【正文】 =mG/L180。 當(dāng) L/Gm時，操作線可能在塔底與平衡線相交，此時增加吸收劑用量可有效降低 L/G＞ m時，可能在塔頂相交，則只有降低進口溫度和濃度才有效。1= ? （ 1）新工況丙酮回收率 ? （ 2）丙酮回收量的增加比例 ? （ 3）新工況平均推動力 )( 121 ??????? yyy? )()( )( 22121 ????????yyGyyG? ? ? ? 111121 211 )(ln )(ln )( yyyyyxmy yxmyy m ??? ??????? ??????? 188 ??? ??mmyy 81 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 吸收塔的操作和調(diào)節(jié) ? 吸收塔的調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)吸收劑的流率、溫度和濃度。 已知物系平衡關(guān)系為 y=， 操作范圍內(nèi) Kya近似與氣體流率 。 只是吸收劑用量不知時 ， 試差求解不可避免 。入塔氣體中 B 的摩爾分率為，要求吸收率為 95% 。 ? 下列兩種情況下采用吸收劑再循環(huán)有利： y1 x1 y2 x180。 y1 x1 y2 x2 x2 x1 y1 y2 吸收劑再循環(huán) ? 將出塔液體的一部分返回塔頂與新鮮吸收劑一起使用，稱吸收劑再循環(huán)。 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 ? 解 ： (1) 吸收塔 ? 吸收塔出口氣相濃度 ? y2=(1?)y1=() = ? 最小液氣比和實際液氣比 ? ? 洗油循環(huán)量 ? L＝ 1200=192 kmol/h ? 塔底液相濃度 2121m i n????????????? xx yyGLem i n???????????????? GLGL)()( 2121 ??????? LyyGxx 74 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 ? （ 2） 解吸塔 ? 因水蒸氣中不含苯， y180。 C下操作，氣液平衡關(guān)系為 y=。此時的氣液比為理論最小值。吸收塔操作壓力, 溫度為 293K, 平衡方程為 y= .總傳質(zhì)系數(shù) Kya為 ()，若塔徑為 1m, 實際液氣比為最小液氣比的 ，求所需塔高。 ? 若平衡關(guān)系服從亨利定律 2121m i n xxyyGLe ?????????2121m i n / xmyyyGL?????????吸收劑用量的選擇和最小液氣比 y1 C B D y2 x2 x1 x1e ? 推動力為零 68 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 ? 如平衡曲線如右圖，在塔底不可能達平衡。 67 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 ? 吸收劑用量過高，吸收推動力大，所需吸收塔較低。若含量過低，則對吸收劑再生要求很高，使再生設(shè)備和操作費用增加。所以吸收絕大多數(shù)采用逆流。 ? 給定條件：進口氣體溶質(zhì)濃度、氣體處理量 G、相平衡關(guān)系及分離要求。平衡關(guān)系 ye= 。若知道函數(shù)關(guān)系也可在計算機上求數(shù)值解。 傳質(zhì)單元數(shù)的計算方法 The calculation of number of transfer units 操作線方程 57 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 G,y1 x1 y2 y L,x2 x ? ? 2222 )()(yxxGLyxxLyyG??????yx作圖為一直線 傳質(zhì)單元數(shù)的計算方法 The calculation of number of transfer units ? 如圖所示，操作線方程為直線，平衡關(guān)系一般為曲線。 HOG一般變化較小，而 NOG變化大。 ? 對全塔作物料衡算，則 )()(2121 xxLyyG ???全塔物料衡算式 G,y1 x1 y2 L,x2 傳質(zhì)速率方程式 微分式 dhxxaKL dxdhyyaKG dyexey)()(????積分式 ??????1212xxexyyeyxxdxaKLHyydyaKGH(864) (865) (867) (868) 54 化工原理（下） 氣體吸收 低含量氣體的吸收 傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度 ? 將前式中積分號前的項定義為傳質(zhì)單元高度，積分號內(nèi)的項定義為傳質(zhì)單元數(shù)。 G,y1 x1 y2 L,x2 低含量氣體吸收的特點 ? 幾點假設(shè)： ? ，可認為 G、 L不變。試求該截面上的傳質(zhì)速率及氣液界面上兩相的濃度。 氣相阻力控制與液相阻力控制 48 化工原理（下） 氣體吸收 相際傳質(zhì) ? 吸收易溶氣體時 (H2ONH3)，多為氣相阻力控制，在界面上溶解阻力??