化工原理低組成氣體吸收的計算等板高度法

8.4低組成氣體吸收的計算8.4.1物料衡算與操作線方程第八章氣體吸收8.4.2吸收劑用量的確定8.4.3塔徑的計算8.4.4吸收塔有效高度的計算一、傳質單元數(shù)法

二、等板高度法

第一頁，共五十八頁。(3)解析法(克列姆塞爾法)依次使用操作線方程和平衡方程，經(jīng)推導可得平衡關系操作關系二、等板高度法

克列姆塞爾方程第二頁，共五十八頁。溶質的吸收率溶質的最大吸收率溶質的相對吸收率

代入整理得二、等板高度法

克列姆塞爾方程第三頁，共五十八頁?？肆心啡麪査銏D第四頁，共五十八頁。進一步整理得整理可得或二、等板高度法

克列姆塞爾方程第五頁，共五十八頁。

NT～關系曲線圖第六頁，共五十八頁。8.7.1塔填料第八章氣體吸收8.5吸收系數(shù)8.6其他吸收與解吸8.7填料塔第七頁，共五十八頁。一、填料的類型(1)

環(huán)形填料

拉西環(huán)勒辛環(huán)十字隔板環(huán)螺旋環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)扁環(huán)改變通量，改善氣液流動狀況增加填料比表面積1.散裝填料第八頁，共五十八頁。拉西環(huán)鮑爾環(huán)第九頁，共五十八頁。階梯環(huán)扁環(huán)第十頁，共五十八頁。(2)鞍形填料與環(huán)鞍形填料

弧鞍填料改進矩鞍填料矩鞍填料與環(huán)形填料相結合環(huán)矩鞍填料一、填料的類型第十一頁，共五十八頁?；“疤盍暇匕疤盍系谑?，共五十八頁。金屬環(huán)矩鞍填料第十三頁，共五十八頁。(3)球形填料與花環(huán)填料

球形填料

多面球填料

花環(huán)填料

通常用塑料注塑而成

TRI球形填料

共軛環(huán)填料

海爾環(huán)填料

納特環(huán)填料

花環(huán)填料一、填料的類型第十四頁，共五十八頁。多面球形填料TRI球形填料第十五頁，共五十八頁?；ōh(huán)填料海爾環(huán)填料第十六頁，共五十八頁。共軛環(huán)填料納特環(huán)填料第十七頁，共五十八頁。塑料異型環(huán)矩鞍填料第十八頁，共五十八頁。(1)格柵填料

格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結構形式。工業(yè)上應用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負荷大及防堵等場合。2.規(guī)整填料一、填料的類型第十九頁，共五十八頁。木格柵填料格里奇格柵填料第二十頁，共五十八頁。(2)波紋填料

目前工業(yè)上應用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內，相鄰的兩盤填料間交錯90°排列。

波紋填料按結構可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類。一、填料的類型第二十一頁，共五十八頁。金屬孔板波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料第二十二頁，共五十八頁。陶瓷板波紋填料塑料板波紋填料第二十三頁，共五十八頁。二、填料的性能及其評價(1)比表面積

單位體積填料層的表面積稱為比表面積，以表示，其單位為

m2/m3。

～～傳質面積傳質效率～～流動阻力生產能力分析

1.填料的幾何特性第二十四頁，共五十八頁。(2)空隙率

單位體積填料層的空隙體積稱為空隙率，以

表示，其單位為m3/m3，或以%表示?！鲃幼枇λ航怠a能力～～傳質效率流動阻力分析

二、填料的性能及其評價第二十五頁，共五十八頁。(3)填料因子

填料的比表面積與空隙率三次方的比值稱為填料因子，以表示，其單位為1/m。

～分析

傳質效率流動阻力生產能力二、填料的性能及其評價干填料因子第二十六頁，共五十八頁。二、填料的性能及其評價2.填料的性能評價填料的性能評價指標

生產能力大傳質效率高填料層壓降低操作彈性大造價低第二十七頁，共五十八頁。9種填料綜合性能評價————————————————————————填料名稱評估值評價排序————————————————————————絲網(wǎng)波紋填料0.86很好1孔板波紋填料0.61相當好2金屬Intalox填料

0.59相當好3金屬鞍形環(huán)填料0.57相當好4金屬階梯環(huán)填料0.53一般好5金屬鮑爾環(huán)填料0.51一般好6瓷Intalox填料0.41較好7瓷鞍形環(huán)填料0.38略好8瓷拉西環(huán)填料0.36略好9————————————————————————

二、填料的性能及其評價第二十八頁，共五十八頁。練習題目思考題作業(yè)題:13、141.氣提解吸的計算與吸收的計算有何異同？2.填料有哪些主要類型？3.填料的幾何特性包括哪些參數(shù)？4.評價填料性能有那些指標？第二十九頁，共五十八頁。8.1吸收過程概述

8.2吸收過程的相平衡關系8.3吸收過程的速率關系8.4低組成氣體吸收的計算第八章氣體吸收8.5吸收系數(shù)第三十頁，共五十八頁。吸收系數(shù)是吸收過程計算的關鍵。吸收系數(shù)不僅與物性、設備類型、填料形狀和規(guī)格等有關，而且還與塔內流體流動狀況、操作條件密切相關。吸收系數(shù)的獲取途徑實驗測定經(jīng)驗公式計算準數(shù)關聯(lián)式計算獲取吸收系數(shù)途徑第三十一頁，共五十八頁。8.1吸收過程概述

