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1、吸收剂再循环操作的应用举例1用纯水吸收空气一氨混合气体中的氨，氨的初始含量为0.05 (摩尔分数)，要求氨的回收率不低 于95%，塔底得到的氨水含量不低于0.05。已知在操作条件下气液平衡关系ye=0.95 x，试计 算：(1)采用逆流操作，气体流率取0.02kmol/(m2s),体积传质系数K a=0.02kmol/(m2s),所 需塔高为多少？(2)采用部分吸收剂在循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比L/Lr=20，气体流 速不变，Ka也假定不变，所需塔高为多少？解：(1)气体出口 含量为 y2=(1-n )y1=(1-0.95)X 0.05=0.0025由物料衡算可求得液气比为L y - y
2、 0.05 - 0.0025=厶 2 = 0.95G x - x 0.05 - 01 2因L/G=m=0.95,传质平均推动力为 y = y2=0.0025所需塔高为 m2” G y - y 0.020.05 - 0.0025、H 厶 2 x 19(m)K aAy2 x10-20.0025ym采用部分吸收剂再循环后，吸收剂入塔含量叮=经=踣=J00238RL L + L L塔内的液气比为芦=R = +G G操作线如图1-b中虚线所示。平均传质推动力为(y - mx ) - (y - mx112：.y - mxIn 14y - mx 2 2G 菩=0.95 + 罟=0.9975Ay =m)(0.
3、05 - 0.95 x 0.05) - (0.0025 - 0.95 x 0.00238)=0.000963in.5 一 95 X .50.0025 - 0.95 x 0.00238所需塔咼为” G y - y 0.020.05 - 0.0025“、H 厶 2 x 49.3(m)KaAy2 x10-20.000963ym从本例计算结果可以看出，吸收及再循环可使吸收剂入口含量提高、平均传质推动力减小，如 果传质系数K a不变，则所需塔高增加。当循环量大到一定程度是，x 2=x2e=y2/m， ym=0,， 则塔再高也不可能达到分离要求。6m-. | rim 1_ f图1-b图1-a2在常压逆流操
4、作、塔径为1.2m的填料塔中，用清水吸收混合气中的A组分，混合气流率为 50kmol/h,入塔时A组分浓度为0.08（摩尔分率），回收率为0.90，相平衡关系为y=2x，设 计液气比为最小液气比的1.5倍，总传质系数K a=0.0186,且K aG0-8oyV试求：（1 ）吸收塔气、液出口浓度各为多少？所需填料层高度为多少米？（2 ）若设计成的吸收塔用于实际操作时，采用20%吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂用量及其 它条件不变，问回收率为多少？50解：(1) G = 44.23kmol / m2h = 0.01229kmol / m 2s0.785 x 1.22G 0.01229=0.661 m0
5、.0186HOG K ayy y1o4_= mn = 2 x 0.9 = 1.8G min y / m 01=1.5(厶=1.5 x1.8 = 2.7G G minmG2=0.741L2.71mG1 L1ln 1 k L 丿1 n1 mG+ LLrln (1 0.741)+ 0.741 = 4.65_1 0.9_H = H N = 0.661x 4.65 = 3.10mOG OGy = y (1 n ) = 0.08 x (1 0.90) = 0.0082 1G1=x +(y y ) = 0 + 一 (0.08 0.008) = 0.026722.7Nog = 1 0.741x :12 L12
6、、新工况下L = L + 0.2 LmG=0.741 x 0.8 = 0.593x 2=笔 + 0.2Lx1 = 0.2x ；NOG0.08 - 2 x 0.2x 1 + 0.593 y 2- 2 x .2x 1L0.08 Y2 = 2.7 G X 01y21 0.0146 ecun = 1厶=1 = 0.8175y0.0811 0.593ln (1 593)0.08 0.4 X 1 = 14.40y 2 - .4 x iy 2=.i46=4.65多股进料或者侧线出料精馏举例1、多股进料用填料塔吸收混合气体中的有用成分。塔底入塔气体浓度yO.05 （摩尔分数，下同），回收率 为90%，用纯溶剂
