優(yōu)選文檔化工原理吸收塔的計算PPT

化工原理吸收塔的計算2）吸收塔設(shè)計型計算的命題（1）達到分離要求最合理的溶劑用量；

（2）達到分離要求所需要的塔高（填料層高）；

（3）塔徑（暫不計算）。設(shè)計要求：給定條件：y1、G、相平衡關(guān)系、分離要求(y2或η)回收率2x2增加對傳質(zhì)推動力的影響3）設(shè)計條件的選擇(1)流向選擇，一般選擇逆流操作;(2)吸收劑進口濃度選擇，3吸收熱效應(yīng)明顯的物系部分吸收劑再循環(huán)的定常態(tài)操作2、吸收劑再循環(huán)的分析及應(yīng)用4吸收劑入塔濃度物料衡算有吸收劑再循環(huán)：（1）實際吸收劑入塔濃度增加；（2）塔內(nèi)操作線斜率稍有增加。若平衡線不變，吸收推動力一般要減小。51、吸收過程有顯著的熱效應(yīng)，大量吸收劑再循環(huán)可降低吸收劑出塔溫度，平衡線發(fā)生明顯的向下移動，盡管操作線向下移動，但是，塔內(nèi)傳質(zhì)的推動力增大。2、吸收的目的在于獲得較濃的液相產(chǎn)物，按物料衡算所需的新鮮吸收劑量過少，以至不能保持塔內(nèi)填料良好的潤濕，吸收劑再循環(huán)，傳質(zhì)表面積增加，傳質(zhì)系數(shù)增大。遇到如下兩種情況應(yīng)采用溶劑再循環(huán)：6液體局部返混對傳質(zhì)推動力的影響在一定的液體流量下，當(dāng)上升氣體流速達到一定值時，整個塔段上同時發(fā)生大量液體返混，液體在塔頂被出口氣體帶出塔外，即發(fā)生了不正常的液泛現(xiàn)象。返混7在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨—空氣混合氣中的氨，混合氣流量為0.025kmol/s,混合氣入塔含氨摩爾分數(shù)為0.02，出塔含氨摩爾分數(shù)為0.001。吸收塔操作時的總壓為101.3kPa，溫度為293k，在操作濃度范圍內(nèi)，氨水系統(tǒng)的平衡方程為y=1.2x，總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔徑為1m，實際液氣比是最小液氣比的1.2倍，求所需塔高為多少？例9-5：吸收塔高（填料層高）的計算解題分析：已知y1、y2、x2、Kyα、m、qn、D、8根據(jù)吸收過程基本方程填料層高度計算式平均推動力法求傳質(zhì)單元數(shù)因此需要求取出塔液相含氨摩爾分數(shù)x1物料衡算式qn已知，A可以計算求?。?解：①求液相出口摩爾分數(shù)

最小液氣比實際操作液氣比解得液相出口摩爾分數(shù)10②求傳質(zhì)單元數(shù)平均推動力傳質(zhì)單元數(shù)11③求傳質(zhì)單元高度氣相流率傳質(zhì)單元高度④所需填料層高度為

12方法2：13例、一逆流操作的常壓填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A，入塔氣體中含A2%（摩爾分數(shù)），經(jīng)吸收后溶質(zhì)A被回收了90%，此時水的用量為最小用量的2倍，平衡線為Y=2X,氣相總傳質(zhì)單元高度為0.8m,試求填料層所需高度。解：14153、解吸（脫吸）傳質(zhì)方向解吸劑----吸收的逆操作1、解吸方法減壓解吸----閃蒸（在第十章中介紹）

