化工单元操作气体吸收.ppt

第九十三页，共一百三十二页，2022年，8月28日 化工单元设备的计算，按给定条件、任务和要求的不同，一般可分为设计型计算和操作型（校核型）计算两大类。 A：设计型计算：按给定的生产任务和工艺条件来设计满足 任务要求的单元设备。 B:操作型计算：根据已知的设备参数和工艺条件来求算所能 完成的任务。 本章着重讨论吸收塔的设计型计算，而操作型计算则通过习题加以训练。 第六十一页，共一百三十二页，2022年，8月28日 设计计算的主要内容与步骤: (1) 吸收剂的选择及用量的计算； (2) 设备类型的选择； (3) 塔径计算； (4) 填料层高度或塔板数的计算； (5) 确定塔的高度； (6) 塔的流体力学计算及校核； (7) 塔的附件设计。 计算依据： 物料衡算 相平衡 吸收速率方程 吸收塔的计算，主要是根据给定的吸收任务，选用合适的填料，确定适宜的吸收剂用量，计算填料塔的填料层高度以及塔径。 第六十二页，共一百三十二页，2022年，8月28日 1. 物料衡算 组分分析：混合气体通过吸收塔的过程中，可溶组分不断被吸收，故气体的总量沿塔高而变，液体也因其中不断溶入可溶组分，其量也沿塔高而变。但是，通过塔的惰性气体量和溶剂量是不变的。 一、 全塔物料衡算——操作线方程 定态，假设溶剂（S）不挥发，惰性气体（B）不溶于溶剂（S）。 第六十三页，共一百三十二页，2022年，8月28日 根据质量守恒原则：入方物料=出方物料 V —单位时间通过塔的惰性气体量；kmol(B)/s ； L —单位时间通过吸收塔的溶剂量；kmol(S)/s ； Y1、 Y2、X1、 X2 —分别表示进塔、出塔气相中和出塔、进塔液相中吸收质的比摩尔分率 下标“1”代表塔内填料层下底截面， 下标“2”代表填料层上顶截面。 V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 以稳定操作状态下的气液两相逆流接触的填料吸收为例： 做全塔的物料衡算 第六十四页，共一百三十二页，2022年，8月28日 2. 操作线方程式 将上式整理可得： ? = 定义 ?——溶质（A）被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。 一般情况下，进塔混合气体的量、组成及出塔混合气体的组成或溶质的吸收率均由工艺条件所规定，若选定吸收剂的用量及其进塔组成，则通过全塔操作线方程计算出塔液体的组成（或规定出塔液体的组成，计算吸收剂用量）。 （1）逆流 第六十五页，共一百三十二页，2022年，8月28日 填料塔内气液两相逆流流动时，作塔内任一截面m—n至塔顶的物料衡算为： ——逆流吸收塔的操作线方程式 L/V—塔内液气比，反映单位气体处理量的吸收剂用量 吸收过程中，纯吸收剂量L和惰性组分量V不变，所以吸收塔的操作线方程式是一直线方程式，该直线通过定点（X2, Y2）(或X1, Y1)作图： 第六十六页，共一百三十二页，2022年，8月28日 Y X o Y*=f(X) A Y1 X1 X2 Y2 B Y X X* Y* P Y- Y* X*-X 说明： （1） 端点A：塔顶的液相和气相浓度（稀端） 端点B：塔底的液相和气相浓度（浓端） PM：液相推动力（X-X*） PN：气相推动力（Y-Y*） （X、Y）：塔中任一截面液相和气相浓度 AP线为任一塔截面的操作线 AB线为全塔操作线 （2） 操作线方程是根据物料衡算得出，故仅与气液两相的流量L、V及组成Y1、Y2 、 X1 、 X2有关，与系统的平衡关系、操作温度、压力及填料塔的结构等因素无关。 L/V M N 第六十七页，共一百三十二页，2022年，8月28日 注意：并流操作吸收塔，“1”表示塔顶截面，“2”表示塔底截面。斜率为（-L/V）。 (2)并流： 填料塔内气液两相并流流动时，作塔内任一截面m—n至塔顶的物料衡算： V，Y1 V，Y2 L，X1 L，X2 Y, X ——并流吸收塔的操作线方程式 第六十八页，共一百三十二页，2022年，8月28日 X o Y1 X1 X2 Y2 B Y X X* Y* P Y- Y* X*-X A 说明： （1） 端点A：塔顶的液相和气相浓度（稀端） 端点B：塔底的液相和气相浓度（浓端） PM：液相推动力（X-X*） PN：气相推动力（Y-Y*） （X、Y）：塔中任一截面液相和气相浓度 AP线为任一塔截面的操作线 AB线为全塔操作线 （2） 并流操作流体处理量大于逆流，但逆流操作推动力大于并流；逆流操作对气相中的溶质吸收更完全； M N - L/V 第六十九页，共一百三十二页，2022年，8月28日 例：在一填料塔内，用洗油来吸收焦炉气中的苯。已知混合气体处理量为1500 m3/h，进塔气体中苯的体积分率为5%，吸收率为80%