化工原理-第8章-气体吸收-典型例题题解课件.ppt

1、第第8章章 吸收吸收 典型例题题解典型例题题解例例1：在总压：在总压1200kPa,温度温度303k下，含下，含CO25.0%（V%）与含）与含CO21.0g/l 的水溶液相遇，问：发生吸收还是解吸？并以分压差表示传的水溶液相遇，问：发生吸收还是解吸？并以分压差表示传质的推动力。质的推动力。解：解：判断传质的方向，即将溶液中溶质的平衡分压判断传质的方向，即将溶液中溶质的平衡分压pe 与气相中的分压进行比较。与气相中的分压进行比较。22,COeCOExp 34411440.12mkmollmolCCO 33.55102.18996mkmolCCsM 41011.43.5544122 MCOCOC

2、CxkPaExpCOeCO3.771011.41088.145,22 kPaE51088.1 kPapCO60%0.512002 22,COeCOpp解吸解吸kPappCOeCO3.17603.7722,相平衡关系的应用相平衡关系的应用例例2：惰性气体与：惰性气体与CO2的混合气体中，的混合气体中，CO2的体积分数为的体积分数为30%，在，在表压表压1 Mpa下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压（表压）至吸收液在膨胀槽中减压（表压）至20kPa，放出大部分，放出大部分CO2，然后，然后再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作

3、范围内水与再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与CO2的平衡关系服的平衡关系服从亨利关系，操作温度为从亨利关系，操作温度为20oC，求，求1kg水在膨胀槽中最多能放出多水在膨胀槽中最多能放出多少少kg的的CO2气体？气体？吸收塔吸收塔膨胀槽膨胀槽解吸塔解吸塔解：吸收塔塔底气相中解：吸收塔塔底气相中CO2的分压（绝对压）的分压（绝对压）PapCO6661033.0%30101.01012 查查 25oC下，下，CO2在水中溶解的亨利系数在水中溶解的亨利系数MPaE21066.1 CO2在水中的饱和浓度在水中的饱和浓度(最大浓度最大浓度)002.01020.01066.11033.028622

4、 EpxCOCO膨胀槽内膨胀槽内CO2发生解吸发生解吸,解吸后解吸后,CO2在气、液相中的浓度是呈平衡的。在气、液相中的浓度是呈平衡的。解吸气的总压力（即膨胀槽中压力）为解吸气的总压力（即膨胀槽中压力）为PaPT333103.121103.1011020 25oC时水的饱和蒸气压时水的饱和蒸气压Papw3102.3 可见水蒸气的分压是很小的，一般来说，可以不考虑。可见水蒸气的分压是很小的，一般来说，可以不考虑。PapCO333101.118102.3103.1212 液相中的液相中的CO2浓度浓度583101.711066.1101.11822 EpxCOCO膨胀之前水中的膨胀之前水中的CO2

5、含量含量002.0002.01002.01111 xxXkg/kg0049.018144002.0m1 膨胀之后水中的膨胀之后水中的CO2含量含量0017.018144101.71m52 kgkgm/0032.00017.00049.0 例例3：扩散传质速率方程式的应用扩散传质速率方程式的应用-气相扩散系数的测定气相扩散系数的测定 在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止气层气层 z 扩散至管口被另一股气流扩散至管口被另一股气流 B 带走。紧贴液面上方组分带走。紧贴液面上方组分A的分的分压为液体压为液体A在一定温度下的饱和

6、蒸气压，管口处在一定温度下的饱和蒸气压，管口处A的分压可视为零。的分压可视为零。组分组分A的汽化使扩散距离的汽化使扩散距离 z 不断增加，记录时间不断增加，记录时间与与 z的关系。的关系。kszmm 0 10 9.34 20 24.9 30 46.7 40 74.8 50 109.0 60在在101.3kPa,48oC下，测定下，测定CCl4在空气中在空气中的扩散系数。的扩散系数。液体液体A气流气流Bz解：解：作拟定态处理，某时刻作拟定态处理，某时刻，扩散距离为，扩散距离为 z时的分子扩散速率时的分子扩散速率12lnBBAppzDRTPN 在在d时间内汽化的时间内汽化的CCl4量量=CCl4扩