7、吸收，液气比L/G=1，操作条件下，物系平衡关系y=0.5x,HOG=1m,气膜控 制，试求：（1）为完成此分离任务，所需填料层高度H； （2）若采用纯溶剂分成两股加料（流 程如图虚线所示），一股L/2溶剂仍从塔顶加入，另一股L/2溶剂从距塔顶2m处加入，求为完 成同样的分离任务所需填料层高度；（3）在y-x图上画出两种情况下的操作线和平衡线，并说 明填料层高度变化的原因。1 m 0.5 八 _ 解:(1) a = LTG二=0.5y = (1耳)y = (1 0.9) x 0.1 = 0.012 11Nog 1 1/aIn (1-丄I A丿y=E X ln (1 5)y mx 12 + mx
8、 A2 2+ 0.5 = 3.140.01所以 H = H x N = 1x 3.41 = 3.41(m)OG OG1 m 0.54(2) 上层 H=2m, N= H/N = 2,= 1OGOG A L / G 0.5y yy 0.01操作线与平衡线平行N = a,2 =, y = 0.03OG y mx 0.01 02 2由上层物料衡算G(y y ) = L/2(x x )即 0.03-0.01=0.5(x =0)得 x=0.042 2由节点处物料衡算Lx + Lx = Lxx 即5x = x”得x” = 0.022 2 21 m 0.5 小 l 下层一 =0.5AL / G 1N二斗1 A
9、1ln (1-丄、I A丿 yy mx ”11+ -mx ” A=X ln (1 5)X 0.1 0.5 X 0.02 + 0.5 = 0.020.03 0.5 x 0.02H = 2.02m, H = H + H = 2 + 2.02 = 4.02（m）由计算结果可看出，分股加料时塔高增加。这是因为在第二股加料处存在返混现象。任何 返混都将造成传质推动力下降。（3）在y-x图上画出两种情况下的平衡线和操作线如图2b所示。不同浓度液体的混合降低了 传质推动力，因而增加了所需的填料层的高度。图2-a图2-b2、侧线出料用连续精馏塔同时取得两种产品，高含量者取自塔顶xD=0.9（摩尔分数，下同），
10、低含量者取自塔侧（液相抽出）xD=0.7 （如图示）。已知：xF=0.4,xw=0.1,q=1.05,R=2，系统 a =2.4.D/D1=2 （摩解：第一段操作线方程：Vy = Lx + Dx11D=0.667x + 0.3L D R x y = x + x = x + dV V D R +1R +1i1第二段操作线方程：V y = L x + Dx + D x22D 1 D1L Dx + D xy = - x + D1 D1VV2 2因为D1为液相，所以V = V = (R +1)D,L = L -D1 2 1 2 1 1所以 y = R DJ D x + Xd + DJ D Xdi =
11、0.5x + 0.47R +1R +1第三段操作线方程V y + Fx = L x + D x + D x3F 2D 1 D1因为 q=1.05 所以 L =匕 + qF = 2D -D +1.05FV = V - (1 - q)F = 3D + 0.05F3 2全塔物料衡算F = D + D + W1Fx = Dx + D x + WXFD 1 D1WD/D=2求得D/F=0.136, D/F=0.2722 x 0.272 - 0.136 +1.050.272 x 0.9 + 0.136 x 0.7 - 0.4所以 y =+= 1.683x - 0.06933 x 0.272 + 0.053
12、 x 0.272 + 0.05Q线方程Y 亠x-玉=竺x -竺=21x - 8 QQ -1 Q -10.050.05联立Y=21x-8,y=0.5x-0.418 查得交点坐标 x=0.411,y=0.631 由塔顶 y=xD=0.9X=0.789Y2=0.667X0.789+0-3=0.826依次计算12Ty0.90.826x0.7890.664按第爼操作线计算y=0.5x+0.417N3456789Ty0.7490.7460.6920.6590.640.640.625x0.6570.5500.4840.4460.4260.4150.410X9VX=0411,按第三段操作线计算y=1.683x-0.693N101112131415161718Ty0.6210.6140.6020.5820.5480.4960.4200.3210.207x0.4060.3990.3870.3670.3360.2910.2320.1640.098X18VX=0.1所以Nt=18块(包括釜)18T
