化工原理_26低组成气体吸收的计算_等板高度法

8.4低组成气体吸收的计算8.4.1物料衡算与操作线方程第八章气体吸收8.4.2吸收剂用量的确定8.4.3塔径的计算8.4.4吸收塔有效高度的计算一、传质单元数法二、等板高度法(3)解析法(克列姆塞尔法)依次使用操作线方程和平衡方程，经推导可得111*2121TTNNAAAYYYY平衡关系bmXY*操作关系)(2,,2,,XqqYXqqYVnLnVnLn二、等板高度法克列姆塞尔方程溶质的吸收率121YYYA溶质的最大吸收率1*21max,YYYA溶质的相对吸收率*2121max,YYYYAA1ln1lnAANT代入整理得二、等板高度法克列姆塞尔方程克列姆塞尔算图进一步整理得AYYYYAANT111lnln1*22*21整理可得1lnSSNNTOG或1lnAANNTOL二、等板高度法克列姆塞尔方程NT～*22*21YYYY关系曲线图8.7.1塔填料第八章气体吸收8.5吸收系数8.6其他吸收与解吸8.7填料塔一、填料的类型(1)环形填料拉西环勒辛环十字隔板环螺旋环鲍尔环阶梯环扁环改变通量，改善气液流动状况增加填料比表面积1.散装填料拉西环鲍尔环阶梯环扁环(2)鞍形填料与环鞍形填料弧鞍填料改进矩鞍填料矩鞍填料与环形填料相结合环矩鞍填料一、填料的类型弧鞍填料矩鞍填料金属环矩鞍填料(3)球形填料与花环填料球形填料多面球填料花环填料通常用塑料注塑而成TRI球形填料共轭环填料海尔环填料纳特环填料花环填料一、填料的类型多面球形填料TRI球形填料花环填料海尔环填料共轭环填料纳特环填料塑料异型环矩鞍填料(1)格栅填料格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等。格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。2.规整填料一、填料的类型木格栅填料格里奇格栅填料(2)波纹填料目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错90°排列。波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填料两大类。一、填料的类型金属孔板波纹填料金属丝网波纹填料陶瓷板波纹填料塑料板波纹填料二、填料的性能及其评价(1)比表面积单位体积填料层的表面积称为比表面积，以表示，其单位为m2/m3。～～传质面积传质效率～～流动阻力生产能力分析tatata1.填料的几何特性(2)空隙率单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以表示，其单位为m3/m3，或以%表示。～～流动阻力塔压降～生产能力～～传质效率流动阻力分析二、填料的性能及其评价(3)填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填料因子，以表示，其单位为1/m。～3ta分析传质效率流动阻力生产能力ta二、填料的性能及其评价干填料因子二、填料的性能及其评价2.填料的性能评价填料的性能评价指标生产能力大传质效率高填料层压降低操作弹性大造价低9种填料综合性能评价————————————————————————填料名称评估值评价排序————————————————————————丝网波纹填料0.86很好1孔板波纹填料0.61相当好2金属Intalox填料0.59相当好3金属鞍形环填料0.57相当好4金属阶梯环填料0.53一般好5金属鲍尔环填料0.51一般好6瓷Intalox填料0.41较好7瓷鞍形环填料0.38略好8瓷拉西环填料0.36略好9————————————————————————二、填料的性能及其评价练习题目思考题作业题:13、141.气提解吸的计算与吸收的计算有何异同？2.填料有哪些主要类型？3.填料的几何特性包括哪些参数？4.评价填料性能有那些指标？8.1吸收过程概述8.2吸收过程的相平衡关系8.3吸收过程的速率关系8.4低组成气体吸收的计算第八章气体吸收8.5吸收系数吸收系数是吸收过程计算的关键。吸收系数不仅与物性、设备类型、填料形状和规格等有关，而且还与塔内流体流动状况、操作条件密切相关。