演示文稿化工原理氣體吸收典型例題題解

演示文稿化工原理氣體吸收典型例題題解目前一頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點化工原理氣體吸收典型例題題解目前二頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例1：在總壓1200kPa,溫度303k下，含CO25.0%（V%）與含CO21.0g/l的水溶液相遇，問：發(fā)生吸收還是解吸？并以分壓差表示傳質(zhì)的推動力。解：判斷傳質(zhì)的方向，即將溶液中溶質(zhì)的平衡分壓pe

與氣相中的分壓進(jìn)行比較。解吸相平衡關(guān)系的應(yīng)用目前三頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例2：惰性氣體與CO2的混合氣體中，CO2的體積分?jǐn)?shù)為30%，在表壓1Mpa下用水吸收。設(shè)吸收塔底水中溶解的CO2達(dá)到飽和，此吸收液在膨脹槽中減壓（表壓）至20kPa，放出大部分CO2

，然后再在解吸塔中吹氣解吸。設(shè)全部操作范圍內(nèi)水與CO2的平衡關(guān)系服從亨利關(guān)系，操作溫度為20oC，求1kg水在膨脹槽中最多能放出多少kg的CO2氣體？吸收塔膨脹槽解吸塔目前四頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點解：吸收塔塔底氣相中CO2的分壓（絕對壓）查25oC下，CO2在水中溶解的亨利系數(shù)CO2在水中的飽和濃度(最大濃度)膨脹槽內(nèi)CO2發(fā)生解吸,解吸后,CO2在氣、液相中的濃度是呈平衡的。解吸氣的總壓力（即膨脹槽中壓力）為25oC時水的飽和蒸氣壓目前五頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點可見水蒸氣的分壓是很小的，一般來說，可以不考慮。液相中的CO2濃度膨脹之前水中的CO2含量膨脹之后水中的CO2含量目前六頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例3：擴(kuò)散傳質(zhì)速率方程式的應(yīng)用----氣相擴(kuò)散系數(shù)的測定在如圖所示的垂直細(xì)管中盛以待測組分的液體，該組分通過靜止氣層z擴(kuò)散至管口被另一股氣流B帶走。緊貼液面上方組分A的分壓為液體A在一定溫度下的飽和蒸氣壓，管口處A的分壓可視為零。組分A的汽化使擴(kuò)散距離

z不斷增加，記錄時間τ與z的關(guān)系。0109.342024.93046.74074.850109.060在101.3kPa,48oC下，測定CCl4在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)。液體A氣流B目前七頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點解：

作擬定態(tài)處理，某時刻τ，擴(kuò)散距離為z時的分子擴(kuò)散速率在dτ時間內(nèi)汽化的CCl4量=CCl4擴(kuò)散出管口的量液體A氣流B目前八頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點

在直角坐標(biāo)上，以z2為縱坐標(biāo)，τ為橫坐標(biāo)，得直線的斜率B，其中含擴(kuò)散系數(shù)D目前九頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點ky

