5氣體吸收計算一

1、第五節(jié) 氣體吸收計算內(nèi)的氣體和液體的流量都可視為常數(shù)，這個特點(diǎn)使吸收的有關(guān)計算大為簡化。由于氣體吸收多采用塔器，因此，氣體吸收計算主要講述吸收塔的計算。一、吸收塔的物料衡算與操作線方程（一）物料衡算X分別代表進(jìn)出塔的氣液流量（kmol/m .s 1 2頂為 2 對單位時間內(nèi)進(jìn)、出塔的物料 A 的量作衡算，可寫出下式： 或 V Y Y L X X122112一般情況下，進(jìn)塔氣體的組成與流量是吸收任務(wù)規(guī)定了的，如果吸收劑的12組成與流量已經(jīng)確定，則 、Y 、L 及 X 皆為已知數(shù)，又根據(jù)吸收任務(wù)所規(guī)12定的 A的吸收率，可以得知?dú)怏w出塔時應(yīng)有的濃度 Y ：2Y Y 1 21A式中A的吸收效率。由此

2、，通過全塔物料衡算式：A(2-47)是，在填料層底部與頂部兩個端面上的液、氣組成 X 、Y 及 X 、Y 均成為已知數(shù)。V Y Y L X X可以求得塔底吸收液排1出的2濃度 11。于21122（二）吸收塔的操作線方程與操作線在逆流操作的吸收塔內(nèi)，氣體自下而上，其濃度由 Y 逐漸變到 Y ；液體121濃度自上而下逐漸由X 變到X m-n Y與 X，21現(xiàn)對 m-n截面與塔底端作 A的物料衡算： 或11(2-48)LLY X (Y X )11VV對 m-n截面與塔頂端作 A的物料衡算，又得：LLY X (Y X )22VV式（2-48）與（）是等效的，因由式（247）可知：LLY 1X Y X2

3、22VV式（2-48）與式（2-48a）皆可稱作逆流吸收塔的操作線方程，它表明塔內(nèi)L任一截面上氣相濃度 Y與液相濃度 X之間成直線關(guān)系，直線的斜率為 稱V為液氣比，且此直線通過 （X ，Y ）及 T（X ，Y ）兩點(diǎn)。標(biāo)繪在圖11222-28中的直線 BT即為逆流吸收塔的操作線，操作線BT上任何一點(diǎn) ，代表著塔內(nèi)相應(yīng)截面上的液、氣濃度，端點(diǎn)B代表吸收塔底部端面，即塔底的情況，端點(diǎn) T 代表吸收塔頂部端面，即塔頂?shù)那闆r。操作線方程與操作線是由物料衡算得來的，無論對于并流或逆流，它與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作溫度和壓強(qiáng)、以及塔的結(jié)構(gòu)型式均無任何牽連。在吸收操作時，在塔內(nèi)任一橫截面上，溶質(zhì)在氣相中的實(shí)際分

4、壓總是高于與其相接觸的液相平衡分壓，所以吸收塔操作線總是位于平衡線的上方。二、吸收劑用量的確定吸收塔的設(shè)計中，所處理的氣體量、兩端氣體組成Y 與 Y 以及液體的21最初組成 X 一般都已預(yù)先確定，設(shè)計中則要確定吸收劑的用量。吸附劑的用量來源于適宜的液氣比。液氣比的大小，直接影響著設(shè)備的尺寸與運(yùn)行費(fèi)用。22由圖 （a）可知，在VY Y X 已知的情況下，吸收操作線的一個122、端點(diǎn) T 已經(jīng)固定，另一個端點(diǎn) B 則可在 Y=Y 的水平線上滑動。點(diǎn) B 的橫坐1標(biāo)將取決于操作線的斜率 L/V稱為液氣比，它反映單位氣體處理量所用吸收劑的量。在 V 值已定時，若減小吸附劑的用量 ，操作線的斜率就會變

5、B將沿 Y=Y 1而吸收推動力相對減小。若 L 減少到恰使 B 點(diǎn)移至水平線 Y=Y 或1切線如圖 2-29(b) T B 時，*X =X ，意即塔底流出的吸收液中溶質(zhì) A 的濃度與剛進(jìn)塔的混合氣體中溶質(zhì)*11A力已變?yōu)榱?，這只有在具有無限大的傳質(zhì)面積和無限長的接觸時間時才能實(shí)斜率稱為最小液氣比，以（） 表示；相應(yīng)的吸收劑用量即為最小吸收劑min用量，以 L 表示。minY YL V 12X 1X2 2-29 B 讀出 X ，*1用下式計算 ：LY Y1()2VX X12若平衡關(guān)系符合亨利定律，也可直接用下式計算：LY Y1()2YV X12m根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，一般情況下取吸收劑用量為最小吸收劑用

