化工原理电子教案第六章气体吸收

1、学习必备欢迎下载9.吸取9.1 概述利用不同组分在溶剂中溶解度的差异，分别气体混合物的过程，称为吸取；能被溶解的组分溶质a ； 不能被溶解的组分惰性组分（载体）b ；所用溶剂吸取剂s ；吸取液 s一工业生产中的吸取过程a ；1工业上的应用（1） 原料气的净化：如煤气中的h2s 除去；（2） 有用组分的回收：如合成氨厂的放空气中用水回收氨；（3） 某些产品的制取：将气体中需要的成份以指定的溶剂吸取出来，成为液态的产品或半成品，如：从含hc 气体中盐酸(4) 废气的治理：如含so2， no ， no 2 等废气中，要除去这些有害成份；2吸取的分类(1) 按性质划分物理吸取：溶质不发生明显的化学反应

2、，如水吸取co 2， so2 等；化学吸取：溶质与溶剂或溶液中其它物质进行化学反应；（如用naoh 吸取co 2）(2) 温度是否变化等温吸取：当溶剂用量很大，温升不明显时非等温吸取：(3) 被吸取组分数目分单组分吸取：只吸取一种组分多组分吸取二吸取过程的极限及方向极限：气液两相呈平稳状态；方向或推动力：一相浓度与同另一相浓度呈平稳的该相浓度之差；比如：溶质a 在气相中的分压为pa ，液相中溶质浓度为c a ，与 c a 呈平稳的气相分压为pa ，就推动力为（papa ）；三吸取的流程流程说明：1 气液流向：逆流（推动力大）2 多塔吸取：单塔所需太高时，可分解成几个塔串联使用；3 加压吸取：提

3、高总压，可以提高传质推动力，同时提高溶解度，有利于吸取；4 脱吸（解吸）过程：吸取的逆过程；尾气富液油 （ a ）油水溶 剂 s（少量ab ）分别器水吸取塔解吸塔原料气 （ a蒸气（空气）b ）学习必备欢迎下载四吸取剂挑选及要求具有挑选性：对溶质的溶解度应尽可能大不易挥发性：削减溶剂的缺失及防止在气体中引入新的杂质腐蚀性小：削减设备费和修理费粘度低：以利于传质及输送毒性小，不易燃，以利于保证安全生产6来源丰富，价格低廉，易于再生五本章重点及学习方法本章主要争论单组分、等温、常压、物理吸取，以把握基本原理和方法；本章主要涉及设计型问题的运算以及操作型问题的分析，要留意把握学习方法，活学活用；一平

4、稳溶解度9.2 有关吸取的基本理论在肯定温度下气液两相长期或充分接触后，两相趋于平稳； 此时溶质组分在两相中的浓度听从某种确定的关系，即相平稳关系；气相溶质分压称平稳分压（饱和分压）pa ；液相溶质浓度称平稳浓度（饱和浓度）c a ，又称溶解度或极限浓度；对单组分吸取（ab ），组分数 c3 ，包括 a 、 b 和 s ，相数2 ，气液两相，故自由度fc2 =3，即平稳时caf t , p, pa ， p 不太高时影响小，可以忽视；因此c af t , pa ， t 肯定， c af pa 或者 pafc a ；通常用溶解度曲线表示相平稳关系；o2co2paco2so201040nh 32po

5、c a从以上溶解度曲线可以看出：在相同压力pa 下cnhcsoccoco ；3222随着温度 t 的上升，氧气的溶解度下降，由此可见，加压、降温有利于吸取；升温、学习必备欢迎下载减压有利于解析；二亨利定律1当总压不高，在肯定温度下，稀溶液上方溶质的平稳分压与其在液相中的浓度之间存在如下关系：paex a（ 1）式中：pa 溶质气体在溶液面上方的平稳分压；单位kpa ； x 溶质在液相中的摩尔分率e 亨利系数；单位kpae 越大，说明在相同的液相摩尔分率下，气相的饱和分压越大，即气体的溶解度越小，所以有： 易溶气体的e 能溶气体的e 难溶气体的e ；另外， 由于气体的溶解度随温度的上升而降低，所

