吸收塔的计算教学PPT.ppt

8.4吸收塔的计算 28.4.1吸收塔的基本计算吸收塔的基本计算 1. 全塔物料衡算 o对于稳定过程，单位时间进、出吸收塔的气态污染物量，可通过全塔物料衡算确定，即o若GA为吸收塔的传质负荷，即废气通过吸收塔时，单位时间内气态污染物被吸收剂吸收的量（kmol·h－1），则 图8－11逆流吸收塔物料衡算32.操作线方程与操作线 在逆流操作的吸收塔内，由塔中任一截面m-n分别至塔1端或2端间对气态污染物A作物料衡算可得塔中任一截面处气相组成Y与液相组成X间的关系 或液气比43. 最小液气比的确定 在塔的底端的推动力ΔY＝0，若要出塔尾气中气态污染物A的组成降至Y2，所需塔高为无穷高这是液气比的下限，此时的液气比称为最小液气比，以(L/V)min表示，相应的吸收剂用量为最小吸收剂用量，以Lmin表示当液气比小于最小液气比时，净化的要求将无法完成 图8－13吸收塔的最小液气比 最小液气比的确定与平衡线的形状有关，若平衡线符合图8-13(a)所示的一般情况，则Y＝Y1的水平线与平衡线的交点B*为最小液气比时的操作线高浓端，读出B*的横坐标X1*，于是得 若平衡关系符合亨利定律，则Y＝Y1水平线和直线Y＝mX的交点B*为最小液气比时操作线的高浓端，X1*＝Y1/m，将此关系代入式（8-52）得 （8-52） 6实际采用的液气比必须大于最小液气比，其具体大小，取决于综合经济核算。

显然当吸收剂用量L为最小吸收剂用量时，所需塔高为无穷大，设备费用无穷大；随着吸收剂用量增加，吸收剂的消耗量、液体的输送功率等操作费用增加；但塔高降低，设备费用随之减少；因此，应寻求包括操作费及设备费在内的总费用的最低点，选取适宜的液气比根据经验，吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.1～2.0倍 u填料特性参数填料特性参数(1) 比表面积比表面积 比表面积大，则能提供的相接触面积大同一种填料其尺寸比表面积大，则能提供的相接触面积大同一种填料其尺寸愈小，比表面积愈大愈小，比表面积愈大2) 空隙率空隙率 空隙率大，则气体通过时阻力小，因而流量可以增大空隙率大，则气体通过时阻力小，因而流量可以增大3) 填料因子填料因子 表示填料阻力及液泛条件的重要参数表示填料阻力及液泛条件的重要参数对于稳定操作的吸收塔，Ω，V为常数，将式(8-57)积分可得所需填料层高度H（m）当气体浓度较低时，Y较小，可以认为包含气态污染物A在内的气体流量V’及液流量L’在全塔中基本上不变，气、液相的物性变化也较小，因此各截面上的体积传质系数KYa变化不大，可视为是一个和塔高无关的常数，可取平均值，于是 （8-60） （8-59） 单位为高度单位m，故称其为气相总传质单元高度，以HOG表示。

无因次数值，称为气相总传质单元数，以NOG表示 9因此填料层高度计算的通式为：填料层高度＝传质单元高度×传质单元数 8.4.2.2低浓气体传质单元高度和传质单元数低浓气体传质单元高度和传质单元数 108.4.2.3传质单元数的计算 1. 平衡关系为直线时（平均推动力法） 操作线、平衡线为直线时，操作线与平衡线间的垂直距离ΔY＝Y-Y* (或水平距离ΔX＝X*-X)亦为Y(或X)的直线函数(图8-15)，据此可由（8－63）导出气相总传质单元数NOG 图8－15 操作线与平衡线均为直线时的总推动力 塔底的气相总推动力 塔顶的气相总推动力 过程平均推动力 112. 平衡关系为曲线时(图解积分法) 当平衡关系为曲线时，难以用解析法求传质单元数，通常采用图解积分法求传质单元数图8－16 图解积分法求NOG图解积分法的步骤为： a. 由操作线和平衡线求出与Y相应的Y-Y*，如图8-16(a)所示； b. 在Yl到Y2的范围内作Y-[1/(Y-Y*)]曲线；如图8-16(b)； c. 在Y1与Y2之间，Y-[1/(Y-Ye)]曲线和横坐标所包围的面积即为传质单元数，如图8-16(b)之阴影部分所示。

13图8－18 图解法求理论板数例8-5 采用逆流稳定操作的填料塔吸收净化尾气，使尾气中某有害组分从0.1％降低到0.02％（体积百分数），试比较用纯水吸收和采用不同浓度的B组分溶液进行化学吸收时的塔高 （1）用纯水吸收，已知kGAa=320mol·(h·m3·kPa)-1，kLAa=0.1h-1，1/HA=12.5Pa·m3·mol-1，液体流量L=LS=7×105mol·(h·m2)-1，气体流量V =1×105mol·(h·m2)-1，总压p=105Pa，液体总浓度cR=56000 mol·m-3 （2）水中加入组分B，进行极快反应吸收，反应式为A＋qB→C，q=1.0，采用B浓度高达cLB=800 mol·m-3，设DLA=DLB （3）吸收剂中B组分采用低浓度，cLB=32 mol·m-3，其余情况同（1）、（2） （4）吸收剂中B组分采用中等浓度，cLB=128 mol·m-3，其余情况同（1）、（2） 解：（1）由于为贫气物理吸收，可采用简化计算式 对上式进行积分后得到 代入已知条件得 得到操作线方程故当 Pa时， mol·m-3，物理吸收速率为NA= KGA(pA－ p*A)，其中因此得到 KGAa=0.0078mol·(h·m3·Pa)-1=7.8 mol·(h·m3·kPa)-1填料层高度可按照下式计算 可见，用纯水吸收该尾气，所需塔的高度太高，需要采用化学吸收。

由上述计算还知，传质阻力95％在液膜，组分A是难溶气体2）采用瞬间反应进行尾气吸收，cLB较高的情况 从塔顶到塔中任一截面作物料衡算，可以有即 得到 塔顶处 由上式得塔底处临界浓度 塔顶处 塔底处 可见，全塔中cLB值均大于临界浓度，吸收过程属于气膜控制，吸收速率式为NA=kGApA填料层高度可按下式计算 （3）cLB值低时由物料衡算可以列出 因此可以得到 塔顶加入吸收剂中组分B的浓度 由上式得塔底处B浓度为 临界浓度 塔顶处 塔底处可见，全塔中cLB均小于临界浓度，反应在液膜中进行，填料层高度为 （4）cLB中等值时 由物料衡算式 可以写出 因此可以得到 塔顶处 塔底处 临界浓度塔顶处 塔底处 可见，塔上部cLB值大于临界浓度，属于气膜控制，化学反应发生在相界面处；在塔的下部cLB值小于临界浓度，反应发生在液膜内因此，塔高计算分两部分进行 当 时，有129.6-0.08pA=3.2 pA，因此可以得到pA=39.5Pa，对应的cLB=129.6-0.08×39.5=126.4 mol·m-3 塔上部 塔下部 总塔高 。