6、量的 1.12.0倍：（1.12.0）min還應(yīng)指出，為了保證填料表面能被液體充分潤濕，還應(yīng)考慮到單位截面上式計算出來的吸收劑用量不能滿足最小噴淋量，則應(yīng)采用更大的液氣比。例 2-5 用洗油吸收焦?fàn)t氣中的芳烴。吸收塔內(nèi)的溫度為 27，壓強(qiáng)106.7kPa，焦?fàn)t氣流量為 850m /h，其中所含芳烴的摩爾分率為 0.02，要求芳3烴回收率不低于 95%，進(jìn)入吸收塔頂?shù)南从椭兴紵N的摩爾分率為 0.005。若取溶劑用量為理論最小用量的 1.5 底流出的吸收液濃度。操作條件下的平衡關(guān)系可用下式表達(dá)：0.125 XY1 0.875 X3解：進(jìn)入吸收塔惰性氣體摩爾流量為：850273106 .7 1

7、0.02 35 .64 Kmol / hV 22 .4 273 27101 .3進(jìn)塔氣體中芳烴濃度（用摩爾比 Y表示）為：0.02Y 0.020411 0.02出塔氣體中芳烴濃度為：進(jìn)塔洗油中芳烴濃度為：Y 0.0204 (1 0. ) 0.0010220 .X 0 .21 0 .按照已知的平衡關(guān)系式，在 X直角坐標(biāo)系中繪出平衡曲線 ，如本例題附圖所示，再按 X 、Y 之值在圖上確定操作線端點(diǎn) T，通過 T 作平衡線22OE Y=0.0204于點(diǎn) 的橫坐標(biāo)值為：X =0.176，*則：V (Y Y ) .64(0.0204 0.00102 )0.176 0.00503L12 4.04 hX X

8、2L 1.5L 1.5 4.04 6.06 hnL是每小送入塔頂?shù)募內(nèi)軇┝浚紤]到所含芳烴，則每小時送入塔頂?shù)南从土繎?yīng)為：16.06 6.09 kmolh1 0.005吸收液濃度可依全塔物料衡算式求出：V (Y Y ) . (0 . 0 .)X X12 0 . 0 .126 .L三、填料塔計算（一）塔徑的計算吸收塔的塔徑可根據(jù)園型管道內(nèi)的流量公式計算，即：4 VsDu式中 塔徑，m；Vs操作條件下混合氣體的體積流量，m ；3u空塔氣速，即按空塔截面積計算的混合氣體線速度，m/s。在吸收過程中，由于吸收質(zhì)不斷進(jìn)入液相，故計算塔徑時，一般以塔底的4氣速，是氣液傳質(zhì)設(shè)備的流體力學(xué)問題。從研究填料塔的

9、流體力學(xué)性質(zhì)知道，在一定的噴淋量下，當(dāng)氣速增大至一點(diǎn)氣速。對于不同填料，提出如下參考數(shù)據(jù)（u表示空塔氣速，u 表示泛點(diǎn)F拉西環(huán)u=（0.60.8）uFu=（0.650.80）uFu=（0.650.85）uFu=（0.751.0）uF弧鞍形填料矩鞍形填料花環(huán)形填料常采用?？颂兀‥ckert）通用關(guān)聯(lián)圖（見圖 2-30此圖所依據(jù)的試驗數(shù)據(jù)取自較大直徑的填料吸收塔，所關(guān)聯(lián)的參數(shù)較全面，計算也不復(fù)雜，計算結(jié)果在一定范圍內(nèi)尚能符合實(shí)際情況。通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為。u 2WW()1 / 2(V) LA0 .2VLgLL圖 2-30 在左下方的線簇為亂堆填料層的等壓降線，最上方的三條線分別速 u 應(yīng)

10、為泛點(diǎn)氣速 u 。若已知?dú)庖簝上嗔髁勘燃案髯缘拿芏龋瑒t可算出圖中F泛點(diǎn)氣速 u 。此圖在設(shè)計中還可根據(jù)規(guī)定的壓強(qiáng)降，求算相應(yīng)的空塔氣速，F(xiàn) 值可從化工手冊中查得。泛點(diǎn)氣速還可用下面經(jīng)驗公式求出：(1418u2aLlog() 0 .2 b 1 .75 ()()FVVg3LVLL式干填料因子，1/m，可查表。a3b常數(shù)，拉西環(huán)取 0.22，弧鞍形填料取 0.26，其它符號同前。計算出泛點(diǎn)氣速 u u2-53）F整為 400、500、600、1000、1200、1400mm 等。5 在實(shí)際設(shè)計計算中，還要根據(jù)經(jīng)濟(jì)氣速來確定操作氣速。所謂經(jīng)濟(jì)氣速，經(jīng)濟(jì)氣速可用下列經(jīng)驗公式求出：EC13131 3 5