7、散出管口的量扩散出管口的量ALAMAdzdAN ddzMNALA ddzMppzDRTPALBB 12ln 012ln220dppRTDPMzdzBBzzLA 12202ln2BBLAppRTDPMzz液体液体A气流气流Bz 12202ln2BBLAppRTDPMzz 在直角坐标上，以在直角坐标上，以 z2为纵坐标，为纵坐标，为横坐标，得直线的斜率为横坐标，得直线的斜率B，其，其中含扩散系数中含扩散系数 D smB231021.3 smppPMRTBDBBAL26121012.9ln12 2zky 小或小或 m小，气膜控制小，气膜控制 kx 小或小或 m大，液膜控制大，液膜控制 xyykmkK

8、 11mkkKyxx 111xykmk1mkkyx 11传质阻力的问题传质阻力的问题 221122112121212121lnlnmxymxymxymxyyyyyyyyyyyyNmOG 2211212121lnmxymxyxxmyyyy 2211212121lnmxymxyyyLGmyyyy 2211ln11mxymxyGLmNOG 平均推动力方法的另一种表达方式：平均推动力方法的另一种表达方式：当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时，当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时，y=mx例例1：吸收塔根据流程画操作线：吸收塔根据流程画操作线1y1x2y2x3x3y2xGLGL 3x2x1x3y2y1y

9、根据流程画操作线根据流程画操作线例例2：解吸塔根据流程画操作线：解吸塔根据流程画操作线GLGL211x2x3x1y03 y2y操作线在平衡线的下方因为操作线在平衡线的下方因为yyeL1xL212xL213x03 y1y2yGG例例1：吸收塔高（填料层高）的计算吸收塔高（填料层高）的计算 在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨-空气混合气中的氨，混空气混合气中的氨，混合气流量为合气流量为0.025kmol/s,混合气入塔含氨摩尔分数为混合气入塔含氨摩尔分数为0.02，出塔含氨，出塔含氨摩尔分数为摩尔分数为0.001。吸收塔操作时的总压为。吸收塔操作时的总压为101.

10、3kPa，温度为，温度为293k，在操作浓度范围内，氨水系统的平衡方程为在操作浓度范围内，氨水系统的平衡方程为y=1.2x，总传质系数，总传质系数Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔径为。若塔径为1m，实际液气比是最小液气比，实际液气比是最小液气比的的1.2倍，求所需塔高为多少？倍，求所需塔高为多少？解：解：14.102.102.0001.002.021212121min xmyyyxxyyGLe37.114.12.12.1min GLGL 0139.037.1001.002.0212121 GLyyLyyGxx填料层高度的计算：填料层高度的计算：OGyOGOGNaKGNHH mH

11、OG609.00522.014025.02 求求NOG方法方法1：3221122111093.1001.00139.02.102.0ln001.00139.02.102.0ln mxymxymxymxyym84.91093.1001.002.0321 mOGyyyN方法方法2：37.12.11 GLmA76.937.12.1001.002.037.12.11ln37.12.111 OGNmNHHOGOG0.684.9609.0 例例2：解吸塔设计型计算：解吸塔设计型计算用煤油从空气与苯蒸汽的混合气中吸收苯。所得吸收液在解吸塔中用煤油从空气与苯蒸汽的混合气中吸收苯。所得吸收液在解吸塔中用过热水蒸

12、汽进行解吸，待解吸的液体中含苯用过热水蒸汽进行解吸，待解吸的液体中含苯0.05（摩尔分率，下（摩尔分率，下同），要求解吸后液体中苯的浓度不超过同），要求解吸后液体中苯的浓度不超过0.005，在解吸操作条件，在解吸操作条件下，平衡关系为下，平衡关系为y=1.25x，塔内液体流量为，塔内液体流量为0.03kmol/(m2.s),填料的填料的体积传质系数为体积传质系数为Kya=0.01kmol/(m3.s)。过热蒸汽的用量为最小用量。过热蒸汽的用量为最小用量的的1.2 倍。试求倍。试求：（1）过热蒸汽的用量；（）过热蒸汽的用量；（2）所需填料层的高度）所需填料层的高度解：解：sm/kmol0259.

