8.3 吸收或解吸塔计算.ppt

第三节 吸收(或解吸)塔的计算 根据给定的吸收任务(处理气量及其初终浓度)，选定吸收剂后，工艺计算的主要项目有： 吸收剂的用量及吸收液的浓度 填料塔的填料层高度或板式塔的塔板数 塔直径，由处理气量及塔的操作气速决定。 一、物料衡算 全塔物料衡算 并流吸收塔的操作 3.吸收剂用量的确定与最小液气比 低浓度吸收时的最小液气比 二、填料层高度的计算(低浓度气体吸收) 低浓度气体吸收的特点： G、L不随塔高变化 吸收过程为等温 传质系数为常数 2.传质单元数与传质单元高度 (1)传质单元数 NOG仅与气体的进出口浓度、相平衡关系有关，与塔的结构、操作条件(G、L)无关，反映分离任务的难易程度。 3.传质单元数的计算 (1)平均推动力法：y*=mx+b （3）图解积分法 （4）近似梯级法 三、吸收塔的设计型计算 计算公式 3.设计条件的选择 四、吸收塔的操作型计算 操作型问题的命题 第一类：已知塔高h、L、G、xa、yb，相平衡关系，Kya、Kxa，求：气液的出口浓度ya、xb。 第二类：已知h、G、ya、yb，相平衡关系，Kya、Kxa，求：吸收剂用量L及其出口浓度xb。 (2) 计算方法：仍利用物料衡算式、相平衡关系、吸收过程的基本方程，但往往这些方程是非线性的，有时需试差。 3.解吸塔高的计算 六、塔板数 板式塔与填料塔的区别在于组成沿塔高是阶跃式而不是连续变化的。 解析法求理论板数 平衡线方程：y=mx 操作线方程：y=y1+L/G(x-x0) 七、对流传质系数的关联式 a.气体或液体在降膜式吸收器中作湍流流动 当Re2100,Sc=0.6~3000时 * Lb,xb Gb,yb Ga,ya La,xa Gb、Ga－气体入塔、出塔流率，kmol/s Lb、La－液体入塔、出塔流率，kmol/s G、L随塔高而变 G,y L,x 2.操作线方程 Y～X之间的关系为一线性关系,而y~x之间的关系不为线性关系。 操作线方程的图示 注意：当低浓度吸收（进气浓度低于5～10％）时，L、G随塔高的变化较小，可认为近似不变。则以y、x表示的操作线也可认为是一条直线。 平衡线 操作线 L,xb G,yb G,ya L,xa 并流操作的塔 斜率Ls/GB 最小液气比 斜率减小 斜率L/G 吸收过程基本方程式 对dz微元段： a－单位体积填料层的有效传质面积，m2/m3 dh L,xb G,yb G,ya L,xa h0 y y+dy x x+dx Kya－气相总体积吸收系数，kmol/m3.s Kxa－液相总体积吸收系数，kmol/m3.s (2)传质单元高度 HOG与操作条件G、L、物系的性质、填料几何特性有关，是吸收设备性能高低的反映。其值由实验确定，一般为0.15~1.5米。 HOG的物理意义： y1-y2=(y-y*)m y1-y2=(y-y*) 总结 溶解度大(气膜控制)的体系 溶解度小(液膜控制)的体系 中等溶解度、相平衡关系为非线性的体系 使用场合 传质单元数 传质单元高度 填料层高度 (2)脱吸因素法 讨论： 2.设计型问题的命题 设计要求：为达到指定分离要求所需的塔高及吸收剂用量的确定。 设计条件：已知G、yb 、分离要求η或ya、相平衡关系 最高浓度：xamax=x*,Δya=0,h0→∞ 吸收剂进口浓度的上限 (1)流向：逆流的推动力较大 (2)吸收剂进口浓度 （3）吸收剂用量的确定 五、解吸 解吸的方法 a.通入惰性气体－气提，即降低y b.通入水蒸气－提高m,即提高y* c.降低系统的压力、提高温度 2.解吸塔的最小气液比 吸收 解吸 理论板：气液两相在塔板上充分接触，传质、传热达平衡。 由第一板下的截面到塔顶作物料衡算： 由第二板下的截面到塔顶作物料衡算： 园管内流体强制湍流时的传热关联式 Pr=cpμ/ λ Sc=μ/ρD Schmidt Number Re=duρ/μ Re=du ρ/μ Reynolds Number Nu=αd/λ Sh=kd/D Sherwood Number 对流传热 对流传质 *