第4章-气体吸收

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1、吸收与解吸吸收与解吸了解了解掌握掌握自学自学掌握掌握 吸收剂吸收剂:吸收操作中加入的液体溶剂吸收操作中加入的液体溶剂;吸收质吸收质:能被吸收剂吸收的组分能被吸收剂吸收的组分 吸收液吸收液:吸收了吸收质的液体溶剂吸收了吸收质的液体溶剂;尾气尾气:被吸收剂处理后的气体被吸收剂处理后的气体.单组分吸收单组分吸收多组分吸收多组分吸收等温吸收等温吸收非等温吸收非等温吸收物理吸收物理吸收化学吸收化学吸收可逆化学吸收可逆化学吸收不可逆化学吸收不可逆化学吸收e.g.乙醇胺溶液吸收乙醇胺溶液吸收CO2e.g.NaOH溶液吸收溶液吸收CO2；硫酸吸收氨气生成硫酸氨硫酸吸收氨气生成硫酸氨吸收应用吸收应用盐盐酸酸 O

2、HHCl2浓硫酸浓硫酸稀硫酸稀硫酸3SO福福尔尔马马林林甲甲醛醛 OH2 物理吸收的热力学基础是气体混合物中的物理吸收的热力学基础是气体混合物中的各个组分在某液体吸收剂中的溶解度不同，各个组分在某液体吸收剂中的溶解度不同，根据根据溶解度差异溶解度差异实现分离。实现分离。吸收吸收推动力推动力是气相中溶质的是气相中溶质的实际分压实际分压与溶与溶液中溶质的液中溶质的平衡蒸汽压力之差平衡蒸汽压力之差。吸收原理吸收原理 吸收过程气液平衡关系：吸收过程气液平衡关系：物理吸收：相平衡物理吸收：相平衡亨利定律亨利定律 化学吸收：相平衡化学吸收：相平衡亨利定律；亨利定律；化学平衡化学平衡化学平衡关系式化学平衡关

3、系式（1 1）物理吸收的气液相平衡关系）物理吸收的气液相平衡关系（1 1）物理吸收的气液相平衡关系）物理吸收的气液相平衡关系1)低压下（低压下（low pressure）气体在液体中的溶解度用气体在液体中的溶解度用Henry定律表示：定律表示：或或 溶质在液相中的溶解度（摩尔分数）溶质在液相中的溶解度（摩尔分数）溶质在气相中的分压溶质在气相中的分压 Henry系数，由系数，由溶质和溶剂的性质及温度决定。溶质和溶剂的性质及温度决定。Hpx/22 22Hxp 2x2pHPHm mxy 亨利定律的其它形式亨利定律的其它形式 （2 2）、）、T T、p p对对 H H、m m 的影响。的影响。TH m

4、 TH m 溶解度溶解度PH m PH m 溶解度溶解度 在吸收过程中，在吸收过程中，低温、高压有利于气体的吸收低温、高压有利于气体的吸收 高温、低压有利于气体的解吸高温、低压有利于气体的解吸溶质气体的分压为常压溶质气体的分压为常压 难溶气体或低浓度的易溶气体难溶气体或低浓度的易溶气体 化学平衡时，未反应的溶质化学平衡时，未反应的溶质（稀溶液）（稀溶液）(3)Henry定律适用范围：定律适用范围：2)高压下（高压下（high pressure）：克利切夫斯基公式）：克利切夫斯基公式 达平衡时：达平衡时：是温度、压力和组成的函数，是温度、压力和组成的函数，在在T T一定的条件下，对一定的条件下，

5、对 进行全微分进行全微分：（1）第一项变形，再由热力学定律可得：第一项变形，再由热力学定律可得：溶质在溶液中的偏摩尔体积，假定是常数溶质在溶液中的偏摩尔体积，假定是常数。22xHfp GLff22 Lf2Lf2222222dxxfdppffdPTLxTLL,RTVfpffpfLLxTLLxTL2222222ln,LV2HpHp不但与溶剂和溶质的性质、系统温度不但与溶剂和溶质的性质、系统温度有关，而且与有关，而且与系统的总压系统的总压有关。有关。第二项：第二项：将上两式代入（将上两式代入（1 1）得）得：整理可得：整理可得：（T一定）一定）从纯溶剂蒸汽压从纯溶剂蒸汽压 （即（即 ）到总压到总压

