626、在填料塔中,低浓度难溶气体逆流吸收时,若其他条件不变,但入口气量增加,则出口气体吸收质组成将增加。

这是一道关于化工原理中**气体吸收操作**的分析题。以下是针对该题目的详细解析： ### 核心结论 **答案：正确** ### 详细解析 在填料塔中进行低浓度难溶气体的逆流吸收时，我们可以通过**传质单元数法**或**物料衡算与操作线分析**来理解这一现象。 #### 1. 从传质阻力角度分析（主要因素） * **难溶气体的特征**：对于难溶气体，其亨利系数 $E$ 很大，溶解度系数 $H$ 很小。这意味着吸收过程的阻力主要集中在**液膜**侧，即属于**液膜控制**过程。 * **气量增加的影响**： * 当入口气量 $G$ 增加时，塔内的气体流速增大。 * 虽然气速增大会略微增强气膜湍动，减小气膜阻力，但由于是**液膜控制**，气膜阻力的减小对总传质系数 $K_G$ 或 $K_L$ 的提升作用非常有限（总阻力 $\approx$ 液膜阻力）。 * 然而，气量 $G$ 的增加直接导致了**气相总传质单元高度** $H_{OG}$ 的变化。根据公式 $H_{OG} = \frac{G}{K_Y a \Omega}$，虽然 $K_Y a$ 会随气速增加而略有增加（通常 $K_Y a \propto G^{0.7-0.8}$），但 $G$ 是一次方增加。因此，总体上 $H_{OG}$ 会**增大**。 * 塔高 $Z$ 不变，根据 $Z = H_{OG} \times N_{OG}$，当 $H_{OG}$ 增大时，**气相总传质单元数** $N_{OG}$ 必然**减小**。 * $N_{OG}$ 代表了分离能力的强弱。$N_{OG}$ 减小，意味着塔的分离效率下降，气体中的溶质没有被充分吸收，因此**出口气体组成 $y_2$ 将增加**（即吸收率 $\eta$ 下降）。 #### 2. 从操作线与平衡线角度分析 * **操作线斜率变化**：逆流吸收的操作线方程为 $L(x - x_2) = G(y - y_2)$。操作线的斜率为 $L/G$。 * 当入口气量 $G$ 增加，而液量 $L$ 不变时，操作线斜率 $L/G$ **减小**。 * **推动力变化**：操作线斜率减小，使得操作线向平衡线靠近（对于难溶气体，平衡线斜率 $m$ 很大，操作线原本较平缓，斜率减小会使操作线更贴近横轴或远离平衡线需具体看图示，但更直观的是看端点）。 * 更关键的是，在塔高一定的情况下，处理气量增加，相当于单位时间内需要处理的溶质总量增加，而设备的传质能力（由塔高和传质系数决定）提升幅度小于气量增加幅度，导致“来不及”吸收，从而使出口浓度升高。 #### 3. 直观理解 * 想象一个固定的吸收塔，原本气体流速较慢，气体有足够的时间与液体接触并扩散溶解。 * 现在气体流速加快（气量增加），气体在塔内的停留时间缩短。 * 因为是**难溶气体**，溶解速度慢，本身就很难吸收。停留时间进一步缩短，且传质效率并未因气速增加而显著提高（受限于液膜阻力），导致更多的溶质未被吸收就离开了塔顶。 * 因此，出口气体中的吸收质组成（浓度）**增加**。 ### 总结 在低浓度难溶气体逆流吸收中，增加入口气量会导致： 1. 气相总传质单元数 $N_{OG}$ 减小； 2. 吸收率 $\eta$ 下降； 3. 出口气体组成 $y_2$ **增加**。 故题目表述**正确**。