《吸收塔的設(shè)計計算.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《吸收塔的設(shè)計計算.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、Chap. 6 吸收塔的設(shè)計計算,Design of Gas Adsorption Tower,作業(yè)：練習(xí)題37-1, 37-2(空塔氣速用于計算塔徑，V=u d2/4),主要內(nèi)容,一. 問題的提出,二. 計算依據(jù),三. 設(shè)計型問題中參數(shù)的選擇,四. 理論塔板與理論塔板數(shù)板式塔,五. 解吸塔的設(shè)計計算,六. 吸收操作中的特殊問題,一. 問題的提出,給定工藝條件及分離要求下，選擇合理的設(shè)計參數(shù)，計算吸收劑用量、出口濃度及必須的塔高。,為解決上述問題，一般需要通過如下步驟：,明確工藝要求，選定合理的參數(shù)與條件。,傳質(zhì)單 元數(shù)NOG,2. 測定或查得體積傳質(zhì)系數(shù)，計算HOG。,氣液流動方式：逆流、并
2、流,吸收劑的種類：氣體易溶,入塔濃度：經(jīng)濟(jì)優(yōu)化與工藝要求,液氣比：1.11.5倍最小液氣比,最小液氣比（教材47頁）：,注意：,嚴(yán)格的講，操作線方程的氣液流量應(yīng)該為惰性氣體流量GB和純?nèi)軇┝髁縇s，濃度也應(yīng)該為摩爾比。這里進(jìn)行了簡化，（低濃度）。,二. 計算依據(jù),操作線方程：,填料層高度方程：,無論哪類計算問題，都是依據(jù)如下三個公式進(jìn)行計算。,以上三個公式的組合以及操作線和平衡線在坐標(biāo)軸上的示意圖是本部分計算的核心。,三. 設(shè)計型問題中參數(shù)的選擇,1. 氣液流動方式：,2.入塔濃度：,3.液氣比：,逆流：一般來說，傳質(zhì)推動力比較大 并流：一般來說，傳質(zhì)推動力比較小,液體：經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，入塔濃度高，
3、會導(dǎo)致吸收設(shè)備 高但解吸設(shè)備小；入塔濃度低，會導(dǎo)致吸收設(shè)備 小但解吸設(shè)備大,氣體：工藝要求,1.11.5倍最小液氣比,例題：塔高的計算,清水吸收空氣中的氨，逆流，G0.025kmol/s，y1=0.02，要求y2=0.001。已知：m=1.2，Kya=0.0522kmol/(sm2)，若塔徑d=1m，(L/G)=1.2(L/G)min，求H。,解：,根據(jù)已知條件，可以求出HOG；如果求出NOG，就可以得到H。,無論用解析法還是平均推動力法，都要求出L/G。,(L/G)=1.2(L/G)min,(L/G)=1.2(L/G)min1.37,根據(jù)物料衡算，求得液體出口濃度：,則：平均推動力為：,四.