6、积分上式：积分上式：溶质溶质在在 条件下的条件下的HenryHenry系数系数。2222xfHxfLpPTL,222222dxxfdpRTVffdLLLL dpRTVxfdLL222 lnsp102xp)(lnlnsLGppRTVHxf1222 spTGxfH122,H222222dxxfdppffdPTLxTLL,spT1,RTVpHxfLG222lnln令：令：RTVpHHLs21lnln（T一定）一定）H p=0，即低压下的即低压下的HenryHenry系数。系数。整理可得：整理可得：)(lnlnsLGppRTVHxf1222 Henry系数随温度的变化可通过半经验关系式求：系数随温度的

7、变化可通过半经验关系式求：手册中大部分给出的是手册中大部分给出的是298.15K，101.3kPa下测定下测定的的Henry系数，其他温度下的系数，其他温度下的Henry系数可通过系数可通过下式求：下式求：H0 298.15K下的下的Henry系数。系数。TcTbaH/lglg )/()/ln()/()/ln(110000 TTCTTBTTAHHTcTbaH/lglg )/()/ln()/()/ln(110000 TTCTTBTTAHH（2 2）有化学效应的气体溶解度）有化学效应的气体溶解度假定有这样一个化学吸收过程：假定有这样一个化学吸收过程：假定是理想溶液：假定是理想溶液：当相平衡关系服从

8、当相平衡关系服从Henry定律时，定律时，aAmM +nNHAaA +bB KabBaAnNmMaccccK AAAcHp abBanNmMAAcKccHp/1 由于产物的生成消耗了一定量的溶质由于产物的生成消耗了一定量的溶质A A，所以相同压力下，所以相同压力下，有化学反应的溶质溶解度必定大于物理溶解时的溶解度。有化学反应的溶质溶解度必定大于物理溶解时的溶解度。吸收流程可分为两类：吸收流程可分为两类：（I）吸收质不需解吸，）吸收质不需解吸，吸收剂不需吸收剂不需再生和循环；再生和循环；（II）吸收质需要解吸，）吸收质需要解吸，吸收剂需要吸收剂需要再生和循环。再生和循环。（1 1）吸收和解吸流程

9、）吸收和解吸流程4.24.2吸收与解吸过程吸收与解吸过程（I I）无解吸的吸收塔）无解吸的吸收塔12.N尾气尾气V1吸收剂吸收剂L0原料气原料气VN+1吸收液吸收液LN（I I）无解吸的吸收塔）无解吸的吸收塔带吸收剂再循环的带吸收剂再循环的吸收流程吸收流程适用于：适用于：（1 1）对于制取）对于制取液态产品液态产品的吸收的吸收操作，为获得较高含量的液态产操作，为获得较高含量的液态产品，采用吸收液部分再循环操作。品，采用吸收液部分再循环操作。（I I）无解吸的吸收塔）无解吸的吸收塔适用于：适用于：（2 2）热效应显著的吸收过程，）热效应显著的吸收过程，部分吸收液再循环可降低吸收塔部分吸收液再循环

10、可降低吸收塔内温度，当内温度，当平衡关系变化的幅度平衡关系变化的幅度比操作关系变化幅度大时比操作关系变化幅度大时，吸收，吸收液的循环不但不减少反而可能提液的循环不但不减少反而可能提高传质平均推动力，有利于吸收高传质平均推动力，有利于吸收操作。操作。（I I）无解吸的吸收塔）无解吸的吸收塔适用于：适用于：（3 3）对于按物料衡算估算所需）对于按物料衡算估算所需吸收剂用量过少，不能满足最小吸收剂用量过少，不能满足最小液体喷淋密度要求的情况，部分液体喷淋密度要求的情况，部分吸收液再循环尽管会使吸收液再循环尽管会使传质推动传质推动力有所降低力有所降低，但可由传质系数的，但可由传质系数的显著增大而得以补

11、偿。显著增大而得以补偿。（I I）无解吸的吸收塔）无解吸的吸收塔 当原料气处理量当原料气处理量较大较大，溶质组分含量较低或溶解溶质组分含量较低或溶解度较低或要求完全吸收时度较低或要求完全吸收时，常采用多塔吸收流程。，常采用多塔吸收流程。吹扫气吹扫气（水蒸汽或惰性气体）（水蒸汽或惰性气体）吸吸收收塔塔解解吸吸塔塔原料气原料气补充吸收剂补充吸收剂（II）吸收）吸收解吸的双塔流程解吸的双塔流程 An absorber is frequently coupled with strippers to permit regeneration(or recovery)and recycling of the

