吸收操作过程中，在塔的负荷范围内，当混合气处理量增大时，为保持回收率不变，可采取的措施有（）

这是一道关于化工原理中**气体吸收操作**的分析题。我们需要分析在混合气处理量（$V$）增大的情况下，如何调整其他操作参数以维持回收率（$\eta$）不变。 ### 核心逻辑推导 1. **回收率的定义与影响因素** 吸收回收率 $\eta$ 定义为被吸收的溶质量与进气中溶质总量之比。对于逆流吸收塔，回收率主要取决于**传质单元数**（$N_{OG}$）和**吸收因数**（$A$）。 $$ A = \frac{L}{mV} $$ 其中： * $L$：吸收剂用量（液相流量） * $V$：混合气处理量（气相流量） * $m$：相平衡常数（与温度、压力有关，$y^* = mx$） 一般来说，吸收因数 $A$ 越大，或者传质单元数 $N_{OG}$ 越多，回收率 $\eta$ 越高。为了保持 $\eta$ 不变，当工况改变时，必须保证推动力和传质能力足以处理增加的负荷。 2. **分析混合气处理量 $V$ 增大的影响** * 当 $V$ 增大时，若其他条件不变，气速增加，可能导致液泛或雾沫夹带，但在“塔的负荷范围内”这一前提下，我们主要关注物料平衡和相平衡。 * $V$ 增大意味着进入塔内的溶质总量增加。 * 从吸收因数 $A = \frac{L}{mV}$ 来看，若 $L$、$m$ 不变，$V$ 增大会导致 $A$ **减小**。 * $A$ 减小会导致出塔气体浓度升高，即**回收率 $\eta$ 下降**。 3. **逐项分析选项** * **A. 减小吸收剂用量 ($L \downarrow$)** * 若 $V$ 增大，同时减小 $L$，则吸收因数 $A = \frac{L}{mV}$ 会进一步大幅减小。 * 液气比降低，吸收推动力减小，回收率会显著**下降**。 * **结论：错误。** * **B. 增大吸收剂用量 ($L \uparrow$)** * 若 $V$ 增大，为了抵消 $V$ 增大对吸收因数 $A$ 的负面影响，需要相应增大 $L$。 * 增大 $L$ 可以提高液气比 ($L/V$)，从而增大吸收因数 $A$。 * 同时，增大 $L$ 可以降低出塔液体浓度，保持较大的平均传质推动力，有利于提高或维持回收率。 * 因此，适当增大吸收剂用量是补偿气量增加、维持回收率的有效措施。 * **结论：正确。** * **C. 增加操作温度 ($T \uparrow$)** * 气体的溶解度通常随温度升高而降低。 * 温度升高，相平衡常数 $m$ **增大**（因为 $m \propto 1/H$，亨利系数 $H$ 随温度升高而增大，或者直接理解为溶解度变差，平衡线变陡）。 * 根据 $A = \frac{L}{mV}$，$m$ 增大会导致 $A$ **减小**。 * 吸收推动力减小，回收率**下降**。 * **结论：错误。** * **D. 减小操作压力 ($P \downarrow$)** * 对于理想气体或稀溶液，相平衡常数 $m = \frac{E}{P}$（$E$ 为亨利系数）。 * 压力 $P$ 减小，会导致 $m$ **增大**。 * 根据 $A = \frac{L}{mV}$，$m$ 增大会导致 $A$ **减小**。 * 此外，压力降低也会降低组分的分压，减小传质推动力。 * 回收率**下降**。 * **结论：错误。** ### 总结 当混合气处理量 $V$ 增大时，为了保持回收率不变，必须增强吸收能力。 * 增大吸收剂用量 $L$ 可以直接提高液气比，增大吸收因数，补偿气量增加带来的不利影响。 * 而升温、降压都会使平衡常数 $m$ 增大，不利于吸收；减小吸收剂用量更是雪上加霜。 因此，正确答案是 **B**。