13、005.025.1005.005.02.103.0LG2.1LG)1(2min 0083.025.10521.005.0myxx111 0521.003.00259.0005.005.0LGxxyy2121 005.0myxx222 0065.0 xm m21yOLxOLOLxxxamKLNaKLNHH m6.16H 分析分析 HOG HOL NOG NOL 的关系：的关系：OLxyyOGHAGLmaKLaKGmmaKGH1 OLOLOGOGNHNHH OLOLOGOLNHNHA 1OLOGNNA 1OLOGHHA aKamKxy OLOLOGOGNHNHH 例例1：用纯溶剂对低浓度气体作逆流

14、吸收，可溶组分的回收率为：用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为，操作采用的液气比是最小液气比的操作采用的液气比是最小液气比的倍。物系平衡关系服从亨利定倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以律。试以、两个参数列出计算两个参数列出计算NOG的表达式。的表达式。02 x121yyy ),(fNOG 求求：解：解：mmyyyGL0121min mGLGL min11 GLmA AmxymxyAANOG111ln111222112)1(yy 11111ln111OGN综合例题综合例题例例2：1yAxBx2y3yAB水水用清水吸收混合气中的用清水吸收混合气中的SO2，气体经两塔后总的回收率为，气

15、体经两塔后总的回收率为0.91，两，两塔的用水量相等，且均为最小用水量的塔的用水量相等，且均为最小用水量的1.43倍，两塔的传质单元高倍，两塔的传质单元高度均为度均为1.2m。在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律，试求。在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律，试求两塔的塔高。两塔的塔高。解：解：91.0131 yyy 11309.091.01yyy 043.1043.1232121 myyymyyyGL232121yyyyyy 21212109.0yyyyyy 2121222109.0yyyyyy 123.0yy mmyyyGL7.043.103.043.1111 7.043.111 GLm

16、A33.27.043.113.017.043.111ln7.043.111110011ln111211 AyyAANOG33.27.043.1109.03.07.043.111ln7.043.111110011ln111322 AyyAANOG80.233.22.121 OGOGNHHH例例2：SmxymxySANaaab1lnln1 SmxymxySSNaaabOG1ln11AAANNOGln1 时时1AOGNN 时时1AOGNN 时时1 AOGNN HETP-分离作用等同于一块理论板的实际填料层的高度。分离作用等同于一块理论板的实际填料层的高度。TOGOGNHETPNHH 时时1 AOGT

17、NN HETPHOG 若应用板式塔进行吸收，根据塔板效率，由理论塔板数换算到实际若应用板式塔进行吸收，根据塔板效率，由理论塔板数换算到实际塔板数。塔板数。pTNNE 00ENNTp Np 为达到同样分离效果所需要的实际塔板数。为达到同样分离效果所需要的实际塔板数。理论塔板数理论塔板数N与传质单元数与传质单元数NOG之间的关之间的关系：系：吸收操作的调节吸收操作的调节调节的目的：增大吸收率调节的目的：增大吸收率 eyAyyKN 调节的方法：改变吸收剂的入口条件，包括：流量调节的方法：改变吸收剂的入口条件，包括：流量L、浓度、浓度x2、温度、温度t 三方面。三方面。（1）流量）流量L的调节的调节

