化工原理_26低組成氣體吸收的計(jì)算_等板高度法

1、8.4 低組成氣體吸收的計(jì)算 8.4.1 物料衡算與操作線方程 第八章 氣體吸收8.4.2 吸收劑用量的確定8.4.3 塔徑的計(jì)算8.4.4 吸收塔有效高度的計(jì)算一、傳質(zhì)單元數(shù)法 二、等板高度法 (3) 解析法 (克列姆塞爾法)依次使用操作線方程和平衡方程，經(jīng)推導(dǎo)可得111*2121TTNNAAAYYYY平衡關(guān)系 bmXY*操作關(guān)系 )(2,2,XqqYXqqYVnLnVnLn二、等板高度法 克列姆塞爾方程溶質(zhì)的吸收率121YYYA溶質(zhì)的最大吸收率1*21max,YYYA溶質(zhì)的相對(duì)吸收率 *2121max,YYYYAA1ln1lnAANT代入整理得 二、等板高度法 克列姆塞爾方程 克列姆塞爾算

2、圖進(jìn)一步整理得 AYYYYAANT111lnln1*22*21整理可得 1lnSSNNTOG或1lnAANNTOL二、等板高度法 克列姆塞爾方程 NT *22*21YYYY關(guān)系曲線圖 8.7.1 塔填料 第八章 氣體吸收8.5 吸收系數(shù) 8.6 其他吸收與解吸 8.7 填料塔 一、填料的類型(1) 環(huán)形填料 拉西環(huán)勒辛環(huán)十字隔板環(huán)螺旋環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)扁環(huán)改變通量，改善氣液流動(dòng)狀況增加填料比表面積1.散裝填料拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)扁環(huán)(2)鞍形填料與環(huán)鞍形填料 弧鞍填料改進(jìn)矩鞍填料矩鞍填料與環(huán)形填料相結(jié)合環(huán)矩鞍填料一、填料的類型弧鞍填料矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料(3)球形填料與花環(huán)填料 球形填料 v 多面

3、球填料 v 花環(huán)填料 通常用塑料注塑而成v TRI球形填料 v 共軛環(huán)填料 v 海爾環(huán)填料 v 納特環(huán)填料 花環(huán)填料一、填料的類型多面球形填料TRI 球形填料花環(huán)填料海爾環(huán)填料共軛環(huán)填料納特環(huán)填料塑料異型環(huán)矩鞍填料(1)格柵填料 格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。 2.規(guī)整填料一、填料的類型木格柵填料格里奇格柵填料(2)波紋填料 目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤

4、狀填料，波紋與塔軸的傾角有30和45兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90排列。 波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類。一、填料的類型金屬孔板波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料陶瓷板波紋填料塑料板波紋填料二、填料的性能及其評(píng)價(jià) (1)比表面積 單位體積填料層的表面積稱為比表面積，以 表示，其單位為 m2/m3。 傳質(zhì)面積傳質(zhì)效率流動(dòng)阻力生產(chǎn)能力分析 tatata1.填料的幾何特性 (2)空隙率 單位體積填料層的空隙體積稱為空隙率，以 表示，其單位為 m3/m3，或以%表示。 流動(dòng)阻力塔壓降生產(chǎn)能力傳質(zhì)效率流動(dòng)阻力分析 二、填料的性能及其評(píng)價(jià) (3)填

5、料因子 填料的比表面積與空隙率三次方的比值稱為填料因子，以 表示，其單位為1/m。 3ta分析 傳質(zhì)效率流動(dòng)阻力生產(chǎn)能力ta二、填料的性能及其評(píng)價(jià) 干填料因子二、填料的性能及其評(píng)價(jià) 2.填料的性能評(píng)價(jià) 填料的性能評(píng)價(jià)指標(biāo) v 生產(chǎn)能力大v 傳質(zhì)效率高v 填料層壓降低v 操作彈性大v 造價(jià)低 9 種填料綜合性能評(píng)價(jià) 填料名稱 評(píng)估值 評(píng) 價(jià) 排序 絲網(wǎng)波紋填料 0.86 很好 1 孔板波紋填料 0.61 相當(dāng)好 2 金屬Intalox填料 0.59 相當(dāng)好 3 金屬鞍形環(huán)填料 0.57 相當(dāng)好 4 金屬階梯環(huán)填料 0.53 一般好 5 金屬鮑爾環(huán)填料 0.51 一般好 6 瓷Intalox填料

6、0.41 較好 7 瓷鞍形環(huán)填料 0.38 略好 8 瓷拉西環(huán)填料 0.36 略好 9 二、填料的性能及其評(píng)價(jià) 練 習(xí) 題 目思考題作業(yè)題: 13、141.氣提解吸的計(jì)算與吸收的計(jì)算有何異同？2.填料有哪些主要類型？3.填料的幾何特性包括哪些參數(shù)？4.評(píng)價(jià)填料性能有那些指標(biāo)？8.1 吸收過(guò)程概述 8.2 吸收過(guò)程的相平衡關(guān)系 8.3 吸收過(guò)程的速率關(guān)系8.4 低組成氣體吸收的計(jì)算 第八章 氣體吸收8.5 吸收系數(shù) 吸收系數(shù)是吸收過(guò)程計(jì)算的關(guān)鍵。吸收系數(shù)不僅與物性、設(shè)備類型、填料形狀和規(guī)格等有關(guān)，而且還與塔內(nèi)流體流動(dòng)狀況、操作條件密切相關(guān)。吸收系數(shù)的獲取途徑 實(shí)驗(yàn)測(cè)定經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算獲