12、 absorbent.NaNa的指定：的指定：操作型计算：操作型计算：指定指定 N，要求计算要求计算吸收剂量吸收剂量、塔顶尾、塔顶尾气量和组成、塔底吸收液量和组成。气量和组成、塔底吸收液量和组成。据设计变量的原则可知据设计变量的原则可知:吸收塔和解吸塔中可吸收塔和解吸塔中可调调设计变量设计变量Na=1,因此，只能规定一个关键组分。因此，只能规定一个关键组分。与与多组分精馏塔不同多组分精馏塔不同设计型计算：设计型计算：指定指定 一个关键组分分离要求一个关键组分分离要求，要求，要求计算计算所需的理论板数所需的理论板数、塔顶尾气量和组成、塔底吸塔顶尾气量和组成、塔底吸收液量和组成收液量和组成。二、传

13、质过程二、传质过程 精馏过程：精馏过程：吸收过程：吸收过程：顶顶釜釜不能视为恒摩尔流不能视为恒摩尔流（图（图4 44 a 4 a）双双相传质过程相传质过程单单相传质过程相传质过程三、吸收塔内组分分布三、吸收塔内组分分布分布曲线分布曲线(图图4 44c4c、d)d)：从物系从物系挥发度看：挥发度看：顶顶底底 C C1 1、C C2 2最大，进塔几乎不被吸收，塔顶稍有变化。最大，进塔几乎不被吸收，塔顶稍有变化。C C5 5、C C4 4最小，进塔立即吸收，上部几乎不变。最小，进塔立即吸收，上部几乎不变。C C3 3适中适中 ，上段吸收快，在塔某板出现，上段吸收快，在塔某板出现最大值最大值。4 4）

14、热效应（吸收塔内温度分布）热效应（吸收塔内温度分布）吸收吸收放热放热使液体温度升高，相平衡使液体温度升高，相平衡常数（常数（K=f（T，P，x）增大，过程）增大，过程的的推动力减小推动力减小；吸收放热使气体和液体产生温差，吸收放热使气体和液体产生温差，在相间传质的同时发生相间传热。在相间传质的同时发生相间传热。p由于吸收过程热效应的影响，吸收塔内温度分由于吸收过程热效应的影响，吸收塔内温度分布变得复杂。布变得复杂。吸收过程中的热效应包括：吸收过程中的热效应包括：a)溶质的吸收热：冷凝潜热、混合热、化学溶质的吸收热：冷凝潜热、混合热、化学吸收中的反应热吸收中的反应热-放热过程放热过程c)气液两相

15、互相接触而直接传热气液两相互相接触而直接传热b)溶剂部分气化的汽化潜热溶剂部分气化的汽化潜热d)流体体系与环境之间传热流体体系与环境之间传热使液相温度提高。使液相温度提高。气、液两相温差减小。气、液两相温差减小。使液相温度降低。使液相温度降低。一般情况，由于吸收是放热过程，溶质从一般情况，由于吸收是放热过程，溶质从气相传入液相的相变释放吸收热，该热量气相传入液相的相变释放吸收热，该热量用于增加液体的显热，因而导致用于增加液体的显热，因而导致温度由塔温度由塔顶到塔底是增高的顶到塔底是增高的。但也有例外。但也有例外。LpMcL,-液相物流的热容量液相物流的热容量VpMcG,-气相物流的热容量气相物

16、流的热容量 吸收放热在液体和气体中的最终分配很大吸收放热在液体和气体中的最终分配很大程度上取决于两股物流程度上取决于两股物流热容量热容量。1.1.如果在塔顶如果在塔顶明显明显大于大于 上升气体热量传上升气体热量传给吸收剂，吸收放出给吸收剂，吸收放出热量全部由热量全部由L LM M带走，带走，尾气出口温度与进塔尾气出口温度与进塔吸收剂温度相近，在吸收剂温度相近，在塔釜温度分布出现塔釜温度分布出现极极大值大值。5.2/,VpMLpMcGcL 2.G2.GM MC Cp,Vp,V明显大于明显大于L LM MC Cp,Lp,L 吸收剂沿塔下流时，吸收剂沿塔下流时，被气体冷却，塔釜处被气体冷却，塔釜处吸

17、收吸收液在接近于原料气温度的液在接近于原料气温度的条件下出塔。条件下出塔。吸收所释放的吸收所释放的全部热量全部热量以尾气显热的形式带出。以尾气显热的形式带出。2.0/,VpMLpMcGcL 尾气和吸收液温度超过其尾气和吸收液温度超过其进口进口温度温度。热量在液体和气体间的分配取热量在液体和气体间的分配取决于塔内不同位置因吸收而放决于塔内不同位置因吸收而放热的情况。热的情况。Case 3.气相热容量与液相热容量相近，且热效应明显气相热容量与液相热容量相近，且热效应明显LpMcL,VpMcG,12.N尾气尾气V1吸收剂吸收剂L0原料气原料气VN+1吸收液吸收液LN1.若吸收剂若吸收剂挥发性明显挥发