18、21yNxLNkLAAx流量流量L的调节作用是有限的。的调节作用是有限的。情情形形。是是有有限限填填料料层层高高度度时时的的曲曲线线时时的的情情形形，是是填填料料层层高高度度折折线线ACHABD 1min21maxyyy 分析最大吸收率的问题分析最大吸收率的问题GLyyxx22 PEm tfE eyAyyKN （2）x2的调节的调节 AmNyxx2x2的调节主要受解吸过程的限制。的调节主要受解吸过程的限制。（3）温度）温度t的调节的调节)(12 xyNymtAm 温度温度t受到冷却器换热能力的限制受到冷却器换热能力的限制和冷却剂用量的限制。和冷却剂用量的限制。例例 1：气体处理量的变化对吸收操

19、作的影响：气体处理量的变化对吸收操作的影响 某吸收塔在某吸收塔在101.3kPa,293K下用清水逆流吸收丙酮下用清水逆流吸收丙酮-空气混合物中空气混合物中的丙酮，当操作液气比为的丙酮，当操作液气比为2.1时，丙酮回收率可达时，丙酮回收率可达95%。已知物系。已知物系在低含量下的平衡关系为在低含量下的平衡关系为y=1.18x,操作范围内总传质系数操作范围内总传质系数Kya近似近似与气体流率的与气体流率的0.8次方成正比。今气体流率增加次方成正比。今气体流率增加20%，而液量及气，而液量及气液进口浓度不变，试求：液进口浓度不变，试求：1、丙酮的回收率有何变化？、丙酮的回收率有何变化？2、单位时间

20、内被吸收的丙酮量增加多少？、单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？3、吸收塔的平均推动力有何变化？、吸收塔的平均推动力有何变化？解：解：原工况下：原工况下：95.0121 yyy 11205.01yyy 利用填料层高度不变这一特点。利用填料层高度不变这一特点。1112121452.01.205.0yyyGLyyxx 111111122112211187.005.0452.018.1ln05.0452.018.1lnyyyyyyymxymxymxymxyym aKGHyOG 1.5187.005.011121 yyyyyyNmOGOGOGOGOGNHNHH 新工况：新工况：aKGHyOG OGOGy

21、OGHHaKGH04.12.12.12.12.08.0 9.404.11.5 OGOGOGOGOGOGHHHNHN1.22.118.12.11.218.12.11 GLmGLmA 2221111ln111AmxymxyAANOG 1.22.118.11.22.118.11ln1.22.118.1119.421yy解之：解之：得得12076.0yy LyyGxx21212.1 1111528.01.2076.02.1yyyx 924.0076.0111 yyy 167.105.0076.02.111112121 yyyyyyGyyGmm 111111122112211188.0076.0528.

22、018.1ln076.0528.018.1lnyyyyyyymxymxymxymxyym 111111122112211187.005.0452.018.1ln05.0452.018.1lnyyyyyyymxymxymxymxyym 16.12.18.0 aKaKyy结论：气相传质控制时，适当增加气体的流量（增加设备的生产能力），尽管结论：气相传质控制时，适当增加气体的流量（增加设备的生产能力），尽管吸收率有所减小，但是吸收的绝对量增加（由于传质速率增加所致），有着实吸收率有所减小，但是吸收的绝对量增加（由于传质速率增加所致），有着实际意义。际意义。例例2：填料容积传质系数的计算：填料容积传质

23、系数的计算 在高度为在高度为6m的填料塔内用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。的填料塔内用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。在操作条件下相平衡常数为在操作条件下相平衡常数为0.5，L/G=0.8，回收率为，回收率为90%。现改。现改换另一种填料，装填高度仍为换另一种填料，装填高度仍为6m。在相同操作条件下，经测定回。在相同操作条件下，经测定回收率提高到收率提高到95%。试计算新填料的体积传质系数。试计算新填料的体积传质系数Kya是原填料体积是原填料体积传质系数的多少倍？传质系数的多少倍？解：解：1y 112y1.0y9.01y 0 x2 625.08.05.0A1 94.3NOG mHOG52

