第七章 分离气体的其他方法.pptVIP

吸收塔填料高度的计算 吸收塔所需填料高度的计算，实质上是计算过程的接触面积。 dh微元填料层的传质速率方程式： dh微元填料层的物料衡算： 吸收塔填料高度的计算（2） 沿整个塔高进行积分，分别得到： 同理可得： 传质单元数和传质单元高度 传质单元数和传质单元高度 传质单元是指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。 传质单元高度是指完成一个传质单元分离任务所需的填料层高度。 传质单元数的求法 1）平均推动力法 气液平衡线为一直线，操作线也为直线，所以推动力?Y=(Y-Y*)与气相浓度Y也成直线关系。 平均推动力法（1） 吸收因数法（2） 若相平衡关系服从亨利定律，Y=mX 操作线方程： 吸收因数（2） A为操作斜率L/V与平衡线斜率m之比。 A愈大，愈易吸收。 理论级数与塔高的计算 若吸收在板式塔中进行，可先求所需的理论板数，根据总板效率和板间距确定有效塔高。 理论板当量高度（HETP):完成一个理论板的分离任务所需的填料层高度 对于填料塔，求得理论塔板数后，根据HETP确定填料层高度。 理论级数与塔高的计算（2） 若相平衡符合亨利定律，理论塔板数可以由下式求出： 吸收塔设计计算举例 今有连续逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为 （操作状态）,原料中含甲醇 ，吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的67%。设在常压、25℃下操作，吸收的平衡关系取为Y=1.15X，甲醇回收率要求为98%， ，塔内填料的比表面积为 塔内气体的空塔气速为 。试求：（1）水的用量为多少 ？（2）塔径；（3）传质单元高度HOG；（4）传质单元数NOG；（5）填料层高度。 （1） （2） 7.3 膜分离技术 用膜分离技术进行气体分离的优点： 分离过程中没有相变, 过程简单, 可在常温下进行操作, 减少能源的消耗。 与传统的空分装置相比，能耗低。要下降(30～60)％。特别是分离共沸物质, 有独特的优越性. 　重量轻，占地面积小，纯度高，工作压力的范围宽。 氮气纯度可达99.9%, 生产的氮气非常干燥，露点温度可达-100℃。 效率高，每kg膜纤维连续的生产能力比变压吸附要大。 没有运动部件，几乎用不着维护，因此维护费用少, 高效率和高可靠性降低了操作运行费用。 设备简单、机动性好，只要有一个压缩空气的气源，就可以连续地工作，而且可以省去贮运气体或液体的设备。 高分子膜空分原理图 离子传输膜空分原理图 膜分离设备中的关键是膜组件: 从气体分离的机理分:多孔型膜和非多孔型膜。 从材料性质分:有机膜（高分子膜）和无机膜。 从膜组件的结构型式分:中空纤维型和平板型两种。用于空气分离装置的膜组件主要是中空纤维型。 中空纤维型的膜组件是由上百万根空心纤维组成的纤维束。 膜的特性:对某些气体有优先渗透或溶解的能力。 图7. 14气体分离模型 气体膜分离装置是通过膜壁对气体渗透来实现的。用于气体分离的膜有两种类型:多孔型膜和非多孔型膜 膜的性能要求: 具有很高的气体渗透通量和高的选择性，能在高压下工作，抗杂质的能力要强，而且要长期保持高的效率。 从膜渗透出来的气流中,可应用在很多方面: 制药工业 养殖业，能促进鱼的生长 助燃富氧空气在燃烧中可以减少散射和增加效率 家庭富氧疗法对呼吸困难的病人的护理是有利的 废料的处理,在发酵过程和环境废料的处理过程中，富氧空气可以增加细菌的活性 空间技术燃料系统的惰化 食品工业水果和蔬菜的保鲜 离子输运膜能提供高通量、高纯度氧气 混合导电陶瓷膜（无孔） 可工作于800 -900°C 高温下晶体结构组成氧离子空穴 氧离子空穴扩散 100%筛选出O2 第七章 分离气体的其他方法 吸附法、吸收法、膜分离法 吸附法 气体混合物的吸附分离是依靠固体吸附剂对各组分吸附能力的差异而进行的。吸附分离在低温技术中通常是用来除去气体中的微量杂质，以提高气体的纯度。 一、吸附过程的基本原理 当气体与固体接触时，在固体表面或内部将会发生容纳气体的现象，称为固体对气体的吸附。已被吸附的原子或分子返回到气相或液相中就称为解吸或脱附。 吸附法 吸附是一个传质过程，可分为两个阶段。第一阶段是吸附质从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜到颗粒表面，称为外部传递过程，或称外扩散；第二阶段是从颗粒的表面传向颗粒内部，称为内部传递过程或称内扩散。 这两个阶段是顺序进行的，即吸附质先到达吸附剂表面，然后再向内扩散。脱附时逆向进行。 吸附剂对不同的气体有不同的吸附能力，即具有选择性。在物理吸附过程中，提高压力、降低温度都有利于增