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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 :,三、相际传质速率方程式 四、全塔物料衡算,五、传质速率积分式 对低浓度吸收过程 :容积传质系数,六、传质单元数与传质单元高度 令: , 令: ,,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,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,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:,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,四、数值积分法 平衡线 为一曲线,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:,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,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,(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,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,注意:用上式计算并非总是正确的 四、解吸塔的最小气液比,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。,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,解:,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,8.5.4 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: ,,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,(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 ,,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,(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,(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。,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,,
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