18、性明显，在塔釜几块板上部分汽，在塔釜几块板上部分汽化，使该汽化的吸收剂与进料气中吸收剂的含量化，使该汽化的吸收剂与进料气中吸收剂的含量趋于平衡。趋于平衡。于是有一个相反作用：于是有一个相反作用：吸收放出热量吸收放出热量加热液体加热液体吸收剂汽化吸收剂汽化冷却液体冷却液体 塔中部出现温度塔中部出现温度极大值极大值2.溶解热的影响溶解热的影响 溶解热大，温度变化大，对吸收率影响大溶解热大，温度变化大，对吸收率影响大 a、温度升高，相平衡常数大，、温度升高，相平衡常数大，吸收推动力小吸收推动力小。b、由于吸收过程要放热，使汽液温差大，除发、由于吸收过程要放热，使汽液温差大，除发生传热过程外，还有生传

19、热过程外，还有传质过程传质过程发生。发生。复杂性大复杂性大热效应的处理方式：热效应的处理方式：（1 1）热效应忽略不计）热效应忽略不计 当当溶质浓度低、液气比大、溶解量小时溶质浓度低、液气比大、溶解量小时，可视，可视为为等温吸收等温吸收，以吸收剂进塔温度作为全塔温度。，以吸收剂进塔温度作为全塔温度。（2 2）仅考虑吸收热）仅考虑吸收热 当液气比较大时，可视为简单当液气比较大时，可视为简单绝热吸收绝热吸收，全部，全部吸收热用于增加提高溶液的显热，提高溶液的温吸收热用于增加提高溶液的显热，提高溶液的温度。度。热效应的处理方式：热效应的处理方式：（3 3）热效应不可忽略）热效应不可忽略 吸收量大、液

20、气比不是很大时，吸收量大、液气比不是很大时，四项热效应四项热效应均均应考虑。特别注意塔内出现的热点。应考虑。特别注意塔内出现的热点。热效应较大时可采取的措施：热效应较大时可采取的措施：（1 1）冷却）冷却 设置冷却器，降低操作温度，改善吸收平衡关系。设置冷却器，降低操作温度，改善吸收平衡关系。（2 2）提高液气比）提高液气比 提高液气比，改善操作关系，弥补由于温升而对提高液气比，改善操作关系，弥补由于温升而对吸收平衡造成的不利影响。吸收平衡造成的不利影响。（3 3）降低原料气进塔温度）降低原料气进塔温度 减缓塔底部温度的升高。减缓塔底部温度的升高。Summary吸收塔内流量、温度及组成分析吸收

21、塔内流量、温度及组成分析p总流量：总流量：单向传质，单调变化单向传质，单调变化 塔顶塔顶 塔底，总流量塔底，总流量 p吸收剂温度：吸收剂温度：吸收属于放热反应吸收属于放热反应 一般而言，塔顶一般而言，塔顶 塔底，塔底，T T p组成：组成：不同组分在不同塔段的吸收程度不同不同组分在不同塔段的吸收程度不同 关键组分：全塔范围内均有吸收。关键组分：全塔范围内均有吸收。轻组分：靠近塔顶的几级被吸收（难溶）。轻组分：靠近塔顶的几级被吸收（难溶）。重组分：主要在塔底附近吸收（易溶）。重组分：主要在塔底附近吸收（易溶）。Summary多组分吸收的特点：多组分吸收的特点：只能规定一个组分的吸收率只能规定一个

22、组分的吸收率不能按恒摩尔流处理不能按恒摩尔流处理温度分布复杂温度分布复杂至少有两股进料至少有两股进料4.3 多组分吸收和解吸的简捷计算法多组分吸收和解吸的简捷计算法Approximate Methods for Multicomponent Absorption and Desorption 吸收量不大吸收量不大吸收量较大吸收量较大（1 1）热效应引起的）热效应引起的温度变化不能忽略温度变化不能忽略，要得到精确解，必须用严格计算要得到精确解，必须用严格计算（2 2）气液相流率也不能看作恒定。）气液相流率也不能看作恒定。假设假设（1 1）等温过程等温过程 （2 2）气相和液相流率恒定）气相和液相