；難溶氣體吸收過程 (H2OCO2)多為液相阻力控制過程，界面上溶解阻力大。參考文獻時也應(yīng)注意平衡關(guān)系的表達方式。 42 化工原理（下） 氣體吸收 擴散 表面更新理論 ? Danckwerts 在 1951年對溶質(zhì)滲透理論提出了修正。接觸時間越長，界面處濃度梯度越小。 ? 不穩(wěn)定相界面：液體界面由無數(shù)微小流體單元構(gòu)成，每個單元都在與氣相接觸一短暫時間后，被來自液相主體的新單元取代，自身則返回液相主體。 ? (2)界面上氣液兩相達平衡。將層流膜內(nèi)壓降直線延長與氣相主體平均壓力線相交。 ? 與對流傳熱給熱系數(shù)公式比較 ? Nu = Pr ~ ? 不難看出對流傳熱與對流傳質(zhì)的共同之處。 對流對傳質(zhì)的貢獻 3 2 1 湍流流動： 促進橫向傳質(zhì)，界面處濃度梯度進一步增大，傳質(zhì)速率更快。 ? 由圖得 B= 103 m2/s ? m2/s ??ddzMpPPRT zDPALA?? *ln12ln2BBL ppRTDPMAB??)( 4000 321. ??????????D 32 化工原理（下） 氣體吸收 擴散 ? 例 83 某乙醇－水稀溶液含乙醇 , 10176。 ? 使用范圍： 278~313K VA＜ 500m3/mol ? 一些原子體積及液體的擴散系數(shù)見表 82和 83。 )()()/1/1(CBCACBCABAVVTTpMMTD??? 擴散系數(shù) Coefficient of diffusion （ 823） 29 化工原理（下） 氣體吸收 擴散 ? 一些擴散系數(shù)值見書中表 81。 D是由實驗測定的。其值越大，表明主體流動比例越大。 ? 在界面附近， A的分壓減少， B的分壓增加，但總壓不變。討論穩(wěn)定狀態(tài)，各位置組分分壓不變。 ? 擴散速率：單位時間單位面積擴散的物質(zhì)量。 某混合氣與溶液接觸，已知該物系的平衡方程為ye=，當(dāng)溶液中溶質(zhì)含量為 （摩爾分率，下同）， 氣相中溶質(zhì)含量為 ， 該過程為 ，如吸收氣體總壓增加一倍，該過程變?yōu)? 。 請寫出兩種常用的解吸操作方法： 和 。只有在吸收劑量很小而氣體量很大或吸收劑量很大而氣體量很小時才可能分別達到液相、氣相平衡值。 ? 也可理解為當(dāng)液相組成小于與氣相組成平衡的濃度時，氣相該組成將溶于液相發(fā)生吸收。 ? 設(shè) 100g水中溶解 a克 SO2，則 SO2摩爾分數(shù)為 ? 按上式將表中數(shù)據(jù)換算，并計算氣相摩爾分數(shù) ? ye= pe/P ? 根據(jù)計算數(shù)據(jù)作圖。若液相濃度表示方法不同，亨利定律有不同形式，但實際上描述的是同一體系的平衡狀況。 12 化工原理（下） 氣體吸收 氣液相平衡 ? ? 稀溶液上方氣相中溶質(zhì)分壓與液相中溶質(zhì)的摩爾分數(shù)成正比。 ? 加壓和降溫一般可提高氣體溶解度。 ? 溶解度隨 溫度和壓力 而變。 19 化工原理（下） 氣體吸收 氣液相平衡 qq m1m1 , TT 11qq m1m1 , TT 22qq m2m2 , tt 22 qm2 , t 1熱量傳遞方向熱量傳遞方向qm1cp1(T1T2)=KA?tm qm1cp1(T1T2)= qm2cp2(t2t1) Gas Mixture A+B Liquid S S+B A B 氣液相平衡 Gasliquid phase equilibria ? 傳熱：傳遞熱量、推動力為兩流體溫度差。 ? (2)溶劑蒸氣壓很低，其揮發(fā)損失可忽略，氣體中不含溶劑蒸汽。通常有加熱、減壓和汽提等手段。 ? 特點是由于化學(xué)反應(yīng)使吸收能力提高，且一般具有較高選擇性。 ? (3) 被吸收組分的溶解度對溫度變化敏感，以利于再生； ? (4) 溶劑的蒸汽壓低； ? (5) 溶劑化學(xué)穩(wěn)定性好； ? (6) 溶劑粘度低； ? (7) 溶劑價廉、易得、無毒、不易燃燒等經(jīng)濟和安全條件。吸收 H2S后的洗油被泵入解吸塔內(nèi)加熱，使吸收的 H2S蒸出，然后冷凝回收。脫 H2S的乙醇胺再循環(huán)使用。 4 溶劑的選擇 化工原理（下） 氣體吸收 概述 物理吸收與化學(xué)吸收 ? 物理吸收 ：因溶解度不同而分離的吸收操作。 ? 化學(xué)吸收的條件： ? (1)反應(yīng)具有可逆性，以易于再生； ? (2)反應(yīng)速率較快。加熱耗熱能多，減壓耗動力多，汽提需要某些特別方式且僅適用一定條件。 在氣相中僅含惰性組分和可溶性組分，在液相中僅含被吸收組分 (溶質(zhì) )與溶劑。 ? 吸收：傳遞物質(zhì)、推動力為濃度差。平衡時，溶質(zhì)在氣相中的分壓（平衡分壓），與液相中的摩爾分數(shù)相關(guān)聯(lián)，即平衡度曲線。 10 化工原理（下） 氣體吸收 氣液相平衡 xNH3 50?C 40?C 30?C 60?C 120 100 80 60 40 20 0 0 11 化工原理（下） 氣體吸收 氣液相平衡 12 化工原理（下） 氣體吸收 氣液相平衡 液相中 SO2的摩爾分數(shù)， x 40?C 50?C 30?C 20?C 10?C 0?C 用分壓表示溶解度可直接用于吸收過程相平衡描述，分析問題較直接。 ? (81) ? 上式稱為亨利 (Henry)定律