應(yīng)用解吸劑進行解吸

常用的解吸劑有惰性氣體、水蒸氣或貧氣等（2）汽提或提餾----解吸劑用惰性氣體或貧氣

----解吸劑用水蒸汽

（1）氣提16解吸塔的設(shè)計型問題（氣提）（1）解吸塔物料衡算式全塔物料衡算操作線方程規(guī)定濃度下標(biāo)：

塔頂1，塔底217已知：L、x1、y2，規(guī)定x2（2）解吸塔的最小氣液比18（3）解吸塔填料層高度的計算19如果氣液平衡關(guān)系滿足亨利定律平均推動力法求傳質(zhì)單元數(shù)20解吸因數(shù)法求傳質(zhì)單元數(shù)21例題解吸塔設(shè)計型計算：用煤油從空氣與苯蒸汽的混合氣中吸收苯。所得吸收液在解吸塔中用過熱水蒸汽進行解吸，待解吸的液體中含苯0.05（摩爾分率，下同），要求解吸后液體中苯的濃度不超過0.005，在解吸操作條件下，平衡關(guān)系為y=1.25x，塔內(nèi)液體流量為0.03kmol/(m2.s),填料的體積傳質(zhì)系數(shù)為Kya=0.01kmol/(m3.s)。過熱蒸汽的用量為最小用量的1.2倍。試求：（1）過熱蒸汽的用量；（2）所需填料層的高度。22解：2324例9-6解吸氣流量的計算含苯摩爾分數(shù)為0.02的煤氣用平均相對分子量為260的洗油在一填料塔中作逆流吸收，以回收其中95％的苯，煤氣的流量為120kmol/h。塔頂進入的洗油中含苯摩爾分數(shù)為0.005，洗油的流率為最小用量的1.3倍。吸收塔在101.3kPa下操作，此時氣液平衡關(guān)系為y=0.125x。富油由吸收塔底出口經(jīng)加熱后被送入解吸塔塔頂，在解吸塔底送入過熱水蒸氣使洗油脫苯。脫苯后的貧油由解吸塔底排除被冷卻至27℃再進入吸收塔使用，水蒸汽用量取最小量的1.2倍。解吸塔在101.3kPa、120℃下操作，此時的氣液平衡關(guān)系為y=3.16x。求洗油的循環(huán)流率和解吸時的過熱蒸汽耗量。25解：⑴吸收塔吸收塔出口煤氣中含苯摩爾分數(shù)為洗油在吸收塔底的最大摩爾分數(shù)為吸收塔的最小液氣比26實際液氣比煤氣量洗油循環(huán)量27洗油出塔摩爾分數(shù)為⑵解吸塔因過熱蒸汽不含苯，y2=0解吸塔頂氣相中苯的最大含量28解吸塔的最小氣液比操作氣液比過熱蒸汽用量29分析HOGHOLNOGNOL的關(guān)系：30例2：用純?nèi)軇Φ蜐舛葰怏w作逆流吸收，可溶組分的回收率為η，操作采用的液氣比是最小液氣比的β倍。物系平衡關(guān)系服從亨利定律。試以η、β兩個參數(shù)列出計算NOG的表達式。解：31例3：水用清水吸收混合氣中的SO2，氣體經(jīng)兩塔后總的回收率為0.91，兩塔的用水量相等，且均為最小用水量的1.43倍，兩塔的傳質(zhì)單元高度均為1.2m。在操作范圍內(nèi)物系的平衡關(guān)系服從亨利定律，試求兩塔的塔高。32解：3334第5講：9.5.5吸收塔的操作型問題吸收塔的操作型計算9.5.6吸收操作的調(diào)節(jié)綜合例題。

第9章氣體吸收（12學(xué)時）351.操作型計算的命題（1）第一類命題（求操作結(jié)果）9.5.5吸收塔的操作型計算吸收塔的高度及其他有關(guān)尺寸，氣液兩相流量、進口含量、平衡關(guān)系及流動方式，兩相總傳質(zhì)系數(shù)Kyα或Kxα。給定條件：計算目的：氣、液兩相的出口含量36（2）第二類命題（求操作條件）給定條件：吸收塔的高度及其他有關(guān)尺寸，氣相流量及進、出口含量、吸收液的進口含量，平衡關(guān)系及流動方式，兩相總傳質(zhì)系數(shù)Kyα或Kxα。吸收及的用量及其出口含量計算目的：37全塔物料衡算式G（y1-y2)=L(x1-x2)相平衡方程式y(tǒng)e=f(x)吸收過程基本方程式當(dāng)平衡線在操作范圍內(nèi)可視為直線時，第一類命題可將基本方程線性化。第二類命題須試差求解。2.計算方法38例9-7氣體處理量的變化對吸收操作的影響某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮－空氣混合物種的丙酮，當(dāng)操作液氣比為2.1時，丙酮回收率可達95％。已知物系在低含量下的平衡關(guān)系為y=1.18x，操作范圍內(nèi)總傳質(zhì)系數(shù)Kyα近似于氣體流率的0.8次方成正比。氣體流率增加20％，而液體量及氣液進口摩爾分數(shù)不變，試求：⑴丙酮的收率有何變化？⑵單位時間內(nèi)被吸收的丙酮量增加多少？⑶吸收塔的平均推動力有何變化？39解：⑴新工況丙酮的收率原工況由回收率定義可求出氣體出口摩爾分數(shù)由物料衡算世可計算液體出口摩爾分數(shù)