6、以e 随温度的上升而上升；2亨利定律仍有另一种表达形式：pc ac ahpaa或者h（ 2）cpkmol / m3 .kpa其中： h 溶解度系数，a /a ，； h 越大，说明在相同的气相分压下，液相的饱和浓度越大，即气体的溶解度越大，所以有：难溶气体的h 能溶气体的 h 易溶气体的h ；另外，由于气体的溶解度随温度的上升而降低，所以h 随温度的上升而降低；pa 和 c a ：气相溶质的分压和与之平稳的液相饱和浓度；c a 和pa ：液相溶质的摩尔浓度和与之平稳的气相饱和分压；x a由于（ 1）式中c ac，将其代入（ 2）可以得到：capahec所以hxa cc xahhcc a式中csl

7、溶液m 溶 液对于稀溶液：m 可以取溶剂s 的分子量，如对稀nh 3 溶液，1000kg/ m3 ，c183气液浓度均用摩尔分率表示10001855.5kmolaxy a/ m3apcay amxaaex或者mm 相平稳常数由h等式两边同时除以总压p ，可以得到：pae xye xmeaapp即ap令p，就有y amxay a 和x a 和xa ：气相溶质的摩尔分率和与之平稳的液相饱和摩尔分率；y a ：溶质的液相摩尔分率和与之平稳的气相饱和摩尔分率；学习必备欢迎下载m 越大，说明在相同的液相摩尔分率下，气相的饱和摩尔分率越大，即气体的溶解度越小，所以有：易溶气体的m 能溶气体的m 难溶气体的

8、m ；另外，由于气体的溶解度随温度的上升而降低，所以m 随温度的上升而上升；三. 相平稳关系的应用：1 判别过程的方向将气相的浓度与液相的浓度换算成同一种浓度的表示方法（利用相平稳关系换算），再比较一下大小；如气相浓度液相的平稳浓度，就发生解吸；反之，就发生吸取；如比较ya 和y a 、xa 和x a 、ca 和 c a 、 pa 和pa 的大小；2指明过程的极限当某一相的浓度= 另一相的平稳浓度时，两相达到平稳，即为传质过程达到了极限；在实际操作中，相平稳限制了溶剂离塔时的最高浓度和气体离塔时的最低浓度；3运算过程的推动力只有不平稳的两相接触后才会发生传质，过程的推动力可用实际浓度与平稳浓度

9、的偏离程度来表示（但不是两相的浓度直接相加减，而要先换算成同一种浓度而后运算），如吸取的推动力可用 yay a 、 x axa 、 c ac a 、 papa 来表示，而解吸的推动力就用其相反数来表示；值得留意的是： 浓度在相内或相间是连续变化的，所以不同的起始点，浓度差值也不同，所以推动力的大小要与传质的距离或范畴（起始点）一一对应，是某相内的推动力，仍 是相内某一段的推动力，仍是相间的总推动力，要标明范畴；四传质速率方程在设计设备时，运算执行指定的吸取任务所需的设备尺寸，要运算传质速率；在核算混合气体通过指定设备所达到的吸取程度时，也要运算传质速率；所以传质速率的运算对吸取过程是特别重要的

10、；吸取速率： 单位时间、 单位相际传质面积上吸取的溶质的量；它反映出吸取 （传质）过程进行的快慢或强度；吸取（传质）速率= 推动力 /阻力= 传质系数×推动力，其 中传质系数 = 1/ 阻力，推动力= 浓度差；要留意的是： 由于浓度的表示方法许多，所以推动力的形式也许多，对应的传质系数（1/阻力）的形式也许多； 推动力的大小与起始范畴有关，一般指相内，也有指相际间的；就对应的传质系数（ 1/阻力）也是在对应范畴内的值，两者从形式上、范畴上是一一对应的；p 或 c液相主体pgpi传质方向ci气相主体cl学习必备欢迎下载1. 吸取过程的简化描述双膜理论（膜模型或停滞膜理论）这个理论是惠特

