[工学]化工原理第六章第四节讲稿.ppt

第六章 吸收 一、物料衡算与操作线方程 二、吸收剂用量的确定 三、塔径的计算 四、填料层高度的计算 五、理论板层数的计算 六、吸收的操作型计算 一、吸收塔的物料衡算与操作线方程 二、吸收剂用量的确定 四、填料层高度的计算 五、理论板层数的计算 六、吸收的操作型计算 b）对数平均推动力法 吸收的操作线为直线，当平衡线也为直线时 ——直线函数 其中： ——塔顶与塔底两截面上吸收推动力的对数平均，称为对数平均推动力。 时， 当 相应的对数平均推动力可用算术平均 推动力代替。 写出NOL、NG、NL的表达式。 例：某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气中有害组分A，已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进料混合气组成为0.04（组分的Amol分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下的平衡关系为Y=2.5X（X、Y均为摩尔比），试求： 1）L/V为(L/V)min的多少倍？ 2）所需填料层高度。 3）若气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.0033，求此时所需填料层高度为若干米？ 解： 1）L/V为(L/V)min的倍数 2）所需填料层高度 脱吸因数法 对数平均推动力法 3）尾气浓度下降后所需的填料层高度 尾气浓度 2）平衡线不为直线 a）图解积分法 A A* Y Y* X Y Y2 Y1 b）近似梯级法 M M’ M1 F1 F 分析梯级TF1F 在梯级 T*A*FT中， ——平均推动力 1、图解法 2、解析法求理论板层数 1）理论板数的解析表达式 当吸收涉及的浓度区间内平衡关系为直线 时 在 层板间任一截面到塔顶范围内作组分A的衡算 若相平衡关系可采用 表示 在 板间任一截面到塔顶范围内作组分A的衡算 将 代入，得： 同理，可以推到第N与N+1板与塔顶，即塔顶与塔底间组分A的物料衡算式： 两端同减 * * 第四节 吸收塔的计算 吸收塔的设计计算，一般的已知条件是： 1）气体混合物中溶质A的组成（mol分率）以及流量kmol/(m2.s) 2）吸收剂的种类及T、P下的相平衡关系； 3）出塔的气体组成 需要计算： 1）吸收剂的用量kmol/(m2.s)； 2）塔的工艺尺寸，塔径和填料层高度 1、物料衡算 目的 ： 确定各物流之间的量的关系 以及设备中任意位置两物料 组成之间的关系。 对单位时间内进出吸收塔的A的物 质量作衡算 吸收率 混合气中溶质A 被吸收的百分率 2、吸收塔的操作线方程式与操作线 在 m—n截面与塔底截面之间作组分A的衡算 ——逆流吸收塔操作线方程 在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算 ——逆流吸收塔操作线方程 表明 ： 塔内任一截面的气相浓度Y与液相浓度X之间成直线关系，直线的斜率为L/V。 并流吸收塔的操作线： 吸收操作线总是位于平衡线的上方， 操作线位于平衡线下方，则应进行脱吸过程。 液气比 Y1 L/V B B* 最小 液气比 最小液气比的求法 图解法 正常的平衡线 平衡线为上凸形时 计算法 适用条件： 平衡线符合亨利定律，可用 表示 例：空气与氨的混合气体，总压为101.33kPa，其中氨的分压为1333Pa，用20℃的水吸收混合气中的氨，要求氨的回收率为99%，每小时的处理量为1000kg空气。物系的平衡关系列于本例附表中，若吸收剂用量取最小用量的2倍，试 求每小时送入塔内的水量。 溶液浓度(gNH3/100gH2O) 2 2.5 3 分压Pa 1600 2000 2427 分析： 求水量 吸收剂用量L 求Lmin 已知L/Lmin 平衡常数 解： 1）平衡关系 2）最小吸收剂用量： 其中： 3）每小时用水量 三、塔径的计算 —空塔气速 1、填料层高度的基本计算式 对组分A作物料衡算 单位时间内由气相转入液相的A的物质量为： 微元填料层内的吸收速率方程式为： 低浓度气体吸收时填料层的基本关系式为 气相总体积吸收系数及液相总体积吸收系数 物理意义 ： 在推动力为一个单位的情况下，单位时间单 位体积填料层内吸收的溶质量。 2、传质单元高度与传质单元数 1）传质单元高度与传质单元数的概念 的单位 称为“气相总传质单元高度” ，用 表示 ——气相总传质单元数 —液相总传质单元高度，m ； —液相总传质单元数，无因次 ； 依此类推，可以写出通式： 试写出用膜系数及相应的推动力表示的填料层高度的计算式。 填料层高度=传质单元高