05第五章气体吸收.ppt

2.4.7 强化吸收过程的措施 强化吸收过程即提高吸收速率。吸收速率为吸收推动力与吸收阻力之比，故强化吸收过程从以下两个方面考虑：提高吸收过程的推动力；）降低吸收过程的阻力。 1．提高吸收过程的推动力 （1）逆流操作 （2）提高吸收剂的流量 通常混合气体入口条件由前一工序决定，即气体流量V、气体入塔组成一定，如果吸收操作采用的吸收剂流量L提高，即L/V提高，则吸收的操作线上扬，气体出口浓度下降，吸收程度加大，吸收推动力提高，因而提高了吸收速率。 （3）降低吸收剂入口温度 当吸收过程其它条件不变，吸收剂温度降低时，相平衡常数将增加，吸收的操作线远离平衡线，吸收推动力增加，从而导致吸收速率加快。 （4）降低吸收剂入口溶质的浓度 当吸收剂入口浓度降低时，液相入口处吸收的推动力增加，从而使全塔的吸收推动力增加。 2．降低吸收过程的传质阻力 （1）提高流体流动的湍动程度 吸收的总阻力包括： 气相与界面的对流传质阻力； 溶质组分在界面处的溶解阻力； 液相与界面的对流传质阻力。 通常界面处溶解阻力很小，故总吸收阻力由两相传质阻力的大小决定。若一相阻力远远大于另一相阻力，则阻力大的一相传质过程为整个吸收过程的控制步骤，只有降低控制步骤的传质阻力，才能有效地降低总阻力。 降低吸收过程传质阻力的具体有效措施： 1）若气相传质阻力大，提高气相的湍动程度，如加大气体的流速，可有效地降低吸收阻力； 2）若液相传质阻力大，提高液相的湍动程度，如加大液体的流速，可有效地降低吸收阻力。 （2）改善填料的性能 因吸收总传质阻力可用 表示，所以通过采用新型填料，改善填料性能，提高填料的相际传质面积a，也可降低吸收的总阻力。 2.5 吸收系数 吸收系数是反映吸收过程物系及设备传质动力学特性的参数，是设计计算的基本数据，其大小主要受物系的性质、操作条件及设备结构等三方面的影响。由于影响因素十分复杂，目前还无通用的计算方法和计算公式。一般是针对具体的物系，在一定的操作条件和设备条件下进行实验，将实验数据整理成相应的经验公式或准数关联式，供计算时使用。 2.5.1 吸收系数的测定 吸收系数的测定是采用与生产条件相近的吸收塔以及操作条件下进行，这种测定方法依据全塔内的吸收速率方程式进行，因而得到的吸收系数值实际是全塔的平均值。 例如当吸收过程在所涉及的浓度范围内平衡关系为直线时，只要测定出气液两相流量及其浓度组成，便可根据填料层高度的计算公式得到平均的总体积吸收系数Kya 。 2.5.2 吸收系数的经验公式 吸收系数的经验公式是根据特定系统及一定条件下的实验数据整理而来，因而运用范围较窄。 某些体积吸收系数经验公式如下。 式中符号含义及适用条件见教材P121~122。 2.5.3 吸收系数的准数关联式 对吸收过程进行理论分析，将影响因素归纳为几个准数。然后进行实验，确定准数之间的函数关系，从而得到相应的准数关联式，使用时注意应用条件和范围。 1.传质过程中常用的4个准数 ①施伍德(Sherwood)准数Sh 它包含待求的吸收膜系数，为反映吸收过程进行难易程度的准数。 ②施密特(Schmidt)准数Sc 它反映物性对吸收过程影响的准数。 ③雷诺(Reynolds)准数Re 反映流体流动时湍动程度的准数。 ④伽利略(Gallilio)准数Ga 反映液体受重力作用而沿填料表面向下流动时，所受重力与粘滞力相对关系的准数 2.计算气膜吸收系数的准数关联式 3.计算液膜吸收系数的准数关联式 2.6 其它吸收与解吸 2.6.1 高组成气体吸收 当混合气体中溶质含量大于10%以上时，而且被吸收的数量又较多，称为高组成气体的吸收。与低组成气体相比具有以下特点： 1气液两相流量沿塔高显著发生变化，因而操作线方程式和吸收速率方程式中的组成采用摩尔分率表示。 2吸收过程伴有显著的热效应，使液体温度升高，为非等温吸收过程。液体的升温使溶质溶解度降低，将直接影响气液平衡关系。 3传质系数受气速和漂流因数的影响较大，不能再视为常量。 因而高组成气体吸收的计算相当复杂，必须同时联立物料衡算式、热量衡算式、传质速率方程式和相平衡方程式，通过数值计算方法求解。 2.6.2 非等温吸收 气体吸收过程中，因溶解热、反应热得存在，使得液相温度随组成得升高而升高，称为非等温吸收。 对吸收过程得影响： 气体的溶解度减小 吸收的推动力减小 故需较高的填料层或较多的理论板层数。 非等温吸收采用近似处理方法：假定所有释放出得热量均被液体吸收，即忽略气体得温度变化及其它热损失。据此推算出液体浓度与温度的对应关系，从而得到非等温吸收下的平衡曲线。 当吸收得热效应很大，必须设法排除热量，以控制吸收过程得温度。通常采取的措施有： 在吸收塔内