11、曼（whiteman ）于 1923 年提出的，是最早的传质模型；它作了以下的简化：两相相接触时，存在有稳固的相界面，界面两侧各有一很薄的停滞膜（有效膜），溶质 a 在两膜层内的传质只能以分子扩散的形式进行；每相的传质阻力集中在这两侧假设的膜层内，推动力也集中在其中，湍流主体的阻力相对而言可忽视不计，流体的剧烈湍动使各处的浓度趋于一样，也无推动力， 这样，复杂的相际间的传质可简化为两停滞膜内的分子扩散；气液界面的阻力可以忽视，所以界面上的两相浓度成平稳；依据以上假设，等摩尔相互扩散时，液相分传质系数kld /l ，气相分传质系数k gd / rtg ；单向扩散时，液相分传质系数k lc / c

12、sm d /l ，气相分传质系数k gp / pbm d / rtg ；其运算很简便， 但从式中可得出，kd ，与实际中 kd 0. 67不符；此模型为传质模型奠定了初步的基础，描述与有固定相界面的系统及低速的两流体间的传质大致符合；用此理论确定的传质速率方程，仍是设计的主要依据，缺点是过于简洁，与高效高速设备不符；2. 单相传质速率方程稳态操作时，吸取设备内任一部位上，界面两侧膜内的吸取（传质）速率n a 相等；单独依据气膜或液膜内的阻力及推动力写出的速率方程式叫气膜或液膜的吸取（传质） 速率方程，也叫分吸取（传质）速率方程，相应的传质系数叫膜系数或分传质系数，用k 表示；以单向扩散为例：气

13、膜分吸取速率方程推动力 = 气相主体浓度 界面浓度；当浓度用气相分压p 表示时：n adg/ rtg p /pbm pgpi n ak gpgpi pgpi令 k gd g/ rtg p /pbm ，就有：1 / k g 式中：k g 推动力为分压差时对应的气相分传质系数，kmol/ m2 .s.kpa ；当浓度用气相摩尔分率y 表示时：n akg pgpi kp pggppi pkg p yyi k y yyi 式中 k y ：推动力为气相摩尔分率差时对应的气相分传质系数，kmol/ m2 .s.y ，k ykg p ； 液膜分吸取速率方程：推动力 =界面浓度液相主体浓度；当浓度用液相摩尔浓

14、度c 表示时：学习必备欢迎下载n a d /l c / c sm cic l 令 k ld l /l c / c sm ，就有：n ak l cicl 式中：k l 推动力为液相摩尔浓度差时对应的液相分传质系数，；当浓度用液相摩尔分率x 表示时：n ak lc ciccl ckl c xixkx xix式中 k x：推动力为液相摩尔分率差时对应的液相分传质系数，kmol/ m2 .s.x ，k xk l c ；3界面浓度的求取在使用分吸取（传质）速率方程时，界面浓度两种方法求取： pi , ci ， yi , xi 难于测定，常可用以下 图解法从实际浓度b 点的坐标即为 pg , c l 点动

15、身，以 pi , ci ，这是由于：k l / k g 为斜率作直线，直线与平稳线的交点为b ， pgpi /1/ kg n acic l /1/ k l pppegpiq 运算法o cccyli yy / xx k/ kiixy当平稳关系可用某种函数关系f x 表示时，依据和yf x ，可联立解出界面浓度 yi , xi ，由于界面浓度yi 与xi 成平稳；4. 总吸取（传质）速率方程的建立为了防止界面浓度的不确定性或求解的麻烦，用两相主体的浓度差来表示总推动力，写出的速率方程式叫总吸取（传质）速率方程，相应的传质系数叫总传质系数，用k 表示；但由于气液组成的表示方法不一样，所以推动力不能直

16、接相加减，要通过平稳关系将它们转 化为同一种形式的浓度后再相加减，此时有：总推动力 = 任一相的主体浓度另一相的平稳浓度总阻力 = 气膜阻力+ 液膜阻力= 1/总传质系数以单向扩散为例，当系统的平稳关系可用亨利定律表示时：以气相分压差pgpl 表示总推动力时n apgpi /1 / kg cicl /1 /kl hpihpl /1 / k l pipl /1 / hk l pgpipipl / 1 / kg 1 /hk l pgpl / 1 / kg 1 /hk l pgpl /1 / k g 学习必备欢迎下载其中 k g：以气相分压差为推动力时对应的总传质系数，kmol / m 2 .s.k

