單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第 8 章 氣體吸收,*,第6講：,8.5.5 吸收塔的操作型問題,吸收塔的操作型計算,8.5.6 吸收操作的調節(jié),綜合例題。,第 8 章 氣體吸收,（14學時）,12/13/2024,1,第 8 章 氣體吸收,第6講：第 8 章 氣體吸收（14學時）9/23/20,另一類：已知 H、G、L、y,1、,y,2、,x,1、,x,2、,y=f(x),求K,y,a(K,x,a),8.5.5 吸收塔的操作型計算,1.操作型計算的命題,（1）第一類命題,（求操作結果）,（2）第二類命題,（求操作條件）,12/13/2024,2,第 8 章 氣體吸收,另一類：已知 H、G、L、y1、y2、x1、,2.計算方法,全塔物料衡算式G（y,1,-y,2,)=L(x,1,-x,2,),相平衡方程式y,e,=f(x),吸收過程基本方程式,當平衡線在操作范圍內可視為直線時，第一類命題可將基本方程線性化。,第二類命題須試差求解。,12/13/2024,3,第 8 章 氣體吸收,2.計算方法當平衡線在操作范圍內可視為直線時，第一類命題可將,8.5.6 吸收操作的調節(jié),調節(jié)的目的：增大吸收率,調節(jié)的方法：改變吸收劑的入口條件，包括：流量L、濃度x,2,、溫度t 三方面。,（1）流量L的調節(jié),12/13/2024,4,第 8 章 氣體吸收,8.5.6 吸收操作的調節(jié)調節(jié)的目的：增大吸收率調節(jié)的方法：,流量L的調節(jié)作用是有限的。,12/13/2024,5,第 8 章 氣體吸收,流量L的調節(jié)作用是有限的。9/23/20235第 8 章 氣,分析最大吸收率的問題,12/13/2024,6,第 8 章 氣體吸收,分析最大吸收率的問題9/23/20236第 8 章 氣體吸收,（2）x,2,的調節(jié),x,2,的調節(jié)主要受解吸過程的限制。,（3）溫度t的調節(jié),溫度t受到冷卻器換熱能力的限制和冷卻劑用量的限制。,12/13/2024,7,第 8 章 氣體吸收,（2）x2的調節(jié)x2的調節(jié)主要受解吸過程的限制。（3）溫度t,例 1：氣體處理量的變化對吸收操作的影響,某吸收塔在101.3kPa,293K,下用清水逆流吸收丙酮-空氣混合物中的丙酮，當操作液氣比為2.1時，丙酮回收率可達95%。已知物系在低含量下的平衡關系為y=1.18x,操作范圍內總傳質系數K,y,a近似與氣體流率的0.8次方成正比。今氣體流率增加20%，而液量及氣液進口濃度不變，試求：,1、丙酮的回收率有何變化？2、單位時間內被吸收的丙酮量增加多少？3、吸收塔的平均推動力有何變化？,解：,原工況下：,利用填料層高度不變這一特點。,12/13/2024,8,第 8 章 氣體吸收,例 1：氣體處理量的變化對吸收操作的影響 某吸收塔在10,新工況：,12/13/2024,9,第 8 章 氣體吸收,新工況：9/23/20239第 8 章 氣體吸收,解之：得,結論：氣相傳質控制時，適當增加氣體的流量（增加設備的生產能力），盡管吸收率有所減小，但是吸收的絕對量增加（由于傳質速率增加所致），有著實際意義。,12/13/2024,10,第 8 章 氣體吸收,解之：得結論：氣相傳質控制時，適當增加氣體的流量（增加設,例2：在高度為6m的填料塔內用純溶劑吸收某混合氣體中的可溶組分。在操作條件下相平衡常數為0.5，L/G=0.8，回收率為90%。現改換另一種填料，裝填高度仍為6m。在相同操作條件下，經測定回收率提高到95%。試計算新填料的體積傳質系數K,y,a是原填料體積傳質系數的多少倍？