模块6气体吸收操作教案.docVIP

模块六 气体吸收操作 项目1 认识气体吸收装置 【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。 【教学目标】 1．通过观察吸收实训装置，掌握吸收塔的基本结构和工作原理。 2．熟悉吸收塔各部件的结构和作用。 3．掌握吸收操作基本知识。 【教学重点、难点】 重点：填料吸收塔结构及工作原理 难点：吸收机理 【教学方法】 采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。 【学时安排】8学时 【教学建议】 先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习气体吸收的相关知识。 【教学过程】 一、塔体、支座 液体进口、液体分布器、液体再分布器、液体收集器、液体出口 填料、填料压板、填料支承板 气体进口、气体出口 教师讲授内容 1．填料的种类装填方式根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。（1）散装填料乱堆填料颗粒填料散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。 （a）环 （b）环（c）矩鞍（）鞍（）几种典型的散装填料（2）规整填料 根据几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。金属丝网波纹填料波纹填料3）填料的特性 比表面积指单位体积填料的表面积，以a表示，单位为m2/m。填料的比表面积越大，所提供的气、液传质面积越大，气、液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高。 空隙率是指单位体积填料中的空隙体积，以ε表示，单位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，结构越开敞，通量越大，气体通过的能力越大且压降低。 填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a/ε3，称为填料因子，单位为1/m。填料因子值越小，表明流动阻力越小。 几种填料的综合评价见表6-2。波纹填料最好，金属鞍环填料次之。 2．填料支承板用途是支承内的填料，同时又能保证气、液两相顺利通过。栅板如图6-所示。如将填料乱堆在上，会堵塞空隙，减少开孔率，故常用于规整填料塔。 气体喷射式支承板，气体容易进出填料层，液体也可自由排出，利于液体的均匀分配，避免了液泛现象。如图6-所示。 图6- 栅板结构 图6- 气体喷射式支承板结构 液体分布器液体分布器的作用是将液体均匀地分布在填料表面上，提高填料表面的有效利用率。液体分布器的位置通常高于填料表面150～300mm。常用的有莲蓬头式、多孔排管式、盘式、槽式等。如图6-所示。 （a）式 （b） （c?）喷洒式分布器喷嘴（）式 图6- 液体分布器 液体再分布器 改善壁流情况，在填料层内部每隔一定高度设置一液体分布器。常见的有多孔盘式分布器、锥形分布器。如图6-所示。如考虑分段卸出填料，可在分布器之上另设支承板。 ?（a）截锥式 （b）多孔盘式图6- 液体再分布器 除沫器除沫器是用来除去填料层顶部逸出的气体中的液滴，安装在喷淋装置上方。除沫器种类很多，常见的有折除沫器、丝网除沫器和除沫器等如图6-所示。 图6- 丝网除沫器 （6-1） 式中 ——溶质在气相中的平衡分压，kPa ； E——比例常数，称亨利系数，kPa； ——溶质在液相中的摩尔分数。 亨利系数E值随物系而变化，当物系一定时，温度升高，E值增大。亨利系数由实验测定，一般易溶气体的E值小，难溶气体的E值大。 亨利定律的其他形式： （1）用摩尔分率表示相组成 （6-1a） 式中 ——相平衡时，溶质在气相中的摩尔分数； m——相平衡常数，（p为总压，kPa），由实验测得。 （2）用摩尔比（或比摩尔分数）表示相组成 （6-1b） 式中 ——相平衡时气相中溶质的摩尔比，； ——溶液中溶质的摩尔比，。 通过相平衡关系可以判别过程进行的方向和限度： 当YA＞或XA＜、pA＞时，为吸收过程； 当YA＝或XA＝、pA＝时，为平衡状态； 当YA＜或XA＞、pA＜时，为解吸过程。 2．吸收过程的推动力 气相或液相的实际组成与相应条件下的平衡组成的差值即为吸收过程的传质推动力。推动力可用气相推动力或液相推动力表示，即 （6-2） （6-3） 吸收过程推动力越大，吸收越