第17讲 填料层高度计算

1、第17讲 填料层高度 计算 前一讲我们重点讨论了吸收平衡方程和传质速率方程，这是为设计计 算打基础的。今天我们要讨论吸收的设计问题，工厂林立的高矮塔，既 壮观，又觉得其中玄机无限 工厂塔林 图中填料层高度，直接影响塔的高度Z。第一，Z Z与吸收的物系 有关，易溶解的气体，就小。这就是吸收平衡问题。第二，Z Z与传 质速率有关，传质系数 大，传质速率越大，Z Z也就越小。这 就是吸收速率问题。 这里得到的，吸收塔物料衡算方程，又称为吸收操作线方程。是假定气相摩尔流量 qn,V与液相摩尔流量qn,L，在全塔范围不变。与精馏中的恒摩尔流假设，有点类似。 液气比qn,L/qn,V的变化，影响着操作线的

2、斜率，液气比越小，操作线斜率越小，塔 底出口浓度x1越大。当x1大到与原料气组成y1成平衡时，即塔底不能再溶解了，此时液 气比不能再小了。我们称此时的液气比为最小液气比。 Y2，x2分别为塔顶的气相与液相组成，摩尔分数;y1,x1分 别为塔底的气相与液相组成，摩尔分数；y，x分别为塔任 一截面处的气、液相组成，摩尔分数；V,L分别为气相与液 相的摩尔流量，kmol.s-1,直线为吸收塔操作线方程。曲线 为气液平衡曲线 此题运用了最小液气比的公式(D)，和操作线方程式(B) 从传质速率考虑：单位时间的传质量为传质通量NA乘以传质面积，而传质面积 等于单位体积填料提供的传质面积a乘以该微元填料层的

3、体积(.dz)。 从气体通过微元填料时，气体浓度的变化考虑：单位时间的传质量等于气体的 摩尔流量qn,V乘以气体浓度dy变化。 从两方面考虑的单位时间传质量应相等。问题就解决了。 将不同的传质速率方程表达的NA，代入式(E)，得到不同的Z的表达式。于 是，我们得到了4个，计算填料层高度Z的方程。这四个方程，还只是积分表达 式。还要继续求解。 填料层高度Z等于传质单元高度(HOG)，乘以传质单元数(NOG)。下面 是如何求传质单元数NOG？ 平均推动力法计算传质单元数，第一步，联立操作线方程(a)和平衡线方程(b)，得到式 (d)。第二步，由边界点1和2，或由塔顶和塔底的条件，代入式(c)，得到

4、式(c-1)。第三步， 联立式(d)和式(c-1)，得到传质单元数NOG的表达式 广州江景 吸收因数法计算传质单元数 N NOG OG， 第一步，将式(c)(c)代入 N NOG OG的表达式，积分然后化简。第二步，整理对数项中的分子与分母，得 到传质单元数 N NOG OG 的表达式。这实际是一种数学运算的技巧。 广州海印 这是吸收实验装置，可以测定吸收的传质系数 吸收实验装置 解吸与吸收有类比之处吗？这是从合成氨原料气中，回收CO2 的工业流程。左边的塔是吸收塔，用乙醇胺吸收原料气中的CO2。 右边的塔是解吸塔，将水蒸汽通入富含CO2的乙醇胺溶液，吹出CO2 气。 吸收是溶质气体A往吸收剂中的溶解过程。解吸是溶质气体A从溶液中被释放 的过程。 吸收的操作线在平衡线上方，即塔中任一截面气体浓度，均大于溶液中的平衡浓度。 解吸的操作线在平衡线下方，即塔中任一截面气体浓度，均小于溶液中的平衡浓度。 吸收的浓端y1,x1在塔底，解吸的浓端x1,y1在塔顶。 吸收求的是最小液气比，是指对一定量的原料气体qn,