上海交通大学：《生物工程单元操作原理》课程教学资源_气体吸收_Absorption_5

四、吸收塔的调节和操作型计算 吸收塔的操作和调节一般是为了满足气相工艺要求。 如来自前一工序的气体入塔条件发生改变或后一工序 对气体出塔浓度等参数有新的要求时，吸收塔操作必 须进行相应的调节。 调节手段：通常采取改变吸收剂入塔参数(L,X2,t2)

四、吸收塔的调节和操作型计算 吸收塔的操作和调节一般是为了满足气相工艺要求。 如来自前一工序的气体入塔条件发生改变或后一工序 对气体出塔浓度等参数有新的要求时，吸收塔操作必 须进行相应的调节。 调节手段：通常采取改变吸收剂入塔参数( L, X2 , t2 )

1.增大吸收剂用量 >L个，/V个，操作线斜率个 >当气、液入塔浓度Y,和X 不变时，出口气体Y?↓，吸 收率增大。由物料衡算，操作 Y 线由T线变为线，液相出口 f Y (L>(L 浓度X1↓。 >吸收剂L增大，还要考虑吸 收剂再生设备的能力。 >如果吸收剂用量增大过多 Y, 使再生不良或冷却不够，吸收 0 X2 XX 剂进塔浓度X,和温度七，都可 能升高，这两者都会造成传质 推动力下降，冲抵了吸收剂用 量增大的作用

L ，L/V  ，操作线斜率 。 当气、液入塔浓度 Y1 和 X2 不变时，出口气体 Y2  ，吸 收率增大。由物料衡算，操作 线由Ⅰ线变为Ⅱ线，液相出口 浓度 X1  。 Y X o Ye=f(X) II Y1 X X1 2 Y2 I X! ’ Y2 ’ (L/V)II > (L/V)I 1. 增大吸收剂用量 吸收剂 L 增大，还要考虑吸 收剂再生设备的能力。 如果吸收剂用量增大过多， 使再生不良或冷却不够，吸收 剂进塔浓度 X2 和温度 t2 都可 能升高，这两者都会造成传质 推动力下降，冲抵了吸收剂用 量增大的作用

2.降低吸收剂入口含量 >降低吸收剂入塔浓度，若 Y和/V不变，操作线向 Y (L/VI=(L/V) Yf凶 Y 上平移，传质推动力增大。 >当吸收剂入塔浓度由X2 降至X'时，液相出塔浓 Y2 度将由X降至X',气体 X 出塔浓度降至？'，分离 X2'X2 X XI 程度增大

降低吸收剂入塔浓度，若 Y1 和 L/V 不变，操作线向 上平移，传质推动力增大。 当吸收剂入塔浓度由 X2 降至 X2 ’ 时，液相出塔浓 度将由 X1 降至 X1 ’ ，气体 出塔浓度降至 Y2 ’ ，分离 程度增大。 Y X o Ye=f(X) II Y1 X1 X2 Y2 I X! ’ Y2 ’ (L/V)II = (L/V)I X2 ’ 2. 降低吸收剂入口含量

3.降低吸收剂温度 >降低吸收剂入塔温度t2,改变了物系的平衡关 系，气体溶解度增大，平衡线下移。 >当气、液进塔浓度Y、X2以及液气比不变时， 气体出塔浓度Y,降低，分离程度增加。 适当调节上述三个参数均可强化吸收传质过程， 提高分离程度。但实际生产过程的影响因素较多， 对具体问题要作具体分析

3. 降低吸收剂温度 降低吸收剂入塔温度 t2，改变了物系的平衡关 系，气体溶解度增大，平衡线下移。 当气、液进塔浓度 Y1、X2 以及液气比不变时， 气体出塔浓度 Y2降低，分离程度增加。 适当调节上述三个参数均可强化吸收传质过程， 提高分离程度。但实际生产过程的影响因素较多， 对具体问题要作具体分析

4.吸收剂再循环 设吸收剂再循环量与 LAp X2' L,X2 新鲜吸收剂加入量L ,y2+ 的比值为0，两股吸收 L',X 剂混合后浓度为X2', 由吸收剂混合前后的 V,Y1+ 物料衡算可得 LspX: E=ax+水 1+0

' 1 2 2 1 X X X      设吸收剂再循环量与 新鲜吸收剂加入量 L 的比值为 ，两股吸收 剂混合后浓度为X2 ’ ， 由吸收剂混合前后的 物料衡算可得 V, Y1 V, Y2 LM, X1 LM, X2 ’ L’, X1 L, X2 4. 吸收剂再循环

4.吸收剂再循环 若0增加，吸收剂入塔 Y-fX) 浓度增大，传质推动力 下降，塔的吸收能力要 Yi 下降。 但对于有显著的热效应的 吸收过程，大量的吸收剂 再循环可减小吸收剂在塔 内的温升，因而平衡线可 X2X2 X X 以下移，传质推动力增大 有利于吸收

