《低浓度气体吸收》ppt课件

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1、7.4低浓度气体吸收简化假定：①气、液两相摩尔流率恒定（qnG=qnL=const）；②等温吸收。7.4.1吸收塔的物料衡算及操作线方程通常是指混合气中溶质组成y1<10%的吸收过程。(1)物料衡算全塔物料衡算：逆流吸收塔物料衡算溶质吸收率（或回收率）：从塔顶到任意塔截面对溶质衡算有：——操作线方程（2）操作线方程饱和度：x2x1y1y2ye=mx逆流吸收塔物料衡算和操作线可见，在低浓度条件下y-x为一直线，以为斜率，且过（x1，y1）,（x2，y2）(3)吸收塔内的传质推动力以气相表示:以液相表示:(4)最小液气比和溶剂用量对

2、于吸收塔的设计，所处理的气体量qnG、组成y1、y2及液相的最初组成x2为工艺条件所定，而溶剂的用量则在设计中规定，其用量取决于适宜的液气比。x2x1y1y2ye=mxye2xe2ye1xe1吸收过程的传质推动力最小液气比：qnL/qnG对操作线的影响x2y1y2ye=mxxe1x1注意：平衡线上凸时，应利用切点坐标求取最小液气比。xMx1x2y1y2MyM最小溶剂用量：操作液气比：一般取：溶剂用量：说明：有时实际选取的液气比比此值大些，因为此时的qnL值不一定满足填料层最小允许喷淋密度。最小液气比：7.4.2吸收塔高度的计算（

3、1）填料层高度计算的基本关系式●过程的操作线方程；●传质速率方程；●相平衡方程。对dh微元段作溶质A衡算：dh微元段的传质速率方程：h微元填料层物料衡算物料衡算式与传质速率式联立得：填料层高度：同样可以推得以液相传质速率方程表示的计算式：同理，可得：（2）传质单元数与传质单元高度令——气相总传质单元数，无量纲数。——气相总传质单元高度，m所以类似地：由于是有:令——吸收因子传质单元：通过一定高度填料层的传质，使一相组成的变化恰好等于其中的平均推动力，这样一段填料层的传质称为一个传质单元。①传质单元数（以NOG为例）：可见，传质单

4、元数决定于分离前后气、液相组成和相平衡关系，其大小表示了分离任务的难易。HOGx2x1yjyj-1yej-1xe2yej(y-yj)m气相总传质单元与传质单元高度概念示意图②传质单元高度（以HOG为例）完成一个传质单元分离任务所需的填料层高度。说明：▲影响传质单元高度的因素：填料性能，流动情况；▲其值大小反映了填料层传质动力学性能的优劣。x2x1yjyj-1yej-1xe2yej(y-yj)mHOG▲数值变化范围小，一般在0.2–1.5m范围内。(3)传质单元数的计算①平衡线为直线时对数平均推动力法吸收因子法计算方法▲传质单元高

5、度数值由实验测定或用Kya计算得出。a）对数平均推动力法平衡线、操作线均为直线，则△y与y成线性变化。△y1△y2y1y2所以令——对数平均推动力则同理：b）吸收因子法若平衡关系为直线时,依物料衡算有：代入以上方程并整理得：A=1时同理:式中：A≠1时由上两式可得：可见◆A一定时↑NOG↑；◆一定，即吸收要求一定则A↑NOG↓；说明：◆关于吸收因子A的讨论；传质过程参数A值对塔内推动力的影响吸收因子对传质推动力的影响：A>1，当h无限高时，塔顶首先达平衡，A<1，当h无限高时，塔底首先达平衡，A=1，当h无限高时，塔顶、塔底同时

6、达平衡不同吸收因子对操作的影响要使φ↑，则塔顶平衡，A＞1.0，一般A=1.4要使x1↑，则塔底平衡，A＜1.0，适宜的A值，应优化而定②平衡关系为曲线规律时∵m≠constKya≠const∴应采用图解法。若m变化不大，Kya变化不超过10%，则可近似认为Kya=常数（取一平均值）。此时，h的计算又归结到NOG的计算。a）图解或数值积分法图解积分示意图ABOy1y2yx2x1y1y2ye2ye1Δy1Δy2ΔyyyexABOb）近似梯级图解法两点假定：△每一小段平衡线视为直线；代替△ym。△每一区段内，用近似梯级法求传质单元数

7、Ox2x1xy2y1yFyA1AC1CF1FM1D(4)理论级当量高度（HETP）法计算填料层高度理论板当量高度（Hth）：完成一个理论级数的分离任务所需的填料层高度。①图解法总填料层高度：h=NT×Hthyxyn+1=y1Oy1=y2yⅡx0=x2xn=x1xⅡxⅠ图解法求理论级数②解析法若平衡关系符合亨利定律，则有:由关联图可见：A，y2→N或A，N→y2N（5）板式吸收塔塔板数计算实际塔板数0.010.11101000.0030.0060.020.060.20.626206048400.00.200.400.600.800

8、.00.200.400.600.80102040200400101023H/p全塔效率ETηL-按塔顶和塔底平均组成及平均温度计算的液相粘度,mPas;H-塔顶和塔底平均温度下溶质的亨利系数,m3kPa/kmol;p-操作压强,kPa.3塔板效率关联图ηLαηL