7、取吸收系數(shù)途徑8.1 吸收過(guò)程概述 8.2 吸收過(guò)程的相平衡關(guān)系 8.3 吸收過(guò)程的速率關(guān)系8.4 低組成氣體吸收的計(jì)算 8.5.1 吸收系數(shù)的測(cè)定 第八章 氣體吸收8.5 吸收系數(shù) 一、實(shí)驗(yàn)裝置與流程 實(shí)驗(yàn)測(cè)定是獲得吸收系數(shù)的根本途徑。實(shí)驗(yàn)測(cè)定一般在已知內(nèi)徑和填料層高度的中間實(shí)驗(yàn)設(shè)備上或生產(chǎn)裝置上進(jìn)行，用實(shí)際操作的物系，選定一定的操作條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 水吸收氨過(guò)程吸收系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)流程二、測(cè)定方法 測(cè)定數(shù)據(jù)： 計(jì)算進(jìn)塔氣體組成 Y1操作溫度 t操作壓力 P 出塔氣體組成 Y2 出塔液體組成 X1空氣流量Vnq,水流量Lnq,氨氣流量Anq,總體積吸收系數(shù)KY a 計(jì)算公式：三、吸收系數(shù)的計(jì)算

8、mYVnYYYaKqZ21,)()(21,21,XXqYYqqLnVnGnAmPGnmVnYYVqYYYqaKA,21,)(8.5.1 吸收系數(shù)的測(cè)定 第八章 氣體吸收8.5 吸收系數(shù) 8.5.2 吸收系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式(選讀)8.5.3 吸收系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)1.施伍德(Sherwood)數(shù) 氣相施伍德數(shù)ABBmGGDlPRTpkShABSmLLDlCckSh液相施伍德數(shù)施伍德數(shù)為量綱為一的吸收系數(shù)特征尺寸2.施密特(Schmidt)數(shù) 氣相施密特?cái)?shù)ABGGGDSc液相施密特?cái)?shù)施密特?cái)?shù)反映物性對(duì)吸收過(guò)程的影響ABLLLDSc一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù) 3.雷諾(Reyno

9、lds)數(shù) 氣相雷諾數(shù)GGGeGudRe液相雷諾數(shù)LLLeLudRe一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)填料層當(dāng)量直徑PS4edHr4潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)填料層空隙截面積4填料層高度填料層高度塔截面積潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)填料層高度填料層高度塔截面積填料層空隙截面積 4ta4一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)填料層空隙率填料比表面積填料塔中氣相雷諾數(shù)一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)G氣相空塔質(zhì)量速度，kg/(m2s)GtGtGGtGGtGGaGauauauRe44440GtGaGRe4實(shí)際氣速空塔氣速填料塔中液相雷諾數(shù)一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)W液相空塔質(zhì)量速度，kg/(m2s)雷諾數(shù)反映流動(dòng)狀況對(duì)吸收過(guò)程的影響LtLaWRe4 4.伽利

10、略(Gallilio)數(shù) GaglLL322伽利略數(shù)伽利略數(shù)反映重力對(duì)吸收過(guò)程的影響一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)重力加速度液相在填料塔內(nèi)靠重力下流，故與重力場(chǎng)有關(guān)。5.彼克列(Peclet)數(shù) 氣相彼克列數(shù)彼克列數(shù)反映混合特性對(duì)吸收過(guò)程的影響液相彼克列數(shù)ABLeLLLDudScPe ReABGeGGGDudScPe Re一、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中常用的準(zhǔn)數(shù)填料塔內(nèi)存在氣、液兩相的返混。傳質(zhì)效率降低氣膜吸收系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式)()()(ReGGGGPeScASh液膜吸收系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式)()()()(ReLLLLPeGaScASh 吸收系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式公式(選讀)二、吸收系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式第八章 氣體吸收8.5

11、 吸收系數(shù) 8.6 其他吸收與解吸8.6.1 其他吸收過(guò)程(選讀)8.6.2 解吸(脫吸)一、解吸的原理與應(yīng)用吸收解吸氣相中的溶質(zhì)向液相中溶解液相中的溶質(zhì)向氣相中釋放低溫、高壓高溫、低壓應(yīng)用場(chǎng)合v溶劑昂貴；不易獲得v吸收溶質(zhì)為目的產(chǎn)物傳質(zhì)方向操作條件二、化工中常用的解吸方法解吸方法加熱解吸加入氣提氣，降低溶質(zhì)的分壓。吸收在加壓下進(jìn)行，通過(guò)減壓進(jìn)行解吸。對(duì)吸收液加熱，通過(guò)升溫進(jìn)行解吸。加熱減壓聯(lián)合進(jìn)行，提高解吸程度。氣提解吸減壓解吸加熱減壓聯(lián)合解吸脫碳系統(tǒng)吸收液的減壓解吸工藝流程1吸收塔2閃蒸罐3溶劑泵4解吸塔2.2 MPa0.6 MPa0.1 MPa脫碳系統(tǒng)吸收液的減壓氣提解吸工藝流程1吸收塔；2閃蒸罐；3溶劑泵；4解吸塔；5氣提解吸塔2.2 MPa0.6 MPa0.1 MPa三、氣提解吸的計(jì)算 從原理上，氣提解吸與逆流吸收是相同的，只是在解吸中傳質(zhì)的方向與吸收相反，吸收過(guò)程的操作線在平衡線的上方，而解吸過(guò)程的操作線在平衡線的下方。因此，吸收過(guò)程的分析方法和計(jì)算方法均適用于解吸過(guò)程。氣提解吸過(guò)程示意圖1.操作線方程氣提解吸操作線方程可通過(guò)物料衡算獲得三、氣提解吸的計(jì)算氣提解吸操作線方程22,)(YXXqqYVnLn