化工原理上册第三版.ppt

在填料塔中用清水吸收氨与空气混合气中的氨。混合气流量为1 500 m3.h-1(101.33kPa,0℃)，氨所占体积分率为5%，要求氨的回收率达95%。已知塔内径为0.8 m，填料单位体积有效传质面积α=100 m2/m3,吸收系数KG=0.01 kmol/(m2.h.kPa) 。取吸收剂用量为最少用量的1.5倍。该塔在30℃和101.3 kPa压力下操作，在操作条件下的平衡关系为ye=3.17x试求：① 出塔溶液浓度② 填料层高度Z。 七、塔内返混的影响 1.返混现象：吸收塔内少量流体自下游返回上游的现象 2.返混对传质的影响 ① 返混时的操作线与平衡线 ② 传质设备的任何形式的返混都将破坏逆流操作条件，使传质推动力下降，对传质造成不利影响。返混的量和范围与传质设备的结构有关，所以设计时一般将它的影响放在传质单元高度中加以考虑。 八、吸收剂再循环(也是一种返混现象) 1. 吸收剂再循环时的流程、操作线与平衡线 2. 分析 一般而言，对吸收不利，以下3种情况可以考虑： ① 吸收过程有显著热效应。 ② 吸收目的在于获得x1较高的液相产物。 ③ 相平衡常数很小或为零的物系。 8.5.4 吸收过程的操作型计算 一、计算命题 1. 第一类 命题内容：已知填料层高度H及其他有关尺寸，气液两相平衡关系及流动方式、两相总传质系数Kyα或Kxα,改变某一操作条件，研究其对吸收效果y2和x1的影响 已知： 求： 计算方法: ① 对数平均推动力法 ② 吸收因子法 2. 第二类 命题方式: 已知填料层高度H及其它有关尺寸，气体的流量G及进出口浓度y1、y2(η)，吸收剂的进口组成x2，气液相平衡及流动方式，两相体积总传质系数Kyα或Kxα, ,计算吸收剂用量L和吸收剂的出塔组成x1。 简写为： 求L，x1 已知 计算方法: ① 对数平均推动力法 试差法求x1 ② 吸收因子法 试差法求L x1 3. 第三类 命题方式：其他条件(指G，y1，L，x2，t，P)不变，分离要求y2(η)改变，填料层高度变为多少？或已知填料层高度H的改变值，其他条件不变，求y2(η)变为多少？ 例: 用清水吸收焦炉气中的氨。氨的浓度为10g/Nm3，混合气体的处理量为5000Nm3/h。氨的回收率为99%，操作压强为101.3kPa，夏天平均温度为30℃，冬季平均温度10℃。吸收剂用量为最小用量的1.5倍，全塔气速1.1m/s。已知KGα与气相流率的0.8次方成正比而受液体流率的影响甚小。已测得Kyα=220kmol/(m3.h)，氨的平衡关系为：30℃时 ye=1.2x；10℃时， ye=0.5x。 试计算：①按设计时的用水量，塔径与填料层高度；②若上述设计在冬季操作而其他条件不变，计算氨的吸收率；③冬季操作时，如仍保持η=0.99，应采用什么措施？④夏季若将炉气量增加20% ，要求η不变，有何措施？ 操作型计算问题的两种特例 第一种: 逆流填料吸收塔 原工况: 新工况: 求新工况下的 第二种 原工况: 新工况: 求新工况下的 二、操作型问题定性分析方法 例：用逆流填料吸收塔处理低浓度气体混合物，已知过程为双膜控制(即气膜阻力及液膜阻力均不能略去)，试分析在入口气量适量增加的新操作条件下(其它条件不变)，出口气液组成y2，x1的变化情况。 (1) y2的变化趋势 H=HOGNOG H不变 NOG↓ S=mG/L G↑S ↑ ↓ y2 ↑ (2) x1的变化趋势 a. 用吸收因数法 H=HOLNOL H不变 NOL ↑ A=L/mG G↑A ↓ G↑ HOL ↓ ↑ x1 ↑ b. 采用近似方法判别 三、吸收塔的操作和调节 问题：H，G，y1不变，增大η，可采取哪些措施？ 由于气体的入口条件常不能随意改变，只能改变吸收剂入口条件。 1. 调节手段 改变吸收剂的入口条件：流率L，温度t，含量x2 L↑ (L/G)↑ 操作线远离平衡线 Kyα↑ t2↓ m ↓ 操作线远离平衡线 Kyα↑ x2↓ (y2-y2e) ↑ 2. 说明 ① 吸收剂的进口条件受再生操作的制约 ② 提高L的方法调节y2有一定限度。 例：H=∞，试分析当A＞1与A＜1时能否用提高吸收剂用量的方法提高吸收率？ 用清水吸收焦炉气中的氨。氨的浓度为10g/Nm3，混合气体的处理量为5000Nm3/h。氨的回收率为99%，操作压强为101.3kPa，夏天平均温度为30℃，冬季平均温度10℃。吸收剂用量为最小用量的1.5倍，全