第5章 气体吸收(3) 课件(共31张PPT)-《化工单元操作（第三版） 》同步教学（化工版）

(课件网) 第5章 气体吸收 当混合气体中溶质含量不高（一般认为体积分率小于10%），或溶质含量虽然较高，但在塔内被吸收的量不多时，均属于低浓度气体的吸收。 对低浓度气体的吸收过程，可作如下近似处理： 可将膜吸收系数kG、kL在全塔内视为常数； 总吸收系数KY、KX可取平均值而视为常数。 由于以上处理，使填料层高度的计算得以简化。 一、填料层高度的基本计算式 Z=VP/Ω=F/aΩ VP—填料层体积，m3 Ω—塔的截面积，m2 F—总吸收面积， m2 a—单位体积填料层的有效接触面积， m2 / m3 F=GA/NA GA—塔的吸收热负荷，kmol/s NA—塔内吸收速率，kmol/s 此公式只适用于吸收塔的任一截面，而不能直接用于全塔 填料层的作用：为完成一定吸收任务，提供足够的气液相接触面积。 对于全塔的填料层高度计算，采用微积分法。 填料塔内填料的作用与板式塔中塔板的作用相同，是气液两相接触传质的场所。 计算填料层高度应在选定填料，确定操作液气比及计算出塔径的基础上进行。 填料层高度的计算方法是先取一段微元填料层进行计算，然后在全填料层高度内进行积分求解。 在填料层高度计算中所用到的a是单位体积填料层所提供的气液两相的有效接触面积，这是因为气液两相在填料中只有被流动的液体膜所覆盖的填料表面才是气液两相的接触面积，可见a不仅与填料的形状等因素有关，还与液体的性质及流动状态有关，故a不是一定值，又难于测定，为计算方便，常将a与总吸收系数的乘积视为一体，故引入体积吸收系数Kxa、KYa,该值可通过实验直接测定。 KYa—气相体积吸收总系数，kmol/m3s Kxa—液相体积吸收总系数，kmol/m3s 二、传质单元高度与传质单元数 （一）传质单元高度 为过程所决定的一个高度称气相总传质单元高度 单位：m，公式表示为 其意义：在填料比表面和塔径已确定的条件下，一个传质单元所需的传质面积所相当的填料层高度（相当于板间距） （一）传质单元高度 传质单元：当吸收塔两截面间吸收质的浓度变化等于这范围内吸收的推动力时，这样一个区域称为传质单元。 HOG、HOL与设备的型式、设备操作条件有关。 （二）传质单元数的计算 相当于传质单元高度的倍数，称为气相传质单元数 。整个填料层的高度就是由NOG个HOG组成. 注意： NOG、NOL与物系的相平衡及进出口浓度有关，与设备的型式和设备中的操作条件等无关，反应了分离任务的难易程度。 无单位， （二）传质单元数的计算 1、图解积分法（见教材） 2、对数平均推动力法 当 可用 （二）传质单元数的计算 3、解析法 式中 无单位，称为脱吸因数，它反映吸收推动力的大小，它的增大就意味着减小液气比，其结果是溶液出口浓度提高而塔内吸收推动力变小，所以NOG值增大。反之亦然。 它也是平衡线斜率与操作线斜率的比值。 例题 从某蒸馏塔顶出来的气体中含有2.91%(体积)的H2S，其余为碳氢化合物。在一逆流操作的吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收H2S，要求吸收率不低于99%。操作温度为27℃，压力为101.3kN/m2，平衡关系为Y*=2X。进塔吸收剂不含H2S，出塔液相中的H2S浓度为0.013(kmolH2S)/kmol吸收剂。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体摩尔数为0.015kmol/(m2.s)，气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m3.s.kN/m2)。求所需填料层高度。 例题解答 解：1.对数平均推动力法 已知： Y1=0.0291/(1-0.0291)=0.03kmolH2S/(kmol惰 性气体) Y2=0.03(1-0.99)=0.0003kmolH2S/(kmol 惰性气体) X1=0.013molH2S/(kmol吸收剂) X2=0 Y1*=2×0.013=0.026kmolH2S/(kmol惰性气 体) Y2*=0 则 KYa=KGaP=0.000395×101.3=0.04kmolH2S/(m3.s) V/Ω=0.015kmol/(m2.s) 所以 HOG=0.015/0.04=0.375 m NOG=(0.03-0.0003)/0.0143=20.8 Z=HOGNOG=0.375×20.8= ... ...