吸收5节填料吸收塔的计算

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1、5 填料吸收塔的计算本节重点讨论气液逆流操作时填料塔的有关计算。 、 1Y 2Y2X L1X具体内容主要包括对于给定的生产任务（、已知），计算吸收剂用量、塔底完成、塔高、塔径。 V液浓度 5.1 吸收塔的物料衡算 在进行物料衡算时，以不变的惰性组分流量和吸收剂流量作为计算基准，并用摩尔比表示气相和液相的组成将很方便。 逆 流 吸 收 塔 模 型原 料 气 ： A B 吸 收 剂 ： S尾 气 ： B(含 微 量 A) 溶 液 ： S+AV (kmolB/s)Y1 (kmolA/kmolB) L (kmolS/s)X2 (kmolA/kmolS)L(kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)

2、m nY XV (kmolB/s)Y2 (kmolA/kmolB) 稳 定 操 作 ， 在 两 端 面 间 ， 对 溶 质 A 作 物 料 衡 算VY LX VY LX1 2 2 1 2121 XXLYYV 5.1.1 全 塔 物 料 衡 算 VY 1 LX2L X1V Y221 21 XX YYVL (2)直接规定出塔气体中吸收质的残余浓度 吸收程度可有两种方式表征 :（1）用吸收率 表示1 21YYY 质的量进塔气体中原有的吸收的量气相中被吸收的吸收质 2Y)1(12 YY 操作线方程式 22 XXLYYV 22)( YXXVLY 直线的斜率为(即液气比) VL/ 5.1.2 操作线方程与

3、操作线 逆 流 吸 收 塔 中 的 操 作 线2X2Y1Y 1XB A 斜 率 L/V（ 液 气 比 ） XY*Y Y*=f (X)操 作线 *X推 动 力 *YYY 推 动 力 XXX * 吸 收 塔 的 最 小 液 气 比 Y*=f (X)2X2Y1Y B 1XA A1X *A*1XVL)( VLmin)(VL 5.2 吸收剂的用量L *1X 1Y是与浓度为的进塔气体平衡的液相浓度，即理论mYX 1*1 上出塔液体的最大浓度。若符合亨利定律，则2*1 21min XX YYVL )( )( 21 21 XX YYVL 处 理 量 V 一 定LL/V操 作费 用设 备费 用填 料 层高 度动

4、 力消 耗推 动力讨 论 适 宜 的 液 气 比 : min0.22.1 VLVL min0.22.1 LL 适 宜 液 气 比适 宜 溶 剂 用 量工 程 设 计 通 常 取 根 据 生 产 实 践 经 验 ， 取 min7.14.1 VLVL 吸 收 塔 的 最 小 液 气 比（ 非 正 常 曲 线 ） LV Y YX X min 1 21 2L Y YX X Vmin 1 21 2P96例3-4 5.3 填料塔直径的计算v在计算填料塔的直径时，主要考虑的是气体在塔内的流速 。气体在塔内的流速通常用空塔气速表示，空塔气速是假定当塔内无填料时气体通过的速度。v正常操作时，通常空塔气速为液泛速

5、度的50%80% vlog层料填干DCBA区泛液区液拦载点泛点plog 5.3.1液泛气速L如液体流量 （或喷淋密度）固定， p v增大气速压强降 与空塔气速 AB呈阶段性变化：当气速较低时，即 段内 8.1vp；因为这时液体湿润填料的一部分表面，填料的持液量(单位体积填料层上附着的液体体积)较小，液体并未占据多少空间，气相与液相干扰较小，当然这是对传质不利的。 当气速增大到点B 时，填料层的持液量增加了，流通截面积减小，使压强较前增大。开始拦液的B点称为拦液点（或载点），与其相应的气速称为拦液气速（或载点气速）。vlog层料填干DCBA区泛液区液拦载点泛点plog当气速增大到 C点时，液体充

6、满了整个空隙，气体的压强降几乎是垂直上升。同时填料层顶部开始出现泡沫层，进而充满整个塔，气体以气泡状通过液体，这种现象称为液泛现象。把开始出现此现象的点称为泛点。 fv泛点对应的气速称为液泛速度。要使塔的操作正常及压强降不致过大，气速必须低于液泛速度，但要高于载点气速。由于，从低持液量到载点的转变不十分明显，无法目测，即载点及载点气速难以明确定出。而液泛现象十分明显，可以目测，即液泛点及液泛气速可明确定出。液泛速度较易确定，通常以液泛速度 为基础来确定操作的空塔气速 。v 影响液泛速度 的因素很多填料的形状、大小，气、液相的物理性质，气、液相的相对流量等常用的液泛速度关联式如下： 814116

