Yb=yb/(1-yb)=0.087 Ya =(1-) Yb=0.0043 ya=0.0043,最小溶剂量的确定,由于是低浓度气体吸收，且为纯溶剂，,y,(xa,ya),yb,ya,xa,xb,(xb,yb),填料层高度的计算,传质单元高度的确定P46.E8-51 G（通量） D Kya 通过经验公式（P72Q10）或者实验测定 传质单元数的确定 （1）吸收因数法（SL/G,m; 三个浓度） （2）平均传质推动力法（四个浓度）,传质单元高度,在操作温度和压力下，溶剂吸收A的
4、体积传质分系数如下： kGa=510-4 kmol/(m3skPap)， kLa=510-2 1/sc。 假设以气相摩尔分数为推动力的总传质系数KyaG0.7，不考虑液体流量和操作压力对其影响。,计算塔径及传质单元高度,传质单元数的计算（两种方法及关系）,对数平均推动力法 （1）先求出塔液体的浓度 （2）用对数平均推动力求算,Xb=0.00232,关于传质单元数公式的进一步探讨,1. 对数平均推动力法与吸收因数法之间的关系,传质单元数的计算,吸收因数法 塔高：h=HOGNOG=6.361.03=6.55m,操作型问题的计算,操作条件的改变 旧塔改造,增加填料层高度或者塔器串并联 采用新型填料,
5、T， P（m， Ky），(P22.E7-56;P34.E8-6;P36.E-8-18) L， xa,操作型问题的讨论（h= constant）,增大溶剂用量（增大液气比） 当改变进口溶剂的初始浓度,填料层不变的相关量关系,h不变，NOG和HOG NOG=f (S, ) ; S= mG/L,互为反比例函数关系 h=HOGNOG ,NOG S ,NOG ( ） ,NOG 与S， 的关系,L增大，液气比增大,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,yb,ya,xa,xb,h不变，HOG不变，NOG不变，S ,(xb,yb),xa,(xa,ya),进口浓度
6、变化的相关计算,思考： （1）进口浓度发生变化，是否会影响传质单元高度 （2）进口浓度发生变化，是否会影响传质单元数,课后题P72 Q14题的讨论,第一问：已知h,HOG,xa,yb,S求ya 第二问： 思路同第一问？,h不变， HOG不变， NOG不变，当S不变时，由：,随堂练习,对于课后题P71，Q5第三个双塔操作系统，当用纯溶剂吸收，且分配给两塔溶剂量相同时，证明离开第一个塔的气相组成 yc2=ybya,进口溶剂浓度增大,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,当吸收剂中溶质xa的含量增大时，其出口浓度如何变化？(xb增大，ya减小）,yb,
7、ya,xa,xb,操作型问题的进一步讨论,欲将处理气量提高10%，并希望A的吸收率不低于原工况，判断下列三个方案是否可行： 增大纯溶剂量喷淋量10%； 增大操作压力10%； 填料高度增大10%,增大操作压力10% 加压操作有利于吸收还是不利于吸收？ 压强增大，什么改变了？,增大操作压力10%，m减小为原来的1.1倍，而G增大为原来的1.1倍，则S不变。假设吸收率不变，也即NOG不变， 再看HOG，由于G增大1.1倍，由题设Kya，不随P的变化而变化，因此HOG同上题 因此也不能满足要求。,增大填料层高10% 思路： 设计型问题的核算问题，可以两种方案来解决 （1）由新的填料层高度，计算所需要的传质单元数，之后获得吸收率，比较吸收率是否满足要求。 （2），计算满足原来吸收率所需的填料层高度。（是否大于10%,脱吸,1. 通入惰性气体（气提法） 2.通入直接水蒸气（汽提法） 3.降低压力（闪蒸）,脱吸NOL计算公式,图8-13 通用。,yb,ya,xa,xb,