17、pa ；k g1/ 1/ k g 1 /hk l 1 / 气膜阻力液膜阻力）pl ：与液相浓度cl 相平稳的气相分压； 以液相摩尔浓度差cgc l 表示总推动力时n a pgpi /1/ k g cgci / h/ kg cicl /1 / kl c gcicic l / h/ k g 1 / k l c gcl / h/ k g 1 / kl c gc l /1 /k l 其中 k l：以液相摩尔浓度差为推动力时对应的总传质系数，m/ s ；k l1 / h/ k g 1 / k l 1/ 气膜阻力液膜阻力）cg ：与气相分压pg 相平稳的液相摩尔浓度；以气相摩尔分率差y y* 表示总推动力

18、n a yyi /1 / k y xix /1 / kx yiy / m / k x yyiyiy / 1 / k y m / k x yy*/1 / k y 其中 k y ：以气相摩尔分率差为推动力时对应的总传质系数，kmol/ m2 .s.y ；k y1/ 1 / k y m / k x 1 / 气膜阻力液膜阻力）y：与液相摩尔分率x 相平稳的气相摩尔分率；以液相摩尔分率差 x *x 表示总推动力n a yyi /1/ k y x *xi /1/ mky xix /1/ kx x *xixix /1/ mky 1/ k x x *x /1/ k x 其中 k x ：以液相摩尔分率差为推动力

19、时对应的总传质系数，kmol/ m 2 .s.x ，k x1 / 1 / mky 1 / k x 1/ 气膜阻力液膜阻力）x：与气相摩尔分率y 相平稳的液相摩尔分率；此外仍有，k g pk y ,k l ck x ,k ghk l ,k xmk y如系统的平稳关系不能用亨利定律表示时，就只能通过求取界面浓度来确定小；n a 的大5. 传质的阻力分析从总传质速率方程可看出，传质的总阻力=气相阻力+液相阻力，如气相阻力远远大于液相阻力，就总阻力约等于气相阻力，吸取过程称为气膜掌握过程；反之，就总阻力约等于液相阻力，吸取过程称为液膜掌握过程；下面，以 k y1 /1 /ky m / kx 为例来争论

20、：传质系数对阻力分布的影响：当m 值不太大也不太小时：如 k ykx ，就有气相阻力液相阻力，此时总阻力约等于液相阻力，吸取过程称为液膜掌握过程；如 k yk x ，就有气相阻力液相阻力，此时总阻力约等于气相阻力，吸取过程称为气膜掌握过程，即过程速率主要由气相一侧速率打算；学习必备欢迎下载溶解度对阻力分布的影响：当k y , kx 数量级相差不大时：如 m 很大，即气体溶解度很小时，有气相阻力液相阻力，此时总阻力约等于液相阻力，吸取过程称为液膜掌握过程；如 m 很小，即气体溶解度很大，气体为易溶气体时，有气相阻力液相阻力，此时总阻力约等于气相阻力，吸取过程称为气膜掌握过程；阻力分布对实际操作的

21、影响：求解界面浓度：某膜掌握时，该膜内包括了几乎全部的阻力和推动力，而另一侧的推动 力 和 阻 力 均 可 忽 略 不 计 ， 所 以 界 面 浓 度 另 一 侧 的 主 体 浓 度 ； 如 气 膜 控 制 时 ，yiy；液膜掌握时，xix ；强化传质过程：设计时，如为气膜掌握，就降低气相的传质阻力可有效地强化吸取操作，而连续降低液相的传质阻力不能有效地影响吸取操作；同理，如为液膜掌握，就降低液相的传质阻力可有效地强化吸取操作，而连续降低气相的传质阻力不能有效地影响吸取操作；阻力分布的分析可有利于我们抓住主要冲突来解决问题；6.小结传质速率方程按推动力和阻力的范畴可分为分的和总的传质速率方程，