24、.194.36 112y05.0y95.01y 625.08.05.0A1 59.5NOG m07.159.56HOG 42.107.152.1)(aKaKaKGaKGHHyyyyOGOG例例3：第：第1类操作型问题的计算类操作型问题的计算某填料吸收塔用含溶质某填料吸收塔用含溶质x2=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用的的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用的液气比为液气比为3，入塔气体中可溶组分的摩尔分率，入塔气体中可溶组分的摩尔分率y1=0.01，回收率为，回收率为90%。已知操。已知操作条件下物系的相平衡关系为作条件下物系的相平衡关系为y=2x 。现因解吸操作不良，使吸收

25、剂入塔的浓度。现因解吸操作不良，使吸收剂入塔的浓度x2升到了升到了0.00035 ,试求：试求：（1）回收率变为多少？（）回收率变为多少？（2）塔底流出液的浓度）塔底流出液的浓度x1变变为多少？为多少？OGOGOGOGNHNHH 解：解：填料不变，气相流率、液相流率不变，填料不变，气相流率、液相流率不变，HOG不变，所以不变，所以NOG不变，即不变，即OGOGNN 38.5320002.02)9.01(02.00002.0201.0321ln3211111ln1112221 AmxymxyAANOG38.53200035.0200035.0201.0321ln3211111ln11122221

26、 yAmxymxyAANNOGOG0013.02 y87.0 物料衡算物料衡算00325.030013.001.000035.0)()(21212121 GLyyxxxxLyyG005.03)9.01(01.001.0002.02121 GLyyxx)(122 xyNyxxHAm 不不变变：例例4：操作型问题的计算：操作型问题的计算 在在15oC、101.3kPa下用下用大量的硫酸大量的硫酸逆流吸收空气中的水汽。入塔空气中含水逆流吸收空气中的水汽。入塔空气中含水汽的摩尔分数为汽的摩尔分数为0.0145，硫酸进、出塔的浓度（摩尔，硫酸进、出塔的浓度（摩尔%）均为）均为80%，这种浓度，这种浓度的

27、硫酸溶液液面上所产生的平衡水汽的摩尔分数为的硫酸溶液液面上所产生的平衡水汽的摩尔分数为ye=1.0510-4 。已知该塔的。已知该塔的容积传质系数容积传质系数Kya与气相流量的与气相流量的0.8次方成正比次方成正比。空气通过该塔被干燥至含水汽摩。空气通过该塔被干燥至含水汽摩尔分数尔分数0.000322 。现将空气的流量增加一倍，则出塔空气中的水汽含量变为多。现将空气的流量增加一倍，则出塔空气中的水汽含量变为多少？少？OGOGOGOGNHNHH 解：解：原工况原工况0145.01 y求出求出19.4lnln22212221 eeOGyyyymxymxyN000322.02 y20.021 xx4

28、211005.1 eeyyGL01 GLmA AmxymxyAANOG111ln1112221新工况新工况GG2 OGyyOGHaKGaKGH2.08.0222)(65.3 OGOGOGOGHHNN65.3ln2221 eeOGyyyyN000479.02 y000322.02 y实际吸收水汽量的变化实际吸收水汽量的变化98.1000322.00145.0)000479.00145.0(2)()(22121 yyGyyG结论：气相传质控制时，适当增加气体的流量（增加设备的生产能力），尽管结论：气相传质控制时，适当增加气体的流量（增加设备的生产能力），尽管吸收率有所减小，但是吸收的绝对量增加（由

29、于传质速率增加所致），有着实吸收率有所减小，但是吸收的绝对量增加（由于传质速率增加所致），有着实际意义。际意义。例例5：第：第2类操作型问题的计算类操作型问题的计算 在填料层高为在填料层高为 6m 的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸气。混合气的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸气。混合气流速为流速为200kmol/(m2 h),其初始苯体积含量为其初始苯体积含量为2%，入口洗油中不含，入口洗油中不含苯，流量为苯，流量为40kmol/(m2 h)。操作条件下相平衡关系为。操作条件下相平衡关系为y=0.13x，体，体积传质系数积传质系数 Kya 近似与液量无关，值为近似与液量无关，值为 0.05 kmol/(m

