低浓度气体吸收.ppt

7.4 低浓度气体吸收,简化假定：气、液两相摩尔流率恒定（qnG=qnL=const）；等温吸收。,7.4.1 吸收塔的物料衡算及操作线方程,通常是指混合气中溶质组成y1 10%的吸收过程。,(1)物料衡算,全塔物料衡算：,溶质吸收率（或回收率）：,从塔顶到任意塔截面对溶质衡算有：,操作线方程,（2）操作线方程,饱和度：,逆流吸收塔物料衡算和操作线,可见，在低浓度条件下 y-x 为一直线，以 为斜率，且过（x1，y1）,（x2，y2）,(3)吸收塔内的传质推动力,以气相表示:,以液相表示:,(4)最小液气比和溶剂用量,对于吸收塔的设计，所处理的气体量qnG、组成y1、y2及液相的最初组成x2为工艺条件所定，而溶剂的用量则在设计中规定，其用量取决于适宜的液气比。,吸收过程的传质推动力,最小液气比：,注意：平衡线上凸时，应利用切点坐标求取最小液气比。,最小溶剂用量：,操作液气比：,一般取：,溶剂用量：,说明：有时实际选取的液气比比此值大些，因为此时的qnL值 不一定满足填料层最小允许喷淋密度。,最小液气比：,7.4.2 吸收塔高度的计算,（1）填料层高度计算的基本关系式 过程的操作线方程；传质速率方程；相平衡方程。,对 dh 微元段作溶质A衡算：,dh微元段的传质速率方程：,物料衡算式与传质速率式联立得：,填料层高度：,同样可以推得以液相传质速率方程表示的计算式：,同理，可得：,（2）传质单元数与传质单元高度,令,气相总传质单元数，无量纲数。,气相总传质单元高度，m,所以,类似地：,由,于是有:,传质单元：通过一定高度填料层的传质，使一相组成的变化恰好等于其中的平均推动力，这样一段填料层的传质称为一个传质单元。,传质单元数（以NOG为例）：,可见，传质单元数决定于分离前后气、液相组成和相平衡关系，其大小表示了分离任务的难易。,传质单元高度（以HOG 为例）,完成一个传质单元分离任务所需的填料层高度。,说明：影响传质单元高度的因素：填料性能，流动情况；其值大小反映了填料层传质动力学性能的优劣。,数值变化范围小，一般在0.2 1.5 m范围内。,(3)传质单元数的计算,平衡线为直线时,计算方法,传质单元高度数值由实验测定或用Kya计算得出。,a）对数平均推动力法,平衡线、操作线均为直线，则 y与 y 成线性变化。,所以,令,对数平均推动力,则,同理：,b）吸收因子法,若平衡关系为直线时,依物料衡算有：,代入以上方程并整理得：,A=1时,同理:,式中：,A1时,由上两式可得：,可见,说明：,关于吸收因子A的讨论；,传质过程参数,A 值对塔内推动力的影响,吸收因子对传质推动力的影响：A1，当h无限高时，塔顶首先达平衡，,A1，当h无限高时，塔底首先达平衡，,A=1，当h无限高时，塔顶、塔底同时达平衡,要使，则塔顶平衡，A1.0，一般A=1.4,要使x1，则塔底平衡，A1.0，,适宜的A值，应优化而定,平衡关系为曲线规律时,mconst Kya const,应采用图解法。,若 m 变化不大，Kya变化不超过10%，则可近似认为 Kya=常数（取一平均值）。此时，h的计算又归结到NOG的计算。,a）图解或数值积分法,图解积分示意图,b）近似梯级图解法,两点假定：,每一小段平衡线视为直线；,(4)理论级当量高度（HETP）法计算填料层高度,理论板当量高度（Hth）：完成一个理论级数的分离任务所需的 填料层高度。,图解法,总填料层高度：h=NTHth,解析法,若平衡关系符合亨利定律，则有:,由关联图可见：,A，y2N 或A，N y2,N,（5）板式吸收塔塔板数计算,实际塔板数,