22、对应的传质系数分别用k , k表示；推动力表示形式有g、l 、x、y ；p、c、x、y 四种形式，对应的传质系数的下标分别是吸取操作时，在分传质速率方程中，推动力 =气相浓度界面浓度，或 =界面浓度液相浓度；在总传质速率方程中，推动力 =气相浓度液相浓度的平稳浓度，或 =气相浓度的平稳浓度液相浓度；9.3吸取（或脱吸）塔的运算从传质角度来看，吸取和脱吸原理相同，只是推动力和传质方向相反，所以其运算原理基本相同，只是推动力互为相反数，如吸取时推动力p pgpl，而脱吸时推动力就表示为pplpg ；下面以填料塔吸取为主来争论其运算；原就上气液两相并流、逆流皆可，但一般工业实践中采纳逆流较多，这是由

23、于： 逆流时，全塔的平均推动力最大，可强化传质； 逆流时，出塔的液体是与进塔的气体相接触，即与浓度最高的气体相接触，可使出塔液体的浓度增大，使液相浓度变化增大，从而降低液体溶剂的用量； 逆流时， 出塔的气体是与进塔的浓度最低的液体相接触，可使出塔气体的浓度下降，从而增强溶质的吸取率；吸取的运算有两种类型： 设计型问题给出吸取任务，依据任务选定溶剂，再求：溶剂s 的用量 l；塔的工艺尺寸：如塔径d、塔高 h0 等（如设备采纳板式塔，就求理论塔板数nt 、板间距ht）； 操作型问题给出混合气体初始条件g、yb，给出肯定的溶剂条件l 、x a，给出塔设备有关的尺寸，求塔能否满意传质要求；一、物料衡算

24、和操作线方程ga ,yala , x学习必备欢迎下载1.物料衡算用填料塔吸取时，如为逆流的稳固操作，就任一截面上气、液浓度不随时间变化而变化，只沿塔高（即截面位置）变化而变化；设塔顶的参数由下标a 表示，塔底的参数由下标 b 表示；在塔内进行吸取时， 溶质不断地从气相传到液相，使气体流 量不断下降，而液体流量不断增加，由 于 g、l 不断变化，如以之为运算基准， 会给运算带来很大麻烦；但如惰性气体在液相中溶解度很小，溶解量可忽视不计，可认为惰性气体流量gb 在全塔范畴内是一常数；如溶剂s 挥发量很小，挥发量也可忽视不计，可认为纯溶剂流量内是一常数；所以可以惰性气体流量gb 和纯溶剂流量l s

25、为运算基准；就在全塔范畴内作物料衡算，有：ls 在全塔范畴单位塔截面积，单位时间内输入的溶质a 的量gb ybla xag bybls x a ；单位塔截面积，单位时间内输出的溶质a 的 量ga yal b xbg b yal s x b ；塔稳固操作时，输入= 输出，就有：gb ybya l s x bx a 或者g a yalb xbgb ybla xa吸取任务中一般给出g、yb g b、yb ， xa x a 及有关ya ya 的数据（或直接给出ya ，或给出吸取率，1ya / yb ，要求xa 及l l s和x a l 的值；2. 操作线方程和操作线在塔内任一截面与塔顶之间作物料衡算，

26、可得：gb y即 y l s / gb xya yal s x l sx a / g b x a 或者y l s/ g b xyb l s / gb x b 从上式可看出，在逆流稳固吸取操作中，任一截面上的气液组成x、y 之间成一一对应的直线关系，直线的斜率l s / g b ，截距ya l s / gb x a ；塔顶的组成为 x a ,ya ，塔底的组成为 x b ,yb ，所以此直线通过点a x a ,ya 和点b x b ,yb ；所以分别以x、y 为横、纵坐标时， 操作线为一条直线，其端点为a、b 两点，线段中任一点表示的是塔内任一截面上气、液相的组成x 和 y ；b 点的气、 液组