30、3.s)。若希望。若希望苯的吸收率不低于苯的吸收率不低于95%，问：，问：（1）能否满足要求？）能否满足要求？（2）若保证回收率达到）若保证回收率达到95%，所需洗油量为多少？，所需洗油量为多少？（3）若因故洗油中苯的初始含量变为）若因故洗油中苯的初始含量变为 2.5%（摩尔（摩尔%），仍保证回收率达到），仍保证回收率达到95%，则所需洗油量变为多少？，则所需洗油量变为多少？解解：（1）需要需要实际实际对比对比hh,02.0 by0 ax95.0 001.01 bayy 095.0 ababyyGLxxmaKGHyOG11.105.03600200 mhmyyyHhmabOG65.6 实实际际

31、需需要要axbxayby（2）增加）增加LmaKGHyOG11.105.03600200 不变不变在塔内在塔内 H=6m,达到达到 95%回收率所需的传质单元数回收率所需的传质单元数4.511.16 OGN SSS001.002.01ln114.5试差迭代解得：试差迭代解得：603.0 S)/(1.43603.020013.02hmkmolSmGL （3）均均不不变变OGOGNHH,0 axaaabmxymxy bayy 1025.0 xa SmxymxyS1lnS11N2221OG则则S减小减小,由由S计算出计算出L（L将增加）。将增加）。不变时，不变时，OGN例例6：一填料塔，内装二段填料

32、，每段的高度均为：一填料塔，内装二段填料，每段的高度均为 5.5m ,处理二股处理二股溶质浓度不同的混合气体，其摩尔流率皆为溶质浓度不同的混合气体，其摩尔流率皆为 0.02kmol/(m2.s)，初，初始浓度分别为始浓度分别为5%和和 1%(v%)，吸收剂不含溶质，其摩尔流速为，吸收剂不含溶质，其摩尔流速为 0.04kmol/(m2.S)。已知操作条件下相平衡关系为。已知操作条件下相平衡关系为 y=0.8x，吸收过，吸收过程的程的 Kya=0.32G0.7 kmol/(m3.s)，（，（G 的单位为的单位为 kmol/(m2.s)）。若）。若要求出塔气体浓度小于要求出塔气体浓度小于0.1%,问

33、：（问：（1）较稀的气体由塔中部（二）较稀的气体由塔中部（二段填料中间）进入，能否满足要求？（段填料中间）进入，能否满足要求？（2）若二股气体事先混合后）若二股气体事先混合后，再由塔底进入塔内，则结果又如何？，再由塔底进入塔内，则结果又如何？0 axcxbx%5,11 byGay%1212 byGGdycy段段2段段1解：解：先设能够满足分离要求，气体出口浓先设能够满足分离要求，气体出口浓度度 ya=0.001自塔自塔2段计算起，仍根据填料层高度段计算起，仍根据填料层高度是否够用为判断依据。是否够用为判断依据。0 axcxbx%5,11 byGay%1212 byGGdycy段段2段段1222

34、1122dbdbcyyGGyGyGy 8.004.004.08.0212 LGGmS )/(0336.032.037.0212smkmolGGaKy maKGGHyOG19.12212 62.419.15.5222 OGOGHHN 22221ln11SmxymxySSNaaacOG0 axcxbx%5,11 byGay%1212 byGGdycy段段2段段1 22221ln11SmxymxySSNaaacOG 8.00001.008.01ln8.01162.4cy0086.0 cy 001.00086.004.0004.0 cx acacyyGGxxL 210076.0 cx塔的塔的 1段段2

35、221122dbdbcyyGGyGyGy 0072.001.00086.0222 bcdyyy0072.001.00086.0222 bcdyyy0 axcxbx%5,11 byGay%1212 byGGdycy段段2段段10076.0 cx dbcbyyGxxL 11 0072.005.002.00076.004.0 bx029.0 bx 29.500809.00072.005.0111 mdbOGyyyN mGGaKGHyOG966.032.0)(7.011111 mmNHHOGOG5.511.529.5966.0111 需需要要塔顶出口浓度可以达到塔顶出口浓度可以达到001.0ay（2）