,解：,12/13/2024,11,第 8 章 氣體吸收,例2：在高度為6m的填料塔內用純溶劑吸收某混合氣體中的可溶組,例3：某填料吸收塔用含溶質x,2,=0.0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用的液氣比為3，入塔氣體中可溶組分的摩爾分率y,1,=0.01，回收率為90%。已知操作條件下物系的相平衡關系為y=2x ?，F因解吸操作不良，使吸收劑入塔的濃度x,2,升到了0.00035 ,試求：（1）回收率變?yōu)槎嗌?？?）塔底流出液的濃度x,1,變?yōu)槎嗌伲?解：,填料不變，氣相流率、液相流率不變，H,OG,不變，所以N,OG,不變，即,12/13/2024,12,第 8 章 氣體吸收,例3：某填料吸收塔用含溶質x2=0.0002的溶劑逆流吸收混,物料衡算,12/13/2024,13,第 8 章 氣體吸收,物料衡算9/23/202313第 8 章 氣體吸收,在填料吸收塔中，用純溶劑吸收混合氣中的溶質，逆流操作。在操作條件下平衡關系符合亨利定律。若入塔氣體中溶質的濃度增加，保持其他操作條件不變，則出口氣體中溶質的濃度和吸收率的變化為_。,思考題,12/13/2024,14,第 8 章 氣體吸收,在填料吸收塔中，用純溶劑吸收混合氣中的溶質，逆,例4：在15,o,C、101.3kPa下用,大量的硫酸,逆流吸收空氣中的水汽。入塔空氣中含水汽的摩爾分數為0.0145，硫酸進、出塔的濃度（摩爾%）均為80%，這種濃度的硫酸溶液液面上所產生的平衡水汽的摩爾分數為y,e,=1.0510,-4,。已知該塔的容積傳質系數K,y,a與氣相流量的0.8次方成正比?？諝馔ㄟ^該塔被干燥至含水汽摩爾分數0.000322 。現將空氣的流量增加一倍，則出塔空氣中的水汽含量變?yōu)槎嗌伲?解：,原工況,求出,12/13/2024,15,第 8 章 氣體吸收,例4：在15oC、101.3kPa下用大量的硫酸逆流吸收空,新工況,實際吸收水汽量的變化,結論：氣相傳質控制時，適當增加氣體的流量（增加設備的生產能力），盡管吸收率有所減小，但是吸收的絕對量增加（由于傳質速率增加所致），有著實際意義。,12/13/2024,16,第 8 章 氣體吸收,新工況實際吸收水汽量的變化結論：氣相傳質控制時，適當增加氣體,例：某廠有一填料塔，直徑880mm，填料層高6m,所用填料為50mm的瓷拉西環(huán)，亂堆。每小時處理2000m,3,的混合氣（體積按25,o,C、101.33kPa計），其中含丙酮（摩爾分數，下同）為5%。用清水作溶劑。塔頂送出的廢氣含丙酮降為0.263%,自塔底流出的溶液經分析，。操作條件下的相平衡關系為 。根據上述測試數據計算：,（1）該填料的容積傳質系數 ；（2）塔內每小時丙酮的回收量；（3）若把填料再增加3m，可以多回收多少丙酮？,解題思路：,一定注意G的單位,12/13/2024,17,第 8 章 氣體吸收,例：某廠有一填料塔，直徑880mm，填料層高6m,所用填,例5：在填料層高為 6m 的塔內用洗油吸收煤氣中的苯蒸汽?；旌蠚饬魉贋?00kmol/(m,2,h),其初始苯體積含量為2%，入口洗油中不含苯，流量為40kmol/(m,2,h)。操作條件下相平衡關系為y=0.13x，體積傳質系數 K,y,a,近似與液量無關，值為 0.05 kmol/(m,3.,s)。,若希望苯的吸收率不低于95%，問：（1）能否滿足要求？（2）若保證回收率達到95%，所需洗油量為多少？（3）若因故洗油中苯的初始含量變?yōu)?2.5%（摩爾%），仍保證回收率達到95%，則所需洗油量變?yōu)槎嗌伲?（2）（3）為第二類操作型問題,解,：（1）,12/13/2024,18,第 8 章 氣體吸收,例5：在填料層高為 6m 的塔內用洗油吸收煤氣中的苯蒸汽,（2）增加L,不變,在塔內 H=6m,達到 95%回收率所需的傳質單元數,試差迭代解得：,（3）,則S減小,由S計算出L（L將增加）。