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1、2-3-3 塔径的计算式中:D吸收塔的直径，m； Vs操作条件下混合气体的体积流量，m3/s； u空塔气速，即按空塔截面计算的混合气体的线速度，m/s。 注意注意：（1）在吸收过程中溶质不断进入液相，故实际混合）在吸收过程中溶质不断进入液相，故实际混合气量因溶质的吸收沿塔高变化，混合气在进塔时气量因溶质的吸收沿塔高变化，混合气在进塔时气量最大，混合气在离塔时气量最小。气量最大，混合气在离塔时气量最小。计算时气计算时气量通常取全塔中气量最大值，即以进塔气量为设量通常取全塔中气量最大值，即以进塔气量为设计塔径的依据。计塔径的依据。（2）计算塔径关键是确定适宜的空塔气速，通常先）计算塔径关键是确定适
2、宜的空塔气速，通常先确定确定液泛气速液泛气速，然后考虑一个小于，然后考虑一个小于1的安全系数，的安全系数，计算出空塔气速。液泛气速的大小由吸收塔内气计算出空塔气速。液泛气速的大小由吸收塔内气液比、气液两相物性及填料特性等方面决定，详液比、气液两相物性及填料特性等方面决定，详细的计算过程可见后面的有关章节。细的计算过程可见后面的有关章节。（3）按上式计算出的塔径，还应根据国家压力容器）按上式计算出的塔径，还应根据国家压力容器公称直径的标准进行公称直径的标准进行圆整圆整。2-3-3 填料层高度的计算一、等板高度法求填料层高度一、等板高度法求填料层高度 等板高度法是依据理论级的概念来计算填等板高度法
3、是依据理论级的概念来计算填料层高度。料层高度。 设完成指定的分离任务所需的理论级为设完成指定的分离任务所需的理论级为NT，则所需的填料层高度可按下式计算，则所需的填料层高度可按下式计算，即：即：式中：NT 理论级数；HETP 等板高度，m。所谓等板高度所谓等板高度HETP是指分离效果与一个理论级是指分离效果与一个理论级的作用相当的填料层高度，又称当量高度。等板的作用相当的填料层高度，又称当量高度。等板高度与分离物系的物性、操作条件及填料的结构高度与分离物系的物性、操作条件及填料的结构参数有关，一般由实验测定或由经验公式计算，参数有关，一般由实验测定或由经验公式计算，详细内容参考其它有关书籍。详
4、细内容参考其它有关书籍。A.填料塔用在蒸馏中填料塔用在蒸馏中B.填料塔用在吸收中，等板高度填料塔用在吸收中，等板高度HETP要大要大得多，一般按得多，一般按1.51.8米估计。米估计。C.不同类型填料的不同类型填料的HETP不同。如：不同。如： 普通实体填料普通实体填料 HETP400mm(25mm拉西环的为拉西环的为0.5m， 25mm鲍尔环的为鲍尔环的为0.40.45m) 网体填料的网体填料的HETP100mm。二、理论级数的确定二、理论级数的确定梯级梯级图解法：图解法： 注意注意：图解法求理论图解法求理论级数不受任何条件限级数不受任何条件限制，平衡线为直线或制，平衡线为直线或曲线，低浓度
5、吸收或曲线，低浓度吸收或高浓度吸收，也可用高浓度吸收，也可用于解吸过程理论板级于解吸过程理论板级的计算。的计算。2-4 解解 吸吸 一、概述一、概述解吸过程解吸过程：工业生产中，常将离开吸收塔：工业生产中，常将离开吸收塔的吸收液送到解吸塔中，使吸收液中的溶的吸收液送到解吸塔中，使吸收液中的溶质浓度由质浓度由X1降至降至X2，这种，这种从吸收液中分离出从吸收液中分离出被吸收溶质的操作被吸收溶质的操作，称为解吸过程。，称为解吸过程。吸收吸收解吸联合流程解吸联合流程：解吸后的液体再送：解吸后的液体再送到吸收塔循环使用，在解吸过程中得到较到吸收塔循环使用，在解吸过程中得到较纯的溶质，真正实现了原混合气
6、各组分的纯的溶质，真正实现了原混合气各组分的吸收分离。故吸收分离。故吸收吸收解吸流程才是一个完解吸流程才是一个完整的气体分离过程。整的气体分离过程。解吸的目的：解吸的目的：（1）获得所需较纯的气体溶质；）获得所需较纯的气体溶质；（2）使溶剂再生返回到吸收塔循环使用，使）使溶剂再生返回到吸收塔循环使用，使分离过程经济合理。分离过程经济合理。解吸过程方向：解吸过程方向：解吸过程是吸收的逆过程，解吸过程是吸收的逆过程，是气体溶质从液相向气相转移的过程。是气体溶质从液相向气相转移的过程。解吸过程的必要条件解吸过程的必要条件：解吸过程的必要条件及解吸过程的必要条件及推动力与吸收过程的相反，解吸的必要条件