36、若二股气体事先混合好由塔底进入）若二股气体事先混合好由塔底进入03.0221212211 bbbbbyyGGyGyGy mGGGGHOG19.132.07.02121 029.0001.003.004.004.00 ababyyLGxx57.900303.0001.003.0 mabOGyyyN mmH115.55.54.1157.919.1 需需要要即，塔顶气体出口浓度即，塔顶气体出口浓度001.0ay结论：组成不同的物料之间的混合对吸收是不利的。结论：组成不同的物料之间的混合对吸收是不利的。在实际生产中，采取塔中间某处进料时，应使得进料处的塔内气体在实际生产中，采取塔中间某处进料时，应使得

37、进料处的塔内气体组成等于此股气体的组成。这样分离效果最好，或达到预定分离要组成等于此股气体的组成。这样分离效果最好，或达到预定分离要求，所需的填料层高度最小。求，所需的填料层高度最小。0 axbx%5,11 byGay%1212 byGG段段2段段1 例例1：一填料吸收塔吸收某低浓度混合气体中可溶组分，现因故：一填料吸收塔吸收某低浓度混合气体中可溶组分，现因故x2升高了，保持其他操作条件不变，则升高了，保持其他操作条件不变，则y2 x1将如何变化？将如何变化？采用近似分析法：采用近似分析法：12yy 因因为为 12121GyyyGxxL 所所以以2x1x不不变变1,yGL2y例例2：在一填料塔

38、中用清水吸收空气：在一填料塔中用清水吸收空气-氨混合气中的低浓度氨，若氨混合气中的低浓度氨，若L加大，其余操作条件不变，则加大，其余操作条件不变，则 y2 x1 将如何变化？将如何变化？采用近似分析法：采用近似分析法：12yy 因因为为 12121GyyyGxxL 所所以以L不不变变12,yxG1x2y定性分析题定性分析题例例3：在一填料塔中处理低浓度气体混合物，若：在一填料塔中处理低浓度气体混合物，若G加大，其余操作条加大，其余操作条件不变，则件不变，则 y2 x1 将如何变化？将如何变化？采用近似分析法：采用近似分析法：21yy 因为因为 12121GyyyGxxL 所所以以G不不变变12

39、,yxL1x2y GLmmxymxyGLmGLmNOG22211ln11aKGHyOG GLm2221mxymxy 例例4：在一填料塔中处理低浓度气体混合物，若：在一填料塔中处理低浓度气体混合物，若G加大，但要求吸收加大，但要求吸收率不下降，有人说只要按比例增大率不下降，有人说只要按比例增大L（即保持（即保持L/G不变）就能达到不变）就能达到目的，这是否可行？目的，这是否可行？解：解：3.02.0GaKGHyOG OGOGHHN 不不变变S2221mxymxy 2y GLmmxymxyGLmGLmNOG22211ln11例例5：解吸填料塔操作中，如液体进口浓度：解吸填料塔操作中，如液体进口浓度

40、 x1 增加，而其余操作增加，而其余操作条件不变，假设气液均在低浓区，试分析条件不变，假设气液均在低浓区，试分析 气液出口组成气液出口组成 y1 x2 的变的变化情况。化情况。解吸塔解吸塔1,xL1y2,yG2x采用近似分析法：采用近似分析法：12xx 因为因为 122121xGLyxxGLyy 所所以以1x不不变变2,yGL1y再分析再分析 x2 AmyxmyxAANOL22211ln11例例6：吸收塔吸收塔解吸塔解吸塔11,byG1aybxbxaxax22,byG2ay1by均不变均不变2222111,byLGPTGPT采用近似分析法：采用近似分析法：分分离离能能力力不不变变均均不不变变2