23、流率恒定，计算大为简化。计算大为简化。Y1Y2X2X11234567图解梯级法求理论板层数图解梯级法求理论板层数简捷计算主要应用场合：简捷计算主要应用场合：（1）设计的初始阶段，为严格计算提供初值；）设计的初始阶段，为严格计算提供初值；（2）对操作进行粗略分析。）对操作进行粗略分析。简捷计算法的常见类型：简捷计算法的常见类型：（1）平均吸收因子法（掌握）平均吸收因子法（掌握）（2）平均有效吸收因子法（了解）平均有效吸收因子法（了解）（3）蒸出（解吸）因子法（了解）蒸出（解吸）因子法（了解）重点介绍并掌握平均吸收因子法重点介绍并掌握平均吸收因子法用用A、S表示平衡关系：表示平衡关系：SlvAvl

24、LlKVvxKyiii平衡时：平衡时：2.HortonFrankli 方程方程 （哈顿（哈顿富兰克林）富兰克林）12n1 nn+1N-1 N尾气尾气V 1吸收剂吸收剂L0原料气原料气VN+1吸收液吸收液LNn 板物料衡算：板物料衡算：)154(11nnnnvvll)174(1111nnnnnAvAvvAvl 用（用（417）表示各组分在各板汽相量；）表示各组分在各板汽相量；11110210021 AlvAvAvvn时：时：当当11111212101213121021321132 AAAAlAvAvAAAlvAvAvAvv）（时：时：当当2 n)174(1111nnnnnAvAvv1122101

25、312 AAAlAvAv）（整理得：整理得：同理，同理，n=3时时1133232102142213 AAAAAAlAAvAAAv）（整理得：整理得：n=4时时）（）（214132210121111132121 NANAAANAAAlNAAANNANAAANAAANvv依次类推；依次类推；n=N时时）（）（）：）：去去在全塔物料衡算（为消在全塔物料衡算（为消224011110NNNNNNNNNAlvvvvAlvvllvi）（）后整理：）后整理：（）（111224214322143321032213221111 NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAAA

26、AAvvv方程方程FranklinHorton）（234 讨论（讨论（423）：）：1.计算吸收率的普遍式；计算吸收率的普遍式；2.式中式中K=f（T、P、组成），而组成不知。、组成），而组成不知。计算难计算难3.采用如下简化形式作简捷计算。采用如下简化形式作简捷计算。关联了关联了吸收率、吸吸收率、吸收因子和理论板数收因子和理论板数1.1.平均吸收因子法平均吸收因子法）代入（代入（假设：假设：，均，均234321iiiiAAAA)1)(1(1110 NNNAAAAvl）（1112110121111 AAAAAAAAvlAAAAAAAvvvNNNNNNNNNNN11 AAAN111 AANHor

27、ton-FranklinHorton-Franklin方程可简化为：方程可简化为：1110111NNNNAAAvvvv（4-24）分子分子(vN+1-v1)表示气体中某组分通过吸收塔后被吸收的量表示气体中某组分通过吸收塔后被吸收的量；分母分母(vN+1-v0)表示表示根据平衡关系计算的最大可能吸收量根据平衡关系计算的最大可能吸收量。相对吸收率相对吸收率 当吸收剂中不含溶质时，相对吸收率等于吸收率。当吸收剂中不含溶质时，相对吸收率等于吸收率。表达了表达了相对吸收率、平均吸收因子和理论板数相对吸收率、平均吸收因子和理论板数之间的关系。之间的关系。吸收因子（或解吸因子）吸收因子（或解吸因子）（图（图

28、84 关系关系）作图；）作图；以（以（244 NA 111NNAAANOTE1:随着吸收因子随着吸收因子Ai数值数值增大增大，各组分吸收率，各组分吸收率i增加增加；但当吸收因子；但当吸收因子Ai超过某一数值（与板数有超过某一数值（与板数有关）后，继续增大吸收因子对吸收率的关）后，继续增大吸收因子对吸收率的影响不明显影响不明显；一般来讲，当吸收因子一般来讲，当吸收因子Ai大于大于2.0以后其影响显著以后其影响显著减小。减小。NOTE2:随着塔板数随着塔板数N增加增加，各组分吸收率，各组分吸收率增加增加；当塔板数较少时，增加一块理论板数对吸收率增当塔板数较少时，增加一块理论板数对吸收率增加明显；当

29、加明显；当N大于大于10以后以后，增加塔板数对吸收率影，增加塔板数对吸收率影响不明显。响不明显。NOTE3:吸收因子吸收因子Ai数值不得小于所规定的吸收率数值不得小于所规定的吸收率i；当当Ai=i时需要无穷多块塔板数。时需要无穷多块塔板数。理论板数的直接求解理论板数的直接求解Algebraic method for determining the Number of Equilibrium Stages 111NNAAA1lg)1lg(AAN 已知关键组分的吸收率，再求出关已知关键组分的吸收率，再求出关键组分的吸收因子，则可由上式直键组分的吸收因子，则可由上式直接计算理论板数。接计算理论板数。