40吸收塔的平均推動力

傳質(zhì)單元數(shù)

41新工況傳質(zhì)單元高度

傳質(zhì)單元數(shù)

由物料衡算式

42由吸收過程基本方程

43由(a)、(b)兩式求得

新工況的丙酮回收率

⑵在單位時間內(nèi)新、舊工況所回收的丙酮量之比為

44⑶新工況下的平均推動力

結(jié)論：氣相傳質(zhì)控制時，適當(dāng)增加氣體的流量（增加設(shè)備的生產(chǎn)能力），盡管吸收率有所減小，但是吸收的絕對量增加（由于傳質(zhì)速率增加所致），有著實際意義。45例2：在高度為6m的填料塔內(nèi)用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的可溶組分。在操作條件下相平衡常數(shù)為0.5，L/G=0.8，回收率為90%。現(xiàn)改換另一種填料，裝填高度仍為6m。在相同操作條件下，經(jīng)測定回收率提高到95%。試計算新填料的體積傳質(zhì)系數(shù)Kya是原填料體積傳質(zhì)系數(shù)的多少倍？解：原工況46新工況4748例3：某填料吸收塔用含溶質(zhì)x2=0.0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用的液氣比為3，入塔氣體中可溶組分的摩爾分率y1=0.01，回收率為90%。已知操作條件下物系的相平衡關(guān)系為y=2x?，F(xiàn)因解吸操作不良，使吸收劑入塔的濃度x2升到了0.00035,試求：（1）回收率變?yōu)槎嗌?？?）塔底流出液的濃度x1變?yōu)槎嗌?？解：填料不變，氣相流率、液相流率不變，HOG不變，所以NOG不變，即4950物料衡算51例4：在15oC、101.3kPa下用大量的硫酸逆流吸收空氣中的水汽。入塔空氣中含水汽的摩爾分數(shù)為0.0145，硫酸進、出塔的濃度（摩爾%）均為80%，這種濃度的硫酸溶液液面上所產(chǎn)生的平衡水汽的摩爾分數(shù)為ye=1.05×10-4。已知該塔的容積傳質(zhì)系數(shù)Kya與氣相流量的0.8次方成正比。空氣通過該塔被干燥至含水汽摩爾分數(shù)0.000322?，F(xiàn)將空氣的流量增加一倍，則出塔空氣中的水汽含量變?yōu)槎嗌?？解：原工況52求出53新工況54結(jié)論：氣相傳質(zhì)控制時，適當(dāng)增加氣體的流量（增加設(shè)備的生產(chǎn)能力），盡管吸收率有所減小，但是吸收的絕對量增加（由于傳質(zhì)速率增加所致），有著實際意義。實際吸收水汽量的變化55例5：在填料層高為6m的塔內(nèi)用洗油吸收煤氣中的苯蒸汽?；旌蠚饬魉贋?00kmol/(m2h),其初始苯體積含量為2%，入口洗油中不含苯，流量為40kmol/(m2h)。操作條件下相平衡關(guān)系為y=0.13x，體積傳質(zhì)系數(shù)Kya近似與液量無關(guān)，值為0.05kmol/(m3.s)。若希望苯的吸收率不低于95%，問：（1）能否滿足要求？