吸收系数的获取途径实验测定经验公式计算准数关联式计算获取吸收系数途径8.1吸收过程概述8.2吸收过程的相平衡关系8.3吸收过程的速率关系8.4低组成气体吸收的计算8.5.1吸收系数的测定第八章气体吸收8.5吸收系数一、实验装置与流程实验测定是获得吸收系数的根本途径。实验测定一般在已知内径和填料层高度的中间实验设备上或生产装置上进行，用实际操作的物系，选定一定的操作条件进行实验。水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程二、测定方法测定数据：计算进塔气体组成Y1操作温度t操作压力P出塔气体组成Y2出塔液体组成X1空气流量Vnq,水流量Lnq,氨气流量Anq,总体积吸收系数KYa计算公式：三、吸收系数的计算mYVnYYYaKqZ21,)()(21,21,,XXqYYqqLnVnGnAmPGnmVnYYVqYYYqaKA,21,)(8.5.1吸收系数的测定第八章气体吸收8.5吸收系数8.5.2吸收系数的经验公式(选读)8.5.3吸收系数的准数关联式一、准数关联式中常用的准数1.施伍德(Sherwood)数气相施伍德数ABBmGGDlPRTpkShABSmLLDlCckSh液相施伍德数施伍德数为量纲为一的吸收系数特征尺寸2.施密特(Schmidt)数气相施密特数ABGGGDSc液相施密特数施密特数反映物性对吸收过程的影响ABLLLDSc一、准数关联式中常用的准数3.雷诺(Reynolds)数气相雷诺数GGGeGudRe液相雷诺数LLLeLudRe一、准数关联式中常用的准数填料层当量直径PS4edHr4润湿周边长填料层空隙截面积4填料层高度填料层高度塔截面积润湿周边长填料层高度填料层高度塔截面积填料层空隙截面积4ta4一、准数关联式中常用的准数填料层空隙率填料比表面积填料塔中气相雷诺数一、准数关联式中常用的准数G气相空塔质量速度，kg/(m2·s)GtGtGGtGGtGGaGauauauRe44440GtGaGRe4实际气速空塔气速填料塔中液相雷诺数一、准数关联式中常用的准数W液相空塔质量速度，kg/(m2·s)雷诺数反映流动状况对吸收过程的影响LtLaWRe44.伽利略(Gallilio)数GaglLL322伽利略数伽利略数反映重力对吸收过程的影响一、准数关联式中常用的准数重力加速度液相在填料塔内靠重力下流，故与重力场有关。5.彼克列(Peclet)数气相彼克列数彼克列数反映混合特性对吸收过程的影响液相彼克列数ABLeLLLDudScPeReABGeGGGDudScPeRe一、准数关联式中常用的准数填料塔内存在气、液两相的返混。传质效率降低气膜吸收系数的准数关联式)()()(ReGGGGPeScASh液膜吸收系数的准数关联式)()()()(ReLLLLPeGaScASh吸收系数的准数关联式公式(选读)二、吸收系数的准数关联式第八章气体吸收8.5吸收系数8.6其他吸收与解吸8.6.1其他吸收过程(选读)8.6.2解吸(脱吸)一、解吸的原理与应用吸收解吸气相中的溶质向液相中溶解液相中的溶质向气相中释放低温、高压高温、低压应用场合溶剂昂贵；不易获得吸收溶质为目的产物传质方向操作条件二、化工中常用的解吸方法解吸方法加热解吸加入气提气，降低溶质的分压。吸收在加压下进行，通过减压进行解吸。对吸收液加热，通过升温进行解吸。加热－减压联合进行，提高解吸程度。气提解吸减压解吸加热－减压联合解吸√√√脱碳系统吸收液的减压解吸工艺流程1－吸收塔2－闪蒸罐3－溶剂泵4－解吸塔2.2MPa0.6MPa0.1MPa脱碳系统吸收液的减压气提解吸工艺流程1－吸收塔；2－闪蒸罐；3－溶剂泵；4－解吸塔；5－气提解吸塔2.2MPa0.6MPa0.1MPa三、气提解吸的计算从原理上，气提解吸与逆流吸收是相同的，只是在解吸中传质的方向与吸收相反，吸收过程的操作线在平衡线的上方，而解吸过程的操作线在平衡线的下方。因此，吸收过程的分析方法和计算方法均适用于解吸过程。气提解吸过程示意图1.操作线方程气提解吸操作线方程可通过物料衡算获得三、气提解吸的计算气提解吸操作线方程22,,)(YXXqqYVnLn或11,,)(YXXqqYVnLn直线通过点操作线方程为直线直线的斜率B(X1，Y1)T(X2，Y2)三、气提解吸的计算VnLnqq,,塔底塔顶吸收与解吸操作线的比较吸收解吸练习题目思考题作业题:10、11、121.吸收系数的经验公式与准数关联式有何不同？2.吸收系数的准数关联式中常用哪些准数，它们分别反映了哪方面的影响？3.解吸有哪些方法，如何进行选择？