30、关键组分的吸收因子关键组分的吸收因子A关关：K关关一般取全塔平均温度和压力下的数值一般取全塔平均温度和压力下的数值。关关K关键在于确定液气比关键在于确定液气比 A关关LK关关V确定最小液气比确定最小液气比（L/V)L/V)minmin 在无穷多塔板的条件下，达到规定分离要求时在无穷多塔板的条件下，达到规定分离要求时，1kmol的进料气所需吸收剂的的进料气所需吸收剂的kmol数数。111NNAAAA KVL min实际中：实际中：N N=确定最小液气比确定最小液气比（L/V)min min2 2.1VLVL非关键组分的吸收率非关键组分的吸收率有了液气比，可求关键组分的平均吸收因子，有了液气比，可

31、求关键组分的平均吸收因子，进而求出理论板数。进而求出理论板数。A关关LK关关V1lg)1lg(AAN非关键组分的吸收率非关键组分的吸收率由关键组分求出液气比和理论板数后，可由关键组分求出液气比和理论板数后，可求出非关键组分的吸收因子和吸收率。求出非关键组分的吸收因子和吸收率。VLKA1 KKAA关关关关 111NNAAA例例44计算：计算：0,1,1minmin.4,.3)(1.1.2)(.1LyvNVLVLVLiii 时时 解：查解：查P=1.013MPaP=1.013MPa，t=38t=38时时K Ki i504.09.056.0)(9.01,.1min KKKKKAKVLAN 进料：进料

32、：C1C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5n-C6已知：已知：yN+1不挥发的烃类不挥发的烃类381.013MPa9.0 K 99.056.05544.05544.0)(1.1.2min KKVKLAVLVL线上线上交点位于交点位于查表查表48.99.099.0.NAbK 48.91lg1lg.AANa 计算法：计算法：线，查出线，查出交交,1,148.9.3iiiiiNAyv 05.400 L解得解得5544.0 VL已知：已知：905.9281.1910.90219.80100200011 LLLLVVVN）（0.4L求求）（尾气量：尾气量：被吸收量：被吸收量：iNiNvv 1112.

33、平均有效因子法平均有效因子法（了解）（了解）（）：）：（111234322143321032213221111 NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAAAAAvvvEdmister提出：利用利用 与与 代替每板吸收因子，且保持代替每板吸收因子，且保持 不变，结果颇满意。不变，结果颇满意。eA111 NNvvveA定义：定义：）：）：（eeA,234）（）（274111111121 NeeNeeeNeNeeNeNeAAAAAAAAAA1132214332 NNNNNNAAAAAAAAAAAAAA）（264111111 NeeNeeNeNeeNeNeAA

34、AAAAAAA132213221 NNNNNNAAAAAAAAAAAAAAA）（）（）（）（）为：）为：式（式（284111112341110111011111 NeNeNeNeNeNNeNeNNAeAAvAlAeAAeAvlAeAAvvv）（111322143321032213221111 NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAAAAAvvv对于（对于（423）：）：EdmisterEdmister指出：指出：吸收主要发生在吸收主要发生在1 1、N N二块板上，二块板上，可将可将N N板吸收作为板吸收作为2 2板吸收计算。板吸收计算。）（26411

35、1111 NeeNeeNeNeeNeNeAAAAAAAAA132213221 NNNNNNAAAAAAAAAAAAAA111111111112221222212233221221 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAneeeeeeeeeee时时：）（）（3045.0125.012 AAAe定义：定义：）：）：（eA 234定义：定义：）：）：（eA 234）（）（274111111121 NeeNeeeNeNeeNeNeAAAAAAAAAA1132214332 NNNNNNAAAAAAAAAAAAAA111122212212212 AAAAAAAAAAAne时时：）（）（294112

36、12 AAAAe）（）（294111 NNeAAAA）（）（3045.0125.01 AAANe当吸收过程有当吸收过程有N块理论板时，由于吸收过程主要由块理论板时，由于吸收过程主要由塔顶和塔底塔顶和塔底两板完成，两板完成，Edmister认为，以认为，以AN代替上代替上式中的式中的A2，可得计算有效吸收因子的，可得计算有效吸收因子的Ae及及AeEdmister的这一假设和马多克思（的这一假设和马多克思（Maddox）等人研）等人研究结果基本吻合。马多克思通过对一些多组分轻烃究结果基本吻合。马多克思通过对一些多组分轻烃吸收过程的逐板计算得出吸收过程主要在塔的顶、吸收过程的逐板计算得出吸收过程主要

