因NmX21?mX'2OG?N'Y1?OG，故
Y ?a?
2?mX?Y2Y'2?mX' 2Y1?0.1,Y2?Y1(1??)?0.1?(1?0.95)?0.005 X2?0，X'2?0.0001
查得30℃时CO2水溶液的E?188MPa
m?E/ p?188/2?94
将上述数据代入式(a)
0.1?00.1?94?0.00010.005?0?Y'2?94?0.0001 Y'2?0.0139
解得新工况的吸收率?'?1?Y'2/Y1?1?0．0139/0.1?0.861 吸收液组成计算 已知L/G?180
原工况
X1?GL?Y1?Y.1?0.0052??X2?0180?0?0.000528
新工况
X'G1?L?Y1?Y'2??X'.1?0.01392?0180?0.0001?0．000578
平均传质推动力的计算 方法①
按原工况计算NOG
mG／L?94/180?0.5222
NOG?11?0.5222ln??1?0.5222??0.1?0?????0??0.5222???4.84
??0.005?原工况
?Y?Y2m?Y1N?0.1?0.005OG4.84?0.0196
因 N'OG?NOG?4.84 新工况 ?Y'Y1?Y'2m?N'?0.1?0.0139OG4.84?0.0178
方法② 原工况 ?Y1?Y*1?Y1?Y1?mX10.?19?4.0?00052.8?0 05037 ?Y-Y*2=Y22=Y2 ?mX2 ?0.005-0?0. 005
?Y?Y1??Y2005m??0.05037?0..0196
1n?Y1?Y1n0.05037?020.005新工况 ?Y1?Y1?mX'20?.1?94?.000057?.80 04567 ?Y''2?Y1?mX2?0.0139?94?0.0001?0.0045
?Y'Y20.04567?0.0045m??Y1??1n?Y?1?Y1n0.04567?0.0178
20.0045从上述计算结果可以看出：
78
当吸收剂组成 由X2?0增加到X'1?0.000时，1 传质推动力 由?Y'm?0.019降为6?Ym?0.017 8溶质吸收率 由??0.95降为?'?0.861
吸收液组成 由X增至28X'1?0.00051?0.0005 78对现有吸收塔，吸收剂入塔组成增大，使传质推动力降低，而导致溶质吸收率下降。
如果不需要计算平均传质推动力的数值，而只需对比，则可如下计算。N'OG?NOG
新工况?Y’mY''2?/NOG原工况???Y1?Y'?Y1?Y'2?0.1?0.0139m?Y1?Y2?/N'OGY1?Y20.1?0.005?0.906
(2) X2?0，操作温度从30℃改为20℃ 查得20℃时CO2水溶液的E?144 MPa
m?E/p?144/2?72 新工况的Y'2计算
mGL?72180?0.4
原工况 NOG?4.84（前面已计算） 新工况
N'1OG?mG1n???mG?1???Y1?mX2?mG?L??Y'?mX??L?
1??????22???L?10.61n?0.1?0??0.6?'?0
?Y?0.4?2?因
NOG?N'OG?4.84 4.84?10.61n?0.06???0.
?Y'4?2?1n?0?.06?0.4???2.904
?Y'2?e2.904?0.06Y'?0.4
2Y'2?0.00336
新工况的吸收率 ?'?1?Y'2/Y1?1?000336.0/1?.0966.
吸收液组成计算
原工况 X1?0.0005(2前面已计算8) 新工况
X'G'1?L?Y1?Y2??X2?0.1?0.00336180?0?0.000536
79
平均传质推动力计算 原工况 因
No'?Ym?Y1?Y2NOG?0.1?0.0054.84?0.0196（前面已计算）
G?N'moG ?4.84Y1?Y2NoG''新工况
?Y??0.1?0.003364.84?0.02
从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当操作温度降低，平衡线斜率减小（即m减小），传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。
(3) X2?0，温度30℃，m=94
原工况 L/G?180 mG／L?94/180?0. 522 新工况
L/G?200 m?G/L9?4./20 00 47新工况的Y2'计算
原工况 NOG?4.84（前面已计算） 新工况
NOG?'??mG??Y1?mx2?mG?ln??1??????'mGLLY?mX?????22???1?L1oG
因
NO'G?N ?4.84?.?0 47??
