填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定.ppt

《填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定吸收概述吸收操作是气体混合物的重要分离方法，它是将气体混合物与适当的液体接触（气液逆流或并流），气体中一种或多种组分溶解于溶液中，不能溶解的组分仍留在气相中，从而利用各组分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作。混合气体中，能够溶解于液体的组分称为吸收质或溶质；不能溶解的组分称为惰性气体；吸收操作所用的溶剂称为吸收剂；溶有溶质的溶液称为吸收液或简称溶液；排出的气体称为吸收尾气，其主要成分应是惰性气体，还含有残余的溶质。分类：物理吸收和化学吸收；等温吸收和

2、非等温吸收；单组分吸收和多组分吸收等。应用：1.制取化工产品；2.分离气体混合物；3.从气体中回收有用组分；4.气体净化等。实验目的1.了解填料吸收塔的结构和流程。2.了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响。3.掌握吸收总传质系数的测定方法。实验基本原理1.气液相平衡关系2.吸收速率方程式3.全塔物料衡算和操作线方程4.填料吸收塔的操作和调节1.气液相平衡关系大多数气体物质A溶解形成稀溶液时，稀溶液上方溶质A的平衡分压p*A与其在溶液中的摩尔分数xA成正比：p*A=ExA这就是亨利定律。式中E为亨

3、利系数(kPa)。若气相组成也用平衡摩尔分数y*表示，则上式可写为：y*=ExA/p总令m=E/p总，则y*=mxA式中：m---相平衡常数，量纲为1。吸收过程中，由于溶液和气体的总量在不断变化，使得吸收过程的计算比较复杂。为了简便起见，工程计算中采用在吸收过程中数量不变的气体（如空气）和纯吸收剂为基准，用物质的量之比（也称为比摩尔分数）来表示气相和液相中吸收质A的含量，并分别用YA和XA表示。平衡时，其关系式为：当溶液浓度很低时，XA很小，则1+(1-m)XA≈1,，上式可简化为：YA*=mXA一些气

4、体的平衡系数可以在化工手册中查到。2.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定：NA=KyAΔYm式中：Ky---以气相摩尔分数差(Y*-Y)为推动力的气相总传质系数（kmol/m2·h）;A---填料的有效接触面积（m2）；ΔYm---以气相摩尔分数差(Y*-Y)表示的塔顶、塔底气相平均推动力。而A=αV填式中：α---填料的有效比表面积（m2/m3）；V填---填料层堆积体积（m3）。故有式中：---以气相摩尔分数差为推动力的气相总溶积吸收传质系数（kmol/m3·h）。（1）吸收速率NA由吸

5、收塔的物料衡算可得式中：G---气相流量（kmol/h）；Y1、Y2---气相进、出塔浓度。（2）气相平均推动力可取塔底与塔顶推动力的对数平均值，即（3）气相总体积传质系数由式可得：又根据双膜理论，在一定的温度下，吸收总系数可用下式表示：式中：---气相传质分系数（kmol/m3·h）；---液相传质分系数（kmol/m3·h）。由于，、显然，与气相流量G和液相流量L都有关，其关系可由下式表示：3.全塔物料衡算和操作线方程在稳定操作条件下，惰性气体（如空气）和纯吸收剂的量基本上没有变化。在任一微分段中，

6、从气相扩散出的吸收质必为同微分段的液体所吸收，则物料衡算式如下：式中：G---惰性气体流量（kmol/h）；L---吸收剂流量（kmol/h）。对全塔进行物料衡算，则得：即可列出操作线方程为：它是一条通过()，()两点的直线。这条直线就是吸收的操作线。4.填料吸收塔的操作和调节吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成上，或溶质的吸收率η上。吸收率的定义为：由于吸收塔的气体进口条件（气体中惰性气体的流量G和吸收质的组成）是由前一工序决定的，因此控制和调节吸收操作最终结果的方法，只能是调节吸收剂的进口条件，即

7、流量L、温度t、浓度三个要素。由吸收过程分析可知：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流量G不变时，增加吸收剂流量L，操作线的斜率增加，出口气体的组成下降，吸收率增大，溶质吸收量增加，吸收速率增加。当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变。溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力的增大而引起的，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，总传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减少，但总的结果是使传质速率增大，溶质吸收量增大。L/G

8、m），提高吸收剂用量，即增大L/G并不能使明显降低，这时只有降低吸收剂入塔浓度才是有效的。吸收剂进口浓度对吸收的影响调节吸收剂进口浓度是控制和调节吸收效果的又一重要手段。吸收剂进口浓度降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也会随之增大，这有利于吸收过程吸收率的提高。吸收剂