若  增加，吸收剂入塔 浓度增大，传质推动力 下降，塔的吸收能力要 下降。 Y X o Ye=f(X) I Y1 X2 X1 ’ Y2 X2 II 但对于有显著的热效应的 吸收过程，大量的吸收剂 再循环可减小吸收剂在塔 内的温升，因而平衡线可 以下移，传质推动力增大， 有利于吸收。 4. 吸收剂再循环

例8-6：用纯水吸收空气-氨混合气中的氨，氨的初始 摩尔含量0.05，要求回收率不低于95%，塔底得到的 氨水量不低于0.05。在操作条件下的相平衡常数为 0.95.1)逆流操作，气体流率0.02kmol/（m2·s), Ka=2×10-2kmol/(m3.s),所需塔高？ 解：2=y1-7)=0.05(1-0.95)=0.0025 /6y-2)=L(x-x)→L/V=(0.05-0.0025)/(0.05-0)=0.95 ..L/V-m A=1 △h=△=△及=y2-mx2=0.0025 H二 y 0.02 0.05-0.0025 =19m K,a24 ym2×102 十 0.0025

例8-6：用纯水吸收空气-氨混合气中的氨，氨的初始 摩尔含量 0.05，要求回收率不低于95%，塔底得到的 氨水量不低于0.05。在操作条件下的相平衡常数为 0.95。1）逆流操作，气体流率0.02kmol/（m2·s）， KYa=2×10-2kmol/（m3·s），所需塔高？ 解： y2  y1 1  0.0510.95  0.0025     1 2 1 2 V y  y  L x  x  L /V  0.050.0025/0.050  0.95 L/V m A 1 Δ ym  Δ y1  Δ y2  y2 mx2  0.0025 19m        0 0025 0 05 0 0025 2 10 0 02 2 . . . . y y K a V H y  m  

例8-6：用纯水吸收空气-氨混合气中的氨，氨的初始 摩尔含量0.05，要求回收率不低于95%，塔底得到的 氨水量不低于0.05。在操作条件下的相平衡常数为 0.95.2)采用部分吸收剂再循环，新鲜吸收剂与循环 量之比L/LR=20,气体流率和Ka不变，所需塔高？ 解：Lx+LRx=LX2 L'=L+LR=1.05L 0.05L×0.05=1.05Lx'2→x'2=0.00238 L'/V=1.05L/V=1.05×0.95=0.9975 1/'=0.95/0.9975=0.9524 1-092a240-09624,0w2s0a506we8s +0.9534=49.3 H=1×49.3=49.3m

例8-6：用纯水吸收空气-氨混合气中的氨，氨的初始 摩尔含量 0.05，要求回收率不低于95%，塔底得到的 氨水量不低于0.05。在操作条件下的相平衡常数为 0.95。2）采用部分吸收剂再循环，新鲜吸收剂与循环 量之比L/LR=20，气体流率和KYa不变，所需塔高？ 解： Lx0  LR x1  L' x' 2 L'  L  LR 1.05L 0.05L0.05 1.05Lx' 2  x' 2  0.00238 L' /V 1.05L /V 1.050.95  0.9975 1/ A'  0.95 / 0.9975  0.9524   0 9534 49 3 0 0025 0 95 0 00238 0 05 0 95 0 00238 1 0 9524 1 0 9524 1 . . . . . . . . ln . . N' OG               H 149.3  49.3m

五、解吸 使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为解吸 (desorption)或脱吸； 解吸是吸收的逆过程，相际传质推动力为Uy- 或(x-x: ·降低气体溶解度（如减压、加温）和降低气相主体的 溶质分压（如气提或汽提）都有利于解吸过程的进行； 解吸操作过程和设备的计算方法及气液传质理论 和吸收过程相同，相对应的计算式形式也类似；

五、解吸  使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为解吸 (desorption)或脱吸；  解吸是吸收的逆过程，相际传质推动力为 (y * -y) 或 (x-x * )；  降低气体溶解度(如减压、加温)和降低气相主体的 溶质分压(如气提或汽提)都有利于解吸过程的进行；  解吸操作过程和设备的计算方法及气液传质理论 和吸收过程相同，相对应的计算式形式也类似；

·工业解吸过程通常是将溶液由塔顶引入，惰性气 体或蒸汽由塔底引入，使两相在塔内逆流接触传 质。此过程也称为气提或汽提(stripping): ,气提解吸所用的载气一般为不含（或微含)溶质 的惰性气体或溶剂蒸气，其作用是在于提供与吸 收液不相平衡的气相； ·下面仅就容易与吸收操作计算相混淆的解吸塔的 最小气液比和填料层高度计算式两个方面给 予讨论

 工业解吸过程通常是将溶液由塔顶引入，惰性气 体或蒸汽由塔底引入，使两相在塔内逆流接触传 质。此过程也称为气提或汽提(stripping)；  气提解吸所用的载气一般为不含（或微含）溶质 的惰性气体或溶剂蒸气，其作用是在于提供与吸 收液不相平衡的气相；  下面仅就容易与吸收操作计算相混淆的解吸塔的 最小气液比和填料层高度计算式两个方面给 予讨论