4.84???0.1??0n1???1.0??47'??1?0.47??Y2?0??1解得
3Y2?0.0042'新工况的吸收率 ?'?1?Y2'/Y1?1?0.00423/0.1?0.958 吸收液组成计算 原工况 新工况
X1?0.0005(2前8已计算 )'X1?G2(Y1?Y2)?X2?'0.1?0.00423200?0?0.000479
平均传质推动力计算 原工况 新工况
?Ym?''Y1?Y2NOGoG?0.1?0.0054.84?0.019（6前已计算）
NO?YG?N ?4.84''m?Y1?Y2NOG'?0.1?0.004234.84?0.0198
从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当吸收剂用量增加，操作线斜率增大，传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。
【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔径及填料层高度各为一定值，用清水吸收某混合气体
80
中的溶质。若混合气体流量G，吸收剂清水流量L及操作温度与压力分别保持不变，而使进口混合气体中的溶质组成Y1增大。试问气相总传质单元数NOG、混合气出口组成Y2、吸收液组成X1及溶质的吸收率η将如何变化？并画出操作示意图。
解
①填料层高度Z已定，且气象总传质单元高度HOG?GKYaΩ不变，故NOG?ZHOG不变。
②物系一定，操作温度及压力不变，故气液相平衡常数m一定，且G及L不变，故L/Gm一定。因NOG与L/Gm各为一定值，从教材中NOG的计算式（5-76）或图5-23可知且吸收剂为清水，故X2=0，则
Y2Y1Y2?mX2Y1?mX2为一定值。
为一定值。即随着Y1的增大，Y2按一定比例增大。如习题5-22
附图所示，气相进口组成由Y1增大到Y1'，则气相出口组成由Y2增大到Y2'.
③操作线斜率L/G不变，因Y1增大到Y1'，附图中的操作线由TB线平行上移为T‘B’线。T‘B’
线与水平的等Y’线交垫横坐标X1'为新条件下的液相出口组成。即吸收液组成由X1增大到X1'。
④由第②问的分析结果可知
Y2Y1''?Y2Y1=一定值，故吸收率??1?Y2Y1不变。
Y'1
T'B'
Y2
'
B
Y1 T
Y2X2
X1
X1
'
习题5-22附图
解吸塔计算
【5-23】由某种碳氢化合物(摩尔质量为113 kg/kmol)与另一种不挥发性有机化合物（摩尔质量为135kg/kmol）组成的溶液，其中碳氢化合物占8%（质量分数）。要在100℃、101. 325kPa（绝对压力）下，用过热水蒸气进行解吸，使溶液中碳氢化合物残留0.2%（质量分数）以内，水蒸气用量为最小用量的2倍。气液相平衡常数m=0.526，填料塔的液相总传质单元高度HOL= 0.5m。试求解吸塔的填料层高度。
习题5-23附图
81
解
*?G????L?m?inX1?X2Y1?Y2*
Y1?mX1?0.526?0.104?0.0547 G0.104?0.00239?G??2???2??3.72 LL0.0547?0??minLmG?10.0526?3.72?0.511
NoL???L??X1?Y2/m?L?1n??1??????LmGX?Y/mmG?????22???1?mG1
?0.104??1n??1?0.511??0.511??6.31?0.511?0.00239?1
Z?HOL?NOL?0.5?6.3?3.15m
传质系数计算和吸收剂部分循环
【5-24】 现一逆流吸收填料塔，填料层高度为8m，用流量为100kmol/（㎡·h）的清水吸收空气混合气体中某溶质，混合气体流量为600Nm3/（㎡·h），入塔气体中含溶质0.05（摩尔分数，下同），实验测得出塔气体中溶质的吸收率为95％。已知操作条件下的气液相平衡关系为Y=2.8X。设吸收过程为气膜控制。
（1） 计算该填料的气相总体积传质系数；
（2） 吸收过程中，将吸收后吸收液的50％送入解吸塔解吸后循环使用，解吸后的液体含氨
0.004，若维持进吸收塔总液体量不变，计算纯水和解吸后液体混合后从塔顶加入情况下，出塔气体中溶质的摩尔分数。 解（1）Y1?y1?0.051-y11-0.05?0.0526
y21-y20.00251-0.0025吸收率为95％时，y2=0.05（1－0.95）＝0.0025，Y混合气体流量G＝600／22.4=26.8 kmol/（㎡·h） 液气比LG?10026.8?3.732???0.0025
?2.83.73?0.75
吸收因数S?mGL气相总传质单元数NOG
NOG??? Y-mX2ln??1-S?1?S?1-S?Y2-mX2?1NOG?0.0526-0??ln??1-0.75??0.75??7.171-0.750.0025-0??1
气相总传质单元高度HOG
HOG ?HNOG?87.17?1.12m
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