8.5低含量气体吸收

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1、福州大学化工原理电子教案气体吸收8.5低含量气体吸收8.5.1吸收过程的数学描述以逆流填料吸收塔为例，如右图所示（1）底含量气体吸收底特点①G、L可视为常量②吸收过程时等温底（不必进行热衡）③传质系数为常量底含量气体吸收底上述特点将使计算过程大为简化。（2）全塔物料衡算（3）料衡算和传递速率的微分表达式沿塔高（的正方向）气液浓度是连续变化的，传质推动力和传质速率也是沿塔高变化的，必须先列出无聊衡算和传质速率的微分表达式，然后沿塔高积分得到积分式才能用于吸收过程计算。取微元塔段作物料衡算得对气相（）式中：G——，为塔截面积

2、；——，为传质面积；——，为传质面积，为填料体积；——，高度。对液相（4）传质速率积分式（5）传质单元数欲传质单元高度令式中：——分别为气相、液相总传质单元高度，m；——分别为气相、液相总传质单元数，无因次。根据上述定义，吸收塔填料层高度可以表达为填料层高度＝传质单元高度×传质单元数传质单元高度和传质单元数的物理意义代表什么呢？①传质单元数（）的大小反映吸收过程进行的难易程度，它与吸收塔的结构因素以及气液流动状况无关。例如，中所含变量为气体的进、出塔浓度，反映了吸收的分离要求，为传质推动力。根据积分中值定理应有-12-福

3、州大学化工原理电子教案气体吸收当分离要求提高或平均推动力减小时，均会使,相应。在填料塔设计计算时，可用改变吸收剂的种类，降低操作温度或提高操作压力，增大吸收剂用量、减小吸收剂入口浓度等方法，以增大吸收过程的推动力，从而达到减小的目的。若任一段填料填层气体浓度分变化等于该段平均推动力，即，则，该段填料层就称为一个传质单元，其高度为。一个填料吸收塔可以看成由若干个传质单元构成，传质单元的数目乘以传质单元高度就是填料层高度。①传质单元高度可理解为一个传质单元所需的填料层高度，是吸收设备效能高度的反映。以为例，G代表混合气体处理

4、量，体积总传质系数值的大小反映总传质阻力、填料层性能及操作时填料润湿情况等。故与设备结构、气液流动情况和物系物性有关。在设计计算中，选用分离能力强的高效填料及适宜的操作条件以降低传质阻力（提高传质系数），增加单位体积填料的有效气液接触面积，可使减小。显然传质单元高度越小，在相同条件下达到同样吸收要求所需的填料层高度也就越低，即传质效果越好。若选用可分别导出的表达式如表8-5所示。与，与有关，而、难求，仅当中等溶解度气体吸收且平衡线为曲线时才用或求，以后详细介绍。（6）吸收计算基本类型与基本关系式①类型：设计型计算（求H）

5、，操作型计算（H已知）这两种类型计算的具体命题及计算方法以后详细介绍，但两类问题均可联立以下三个基本关系式得以解决。②基本关系式全塔物料衡算式相平衡方程式或（直线）（曲线）吸收过程基本方程式或变量数：、、、、、、、、（或）共9个。关系式：3个。还需给出5个独变量才能求出另1个因变量。通常、、、为已知量，、、、、（或）视不同的题型可以是已知量、亦可为待求量。有时题目不是给出值，而是用吸收率（也称回收率）表示分离程度，定义如下：则，分离要求-12-福州大学化工原理电子教案气体吸收传质单元高度的值约为0.5～1.5，具体数值须

6、由使用测定（或由试验得到或的关联式求或），这将在传质设备一章中详述。在本章（或）及（或）均为已知值或根据已知条件易求出，故计算H的问题主要在于传质单元数的计算，此外，吸收剂用量L如何确定亦很重要，下面讨论这两个问题。8.5.2操作线、最小液气比及吸收剂用量（1）操作线吸收塔内气、液组成沿塔高的变化受物料衡算式的约束，为求得逆流吸收塔任一截面上相互接触的气液组成与的关系，可在塔顶与任一截面间作溶质A的物料衡算，得或同理，在塔底与任一截面间作物料衡算，可得由全塔物料衡算可得，故以上两式实际上是等效的，逆流吸收塔操作线只有一条

7、，在图中为一条直线，如图中AB线所示。代表塔底（浓端），代表塔顶（稀端），直线斜率称为吸收操作的液气比，线上任一点M代表塔内某一截面上气、液两相的组成与。点M与平衡线之间的垂直距离代表总推动力，水平距离代表总推动力，故吸收塔内推动力的变化规律是由操作线与平衡线共同决定的。思考题：①并流吸收塔操作线方程及操作线形式怎样？逆流、并流各用在什么场合？②解吸收塔操作线位置在什么地方？（2）最小液气比在吸收操作中、、（或）及都是根据生产工艺要求规定的，操作线的斜率反映处理单位气体量所耗用的溶剂量。当一定时，，操作费用（吸收剂费用或

8、吸收剂再生费用）；另一方面，操作线向平衡线靠近，传质推动力塔高，设备折旧费。反之，，操作费用，设备折旧费。故存在一-12-福州大学化工原理电子教案气体吸收使总费用＝（操作费用＋设备折旧费）最小，必须进行优化设计，确定最佳液气比。另一方面，吸收剂的最小用量也存在着技术上的限制。当减小到图中的时，操作线与平衡线相交与C点