吸收专题-操作型问题的讨论.ppt

,8.4 低浓度气体吸收的计算,计算项目主要有： （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）塔径D；,G、L-kmol/s or kmol/(m2s) ； y（或x）-摩尔分率；,附加题：试证明如下命题（任选两题）： (1).对于同一个填料塔和同一传递任务（传递量相同），如果流向相同（同为逆流或者并流），吸收和解吸的传质单元数互为相反数。 (2).证明教材P715-3的双塔吸收，若两塔一样，且L1=L2，离开第一个塔的气相组成yc为yb和ya的几何平均值 (3). 证明如果操作线方程为y=ax+b, 则NOG=a/b(xb-xa) (4). 试推导出当操作线方程与平衡线方程平行时，传质单元数的计算公式。,专题一：操作型问题的相关量的关系,操作型问题的相关量的关系,（2）新工况要求依然满足原分离任务，即不变。,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,ya,yb,当L/V不变时，吸收率 不发生变化，则气液两 相转移的溶质量不发生 变化，若任一相的进塔 浓度不发生变化，其出 口浓度必然不发生变化,填料层不变的相关量关系,h不变，NOG和HOG互为反比例函数关系 h=HOGNOG NOG=f (S, yb-mxa/ya-mxa) ; S= mG/L NOG S NOG (yb-mxa/ya-mxa） ,NOG同数群与脱吸因数S的关系,yb-mxa/ ya-mxa,NOG,S,问：填料塔中气液相浓度分布是线性的吗？,H=HOGNOG,H,填料层不变的相关量关系,思考：,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）,xa,xa,思考：,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,当混合气中溶质的含量增大时，其出口浓度如何变化？请自己分析！,(xb,yb),吸收率不变,填料层高度h正比于NOG 若S=mG/L ，NOG ，h （1）若m ，S （溶质难溶于水，如T ，p） （2）若G/L ， S （减小液气比，能耗 ）,NOG随着m的增大而增大,x,y,y=mx,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,ya,yb,xa,xb,增加液气比,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,回流（参考专题二）,x,y,y=mx,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化， 由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。,yb,xb,ya,xa,吸收率不变，填料不发生变化的情况下,（1）若xa ，yb-mxa/(1- )yb-mxa 则 NOG ， h （2）若yb ， yb-mxa/(1- )yb-mxa ，则 NOG ， h ,吸收率保持不变（黄线之间）,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),xa,(xb,yb),y=mx,xa,采用新型填料,采用新型填料，填料层高度不变,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),xa,(xb,yb),y=mx,xa,专题二：溶剂部分回流（循环）,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化， 由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。,yb,xb,ya,xa,LR,xa,xb,L,溶剂部分回流（循环）对传质的影响,提高了吸收剂的入口浓度，降低了传质推动力，增大了NOG。 提高了填料的润湿面积，降低了传质单元高度HOG 用途：当吸收过程有显著的热效应，或者当新鲜吸收剂量过少，以至于不能保持塔内填料良好润湿，应采用吸收剂循环,部分循环对于吸收率的影响,x,y,y=L/Gx+(yb-L/Gxb),(xa,ya),(xb,yb),y=mx,让部分溶剂回流，在保证吸收率不发生变化的前提下，其循环比 有最大值。如图所示。,例题：,如图所示，用纯油逆流吸收煤气中的苯。已知煤气流量为100 kmol /h,入口浓度含苯4%，吸收率为80%，液气比为最小液气比的1.4倍。气液平衡关系Y=0.126X 求（1）液体的出塔组成 （2）在保证吸收率不变的前提下，最大允许循环量,求解,由于循环了部分溶剂，因此溶剂入口浓度会不断升高，其极限就是与ya平衡的浓度,专题三 多塔吸收，多股进料和特殊操作线问题,多股进料本质上可以看作是将俩塔串联。 多塔问题解决技巧利用俩塔间的物料浓度关系。 解吸塔传质单元数表达式同吸收塔的表达式推导是一致的，公式参考书P64公式8-93，敢兴趣可继续证明证明题4，并阅读课外文献,求证当L1=L2时，采用纯溶剂吸收，若两塔完全相同，有：,h1=h2 HOG1=HOG2 则NOG1=NOG2 S又相等，且xa=0 则yc/yb=ya/yc 得证,如图所示某吸收塔，已知yb=0.05,吸收率=0.9，G=150 kmol/m2h，xa=0.004，xm=0.015，且L1=L2，塔顶液气比为0.5，全塔HOG=0.5，相平衡关系y=0.5x。L2在塔内液相组成与xm相同处加入。试求： （1）所需塔高 （2）若L1与L2均从塔顶 加入，分析塔高如 何变化,yb,xb,ya,xa,xm,分析,此题类似于俩塔串联，因此将此塔分为上下两个部分进行计算，加和即为塔高,HOG已经告知，因此只需计算俩部分的NOG即可 对于塔上部，我们发现仅仅知道两个浓度，但求解NOG需要三个浓度 题目中有一个重要的条件，就是L2是在塔内液相组成与xm相同处加入，实际上也即告知了塔上部的出口浓度，和塔下部的入口浓度。,求解：,当操作线平行时，平均推动力为任意一点的推动力：,对于塔下部，需要知道相关浓度之间的关系,并且注意到其液气比发生了变化,L2,xm,xm,ym,x,y,(xa,ya),(xb,yb),y=mx,如何求解一个吸收塔内任一截面的浓度,将任一界面与塔顶视为一个塔 通常已知塔顶俩浓度，因此 需要从NOG反推ym NOG可由上部分塔高和HOG 求出,h,例题,在逆流填料吸收塔中，用清水吸收空气-氨中的氨，yb=0.025，吸收率为0.88，填料层高度为1.2m，采用最小液气比3倍的液气比操作，吸收过程亨利系数为0.5atm，操作压力为1atm，试求塔中部的气液相组成。,分析,由于已经知道塔顶的两个浓度了，因此如果知道塔上半部的传质单元数，也即可确定第三个浓度。 已知塔上部的塔高，因此问题就集中