7、.003 2 75.1lg LVLLVf VLbgva a 32 mm 33 mm fv 1smg 2smLV 0L VL b 填料的有效比表面积，单位 填料的空隙率（自由空间），单位为液泛速度，单位为 重力加速度，单位为气体与液体的密度之比； 液体与20 水的粘度之比；液体对气体的质量流量之比；常数，对拉西环为0.022，对弧鞍填料为0.26。 5.3.2 塔径的计算 vqD V 4 通过塔的实际气量，单位为 ； 选定的空塔气速，单位为 ； 塔的直径13 sm 1smVqvD 5.4 填料层高度的计算5.1 填料层高度的基本计算式 dAYYKdN Y )( * LdXVdYdN a 塔的横截

8、面积，m2；单位体积填料层提供的有效传质面积，m2m-3。S 4/2DS SadHdA LdXVdYdN dAYYKdN Y )( * SadHdA *YYdYaSKVdH Y XXdXaSKLdH X * 1 212 * XXXYYY XXdXaSKLYYdYaSKVH dAXXKdN X )( * aKY aKX、 分别称为气相总体积吸收系数、液相总体积吸收系数，单位均为kmolm-3s-1。体积传质系数可以由实验测得，其物理意义是在推动力为一个单位的情况下，单位时间里单位体积填料层内吸收的吸收质的量。 1212 * XXXYYY XXdXaSKLYYdYaSKVH dAYYKdN Y )

9、( * SadHdA SdHYYaKSadHYYKdN YY )()( * 5.2传质单元高度与传质单元数气相总传质单元高度，单位m 气相总传质单元数 12 *YYY YYdYaSKVH aSKVH YOG 12 *YYOG YYdYN OGOG NH 液相总传质单元高度，单位m 液相总传质单元数 12 *XXX XXdXaSKLH aSKLH XOL 1 2 *XXOL XXdXN OLOL NHH 传质单元可理解为：当气体经过一段填料层后，其浓度的变化刚好等于该段填料层气相平均总推动力时，则称该段填料层为一个传质单元。整个填料层就是由若干这样的传质单元构成。OGOG NHH 传质单元高度O

10、GH即为一个传质单元的高度 12 *YYOG YYdYN OGOGYYY NHYYdYaSKVH 12 *只与体系的相平衡及气体进出口的浓度有关，它反映了吸收过程的难易程度。分离要求高或吸收剂性能差，过程的平均推动力小，则表明吸收过程难度大，相应传质单元数就多。OGN与设备的型式及操作条件有关，是吸收设备效能高低的反映。吸收过程的传质阻力大，填料层的有效比表面积小，则一个传质单元所相当的填料层高度就大。 OGH 5.4.3 传质单元数的计算 *222 YYY *111 YYY 吸收塔顶部的推动力为吸收塔底部的推动力为*1Y *2Y 1X2X、分别为与塔底液相、塔顶液相平衡的气相浓度。 21 2

11、1ln YYYYYm 气相对数平均推动力 21 YY 与mY当相差不大时，可取二者的算术平均值作为。 mOG YYYN 21 21 YY 21 YYYm 注意：当时， 例 空气和氨的混合气体，在直径为0.8m 的 填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已 知进入塔的空气流量为1450kg/h，混合气体中氨的分压为10mmHg,吸收率为99.5。操作温度为20，操作压力为760mmHg，在操作条件下平衡关系为 。若吸收剂（水）的用量是最小吸收剂用量的1.2倍，且已知氨的气相体积吸收总系数 。试求填料层高度。 XY 75.0 hmkmolaK Y 3/314解：依题意 0132.07601011 Ppy

12、 0134.00132.01 0132.01 111 yyY 512 107.6)995.1(0134.0)1( oYY 02 X 150291450 hkmolMqV m 74625.0075.00134.0 107.60134.0 521 21 XmY YYVLM 1775.445074625.02.12.1 hkmolLL M 0149.0775.44 )107.60134.0(50)( 5211 L YYVX 0112.00149.075.0 11 mXY 022 mXY 00061.00107.6 0112.00134.0ln )0107.6()0112.00134.0(ln 5 5 21 21 YYYYYm 86.2100061.0 107.60134.0 521 mOG YYYN m317.0)8.0(4314 50 2 aSKVH YOG m93.6317.086.21 OGOG NHH