吸收塔的计算教学PPT汇总.pptVIP

8.4吸收塔的计算 * 8.4.1吸收塔的基本计算 1. 全塔物料衡算 对于稳定过程，单位时间进、出吸收塔的气态污染物量，可通过全塔物料衡算确定，即 若GA为吸收塔的传质负荷，即废气通过吸收塔时，单位时间内气态污染物被吸收剂吸收的量（kmol·h－1），则 图8－11逆流吸收塔物料衡算 * 2.操作线方程与操作线 在逆流操作的吸收塔内，由塔中任一截面m-n分别至塔1端或2端间对气态污染物A作物料衡算可得塔中任一截面处气相组成Y与液相组成X间的关系 或 液气比 * 3. 最小液气比的确定 在塔的底端的推动力ΔY＝0，若要出塔尾气中气态污染物A的组成降至Y2，所需塔高为无穷高。这是液气比的下限，此时的液气比称为最小液气比，以(L/V)min表示，相应的吸收剂用量为最小吸收剂用量，以Lmin表示。当液气比小于最小液气比时，净化的要求将无法完成。 图8－13吸收塔的最小液气比 最小液气比的确定与平衡线的形状有关，若平衡线符合图8-13(a)所示的一般情况，则Y＝Y1的水平线与平衡线的交点B*为最小液气比时的操作线高浓端，读出B*的横坐标X1*，于是得 若平衡关系符合亨利定律，则Y＝Y1水平线和直线Y＝mX的交点B*为最小液气比时操作线的高浓端，X1*＝Y1/m，将此关系代入式（8-52）得 （8-52） * 实际采用的液气比必须大于最小液气比，其具体大小，取决于综合经济核算。显然当吸收剂用量L为最小吸收剂用量时，所需塔高为无穷大，设备费用无穷大；随着吸收剂用量增加，吸收剂的消耗量、液体的输送功率等操作费用增加；但塔高降低，设备费用随之减少；因此，应寻求包括操作费及设备费在内的总费用的最低点，选取适宜的液气比。根据经验，吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.1～2.0倍。 填料特性参数 (1) 比表面积 比表面积大，则能提供的相接触面积大。同一种填料其尺寸愈小，比表面积愈大。 (2) 空隙率 空隙率大，则气体通过时阻力小，因而流量可以增大。 (3) 填料因子 表示填料阻力及液泛条件的重要参数。 对于稳定操作的吸收塔，Ω，V为常数，将式(8-57)积分可得所需填料层高度H（m） 当气体浓度较低时，Y较小，可以认为包含气态污染物A在内的气体流量V’及液流量L’在全塔中基本上不变，气、液相的物性变化也较小，因此各截面上的体积传质系数KYa变化不大，可视为是一个和塔高无关的常数，可取平均值，于是 （8-60） （8-59） 单位为高度单位m，故称其为气相总传质单元高度，以HOG表示。 无因次数值，称为气相总传质单元数，以NOG表示 。 * 因此填料层高度计算的通式为： 填料层高度＝传质单元高度×传质单元数。 8.4.2.2低浓气体传质单元高度和传质单元数 * 8.4.2.3传质单元数的计算 1. 平衡关系为直线时（平均推动力法） 操作线、平衡线为直线时，操作线与平衡线间的垂直距离ΔY＝Y-Y* (或水平距离ΔX＝X*-X)亦为Y(或X)的直线函数(图8-15)，据此可由（8－63）导出气相总传质单元数NOG 图8－15 操作线与平衡线均为直线时的总推动力 塔底的气相总推动力 塔顶的气相总推动力 过程平均推动力 * 2. 平衡关系为曲线时(图解积分法) 当平衡关系为曲线时，难以用解析法求传质单元数，通常采用图解积分法求传质单元数 图8－16 图解积分法求NOG 图解积分法的步骤为： a. 由操作线和平衡线求出与Y相应的Y-Y*，如图8-16(a)所示； b. 在Yl到Y2的范围内作Y-[1/(Y-Y*)]曲线；如图8-16(b)； c. 在Y1与Y2之间，Y-[1/(Y-Ye)]曲线和横坐标所包围的面积即为传质单元数，如图8-16(b)之阴影部分所示。 * 图8－18 图解法求理论板数 例8-5 采用逆流稳定操作的填料塔吸收净化尾气，使尾气中某有害组分从0.1％降低到0.02％（体积百分数），试比较用纯水吸收和采用不同浓度的B组分溶液进行化学吸收时的塔高。 （1）用纯水吸收，已知kGAa=320mol·(h·m3·kPa)-1，kLAa=0.1h-1，1/HA=12.5Pa·m3·mol-1，液体流量L=LS=7×105mol·(h·m2)-1，气体流量V =1×105mol·(h·m2)-1，总压p=105Pa，液体总浓度cR=56000 mol·m-3。 （2）水中加入组分B，进行极快反应吸收，反应式为A＋qB→C，q=1.0，采用B浓度高达cLB=800 mol·m-3，设DLA=DLB。 （3）吸收剂中B组分采用低浓度，cLB=32 mol·m-3，其余情况同（1）、（2）。