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吸收习题课的题.doc

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11、 吸 收 剂 部 分 再 循 环 对 塔 高 的 影 响常 压 逆 流 连 续 操 作 的 吸 收 塔 , 用 清 水 吸 收 空 气 -氨 混 合 气 中 的 氨 , 混 合 气 的 流 率为 0.02kmol/( m2s) , 入 塔 时 氨 的 浓 度 为 0.05( 摩 尔 分 率 , 下 同 ) , 要 求 吸 收 率 不低 于 95%, 出 塔 氨 水 的 浓 度 为 0.05。 已 知 在 操 作 条 件 下 气 液 平 衡 关 系 为y*=0.95x, , 气 相 体 积 传 质 总 系 数 Kya=0.04kmol/( m3s) , 且 KyaG0.8 。( 1) 所 需 填 料 层 高 度 为 多 少 ?( 2) 采 用 部 分 吸 收 剂 再 循 环 流 程 , 新 鲜 吸 收 剂 与 循 环 量 之 比 L/LR=20, 气 体 流率 及 新 鲜 吸 收 剂 用 量 不 变 , 为 达 到 分 离 要 求 , 所需 填 料 层 的 高 度 为 多 少 ?( 3) 示 意 绘 出 带 部 分 循 环 与 不 带 循 环 两 种情 况 下 的 操 作 线 与 平 衡 线 。 ( 4) 求 最 大 循 环 量 LR(max) 。 解: (1) 低浓气体吸收, yYX,yab1095025液气比: LGxa9而 ,所以m095.S1yya025.NOGbm19.又 HKay0245h019OG(2) 吸收剂再循环此时吸收剂入口浓度: 0238.15.RbaLxx塔内 L205.91' LmGS因为为易溶气体,且 Kay08.2所以 L 再循环后, 不变,即 不变KayHGKayOm05.NSmxSOGba10950590238295478ln.lhHN0478OG(3)见上图。(4)当循环量加大, ,当 时,气液两相在塔顶平衡, ,达到axmyxa*a 0ay分离要求,塔高无限,此时,循环量为最大循环量。,'(ax)(max)(RbRaLLx 0263.95.*amyxas)kol/(105.0263.5.93''() ab从计算结果可以看出,吸收剂部分再循环,吸收塔进口液体溶质浓度增加,平均传质推动力减小,若过程为气膜控制,循环吸收剂流量增加,传质系数不变,所以导致吸收塔塔高增加。aKy问题:从上述结果看吸收剂部分循环对吸收是不利的,但工业上为什么有时还采用这种操作呢?在下列情况下采用循环总的看来是有利的:(1)若吸收过程的热效应很大,以至吸收剂进吸收塔前需要塔外冷却来降低吸收温度,这样相平衡常数 m 降低,全塔平均推动力提高,祢补了因部分再循环吸收塔进口液体溶质浓度增加导致的平均传质推动力减小。(2)若吸收工艺要求较小的新鲜吸收剂用量,以至不能保证填料被很好的润湿,致使单位体积填料有效传质面积降低,此时采用吸收剂部分再循环,提高单位体积填料有效传质面积,即提高体积传质系数,补偿了因循环而降低吸收推动力,如果总体上仍使塔高降低,使用再循环是有意义的。2、 提 高 吸 收 率 的 具 体 措 施在 填 料 高 度 为 4m 的 常 压 填 料 塔 中 , 用 清 水 吸 收 尾 气 中 的 可 溶 组 分 。 已 测 得 如 下 数据 : 尾 气 入 塔 组 成 为 0.02, 吸 收 液 排 出 的 浓 度 为 0.008( 以 上 均 为 摩 尔 分 率 ) , 吸 收3率 为 0.8, 并 已 知 此 吸 收 过 程 为 气 膜 控 制 , 气 液 平 衡 关 系 为 y*=1.5x。( 1) 计 算 该 塔 的 HOG和 NOG;( 2) 操 作 液 气 比 为 最 小 液 气 比 的 倍 数 ;( 3) 若 法 定 的 气 体 排 放 浓 度 必 须 0.002, 可 采 取 哪 些 可 行 的 措 施 ? 并 任 选 其 中之 一 进 行 计 算 , 求 出 需 改 变 参 数 的 具 体 数 值 ;( 4) 定 性 画 出 改 动 前 后 的 平 衡 线 和 操 作 线 。解:(1) 可当作低浓气体吸收,yb025%10.~yYxX,yab8204LGxa0.Sm1527.NSymxSOGba10750247523ln.lHhNOGm013(2) Lyxyxmin baba15082GLmin.2167(3) 可采取的措施:a.增加填料层高度不变(G 不变,气膜控制 不变)HKayOKay不变
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