吸收塔的计算教学PPT.ppt
8.4吸收塔的计算,2,8.4.1吸收塔的基本计算 1.全塔物料衡算,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（kmolh1），则,图811逆流吸收塔物料衡算,3,2.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,4,3.最小液气比的确定,在塔的底端的推动力Y0，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813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YY1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YY1水平线和直线YmX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1.12.0倍。,填料特性参数,(1)比表面积 比表面积大，则能提供的相接触面积大。同一种填料其尺寸愈小，比表面积愈大。(2)空隙率 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 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，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,10,8.4.2.3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YY-Y*(或水平距离XX*-X)亦为Y(或X)的直线函数(图8-15)，据此可由（863）导出气相总传质单元数NOG,图815 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,11,2.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816 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818 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(hm3kPa)-1，kLAa=0.1h-1，1/HA=12.5Pam3mol-1，液体流量L=LS=7105mol(hm2)-1，气体流量V=1105mol(hm2)-1，总压p=105Pa，液体总浓度cR=56000 molm-3。（2）水中加入组分B，进行极快反应吸收，反应式为AqBC，q=1.0，采用B浓度高达cLB=800 molm-3，设DLA=DLB。（3）吸收剂中B组分采用低浓度，cLB=32 molm-3，其余情况同（1）、（2）。（4）吸收剂中B组分采用中等浓度，cLB=128 molm-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，molm-3，物理吸收速率为NA=KGA(pA p*A)，其中因此得到 KGAa=0.0078mol(hm3Pa)-1=7.8 mol(hm3kPa)-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=129.6-0.0839.5=126.4 molm-3。,塔上部 塔下部 总塔高,
