化工原理下 第10章 吸收345—填料层高度的计算-设计型和操作性-解吸.pdf

1 y y db a y OG y y N y y b y a y y 第十章第十章 气体吸收气体吸收 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系 第三节第三节 吸收过程的机理及传质速率吸收过程的机理及传质速率 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 一一 全塔物料衡算全塔物料衡算 二二 操作线方程操作线方程 三三 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 1 1 填料层高度基本计算式填料层高度基本计算式 b X a X 假设假设 气液流率为常量气液流率为常量 吸收过程等温吸收过程等温 传质系数为常量传质系数为常量 ddd A NahV YL X a Y b Y Y X dXX dYY dh 0 h 低浓度吸收 可满足此假设 a 单位体积填料层中的传质面积 单位体积填料层中的传质面积 有效比表面积有效比表面积 塔截面积 塔截面积 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 535 1 1 填料层高度基本计算式填料层高度基本计算式 0 d b a Y Y Ye VY h K aY Y 0 d b a y y yi Vy h k ay y 0 db a X X Xe LX h K aXX db a x x xi Lx h k axx 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 537 2 2 传质单元高度与传质单元数传质单元高度与传质单元数 0 d b a y y Ye VY h K aY Y 传质单元高度 吸收设备效能高低的反映 传质单元数 反映分离操作的难易 传质单元高度 传质单元数 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 537 填料层高度填料层高度传质单元高度传质单元高度传质单元数传质单元数 db a Y OG Y e Y N YY OG Y V H K a 0OGOG hHN 0OLOL hHN 0GG hHN O L X L H Ka db a X OL X e X N XX 0LL hHN L x L H k a db a x L x i x N xx db a y G y i y N yy G y V H k a 填料层高度计算式汇总表填料层高度计算式汇总表 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 539 3 3 传质单元数的计算方法传质单元数的计算方法 1 1 对数平均推动力法对数平均推动力法 平衡线与操作线均为直线平衡线与操作线均为直线 ln babab OG mbaa YYYYY N YYYY be b YY Y ae a YY Y e YmX b 传质单元数传质单元数对数平均推动力对数平均推动力进进 出口推动力出口推动力 ba OG m YY N Y bbbeaaae YYYYYY ln ba m ba YY Y YY ba OL m XX N X ba G im yy N y ba L im xx N x ln ba m ba XX X XX ln ibia im ibia yy y yy ln ibia im ibia xx x xx bbebaaea XXXXXX ibbibiaaia yyyyyy ibibbiaiaa xxxxxx 对数平均推动力法计算传质单元数汇总表对数平均推动力法计算传质单元数汇总表 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 541 3 3 传质单元数的计算方法传质单元数的计算方法 2 2 解析法解析法 脱吸因数法脱吸因数法 平衡线与操作线均为直线平衡线与操作线均为直线 1 ln 1 1 ba OG aa YmX NSS SYmX 1 ln 1 1 ba OL bb YmX NAA AYmX e YmX mV S L 解吸因数解吸因数 L A mV 吸收因数吸收因数 OG S N 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 110100100010000 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 542 2 0 ba aa YmX YmX OG N 1 e Y Y db a Y OG Y e Y N Y Y a X b X X a Y b Y Y b Y a Y Y e YY 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 538 3 3 传质单元数的计算方法传质单元数的计算方法 3 3 