4、 理論塔板與理論塔板數(shù)板式塔,1. 理論塔板概念,氣液兩相在塔板上接觸充分，傳質(zhì)完全，當(dāng)氣液離開該板時，兩相達(dá)到相平衡狀態(tài)，這塊塔板稱為一個理論塔板（理論板）。 理論板與實際板的差別用塔板效率E0表示：,N：理論板數(shù),Ne：實際塔板數(shù),2. 理論板數(shù)的計算：,操作線方程：,對于第一塊板：,操作線和平衡線均為直線的情況,塔板序號自上而下增大，離開第塊塔板的氣液組成的下標(biāo)為,對于第二塊板：,以此類推，對于第N塊板，有：,與填料塔傳質(zhì)單元數(shù)的公式相比，,由推導(dǎo)過程可知，與填料塔相比：,yN+1即填料塔入口濃度y1，y1即填料塔出口濃度y2，x0即填料塔入口濃度x2。,當(dāng)A趨近于1時，即L/G=m，有
5、：,有：,3. 填料層的等板高度,達(dá)到一塊理論板分離效果所需要的填料層高度，為填料的等板高度，由He表示。其大小反映了傳質(zhì)的動力學(xué)特性，通常由實驗測定。 填料層高度表示為：,當(dāng)操作線與平衡線均為直線且A=1時，有N=NOG；則：,五. 解吸塔的設(shè)計計算,回收吸收劑，得到產(chǎn)品。,為吸收的反過程，傳質(zhì)方向是由液相至氣相，過程的推動力為：,提高 y*、p* 或降低 y、p 有利于過程的進(jìn)行。,常用解吸方法：,1. 氣提法：通入惰性氣體。,2. 汽提法：通入水蒸氣,水蒸氣既可作惰性氣體，又可作加熱介質(zhì)。,3. 降低壓力,以逆流氣提法為例，說明解吸塔的設(shè)計計算。,由于此時m較大，解吸過程的液相阻力往往占
6、優(yōu)勢，以液相體積傳質(zhì)系數(shù)為準(zhǔn)比較方便。采取與吸收塔計算相同的方法：,1.填料層高度基本方程式的建立,依據(jù)：,對全塔進(jìn)行積分，有：,對于低濃度氣體吸收，L、Kx、a均可認(rèn)為是定值，因此：,當(dāng)平衡線為直線且過原點時，有：,同樣，還可以推出理論塔板數(shù)方程式：,則：,最大液氣比（或最小氣液比）：,2. 操作氣量的選擇：,實際氣液比：,六. 吸收操作中的特殊問題,1. 多組分吸收,存在范圍廣,處理辦法：簡化為單組分吸收,1）根據(jù)工藝要求，保證關(guān)鍵組分的吸收要求,2）計算其它組分吸收的程度,2. 化學(xué)吸收,1）過程特點,高選擇性； 界面處的氣相平衡分壓降低，增大傳質(zhì)推動力,2）化學(xué)吸收機理,化學(xué)吸收的機理
7、仍以雙膜理論為基礎(chǔ)解釋。,a）氣相中可溶性組分由氣相主體向氣液界面?zhèn)鬟f。 b）溶質(zhì)由界面處由氣相溶解于液相。,由于化學(xué)反應(yīng)的存在，使液膜傳質(zhì)系數(shù)增加的倍數(shù)，一般情況下 1。,c）溶質(zhì)在液相中傳遞并與液相組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使溶質(zhì)濃度降低，推動力增大。 d) 依據(jù)反應(yīng)速度的不同， 溶質(zhì)或反應(yīng)物在液相中傳遞。,3） 增強因數(shù)：,對于瞬間反應(yīng)，例如鹽酸吸收氨氣，可以按照氣膜控制進(jìn)行處理。此時，Ky=ky，界面濃度可以認(rèn)為是零。,對于非常慢的化學(xué)反應(yīng)，1，可按物理吸收處理。,對于中等速度的化學(xué)反應(yīng)，比較復(fù)雜，有興趣的同學(xué)可以參閱有關(guān)專著。,3. 非等溫吸收,溶解熱,反應(yīng)熱,溫度變化,平衡線位置與形狀,吸收速率發(fā)生變化,調(diào)節(jié)措施：,1）塔內(nèi)冷卻裝置,2）吸收劑體外冷卻,3）大噴淋密度,,,本節(jié)小結(jié),1. 掌握填料塔設(shè)計參數(shù)的選擇方法。,2. 熟練應(yīng)用三個基本方程解決填料塔相關(guān)計算問題。,操作線方程：,填料層高度方程：,. 掌握理論塔板的概念。,. 掌握解吸塔高度的推導(dǎo)過程，加深理解 吸收塔高度的推導(dǎo)方法。,. 掌握非等溫吸收和化學(xué)吸收的特點。,
吸收塔的設(shè)計計算.ppt