37、在塔的顶、底两板完成的结论。如下表：底两板完成的结论。如下表：吸收塔理论板数吸收塔理论板数顶、底两板完成的吸收量顶、底两板完成的吸收量/%/%21003884以上以上约约80因此，通常吸收塔的因此，通常吸收塔的理论板数不是很多理论板数不是很多，因为大量，因为大量的增加理论板数不能显著改善吸收效果，相反却使的增加理论板数不能显著改善吸收效果，相反却使设备费用大幅度上升。设备费用大幅度上升。)1)(1(2841110111 NeNeNeNNAeAAvAlvvv）：）：对于（对于（NNNNiiNNKVLAKVLAKKttAA）（）（求求由由的求取：的求取：，式中式中，111,111,)304(),2

38、94(）（）（有：有：组分：组分：若吸收剂中不含被吸收若吸收剂中不含被吸收31410111110 NeNeNNAeAAvvvl各板的吸收率相同，则任意相邻两板的气相流率：各板的吸收率相同，则任意相邻两板的气相流率：)1(/1111NNnnVVVV n=1时：时：NNVVVV11112 121VVLLo 平均有效因子法计算步骤：平均有效因子法计算步骤：A、用平均吸收因子法、用平均吸收因子法估计估计B、假设尾气温度假设尾气温度(T1)全塔热量衡算确定吸收液温度全塔热量衡算确定吸收液温度(TN)C、估计、估计 、，Edmister建议用下式预测建议用下式预测D、计算、计算E、用、用(429),(43

39、0)计算有效吸收因子计算有效吸收因子F、确定吸收率、确定吸收率G、作组分物料衡算，计算尾气和出口吸收液组成、作组分物料衡算，计算尾气和出口吸收液组成()H、校核全部假设、校核全部假设Niilv,1,)324(1,1,1,10,0 QHVhLHVhLVNLNNVNLieieAA,NiiAA,1,NiV,1,iL111101111;)(VVVVTTTTVVVVNnNNnNNNnn Niixy,1,二、解吸因子法二、解吸因子法N NN-1N-1n+1n+1 n nn-1n-12 21 1解吸气解吸气V V N N吸收液吸收液L LN+1N+1解吸剂解吸剂V V0 0吸收剂吸收剂L L1 1特点特点:

40、与吸收相反与吸收相反 )1840110111）作解吸因子图（作解吸因子图（CSSSllllNNNNu模型塔：模型塔：图图 (4-9)(4-9)u计算同于吸收计算同于吸收 S=KV/L=1/A S=KV/L=1/A i i组分的解吸因子或因素组分的解吸因子或因素为提高计算的准确性，用有效解析因子为提高计算的准确性，用有效解析因子Se和和Se代替代替平均解析因子：平均解析因子：Attention:Attention:吸收塔与解析塔的塔板序号正好相反。吸收塔与解析塔的塔板序号正好相反。111110111NeeNeNeoNNSSSlSvllll5.025.0)1(1)1(11 SSSSSSSNeNNe

41、（五五）吸收过程操作参数分析吸收过程操作参数分析操作压力操作压力 Operating Pressure操作温度操作温度 Operating Temperature液气比（吸收剂用量）液气比（吸收剂用量）Absorbent Flow Rate 塔板数塔板数 Number of Stages1）操作压力）操作压力OperatingPressure 操作压力提高，气相溶质分压增大，传质推动力提高，操作压力提高，气相溶质分压增大，传质推动力提高，吸收速率和吸收率增大。吸收速率和吸收率增大。压力提高，各组分的压力提高，各组分的K值减小。当值减小。当L/V一定时，吸收一定时，吸收因子因子A增大。当增大。当

42、NT一定时，一定时，A增大，各组分的吸收率增大，各组分的吸收率增大；当关键组分的吸收率已被规定时，增大；当关键组分的吸收率已被规定时，A增大，所增大，所需需NT减少。提高操作压力还可以减小塔径及相关设备、减少。提高操作压力还可以减小塔径及相关设备、配管的尺寸等。配管的尺寸等。但压力过高会使塔设备的投资及压缩气体的操作费用但压力过高会使塔设备的投资及压缩气体的操作费用增加；同时提高操作压力使惰气组分或不希望回收的增加；同时提高操作压力使惰气组分或不希望回收的组分吸收量也增加，后续分离变得复杂。组分吸收量也增加，后续分离变得复杂。应考虑吸收塔前后工艺的操作压力恰当选择，一应考虑吸收塔前后工艺的操作