8.2吸收過程的相平衡關系8.3吸收過程的速率關系8.4低組成氣體吸收的計算8.5.1吸收系數(shù)的測定第八章氣體吸收8.5吸收系數(shù)第三十二頁，共五十八頁。一、實驗裝置與流程實驗測定是獲得吸收系數(shù)的根本途徑。實驗測定一般在已知內徑和填料層高度的中間實驗設備上或生產裝置上進行，用實際操作的物系，選定一定的操作條件進行實驗。第三十三頁，共五十八頁。水吸收氨過程吸收系數(shù)的測定實驗流程第三十四頁，共五十八頁。二、測定方法測定數(shù)據(jù)：計算進塔氣體組成Y1操作溫度t操作壓力P

出塔氣體組成Y2

出塔液體組成X1空氣流量水流量氨氣流量第三十五頁，共五十八頁?？傮w積吸收系數(shù)KYa計算公式：三、吸收系數(shù)的計算第三十六頁，共五十八頁。8.5.1吸收系數(shù)的測定第八章氣體吸收8.5吸收系數(shù)8.5.2吸收系數(shù)的經(jīng)驗公式(選讀)8.5.3吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式第三十七頁，共五十八頁。一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)1.施伍德(Sherwood)數(shù)氣相施伍德數(shù)液相施伍德數(shù)施伍德數(shù)為量綱為一的吸收系數(shù)特征尺寸第三十八頁，共五十八頁。2.施密特(Schmidt)數(shù)氣相施密特數(shù)液相施密特數(shù)施密特數(shù)反映物性對吸收過程的影響一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)第三十九頁，共五十八頁。3.雷諾(Reynolds)數(shù)

氣相雷諾數(shù)液相雷諾數(shù)一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)填料層當量直徑第四十頁，共五十八頁。一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)填料層空隙率填料比表面積第四十一頁，共五十八頁。填料塔中氣相雷諾數(shù)一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)G氣相空塔質量速度，kg/(m2·s)實際氣速空塔氣速第四十二頁，共五十八頁。填料塔中液相雷諾數(shù)一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)W液相空塔質量速度，kg/(m2·s)雷諾數(shù)反映流動狀況對吸收過程的影響第四十三頁，共五十八頁。4.伽利略(Gallilio)數(shù)

伽利略數(shù)伽利略數(shù)反映重力對吸收過程的影響一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)重力加速度液相在填料塔內靠重力下流，故與重力場有關。第四十四頁，共五十八頁。5.彼克列(Peclet)數(shù)

氣相彼克列數(shù)彼克列數(shù)反映混合特性對吸收過程的影響液相彼克列數(shù)一、準數(shù)關聯(lián)式中常用的準數(shù)填料塔內存在氣、液兩相的返混。傳質效率降低第四十五頁，共五十八頁。氣膜吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式液膜吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式公式(選讀)二、吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式第四十六頁，共五十八頁。第八章氣體吸收8.5吸收系數(shù)8.6其他吸收與解吸8.6.1其他吸收過程(選讀)8.6.2解吸(脫吸)第四十七頁，共五十八頁。一、解吸的原理與應用吸收解吸氣相中的溶質向液相中溶解液相中的溶質向氣相中釋放低溫、高壓高溫、低壓應用場合溶劑昂貴；不易獲得吸收溶質為目的產物傳質方向操作條件第四十八頁，共五十八頁。二、化工中常用的解吸方法解吸方法加熱解吸加入氣提氣，降低溶質的分壓。吸收在加壓下進行，通過減壓進行解吸。對吸收液加熱，通過升溫進行解吸。加熱－減壓聯(lián)合進行，提高解吸程度。氣提解吸減壓解吸加熱－減壓聯(lián)合解吸√√√第四十九頁，共五十八頁。脫碳系統(tǒng)吸收液的減壓解吸工藝流程1－吸收塔2－閃蒸罐3－溶劑泵4－解吸塔2.2MPa0.6MPa0.1MPa第五十頁，共五十八頁。脫碳系統(tǒng)吸收液的減壓氣提解吸工藝流程1－吸收塔；2－閃蒸罐；3－溶劑泵；4－解吸塔；5－氣提解吸塔2.2MPa0.6MPa0.1MPa第五十一頁，共五十八頁。三、氣提解吸的計算從原理上，氣提解吸與逆流吸收是相同的，只是在解吸中傳質的方向與吸收相反，吸收過程的操作線在平衡線的上方，而解吸過程的操作線在平衡線的下方。因此，吸收過程的分析方法和計算方法均適用于解吸過程。第五十二頁，共五十八頁。氣提解吸過程示意圖第五十三頁，共五十八頁。1.操作線方程氣提解吸操作線方程可通過物料衡算獲得三、氣提解吸的計算氣提解吸操作線方程或第五十四頁，共五十八頁。直線通過點操作線方程為直線直線的斜率B(X1，Y1)T(X2，Y2)三、氣提解吸的計算塔底塔頂?shù)谖迨屙?，共五十八頁。吸收與解吸操作線的比較吸收解吸第五十六頁，共五十八頁。練習題目思考題作業(yè)題:10、11、121.吸收系數(shù)的經(jīng)驗公式與準數(shù)關聯(lián)式有何不同？2.吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式中常用哪些準數(shù)，它們

分別反映了哪方面的影響？3.解吸有哪些方法，如何進行選擇？第五十七頁，共五十八頁。內容總結8.4低組成氣體吸收的計算。第八章氣體吸收。第八章氣體吸收。依次使用