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1、Chap. 6 吸收塔的設計計算,Design of Gas Adsorption Tower,作業(yè)：練習題37-1, 37-2(空塔氣速用于計算塔徑，V=u d2/4),主要內(nèi)容,一. 問題的提出,二. 計算依據(jù),三. 設計型問題中參數(shù)的選擇,四. 理論塔板與理論塔板數(shù)板式塔,五. 解吸塔的設計計算,六. 吸收操作中的特殊問題,一. 問題的提出,給定工藝條件及分離要求下，選擇合理的設計參數(shù)，計算吸收劑用量、出口濃度及必須的塔高。,為解決上述問題，一般需要通過如下步驟：,明確工藝要求，選定合理的參數(shù)與條件。,傳質(zhì)單 元數(shù)NOG,2. 測定或查得體積傳質(zhì)系數(shù)，計算HOG。,氣液流動方式：逆流、并

2、流,吸收劑的種類：氣體易溶,入塔濃度：經(jīng)濟優(yōu)化與工藝要求,液氣比：1.11.5倍最小液氣比,最小液氣比（教材47頁）：,注意：,嚴格的講，操作線方程的氣液流量應該為惰性氣體流量GB和純?nèi)軇┝髁縇s，濃度也應該為摩爾比。這里進行了簡化，（低濃度）。,二. 計算依據(jù),操作線方程：,填料層高度方程：,無論哪類計算問題，都是依據(jù)如下三個公式進行計算。,以上三個公式的組合以及操作線和平衡線在坐標軸上的示意圖是本部分計算的核心。,三. 設計型問題中參數(shù)的選擇,1. 氣液流動方式：,2.入塔濃度：,3.液氣比：,逆流：一般來說，傳質(zhì)推動力比較大 并流：一般來說，傳質(zhì)推動力比較小,液體：經(jīng)濟優(yōu)化，入塔濃度高，

3、會導致吸收設備 高但解吸設備?。蝗胨舛鹊?，會導致吸收設備 小但解吸設備大,氣體：工藝要求,1.11.5倍最小液氣比,例題：塔高的計算,清水吸收空氣中的氨，逆流，G0.025kmol/s，y1=0.02，要求y2=0.001。已知：m=1.2，Kya=0.0522kmol/(sm2)，若塔徑d=1m，(L/G)=1.2(L/G)min，求H。,解：,根據(jù)已知條件，可以求出HOG；如果求出NOG，就可以得到H。,無論用解析法還是平均推動力法，都要求出L/G。,(L/G)=1.2(L/G)min,(L/G)=1.2(L/G)min1.37,根據(jù)物料衡算，求得液體出口濃度：,則：平均推動力為：,四.

4、 理論塔板與理論塔板數(shù)板式塔,1. 理論塔板概念,氣液兩相在塔板上接觸充分，傳質(zhì)完全，當氣液離開該板時，兩相達到相平衡狀態(tài)，這塊塔板稱為一個理論塔板（理論板）。 理論板與實際板的差別用塔板效率E0表示：,N：理論板數(shù),Ne：實際塔板數(shù),2. 理論板數(shù)的計算：,操作線方程：,對于第一塊板：,操作線和平衡線均為直線的情況,塔板序號自上而下增大，離開第塊塔板的氣液組成的下標為,對于第二塊板：,以此類推，對于第N塊板，有：,與填料塔傳質(zhì)單元數(shù)的公式相比，,由推導過程可知，與填料塔相比：,yN+1即填料塔入口濃度y1，y1即填料塔出口濃度y2，x0即填料塔入口濃度x2。,當A趨近于1時，即L/G=m，有

5、：,有：,3. 填料層的等板高度,達到一塊理論板分離效果所需要的填料層高度，為填料的等板高度，由He表示。其大小反映了傳質(zhì)的動力學特性，通常由實驗測定。 填料層高度表示為：,當操作線與平衡線均為直線且A=1時，有N=NOG；則：,五. 解吸塔的設計計算,回收吸收劑，得到產(chǎn)品。,為吸收的反過程，傳質(zhì)方向是由液相至氣相，過程的推動力為：,提高 y*、p* 或降低 y、p 有利于過程的進行。,常用解吸方法：,1. 氣提法：通入惰性氣體。,2. 汽提法：通入水蒸氣,水蒸氣既可作惰性氣體，又可作加熱介質(zhì)。,3. 降低壓力,以逆流氣提法為例，說明解吸塔的設計計算。,由于此時m較大，解吸過程的液相阻力往往占

6、優(yōu)勢，以液相體積傳質(zhì)系數(shù)為準比較方便。采取與吸收塔計算相同的方法：,1.填料層高度基本方程式的建立,依據(jù)：,對全塔進行積分，有：,對于低濃度氣體吸收，L、Kx、a均可認為是定值，因此：,當平衡線為直線且過原點時，有：,同樣，還可以推出理論塔板數(shù)方程式：,則：,最大液氣比（或最小氣液比）：,2. 操作氣量的選擇：,實際氣液比：,六. 吸收操作中的特殊問題,1. 多組分吸收,存在范圍廣,處理辦法：簡化為單組分吸收,1）根據(jù)工藝要求，保證關鍵組分的吸收要求,2）計算其它組分吸收的程度,2. 化學吸收,1）過程特點,高選擇性； 界面處的氣相平衡分壓降低，增大傳質(zhì)推動力,2）化學吸收機理,化學吸收的機理

7、仍以雙膜理論為基礎解釋。,a）氣相中可溶性組分由氣相主體向氣液界面?zhèn)鬟f。 b）溶質(zhì)由界面處由氣相溶解于液相。,由于化學反應的存在，使液膜傳質(zhì)系數(shù)增加的倍數(shù)，一般情況下 1。,c）溶質(zhì)在液相中傳遞并與液相組分發(fā)生化學反應，從而使溶質(zhì)濃度降低，推動力增大。 d) 依據(jù)反應速度的不同， 溶質(zhì)或反應物在液相中傳遞。,3） 增強因數(shù)：,對于瞬間反應，例如鹽酸吸收氨氣，可以按照氣膜控制進行處理。此時，Ky=ky，界面濃度可以認為是零。,對于非常慢的化學反應，1，可按物理吸收處理。,對于中等速度的化學反應，比較復雜，有興趣的同學可以參閱有關專著。,3. 非等溫吸收,溶解熱,反應熱,溫度變化,平衡線位置與形狀,吸收速率發(fā)生變化,調(diào)節(jié)措施：,1）塔內(nèi)冷卻裝置,2）吸收劑體外冷卻,3）大噴淋密度,,,本節(jié)小結(jié),1. 掌握填料塔設計參數(shù)的選擇方法。,2. 熟練應用三個基本方程解決填料塔相關計算問題。,操作線方程：,填料層高度方程：,. 掌握理論塔板的概念。,. 掌握解吸塔高度的推導過程，加深理解 吸收塔高度的推導方法。,. 掌握非等溫吸收和化學吸收的特點。,