（2）若保證回收率達到95%，所需洗油量為多少？

（3）若因故洗油中苯的初始含量變?yōu)?.5%（摩爾%），仍保證回收率達到95%，則所需洗油量變?yōu)槎嗌?？?）（3）為第二類操作型問題56解：（1）57（2）增加L不變在塔內(nèi)H=6m,達到95%回收率所需的傳質(zhì)單元數(shù)試差迭代解得：58則S減小,由S計算出L（L將增加）。（3）59例6：一填料塔，內(nèi)裝二段填料，每段的高度均為5.5m,處理二股溶質(zhì)濃度不同的混合氣體，其摩爾流率皆為0.02kmol/(m2.s)，初始濃度分別為5%和1%(v%)，吸收劑不含溶質(zhì)，其摩爾流速為0.04kmol/(m2.S)。已知操作條件下相平衡關(guān)系為y=0.8x，吸收過程的Kya=0.32G0.7kmol/(m3.s)，（G的單位為kmol/(m2.s)）。若要求出塔氣體濃度小于0.1%,問：（1）較稀的氣體由塔中部（二段填料中間）進入，能否滿足要求？（2）若二股氣體事先混合后，再由塔底進入塔內(nèi)，則結(jié)果又如何？思路：達到分離要求所需要的h與塔中實際的h做比較。60解：先設(shè)能夠滿足分離要求，氣體出口濃度ya=0.001自塔2段計算起，仍根據(jù)填料層高度是否夠用為判斷依據(jù)。另一思路求yc6162塔的1段63塔頂出口濃度可以達到64（2）若二股氣體事先混合好由塔底進入65即，塔頂氣體出口濃度結(jié)論：組成不同的物料之間的混合對吸收是不利的。

在實際生產(chǎn)中，采取塔中間某處進料時，應(yīng)使得進料處的塔內(nèi)氣體組成等于此股氣體的組成。這樣分離效果最好，或達到預(yù)定分離要求，所需的填料層高度最小。669.5.6吸收操作的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的目的：增大吸收率調(diào)節(jié)的方法：改變吸收劑的入口條件，包括：流量L、濃度x2、溫度t三方面。（1）流量L的調(diào)節(jié)67流量L的調(diào)節(jié)作用是有限的。68調(diào)節(jié)的目的：增大吸收率相平衡方程式y(tǒng)e=f(x)3kPa下用大量的硫酸逆流吸收空氣中的水汽。⑵單位時間內(nèi)被吸收的丙酮量增加多少？2x，總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.混合氣流速為200kmol/(m2h),其初始苯體積含量為2%，入口洗油中不含苯，流量為40kmol/(m2h)。已知y1、y2、x2、Kyα、m、qn、D、0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用的液氣比為3，入塔氣體中可溶組分的摩爾分率y1=0.(2)吸收劑進口濃度選擇，0522kmol/(s.02kmol/(m2.03kmol/(m2.04kmol/(m2.結(jié)論：組成不同的物料之間的混合對吸收是不利的。吸收塔出口煤氣中含苯摩爾分數(shù)為3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮－空氣混合物種的丙酮，當(dāng)操作液氣比為2.3kPa、120℃下操作，此時的氣液平衡關(guān)系為y=3.結(jié)論：氣相傳質(zhì)控制時，適當(dāng)增加氣體的流量（增加設(shè)備的生產(chǎn)能力），盡管吸收率有所減小，但是吸收的絕對量增加（由于傳質(zhì)速率增加所致），有著實際意義。分析最大吸收率的問題69（2）x2的調(diào)節(jié)x2的調(diào)節(jié)主要受解吸過程的限制。（3）溫度t的調(diào)節(jié)溫度t受到冷卻器換熱能力的限制和冷卻劑用量的限制。7091，兩塔的用水量相等，且均為最小用水量的1.結(jié)論：氣相傳質(zhì)控制時，適當(dāng)增加氣體的流量（增加設(shè)備的生產(chǎn)能力），盡管吸收率有所減小，但是吸收的絕對量增加（由于傳質(zhì)速率增加所致），有著實際意義。x2的調(diào)節(jié)主要受解吸過程的限制。在塔內(nèi)H=6m,達到95%回收率所需