,12/13/2024,19,第 8 章 氣體吸收,（2）增加L不變在塔內 H=6m,達到 95%回收率所需,例6：一填料塔，內裝二段填料，每段的高度均為 5.5m ,處理二股溶質濃度不同的混合氣體，其摩爾流率皆為 0.02kmol/(m,2,.s)，初始濃度分別為5%和 1%(v%)，吸收劑不含溶質，其摩爾流速為 0.04kmol/(m,2,.S)。已知操作條件下相平衡關系為 y=0.8x，吸收過程的 K,y,a=0.32G,0.7,kmol/(m,3,.s)，（G 的單位為 kmol/(m,2,.s)）。若要求出塔氣體濃度小于0.1%,問：（1）較稀的氣體由塔中部（二段填料中間）進入，能否滿足要求？（2）若二股氣體事先混合后，再由塔底進入塔內，則結果又如何？,思路：計算達到分離要求所需要的 H 與 塔中實際的 H 作比較。,12/13/2024,20,第 8 章 氣體吸收,例6：一填料塔，內裝二段填料，每段的高度均為 5.5m ,解：,先設能夠滿足分離要求，氣體出口濃度 y,a,=0.001。自塔2段計算起，仍根據填料層高度是否夠用為判斷依據。,塔2段,先求解y,c,12/13/2024,21,第 8 章 氣體吸收,解：先設能夠滿足分離要求，氣體出口濃度 ya=0.001。,塔2段,12/13/2024,22,第 8 章 氣體吸收,塔2段9/23/202322第 8 章 氣體吸收,塔頂出口濃度可以達到,（2）若二股氣體事先混合好由塔底進入,塔1段,12/13/2024,23,第 8 章 氣體吸收,塔頂出口濃度可以達到（2）若二股氣體事先混合好由塔底進入塔1,即，塔頂氣體出口濃度,結論：組成不同的物料之間的混合對吸收是不利的。在實際生產中，采取塔中間某處進料時，應使得進料處的塔內氣體組成等于此股氣體的組成。這樣分離效果最好，或達到預定分離要求，所需的填料層高度最小。,12/13/2024,24,第 8 章 氣體吸收,即，塔頂氣體出口濃度結論：組成不同的物料之間的混合對吸收是不,例1：一填料吸收塔吸收某低濃度混合氣體中可溶組分，現因故,x,2,升高了，保持其他操作條件不變，則,y,2,x,1,將如何變化？,采用近似分析法：,例2：在一填料塔中用清水吸收空氣-氨混合氣中的低濃度氨，若L加大，其余操作條件不變，則,y,2,x,1,將如何變化？,采用近似分析法：,定性分析題,12/13/2024,25,第 8 章 氣體吸收,例1：一填料吸收塔吸收某低濃度混合氣體中可溶組分，現因,例3：在一填料塔中處理低濃度氣體混合物，若G加大，其余操作條件不變，則,y,2,x,1,將如何變化？,采用近似分析法：,12/13/2024,26,第 8 章 氣體吸收,例3：在一填料塔中處理低濃度氣體混合物，若G加大，其余操作條,例4：在一填料塔中處理低濃度氣體混合物，若G加大，但要求吸收率不下降，有人說只要按比例增大L（即保持L/G不變）就能達到目的，這是否可行？,解：,12/13/2024,27,第 8 章 氣體吸收,例4：在一填料塔中處理低濃度氣體混合物，若G加大，但要求吸收,例5：解吸填料塔操作中，如液體進口濃度 x,1,增加，而其余操作條件不變，假設氣液均在低濃區(qū)，試分析 氣液出口組成 y,1,x,2,的變化情況。,解吸塔,采用近似分析法：,再分析 x,2,12/13/2024,28,第 8 章 氣體吸收,例5：解吸填料塔操作中，如液體進口濃度 x1 增加，而其,例6：,吸收塔,解吸塔,采用近似分析法：,12/13/2024,29,第 8 章 氣體吸收,例6：吸收塔解吸塔采用近似分析法：9/23/202329第,解吸：,吸收：,注意：,12/13/2024,30,第 8 章 氣體吸收,解吸：吸收：注意：9/23/202330第 8 章 氣體吸收,