27、成都较高，称为“浓端” ， a 点的气、液组成都较低，称为“稀端”；yybbyyaaf xbxox ax学习必备欢迎下载并流时，也可得到相应的一条直线操作线，其方程式为：yl s/ g b xybl s/ g b x a 从操作线方程的推导可看出，操作线方程仅为物料衡算的结果，与系统平稳关系、系统参数（温度、压力等）、设备尺寸结构均无关；另外，在吸取时，塔内任一截面上，气相的浓度总是高于液相的平稳浓度的，所以操作线永久位于平稳线的上方，极限情形是操作线与平稳线交于一点后停止，而脱吸时正好相反，操作线位于平稳线的下方；特殊在低浓度吸取 yb0.1 时， 由于气、 液两相中a 所占的分率较小，可认

28、为g、l在全塔范畴内近似为常数，所以逆流时操作线方程可写成：y l / g x yal / g xa 并流时y l / g x yb l / g xa 由于许多情形下，吸取可近似为低浓度吸取，所以上面两式更常用一些；3 吸取剂（溶剂）的用量l 或 ls以低浓度的逆流吸取操作为例介绍：操作线方程为yl / g x ya l / g xa ；操作线的斜率为l / g ，称为液气比，依据一般的设计任务，给出g、 yb、xa 及ya ，所以可知操作线过点 xa , ya ，另一端点在yyb 的轨道上运动；为了降低操作费用，我们期望在以上参数确定后，溶剂用量l 越小越好，即期望操作线的斜率尽可能小，即期

29、望操作线尽可能绕a 点顺时针转动；但为进行吸取的操作，操作线必需位于平稳线的上方，所以操作线极限位置是与平稳线交于一点；yybbayf xyaoxaxbxxyby当平稳线为规章曲线或直线时，交点肯定位于b 线上，所以此点的坐标为 xb ,yb ，此时溶剂的用量最小，对应的l 称为最小溶剂用量lmin，对应的操作费用最少；但同时，此点的传质推动力趋近于0 ，所以传质速率也趋近于0 ，要完成相应的传质任务就需无穷大的传质面积，即所需的填料层高度h0 趋近于无穷，设备费用趋近于无穷大；所以，当 l 增大时，操作费用增大，但传质推动力增大，设备费用降低；而l 削减时，操作费用削减，但传质推动力削减，设

30、备费用增加；挑选一个经济合理的溶剂用量l ，尽可能使总费用最小化，设计时，一般挑选l1.1 2.0lmin ，或l / g1.1 2.2 l / g min ；其中l min ybya g / xbxa 或l / g min ybya / xbxa 在亨利体系中，xbyb / m ，而在非亨利体系中，xb 就需用图解法求；当平稳线不为规章曲线，有一个或多个突起的拐点时，交点如仍在 xb , yb 点，可逆使学习必备欢迎下载操作线的一部分位于平稳线的下方，这是操作中不行能实现的，此时的lmin 或 l / g min 的求取方法是过a 点作平稳线的切线，切线对应的斜率为 l / g min ；另

31、外在使用填料塔作传质设备时，l 的值仍应保证填料表面能被充分地润湿，所以仍需对 l （或喷淋密度）进行校核，而板式塔设计时就不用；二.低浓度气体吸取时填料层高度的运算1. 过程的简化当气体混合物中溶质a 的浓度小于10% 时，可认为吸取是低浓度吸取；此时可假定：在全塔范畴内，气、液流量g、l 是常数，变化不大；溶解热效应可忽视不计，所以可认为是等温吸取，物体的物性常数可视为不变；由于g、l 和温度可视为不变，所以全塔内传质系数k x、k y 可视为不变；平稳关系可用或近似用亨利定律来表示；过程简化后，运算方法如下：对过程作物料和热量的衡算列出传质速率方程求算设备相关尺寸；其中等温操作时，热量的