图解积分法图解积分法 平衡线与操作线均为曲线平衡线与操作线均为曲线 a X b X X a Y b Y Y M N A B C F F 在在x y坐标图中作平衡线坐标图中作平衡线OE及操作线及操作线AB 作辅助线作辅助线MN 该曲线是操作线该曲线是操作线AB和平衡线和平衡线 OE间垂直线中点的联线间垂直线中点的联线 从代表塔顶的操作线端点从代表塔顶的操作线端点A出发出发 作水平线交作水平线交 MN于点于点F 延长延长AF至至F 使使FF AF 过点过点F 作垂线交作垂线交AB于点于点C 再从点再从点C作水平线作水平线 MN于点于点H 延长延长CH至至H 使使HH CH 过点过点 H 作垂线交作垂线交AB于点于点D 依此类推画梯级直至依此类推画梯级直至 达到或超过操作线上代表塔底的端点达到或超过操作线上代表塔底的端点B为止为止 所画梯级数即为气相总传质单元数所画梯级数即为气相总传质单元数NOG D O E H H 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 538 3 3 传质单元数的计算方法传质单元数的计算方法 4 4 近似梯级图解法近似梯级图解法 BakerBaker法法 平衡线为直线或弯曲程度不大的曲线平衡线为直线或弯曲程度不大的曲线 A C H H 第十章第十章 气体吸收气体吸收 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系 第三节第三节 吸收过程的机理及传质速率吸收过程的机理及传质速率 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 一一 全塔物料衡算全塔物料衡算 二二 操作线方程操作线方程 三三 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 五五 填料吸收塔的设计型命题填料吸收塔的设计型命题 例题例题 溶剂再循环溶剂再循环 用纯溶剂吸收某混合气中可溶组分用纯溶剂吸收某混合气中可溶组分 入塔气体浓度入塔气体浓度yb 0 05 摩摩 尔分数尔分数 要求回收率为要求回收率为90 操作条件下操作条件下 物系的相平衡关系为物系的相平衡关系为 ye 0 5x 试求试求 b y b x a x a yL R L a x 取液气比为上述分离要求下最小液气比的取液气比为上述分离要求下最小液气比的 1 5倍倍 此时此时HOG 0 5m 确定完成上述分离任务所确定完成上述分离任务所 需的填料层高度需的填料层高度 若采用吸收剂再循环流程若采用吸收剂再循环流程 红线红线 循环循环 量量LR为新鲜吸收剂的为新鲜吸收剂的10 而新鲜吸收剂量维持而新鲜吸收剂量维持 值值 且且Kya L0 6 求同样完成上述分离任务所需的求同样完成上述分离任务所需的 填料层高度填料层高度 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 五五 填料吸收塔的设计型命题填料吸收塔的设计型命题 b y b x a y L a x 欲按左图流程设计吸收塔欲按左图流程设计吸收塔 已知已知yb 0 05 j jA A 0 9 V 150 kmol m2 h 塔顶处液气比为塔顶处液气比为0 5 全全 塔塔HOG 1m ye 0 5x 加入位置与塔内液相加入位置与塔内液相 组成相同组成相同 试求试求 xb为多少为多少 加入处距塔底高度加入处距塔底高度 若若与与合并后合并后 由塔顶加入由塔顶加入 画出画出 上述两种进料方案的操作线上述两种进料方案的操作线 VL a x L 0 004 a x 0 015 a x 1L L a x a x 例题例题 多股液相进料多股液相进料 a x a x 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 五五 填料吸收塔的设计型命题填料吸收塔的设计型命题 距塔顶 高度 第十章第十章 气体吸收气体吸收 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系 第三节第三节 吸收过程的机理及传质速率吸收过程的机理及传质速率 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 一一 全塔物料衡算全塔物料衡算 二二 操作线方程操作线方程 三三 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 五五 填料吸收塔的设计型命题填料吸收塔的设计型命题 六六 填料吸收塔的操作型命题填料吸收塔的操作型命题 特点特点 塔设备已给定塔设备已给定 对填料塔则对填料塔则h0已知已知 基本类型基本类型 1 校核现有的塔设备对指定的生产任务是否适用校核现有的塔设备对指定的生产任务是否适用 如已知如已知T p h0 V L xa yb 校核校核ya是否满足要求是否满足要求 2 考察某操作条件改变时考察某操作条件改变时 吸收结果的变化情况吸收结果的变化情况 或为达到或为达到 