小或m小，氣膜控制kx

小或m大，液膜控制傳質(zhì)阻力的問題目前十頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點平均推動力方法的另一種表達(dá)方式：當(dāng)氣液平衡關(guān)系可以用亨利定律來表示時，y=mx目前十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例1：吸收塔根據(jù)流程畫操作線根據(jù)流程畫操作線目前十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例2：解吸塔根據(jù)流程畫操作線操作線在平衡線的下方因為目前十三頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例1：吸收塔高（填料層高）的計算在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨--空氣混合氣中的氨，混合氣流量為0.025kmol/s,混合氣入塔含氨摩爾分?jǐn)?shù)為0.02，出塔含氨摩爾分?jǐn)?shù)為0.001。吸收塔操作時的總壓為101.3kPa，溫度為293k，在操作濃度范圍內(nèi)，氨水系統(tǒng)的平衡方程為y=1.2x，總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔徑為1m，實際液氣比是最小液氣比的1.2倍，求所需塔高為多少？解：目前十四頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點填料層高度的計算：求NOG方法1：方法2：目前十五頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例2：解吸塔設(shè)計型計算用煤油從空氣與苯蒸汽的混合氣中吸收苯。所得吸收液在解吸塔中用過熱水蒸汽進(jìn)行解吸，待解吸的液體中含苯0.05（摩爾分率，下同），要求解吸后液體中苯的濃度不超過0.005，在解吸操作條件下，平衡關(guān)系為y=1.25x，塔內(nèi)液體流量為0.03kmol/(m2.s),填料的體積傳質(zhì)系數(shù)為Kya=0.01kmol/(m3.s)。過熱蒸汽的用量為最小用量的1.2倍。試求：（1）過熱蒸汽的用量；（2）所需填料層的高度解：目前十六頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點分析HOGHOLNOGNOL

的關(guān)系：目前十七頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例1：用純?nèi)軇Φ蜐舛葰怏w作逆流吸收，可溶組分的回收率為η，操作采用的液氣比是最小液氣比的β倍。物系平衡關(guān)系服從亨利定律。試以η、β兩個參數(shù)列出計算NOG的表達(dá)式。解：綜合例題目前十八頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例2：水用清水吸收混合氣中的SO2

，氣體經(jīng)兩塔后總的回收率為0.91，兩塔的用水量相等，且均為最小用水量的1.43倍，兩塔的傳質(zhì)單元高度均為1.2m。在操作范圍內(nèi)物系的平衡關(guān)系服從亨利定律，試求兩塔的塔高。目前十九頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點解：目前二十頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例2：目前二十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點HETP-----分離作用等同于一塊理論板的實際填料層的高度。若應(yīng)用板式塔進(jìn)行吸收，根據(jù)塔板效率，由理論塔板數(shù)換算到實際塔板數(shù)。Np

為達(dá)到同樣分離效果所需要的實際塔板數(shù)。理論塔板數(shù)N與傳質(zhì)單元數(shù)NOG之間的關(guān)系：目前二十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點

吸收操作的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的目的：增大吸收率調(diào)節(jié)的方法：改變吸收劑的入口條件，包括：流量L、濃度x2

、溫度t三方面。（1）流量L的調(diào)節(jié)目前二十三頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點流量L的調(diào)節(jié)作用是有限的。目前二十四頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點分析最大吸收率的問題目前二十五頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點（2）x2的調(diào)節(jié)x2的調(diào)節(jié)主要受解吸過程的限制。（3）溫度t的調(diào)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。目前二十六頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例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(dāng)操作液氣比為2.1時，丙酮回收率可達(dá)95%。已知物系在低含量下的平衡關(guān)系為y=1.18x,操作范圍內(nèi)總傳質(zhì)系數(shù)Kya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(jìn)口濃度不變，試求：1、丙酮的回收率有何變化？2、單位時間內(nèi)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。目前二十七頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點新工況：目前二十八頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點解之：得結(jié)論：氣相傳質(zhì)控制時，適當(dāng)增加氣體的流量（增加設(shè)備的生產(chǎn)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(zhì)速率增加所致），有著實際意義。目前二十九頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例2：填料容積傳質(zhì)系數(shù)的計算

在高度為6m的填料塔內(nèi)用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的可溶組分。在操作條件下相平衡常數(shù)為0.5，L/G=0.8，回收率為90%?，F(xiàn)改換另一種填料，裝填高度仍為6m。在相同操作條件下，經(jīng)測定回收率提高到95%。試計算新填料的體積傳質(zhì)系數(shù)Kya是原填料體積傳質(zhì)系數(shù)的多少倍？解：目前三十頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例3：第1類操作型問題的計算