32、衡算可不作；2. 物料衡算微分方程设塔截面为a ，单位体积填料层所供应的有效传质表面积为am2/ m3 ，气、液流量分别为g、lkmol/ m2 .s ；在填料塔内任取一段微元高度dh ，就此段中两相的传质有效表面积为 aadh ；设传质速率为n a ，稳固传质时，n a 为常数，所以有：yaxayxh dhh0ydyxdx单位时间内，微元段中溶质的传递量n a aadh ；x单位时间内，气体中溶质迁出的量gady ；单位时间内，液体中溶质迁入的量ybladx ；b三者在数值上是相等的，所以有：gadyladxn a aadh即：gdyldxn a adh其中 n ak y yyi kx xi

33、xk y yy k x xx ，代入上式，可得：gdy及ldxk y a ykx a xiyi dhx dhk y a yk x a xy dhx dh而后，在全塔范畴内积分，可得出填料层高度h0 ， h 的上下限分别为0, h0 ； y 的上下限分别为yb ,ya ； x 的上下限分别为xa , xb ；学习必备欢迎下载填料层高度h0 =所需填料体积/塔截面积，其中，所需填料体积取决于完成规定任务所需的总传质面积和单位体积填料能供应的有效传质面积，这涉及到物料衡算、相平稳和传质速率三方面的应用；3. 物料衡算积分式将以上四式变量分别后，代入积分，依据假设，g、l 、k 、k 为常数，所以有：

34、gybdyhgybdylxbdxlxbdx0k y aya yy *k y aya yyik x axa x *xkx axa xix其中，k y a、ky a、k x a 和k x a 可看作一个整体，称为体积传质系数， kmol / m3 .s ，测定时作为一个物理量来对待；4.传质单元数和传质单元高度g / k y ah og ，气相的总传质单元高度；g / k y ah g ，气相的分传质单元高度；l / k x ah ol ，称为液相的总传质单元高度；l / kx ah l ，称为液相分传质单元高度；h 表示过程条件所打算的某种单元高度，m ，它与设备形式、操作条件等有关，数值上等于

35、完成一个传质单元所需的填料层高度，反映出设备性能的高低，传质阻力的大小，填料性能优劣及润湿情形等，可作为设备是否需改善的依据；如传质阻力1/ k、1 / k 大或填料性能差（ a 小），会使 h 增大，常用的吸取设备h og 、h ol 约为 0.151.5m ，详细值由试验测定；通常k 随着流量g 或 l 的增大而增大，所以气、液流量增大会使h 降低；y bdyy a yy *n og气相总传质单元数，ybdyy a yying 气相分传质单元数，xbdxx a x *xn og液相总传质单元数，xbdxx a xixn l 液相分传质单元数n ，传质单元数， 无因次， 代表h0 / h的倍

36、数； 传质单元数仅与物质相平稳关系及气液进、出口浓度有关，而与设备形式和操作条件无关，所以在挑选设备之前即可运算出n 的值来，它反映出分别任务的难易程度，n 过高，说明溶剂性能差，需另选溶剂种类，或说明分别要求过高，所以n 可起到预警的作用，可溶剂种类和这段填料层中，浓度的变化=此段内的平均推动力；ya 的挑选是否合理；n1，就表示5. 传质单元数的求解从上式可看出，传质单元高度的求取是比较简洁的，填料层高度h0 运算的难点在于传质单元数的求解，下面以 解析法（数学运算法）对数平均推动力法n og的运算为例介绍传质单元数的运算；当平稳线为直线，或在运算范畴内成直线时，可用此法；此时，推动力用y

37、yy表示，必需找出y 随 y 变化的规律来；ybdyya yy *n og，当平稳线为直线时，y 随 y也成线性地变化（由于，依据平稳关系， y与 x 成直线关系；依据操作关系，x 与 y 也成直线关系；所以y与 y 成直线关系；学习必备欢迎下载所以yyy随 y 也成线性地变化，所以d y / dy常数；在吸取塔浓端ybybyb ，在吸取塔稀端yayayad y / dyybya / ybya n ogy bdy / yyy aymybdy /yyaybyaybyaybyayb d yyayybyalnybybyaya令lnyb /ya （对数平均推动力）nybyaogym同理，可推导出其它三

