第5章气体吸收(3)课件(共31张PPT)《化工单元操作（第三版）》同步教学（化工版）.pdf

第5章气体吸收

5.5填料层高度的确定

当混合气体中溶质含量不高(一般认为体积分率小于

10?或溶质含量虽然较高，但在塔内被吸收的

量不多时，均属于低浓度气体的吸收。

对低浓度气体的吸收过程，可作如下近似处理：

可将膜吸收系数kg、k在全塔内视为常数；

总吸收系数Ky、Kx可取平均值而视为常数。

由于以上处理，使填料层高度的计算得以简化。

一、填料层高度的基本计算式

Z=Vp/Q=F/aQ

Vp一填料层体积，m3

Ω一塔的截面积，m2

F一总吸收面积，m2

a一单位体积填料层的有效接触面积，m2/m3

F=GA/NA

GA一塔的吸收热负荷，kmol/s

NA一塔内吸收速率，kmol/s

此公式只适用于吸收塔的任一截面，而不能直接用于全塔

填料层的作用：为完成一定吸收任务，提供足够的气液相接

触面积。

对于全塔的填料层高度计算，采用微积分法。

填料塔内填料的作用与板式塔中塔板的作用相

同，是气液两相接触传质的场所。

计算填料层高度应在选定填料，确定操作液气

比及计算出塔径的基础上进行。

填料层高度的计算方法是先取一段微元填料层

进行计算，然后在全填料层高度内进行积分求

解。

填料层高度的基本计算式为

在填料层高度计算中所用到的a是单位体积填

料层所提供的气液两相的有效接触面积，这是

因为气液两相在填料中只有被流动的液体膜所

覆盖的填料表面才是气液两相的接触面积，可

见a不仅与填料的形状等因素有关，还与液体

的性质及流动状态有关，故a不是一定值，又

难于测定，为计算方便，常将a与总吸收系数

的乘积视为一体，故引入体积吸收系数Kxa、

Kya,该值可通过实验直接测定。

Kya—气相体积吸收总系数，kmol/m3s

Kx—液相体积吸收总系数，kmol/m3s

二、传质单元高度与传质单元数

z=k,a了ya

=H0GN0G

Kya

Ho=

No=了xay

=Ho1No1

x

Ho=

No?=了袭x

(一)传质单元高度

为过程所决定的一个高度称气相总传质单元

高度=V

Ho

KQ

单位：m,公式表示为

其意义：在填料比表面和塔径已确定的条件

下，一个传质单元所需的传质面积所相当

的填料层高度(相当于板间距)

(一)传质单元高度

传质单元：当吸收塔两截面间吸收质的

浓度变化等于这范围内吸收的推动力

时，这样一个区域称为传质单元。

HoG、H?与设备的型式、设备操作条件有

关。

(二)传质单元数的计算

相当于传质单元高度的倍数，称为气相传质单元数。

整个填料层的高度就是由Noc个Hoc组成.

Noc=dY无单位，

Jy

Y-Y

注意：Noc、NoL与物系的相平衡及进出口浓度

有关，与设备的型式和设备中的操作条件

等无关，反应了分离任务的难易程度。

(二)传质单元数的计算

1、图解积分法(见教材)

2、对数平均推动力法

Noo=-x

当可用Ax=AY+A?

2

(二)传质单元数的计算

3、解析法

式中无单位，称为脱吸因数，它反映吸收

推动力的大小，它的增大就意味着减小液气比，

其结果是溶液出口浓度提高而塔内吸收推动力

变小，所以NoG值增大。反之亦然。

它也是平衡线斜率与操作线斜率的比值。

例题

从某蒸馏塔顶出来的气体中含有2.91体积)

的H?S,其余为碳氢化合物。在一逆流操作的吸

收塔中用三乙醇