43、压力恰当选择，一般般不宜采用过高的操作压力不宜采用过高的操作压力。2）操作温度）操作温度OperatingTemperature 操作温度降低，各组分的操作温度降低，各组分的H或或K减小，吸收减小，吸收的传质推动力增大，吸收速率增大。的传质推动力增大，吸收速率增大。降低温度和提高压力具有相同的影响。降低温度和提高压力具有相同的影响。虽然吸收适于在低温下操作，但应避免采虽然吸收适于在低温下操作，但应避免采用冷冻操作以减少动力消耗。用冷冻操作以减少动力消耗。3）液气比）液气比AbsorbentFlowRate 液气比（液气比（L/VL/V）与吸收剂用量直接相关，表示处理）与吸收剂用量直接相关，表示

44、处理单位原料气所需要的吸收剂量。单位原料气所需要的吸收剂量。液气比大则吸收剂用量多。液气比大则吸收剂用量多。液气比对吸收操作的影响与回流比对精馏操作的液气比对吸收操作的影响与回流比对精馏操作的影响相似。增大液气比将使各组分吸收因子增加，影响相似。增大液气比将使各组分吸收因子增加，因此增大液气比和增加操作压力或降低操作温度因此增大液气比和增加操作压力或降低操作温度有相同的效果。但随着液气比的增大，相应要增有相同的效果。但随着液气比的增大，相应要增大吸收剂的循环量和回收吸收剂的费用大吸收剂的循环量和回收吸收剂的费用。一般取液气比为最小液气比的一般取液气比为最小液气比的1.22.0倍倍。4）塔板数）

45、塔板数NumberofStages 理论板数增加，各组分吸收率增加。理论板数增加，各组分吸收率增加。但在不同板数范围，吸收率增加的幅度不但在不同板数范围，吸收率增加的幅度不同。同。当板数较少时，增加一块板对提高吸收率当板数较少时，增加一块板对提高吸收率的影响比较明显，而当理论板为十多块时，的影响比较明显，而当理论板为十多块时，再增加板数，吸收率的增加幅度很小。再增加板数，吸收率的增加幅度很小。六、吸收剂的选择六、吸收剂的选择ChoiceofAbsorbents(1)have a high solubility and selectivity for the solute(s)to minimi

46、ze the need for absorbent 溶解度大，选择性好溶解度大，选择性好(2)have a low volatility to reduce the loss of absorbent and facilitate separation of absorbent from solute(s)挥发度小，易再生挥发度小，易再生(3)be stable to maximize absorbent life and reduce absorbent makeup requirement 稳定性高稳定性高(4)be noncorrosive to permit use of common

47、 materials of construction 腐蚀性小腐蚀性小六、吸收剂的选择六、吸收剂的选择ChoiceofAbsorbents(5)have a low viscosity to provide low pressure drop and high mass and heat transfer rates 粘度低粘度低(6)be nonfoaming when contacted with the gas so as to make it unnecessary to increase absorber dimensions 无泡沫无泡沫(7)be nontoxic and non

48、flammable to facilitate its safe use 无毒，不易燃无毒，不易燃(8)be available,if possible,within the process,to make it unnecessary to provide an absorbent from external sources,or be inexpensive 易得，价廉易得，价廉 常用吸收剂：常用吸收剂：waterhydrocarbonoilsaqueoussolutionsofacidsandbases 常用解吸剂：常用解吸剂：watervaporairinertgaseshydroca

49、rbongases本章重点：本章重点：多组分吸收多组分吸收吸收过程分类、特点及过程分析吸收过程分类、特点及过程分析简捷计算：简捷计算：平均吸收因子法平均吸收因子法1lg)1lg(AAN补充作业补充作业某厂裂解气组成（摩尔某厂裂解气组成（摩尔%）如下：）如下：13.2%氢、氢、37.18%甲烷、甲烷、30.2乙烯、乙烯、9.7%乙烷、乙烷、8.4%丙烯、丙烯、1.32异丁烷、所用的吸异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。要求乙烯的回收率达到收剂中不含所吸收组分。要求乙烯的回收率达到99%。该吸收塔处理的气体量为该吸收塔处理的气体量为100kmo1/h，操作条件下各组，操作条件下各组分的相平衡常数如下：分的相平衡常数如下：氢氢 甲烷甲烷 乙烯乙烯 乙烷乙烷 丙烷丙烷 异丁烷异丁烷 3.1 0.72 0.52 0.15 0.058 操作液气化为最小液气比的操作液气化为最小液气比的1.5倍倍 试求试求:(1)最小液气化最小液气化;(2)所需理论板数所需理论板数;(3)各组份的吸收因子、吸收率各组份的吸收因子、吸收率 (4)塔顶尾气的组成及数量；塔顶尾气的组成及数量；(5)塔顶应加入的吸收剂量塔顶应加入的吸收剂量