38、种形式：hoh og nogg. ybyak y aymhlxbxao.k x axmh oln olxmxblnxb /xaxa xbxbxbxaxaxa hlxbo.kx axaximh l n lxmlnxibxib /xia xia xibxibxbxiaxiaxa hgok y a. ybyayimh g n gyimlnyibyib /yia yia yibybyibyiayayia 当已知yb、ya 、xb和xa 时，就用此法运算；吸取因数法ymxxmg yxaya g / l ymxaya 又lnybdy（平稳线是过原点的直线）ybdyogya yy令aly a ymg y l

39、ya mxamg 操作线与平稳线斜率之比，吸取因数s1mgal脱吸因数n ogaln 1a11 yb ayamxa1 mxaa可见：n ogybf s,yamxa mxa与对数平均推动力法相比，吸取因数法削减了变量数，在不知道求出 n og 的值，适于解决操作型问题；xb 大小的情形下也可从上式仍可看出，a 越大，说明平稳线与操作线间的距离越大，传质推动力越大，在yb、ya 相等的情形下，a 增大会使n og下降，有利于吸取操作，故而得名；学习必备欢迎下载 ybmxa / yamxa 反映出溶质吸取率的高低，ya 降低，其值上升，要求吸取率增大，n og 上升；将三者的关系绘成图，如书：p39

40、：图 9 13，工程运算时，常用查图的方法代替运算，虽然精确度有所降低，但快捷便利；留意： .当平稳线不过原点时，设y*=mx+b ，就代入直接运算，可得 .如 m= l/g ，即操作线平稳线时，s=a=1 ，此时 n og 只能用求极限的方法来求取，此时全塔各截面上y 相同，所以n og= y b ya/ y a； .s1 或 a 1 时，操作线斜率平稳线斜率，塔顶处推动力较小，ya 较小，吸取较完全，有利于吸取；s 1 或 a 1 时，操作线斜率平稳线斜率，塔底处推动力较 小， xb 较大，可获得较高浓度的吸取液，相应要求用较少的l ； .s1 时，如两线有交点，应在塔的顶部；s 1 或

41、a 1 时，如两线有交点，应在塔的底部； .降低 s，一般需增大液气比l/g ，吸取率增大，ya 减小，但操作费用增加；增大s，就可降低溶剂用量l ， x b 增大，但y a 也增大，设备费用增大；所以s 的选取也是个经济衡算的结果，一般取s=0.70.8；图解积分法此法是直接利用定积分的几何意义来求传质单元数的方法，可适用于各种外形的平稳线和操作线的情形，但运算过程需做图，很复杂；y1yyybyayaxyxaxbxb令 fy=1/y y* ，作图可得fyy 的曲线，y=y a、 fy=0 、 y=yb、fy 四条线围成的阴影部分的面积即是n og 的值；运算机应用后，可用数值积分的方法，不必

42、再用繁琐的画图来运算nog 的值，可借助于电算法，其中最常用的是定步长的辛普森simpson 法，即：nog = y/3 fy 0+fy n + 4fy 1 +fy 3 + fy n1 +2fy 2+fy 4 + fy n2 ，其中， y=fy n fy 0/n ，称为步长； 梯级图解法此法是直接按总传质单元数的物理意义推出的一种近似运算法，适用于平稳线为直线或曲率不大的情形，此时每一小段平稳线均可视为一段直线，此法也叫贝克法（baker ）；原理：气体流经一段填料层前后其浓度的变化y y恰好等于此段内地两相总推动力的平均值 y y* m，就此段n og=1，塔内共有多少段这样的填料层，其传质单元数n og就等于多少；作图方法：在操作线与平稳线之间取如干垂直距离的中点，将其连成曲线mm ，从端点（塔顶） a 作水平线交 mm 于 m 1，并延长至 d ，使 m 1d=am 1，过点 d 作垂线交操作线于点 f，完成一个梯级 adf ；依此，连续作出其次个梯级，始终到越过点 b（塔底）的横坐标为止；学习必备欢迎下载证明：为什么说一个梯级其nog=1 ？（4）各种求传质单元数方法的比较 a 法适用范畴：平稳线过原点直线，查图精确性比较差，a=1 时无法正常运算；应用：当出口气体组成ym 法ya