85低含量气体吸收..doc

8.5低含量气体吸收 8.5.1吸收过程的数学描述 以逆流填料吸收塔为例，如右图所示 （1）底含量气体吸收底特点 ① G、L可视为常量 ② 吸收过程时等温底（不必进行热衡） ③ 传质系数为常量 底含量气体吸收底上述特点将使计算过程大为简化。 （2）全塔物料衡算 （3）料衡算和传递速率的微分表达式 沿塔高（的正方向）气液浓度是连续变化的，传质推动力和传质速率也是沿塔高变化的，必须先列出无聊衡算和传质速率的微分表达式，然后沿塔高积分得到积分式才能用于吸收过程计算。取微元塔段作物料衡算得 对气相 （） 式中：G——，为塔截面积； ——，为传质面积； ——，为传质面积，为填料体积； ——，高度。 对液相 （4）传质速率积分式 （5）传质单元数欲传质单元高度 令 式中：——分别为气相、液相总传质单元高度，m； ——分别为气相、液相总传质单元数，无因次。 根据上述定义，吸收塔填料层高度可以表达为 填料层高度＝传质单元高度×传质单元数 传质单元高度和传质单元数的物理意义代表什么呢？ 传质单元数（）的大小反映吸收过程进行的难易程度，它与吸收塔的结构因素以及气液流动状况无关。例如，中所含变量为气体的进、出塔浓度，反映了吸收的分离要求，为传质推动力。根据积分中值定理应有 当分离要求提高或平均推动力减小时，均会使,相应。在填料塔设计计算时，可用改变吸收剂的种类，降低操作温度或提高操作压力，增大吸收剂用量、减小吸收剂入口浓度等方法，以增大吸收过程的推动力，从而达到减小的目的。 若任一段填料填层气体浓度分变化等于该段平均推动力，即，则，该段填料层就称为一个传质单元，其高度为。一个填料吸收塔可以看成由若干个传质单元构成，传质单元的数目乘以传质单元高度就是填料层高度。 传质单元高度可理解为一个传质单元所需的填料层高度，是吸收设备效能高度的反映。以为例，G代表混合气体处理量，体积总传质系数值的大小反映总传质阻力、填料层性能及操作时填料润湿情况等。故与设备结构、气液流动情况和物系物性有关。在设计计算中，选用分离能力强的高效填料及适宜的操作条件以降低传质阻力（提高传质系数），增加单位体积填料的有效气液接触面积，可使减小。显然传质单元高度越小，在相同条件下达到同样吸收要求所需的填料层高度也就越低，即传质效果越好。 若选用可分别导出的表达式如表8-5所示。与，与有关，而、难求，仅当中等溶解度气体吸收且平衡线为曲线时才用或求，以后详细介绍。 （6）吸收计算基本类型与基本关系式 ①类型：设计型计算（求H），操作型计算（H已知）这两种类型计算的具体命题及计算方法以后详细介绍，但两类问题均可联立以下三个基本关系式得以解决。 ②基本关系式 全塔物料衡算式 相平衡方程式 或（直线） （曲线） 吸收过程基本方程式 或 变量数：、、、、、、、、（或）共9个。 关系式：3个。 还需给出5个独变量才能求出另1个因变量。通常、、、为已知量，、、、、（或）视不同的题型可以是已知量、亦可为待求量。有时题目不是给出值，而是用吸收率（也称回收率）表示分离程度，定义如下： 则 ，分离要求 传质单元高度的值约为0.5～1.5，具体数值须由使用测定（或由试验得到或的关联式求或），这将在传质设备一章中详述。在本章（或）及（或）均为已知值或根据已知条件易求出，故计算H的问题主要在于传质单元数的计算，此外，吸收剂用量L如何确定亦很重要，下面讨论这两个问题。 8.5.2操作线、最小液气比及吸收剂用量 （1）操作线 吸收塔内气、液组成沿塔高的变化受物料衡算式的约束，为求得逆流吸收塔任一截面上相互接触的气液组成与的关系，可在塔顶与任一截面间作溶质A的物料衡算，得 或 同理，在塔底与任一截面间作物料衡算，可得 由全塔物料衡算可得，故以上两式实际上是等效的，逆流吸收塔操作线只有一条，在图中为一条直线，如图中AB线所示。 代表塔底（浓端），代表塔顶（稀端），直线斜率称为吸收操作的液气比，线上任一点M代表塔内某一截面上气、液两相的组成与。点M与平衡线之间的垂直距离代表总推动力，水平距离代