某填料吸收塔用含溶質(zhì)x2=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y1=0.01，回收率為90%。已知操作條件下物系的相平衡關(guān)系為y=2x?，F(xiàn)因解吸操作不良，使吸收劑入塔的濃度x2升到了0.00035,試求：（1）回收率變?yōu)槎嗌?？?）塔底流出液的濃度x1變?yōu)槎嗌伲拷猓禾盍喜蛔?，氣相流率、液相流率不變，HOG不變，所以NOG不變，即目前三十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點物料衡算目前三十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例4：操作型問題的計算

在15oC、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?jǐn)?shù)為0.0145，硫酸進(jìn)、出塔的濃度（摩爾%）均為80%，這種濃度的硫酸溶液液面上所產(chǎn)生的平衡水汽的摩爾分?jǐn)?shù)為ye=1.05×10-4

。已知該塔的容積傳質(zhì)系數(shù)Kya與氣相流量的0.8次方成正比。空氣通過該塔被干燥至含水汽摩爾分?jǐn)?shù)0.000322?，F(xiàn)將空氣的流量增加一倍，則出塔空氣中的水汽含量變?yōu)槎嗌伲拷猓涸r求出目前三十三頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點新工況實際吸收水汽量的變化結(jié)論：氣相傳質(zhì)控制時，適當(dāng)增加氣體的流量（增加設(shè)備的生產(chǎn)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(zhì)速率增加所致），有著實際意義。目前三十四頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例5：第2類操作型問題的計算

在填料層高為6m的塔內(nèi)用洗油吸收煤氣中的苯蒸氣?；旌蠚饬魉贋?00kmol/(m2h),其初始苯體積含量為2%，入口洗油中不含苯，流量為40kmol/(m2h)。操作條件下相平衡關(guān)系為y=0.13x，體積傳質(zhì)系數(shù)Kya近似與液量無關(guān)，值為

0.05kmol/(m3.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(dá)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)?.5%（摩爾%），仍保證回收率達(dá)到95%，則所需洗油量變?yōu)槎嗌伲拷猓海?）目前三十五頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點（2）增加L不變在塔內(nèi)H=6m,達(dá)到95%回收率所需的傳質(zhì)單元數(shù)試差迭代解得：（3）則S減小,由S計算出L（L將增加）。

目前三十六頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例6：一填料塔，內(nèi)裝二段填料，每段的高度均為5.5m,處理二股溶質(zhì)濃度不同的混合氣體，其摩爾流率皆為0.02kmol/(m2.s)，初始濃度分別為5%和1%(v%)，吸收劑不含溶質(zhì)，其摩爾流速為0.04kmol/(m2.S)。已知操作條件下相平衡關(guān)系為y=0.8x，吸收過程的Kya=0.32G0.7kmol/(m3.s)，（G的單位為kmol/(m2.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(jìn)入，能否滿足要求？（2）若二股氣體事先混合后，再由塔底進(jìn)入塔內(nèi)，則結(jié)果又如何？目前三十七頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點解：先設(shè)能夠滿足分離要求，氣體出口濃度ya=0.001自塔2段計算起，仍根據(jù)填料層高度是否夠用為判斷依據(jù)。目前三十八頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點塔的1段目前三十九頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點塔頂出口濃度可以達(dá)到（2）若二股氣體事先混合好由塔底進(jìn)入目前四十頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點即，塔頂氣體出口濃度結(jié)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(chǎn)中，采取塔中間某處進(jìn)料時，應(yīng)使得進(jìn)料處的塔內(nèi)氣體組成等于此股氣體的組成。這樣分離效果最好，或達(dá)到預(yù)定分離要求，所需的填料層高度最小。目前四十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點

例1：一填料吸收塔吸收某低濃度混合氣體中可溶組分，現(xiàn)因故x2升高了，保持其他操作條件不變，則y2x1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y2x1

將如何變化？采用近似分析法：定性分析題目前四十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十六點例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y2x1

將如何變化？采用近似分析法：目前四十三頁\總數(shù)四十八頁\