41、1,HH1bybx2ayax1ay解吸：解吸：AmyxmyxAANOL22211ln11 AmxymxyAANOL11211ln11吸收：吸收：AmxymxyAANOG111ln1112221 AmxymxyAANOL111ln112221mOLxxxN 21myxx111 myxx222 OGOLNAN1 OLOLNHH 对比易对比易混淆的混淆的公式：公式：例：填料塔塔径和压降的计算：用水洗涤混合气中的例：填料塔塔径和压降的计算：用水洗涤混合气中的SO2。需要处理的气体量为。需要处理的气体量为1000m3/h，实际用水量为，实际用水量为27155lg/h。已知气体的密度。已知气体的密度G=1

42、.34kg/m3，液相密度，液相密度与水相同，与水相同，L=1000kg/m3。操作压强为。操作压强为101.325kPa，温度为，温度为20oC，试求填料，试求填料（乱堆填料）吸收塔的塔径。（乱堆填料）吸收塔的塔径。027.022.0 fLGLug 742.0100034.11340271552121 LGVL 解：解：（1）计算泛点气速）计算泛点气速hkgV/1340100034.1 265查查图图4505.22525 乱堆拉西环填料，乱堆拉西环填料，选用选用mmmmmmsmPaCLo 120 的的粘粘度度，液液相相粘粘度度取取同同温温度度下下水水1 L 水水smguLGLf/66.002

43、7.02.0 （2）计算塔径）计算塔径smuuf/528.066.08.0%80 muVDsT818.04 根据压力容器公称直径标准，圆整为根据压力容器公称直径标准，圆整为DT=0.8m(Lw)min=0.08 m3/(m.h)填料的比表面积填料的比表面积at=190 )/(2.1519008.023minminhmmaLLtw 21 LGVL 22.0ugLGL 泛泛点点线线PaLPf500 PaLPf1500 操作条件下，塔内实际的喷淋密度为操作条件下，塔内实际的喷淋密度为min23205.54427155LhmmDLTL ，可可以以避避免免壁壁流流现现象象。203225800 dDT（3

44、）改选其他填料再计算塔径）改选其他填料再计算塔径1305.45050 ，的的瓷瓷质质乱乱堆堆鲍鲍尔尔环环填填料料如如果果改改选选027.022.0 fLGLug 742.0100034.11340271552121 LGVL 265查查图图smuuff/23.113045066.0 smuuf/984.023.18.0%80 muVDsT6.04 应权衡塔体费用和填料费用，使总费用最少。应权衡塔体费用和填料费用，使总费用最少。（4）压降计算）压降计算742.0100034.11340271552121 LGVL 应用拉西环时：应用拉西环时：017.022.0 ugLGL 265查查图图mPaL

45、Pf400 应用鲍尔环时：应用鲍尔环时：0172.022.0 ugLGL 265查查图图mPaLPf400 填料塔填料塔(packed tower)packed tower)与板式塔与板式塔(tray tower)的比较：的比较：1、填料塔操作范围小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感。填料塔操作范围小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感。2、填料塔不宜处理易聚合或含有固体悬浮物的物料。填料塔不宜处理易聚合或含有固体悬浮物的物料。3、当气液接触过程中需要换热时；或需要有侧线出料、进料时，当气液接触过程中需要换热时；或需要有侧线出料、进料时，不宜采用填料塔。不宜采用填料塔。4、乱堆填料塔直径一般认为

46、不宜超过乱堆填料塔直径一般认为不宜超过1.5m ，而板式塔直径一般不，而板式塔直径一般不 小于小于0.6m 。5、板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小。板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小。6、填料塔造价便宜。填料塔造价便宜。7、填料对泡沫填料对泡沫(froth)有限制和破碎的作用，对易起泡物系填料塔有限制和破碎的作用，对易起泡物系填料塔 更适合更适合8、对腐蚀性物系，填料塔更适合。对腐蚀性物系，填料塔更适合。9、对热敏性物系，填料塔更适合，因塔内滞液量比板式塔少。对热敏性物系，填料塔更适合，因塔内滞液量比板式塔少。10、填料塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为适宜。填料塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为适宜。