指定生产任务应采取的调节措施指定生产任务应采取的调节措施 如对给定吸收塔如对给定吸收塔 若气体处理若气体处理 量增加量增加 其余不变其余不变 分析分析ya xb的变化趋势的变化趋势 或此时应采取什或此时应采取什 么措施有可能使么措施有可能使ya保持不变保持不变 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 六六 填料吸收塔的操作型命题填料吸收塔的操作型命题 定性分析定性分析 用纯溶剂吸收混合气中溶质用纯溶剂吸收混合气中溶质 在操作范围内在操作范围内 平衡关系满足平衡关系满足 亨利定律亨利定律 逆流操作逆流操作 当当yb上升而其它入塔条件不变上升而其它入塔条件不变 则气体出则气体出 塔浓度塔浓度ya和吸收率和吸收率j jA的变化为的变化为 A A ya上升上升 j jA下降下降 B B ya下降下降 j jA上升上升 C C ya上升上升 j jA不变不变 D D ya下降下降 j jA不变不变 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 六六 填料吸收塔的操作型命题填料吸收塔的操作型命题 Xa 0 定量计算定量计算 在在15 1 atm下用大量的硫酸逆流吸收空气中的水汽下用大量的硫酸逆流吸收空气中的水汽 入塔空气中含水汽入塔空气中含水汽0 0145 摩尔分率摩尔分率 下同下同 硫酸进硫酸进 出出 塔的浓度均为塔的浓度均为80 硫酸溶液上方的水汽平衡浓度为硫酸溶液上方的水汽平衡浓度为 ye 1 05 10 4 且已知该塔的体积传质系数且已知该塔的体积传质系数Kya V0 8 空气空气 经塔后被干燥至水汽经塔后被干燥至水汽0 000322 现将空气流率增加一倍现将空气流率增加一倍 则出塔空气中的含水量为多少则出塔空气中的含水量为多少 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 六六 填料吸收塔的操作型命题填料吸收塔的操作型命题 第十章第十章 气体吸收气体吸收 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系 第三节第三节 吸收过程的机理及传质速率吸收过程的机理及传质速率 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 一一 全塔物料衡算全塔物料衡算 二二 操作线方程操作线方程 三三 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 五五 填料吸收塔的设计型命题填料吸收塔的设计型命题 六六 填料吸收塔的操作型命题填料吸收塔的操作型命题 七七 理论板数的计算理论板数的计算 理论板理论板 离开该板的气离开该板的气 汽汽 液两相达到平衡状态液两相达到平衡状态 1 图解法图解法 2 解析法解析法 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 七七 理论板数的计算理论板数的计算 546 a X b X X a Y b Y Y 1 ln1 ln ba aa YmX NSS AYmX 11 lnln OG NSS NAS 1 OG ASNN e YmX X1 Y2 X2 Y3 X3 填料塔填料塔 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 七七 理论板数的计算理论板数的计算 547 OG N 板式塔板式塔 N 0OGOG hNH 0 e NN E 0 hN HETP 第二章第二章 气体吸收气体吸收 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系 第三节第三节 吸收过程的机理及传质速率吸收过程的机理及传质速率 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 一一 全塔物料衡算全塔物料衡算 二二 操作线方程操作线方程 三三 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定 四四 填料层高度的计算填料层高度的计算 五五 填料吸收塔的设计型命题填料吸收塔的设计型命题 六六 填料吸收塔的操作型命题填料吸收塔的操作型命题 七七 理论板数的计算理论板数的计算 八八 解吸解吸 气提解吸气提解吸 减压解吸减压解吸 加热解吸加热解吸 加热加热 减压解吸减压解吸 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 八八 解吸解吸 548 解吸方法解吸方法 以空气 氮气等作载体 惰性气体气提 以水蒸气作载体 汽提 最小气液比下操作线 b X a X b Y a Y max aeb ab YYL VXX min 1 2 2 0 VV LL 第四节第四节 吸收吸收 解吸解吸 塔的计算塔的计算 八八 解吸解吸 ae Y min ab aeb XXV LYY 最