11、.1()(a )Tuopt(1)Cn xpG式中 u 經(jīng)濟(jì)氣速，m/s；optE鼓風(fēng)機(jī)及電動機(jī)總效率，；n年運(yùn)轉(zhuǎn)小時 h/a；x動力設(shè)備的維修費(fèi)用占年動力費(fèi)用的分率，；C /m ；3TC 電費(fèi)，元/kWh；P 填料層阻力系數(shù)，是填料尺寸與潤濕率L 的函數(shù)，可查圖求得；W 常態(tài)下的空氣重度，1.205kg/m3；a 塔內(nèi)的氣相重度，kg/m3。G計算出經(jīng)濟(jì)氣速后，可與 u 比較，選定最終的操作氣速，用于計算塔徑。若 uu ，按u 計算 ；若u下限u uoptoptopt上限上限下限上限，則按 u 計算 。opt下限6型。填料塔的最小噴淋密度與填料的比表面積 有關(guān)，其關(guān)系式為：U （L ） min

12、Wmin式中 填料的比表面積，m /m ；23U 最小噴淋密度，m /（m s32min（L ） 最小潤濕速率，m /（ms3Wmin所謂潤濕速率，即指在塔的橫截面上，單位長度的填料周邊上液體的體積流量。對于直徑不超過 75mm 的拉西環(huán)及其它填料，可取最小潤濕速率為0.08m /（mh 75mm 的環(huán)形填料，應(yīng)取 0.12m /（h33例 2-6 某礦石焙燒爐送出的氣體中 SO 擬用水洗滌除去。采用填料吸2收塔，入塔氣體冷至 20，塔內(nèi)絕對壓強(qiáng)為 101.3kPa，入塔爐氣體積流量為1000m /h，爐氣的平均分子量為 32.16kg/kmol，洗滌水耗用量為 22600kg/h，3吸收塔采

13、用 25252.5mm 的陶瓷拉西環(huán)以亂堆方式充填，若取空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的 73%計算塔徑，并核算液體噴淋密度是否大于 U .min1）求泛點(diǎn)氣速 u ：爐氣的質(zhì)量流量F100022 .4273W 32 .16 1338 kg hV爐氣的密度清水密度：則：273 2013381000 1338k g / m3v 1000/3kgmL2260013381.338WW11L ( V ) 2 () 2 0.6181000VL由圖2-320.618 0.035；由手冊查得 25252.5mm 陶瓷拉西環(huán)（亂堆）的填料因子=450m ；水的-1粘度 =1mNs/m ，故 u 為：2LF（2）求 u0.

14、035 g0.035 9.81 1000450 1.338 10.2uL 0.755 m / sF 0.21 VL已知 u=73%uF則： u=0.75573%=0.551m/s。計算塔徑為：4V4 0. sD 0.8(m )u（3）核算液體噴淋密度：因填料尺寸小于 75mm，?。↙ ） =0.08m （mh3Wmin7又由手冊中查出該填料的比表面積 =190m 32則：U=0.08190=15.2m /（m ）32min操作條件下的噴淋密度 U ：22600計算可知：UU 。/(0 .8 ) 2 453 /(2 h)Umm10004min（二）填料層壓降計算 p/m 的值。當(dāng)我被上帝造出來時

15、，上帝問我想在人間當(dāng)一個怎樣的人，我不假思索的說，我要做一個偉大的世人皆知的人。于是，我降臨在了人間。答禮，溫柔體貼，父母給我去了一個好聽的名字：李清照。神童的稱號。置疑，小時侯的我快樂無慮。興盡晚回舟，誤入藕花深處。爭渡，爭渡，驚起一灘鷗鷺。青春的我如雙腳任水流輕撫。身影輕飄而過，留下一陣清風(fēng)。8暗的。尋尋覓覓冷冷清清凄凄慘慘戚戚這千古疊詞句就是我當(dāng)時心情的寫照。最后，香消玉殞，我在痛苦和哀怨中凄涼的死去。在天堂里，我又見到了上帝。上帝問我過的怎么樣，我搖搖頭又點(diǎn)點(diǎn)頭，可我發(fā)現(xiàn)我錯了。于是在下一輪回中，我選擇做一個平凡的人。這就夠了。的語言，寫下了一時的感受：9來閱讀自己的人生，體會其中無盡的快樂和與眾不同。為什么從古到今都那么看重有學(xué)識帶來快樂。自從看了丑小鴨這篇童話之后，我變了，變得開朗起來，變得樂意同別人交往，變得自信了因為我知道：即使現(xiàn)在我是只丑小鴨，但只要有自信，總有一天我會變成白天鵝的，而且會是一只世界上最美麗的白天鵝”我便發(fā)展業(yè)務(wù)帶動全家一起讀書少都一擁而上，爭先恐后搶書10孩子小，應(yīng)該讓著點(diǎn)。外婆卻不服氣的說：我這一把年紀(jì)的了，怎么沒人讓我呀？讀書讓我明白了善惡美丑、悲歡離合，讀一本好書，猶如同智者談