化工原理课件教学课件PPT吸收塔的计算.ppt
第三节 吸收塔的计算(3),吸收过程的操作型计算,在塔设备条件下（填料层高度、理论或实际板数及塔径等）已知的前提下，计算在不同操作条件下分离一定的混合物所能达到的分离效果。目的：指导吸收塔的操作和调节，以在操作参数变化或波动的情况下，采取适宜操作措施保证达到分离的工艺要求,1、气体流量对吸收操作的影响,某塔在101.3kN/m2，293K下，用清水逆流吸收丙酮空气混合物中的丙酮，当操作时的液气比为2，丙酮的回收率为95，Y*=1.18X，气膜控制，V增加20，L，Y1，X2均不变，(塔截面积为1m2)（1）丙酮的回收率有何变化？（2）单位时间内被吸收的丙酮量增加了多少？（3）吸收塔的平均推动力如何变化？,解题思路：,已知条件：,P=101.3kPa T=293K X2=0 L/V=2=0.95m=1.18 KyaV0.8 V=1.2V L、Y1、X2均不变,Y2?Y2?,Z不变,X1 Y1 Y2 m,解：,由,得,单位时间内新旧工况下回收的丙酮的量比为：,由物料衡算式,可得,平均推动力,则,V 则 Z一定，NOG,定性分析：,V增加，气膜控制，HOL基本不变，NOL 不变,2、液体流量对吸收操作的影响,联合或液膜控制过程：气膜控制,3、温度或压力的影响,Kxa kxa,联合或液膜控制过程：气膜控制,定性分析总结,V增大，Y2增大，X1增大L增大，Y2减小，X1减小T下降，Y2减小，X1增大P增大，Y2减小，X1增大,操作型计算定性分析步骤,(1)根据命题给条件确定的 H OG、S的变化情况；,(2)利用 判别 的变化趋势；,(3)确定 的变化情况,(4)确定 的变化趋势；,(5)最后确定 的变化趋势，有3种方法：,利用 确定 的变化趋势，须与对数平均推动力法结合用，很繁琐。,根据,a根据题给条件确定 H OL、A的变化趋势；,b利用 判别 的变化趋势；,c确定 的变化情况，确定 的变化趋势。,近似法 高吸收率时,强化吸收过程的途径（自学）,从NA=KYY可以看出，影响吸收的主要因素:KY、吸收推动力Y、相接触面积S一、提高吸收总系数KY(或KG)或KX(或KL)吸收过程的主要阻力集中在滞流膜上。要提高吸收总系数，必须设法降低气膜和液膜的厚度。通过加大流体的流动速度，增加流体的湍动程度，则可减小滞流膜层的厚度。,对于易溶气体，KG约等于kG,是气膜控制过程;关键是降低气膜层的厚度。增加气体总压，增加气流速度，增大气相的湍动程度，则膜分系数增大，KY=PkG。但是，气流速度应根据设备大小来考虑，不能超过液流速度。对于难溶气体，KL约等于kL，是液膜控制过程:关键是降低液膜厚度。提高吸收剂的流速，增大液相的湍流程度，使液膜分系数增大，KX约等于CkL。溶解度适中的气体，其吸收速度由两个膜控制，同时增大气相和液相流速，增大两相的湍动程度，从而减小两膜的厚度。,二、增大吸收推动力或从气相推动力(P P*)来分析:增大吸收质的分压P，减小吸收质平衡分压P*，有利于P或Y 增大。选择较大的溶解性吸收剂，操作温度较低，可以降低P*；增大气体总压可以提高分压PA。从液相推动力(C*-C)来分析:增大吸收质在液相中的浓度C*，减小吸收剂中吸收质的浓度C，则有利于C或X的增大。选择较大的溶解性吸收剂可提高C*，降低C，有利于C或X的增大。,三、增大单位吸收传质面积,面积主要由设备来决定，对于填料塔，应该注意：填料的选型，应尽量选比表面积大的填料。增大气液分散度，液体喷淋均匀，填料充分润湿，保证上升气泡和液层充分接触，达到传质目的。采用湍流塔，促使气液充分湍动，两相接触面不断更新，扩大了接触面积。,由于吸收质与吸收剂中的活泼组分发生化学反应，使吸收质在液相中的浓度Y变小，增大了气相传质推动力。若是不可逆，气相Y*0,说明伴有化学反应的吸收操作比起单纯的物理吸收操作效率要高。如用NaCl-NH3.H2O吸收CO2,铜氨溶液吸收CO等,四、利用化学反应,【例】在一填料吸收塔内，用含溶质为0.0099（摩尔分数）的吸收剂逆流吸收混合气中溶质的85%，进塔气体中溶质浓度为0.091（摩尔分数），操作液气比为0.9，已知操作条件下系统的平衡关系为，试求：（1）逆流操作改为并流操作后所得吸收液的浓度；（2）逆流操作与并流操作平均吸收推动力的比。假设体积传质系数与流动方式无关。,解：已知Y1=0.091 X2=0.0099=0.85 L/V=0.9 m=0.86逆流吸收时,改为并流吸收后，设出塔气、液相组成为Y1、X1，进塔气、液相组成不变 Y2=0.091、X2=0.0099,物料衡算：,将物料衡算式代入整理得：,逆流改为并流后，因Kya不变，即传质单元高度HOG不变，故NOG不变。,所以,由物料衡算式得：,将上述两式联解得,由计算结果可以看出，在逆流与并流的气、液两相进口组成相等及操作条件相同的情况下，逆流操作可获得较高的吸收液浓度及较大的吸收推动力。,