7、为气相推动力与吸收过程的相反，解吸的必要条件为气相溶质分压溶质分压pA或浓度或浓度Y小于液相中溶质的平衡分压或小于液相中溶质的平衡分压或平衡浓度。平衡浓度。二、解吸方法解吸方法实现解吸的必要条件可通过以下几种方法实现。1、气提解吸、气提解吸 气提解吸法也称载气解吸法。其过程为吸收液从解吸塔顶喷淋而下，载气从解吸塔底靠压差自下而上与吸收液逆流接触，载气中不含溶质或含溶质量极少，故溶质从液相向气相转移，最后气体溶质从塔顶带出。解吸过程的推动力越大，解吸速率越快。使用载气解吸是在解吸塔中引入与吸收液不平衡的气相。通常作为气提载气的气体有空气、氮气、二作为气提载气的气体有空气、氮气、二氧化碳、水蒸气氧
8、化碳、水蒸气等。根据工艺要求及分离过程的特点，可选用不同的载气。2、减压解吸、减压解吸 将加压吸收得到的吸收液进行减压，因总压降低后气相中溶质分压pA也相应降低，实现了pA小于小于液相中溶质的平衡分压液相中溶质的平衡分压的条件。解吸的程度取决于解吸操作的压力，如果是常压吸收，解吸只能在负压条件下进行。3、加热解吸、加热解吸 将吸收液加热时，减少溶质的溶解度，吸收液中溶质的平衡分压提高，满足解吸条件 pA小于液相小于液相中溶质的平衡分压中溶质的平衡分压，有利于溶质从溶剂中分离出来。注意：注意：工业上很少单独使用一种方法解吸，通常是结合工艺条件和物系特点，联合使联合使用用上述解吸方法，如将吸收液通
9、过换热器先加热，再送到低压塔中解吸，其解吸效果比单独使用一种更佳。但由于解吸过程的能耗较大，故吸收分离过程的能耗主要用于解吸过程。 2-5 强化吸收过程的措施强化吸收过程的措施 强化吸收过程即提高吸收速率。强化吸收过程即提高吸收速率。吸收速率为吸收推动力与吸收阻力之比，故吸收速率为吸收推动力与吸收阻力之比，故强化吸收过程从以下两个方面考虑：强化吸收过程从以下两个方面考虑：A. 提高吸收过程的推动力；提高吸收过程的推动力；B. 降低吸收过程的阻力。降低吸收过程的阻力。1提高吸收过程的推动力提高吸收过程的推动力（1）逆流操作逆流操作（2）提高吸收剂的流量提高吸收剂的流量（3）降低吸收剂入口溶质的浓
10、度降低吸收剂入口溶质的浓度 当吸收剂入口当吸收剂入口浓度降低时，液浓度降低时，液相入口处吸收的相入口处吸收的推动力增加，从推动力增加，从而使全塔的吸收而使全塔的吸收推动力增加。推动力增加。（4）降低吸收剂入口温度、加大吸收操作压力降低吸收剂入口温度、加大吸收操作压力 当吸收过程其它条件不变，吸收剂温度降低、压力当吸收过程其它条件不变，吸收剂温度降低、压力提高时，相平衡常数将减小，吸收的操作线远离平提高时，相平衡常数将减小，吸收的操作线远离平衡线，吸收推动力增加，从而导致吸收速率加快。衡线，吸收推动力增加，从而导致吸收速率加快。2降低吸收过程的传质阻力降低吸收过程的传质阻力吸收的总阻力包括：吸收
11、的总阻力包括：1）气相与界面的对流传质阻力；）气相与界面的对流传质阻力；2）溶质组分在界面处的溶解阻力；）溶质组分在界面处的溶解阻力；3）液相与界面的对流传质阻力的加。）液相与界面的对流传质阻力的加。（1）提高流体流动的湍动程度）提高流体流动的湍动程度 通常界面处溶解阻力很小，故总吸收阻力由两相传质阻力通常界面处溶解阻力很小，故总吸收阻力由两相传质阻力的大小决定。若一相阻力远远大于另一相阻力，则阻力大的大小决定。若一相阻力远远大于另一相阻力，则阻力大的一相传质过程为整个吸收过程的控制步骤，只有降低控的一相传质过程为整个吸收过程的控制步骤，只有降低控制步骤的传质阻力，才能有效地降低总阻力制步骤的
12、传质阻力，才能有效地降低总阻力。（2）改善填料的性能）改善填料的性能通过采用新型填料，改善填料性能，提高填料的通过采用新型填料，改善填料性能，提高填料的相际传质面积相际传质面积a，也可降低吸收的总阻力，也可降低吸收的总阻力。本节教学要求本节教学要求1、重点掌握的内容：亨利定律、最小液气比、重点掌握的内容：亨利定律、最小液气比及计算、吸收剂用量的确定；及计算、吸收剂用量的确定；2、熟悉的内容：吸收操作线、吸收操作线的、熟悉的内容：吸收操作线、吸收操作线的特点、传质推动力、特点、传质推动力、HETP法求填料层高度法求填料层高度的计算、塔径的计算、吸收过程的强化措施；的计算、塔径的计算、吸收过程的强
13、化措施；解吸的特点；解吸的特点；3、难点：亨利定律、吸收过程的操作分析。、难点：亨利定律、吸收过程的操作分析。【例】总压为101.325kPa、温度为20时，1000kg水中溶解15kg NH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利亨利系数E、相平衡常数m。解： E=Pm=101.3251.436=145.5kPakmol/（m3kPa） H值也可直接算出，溶液中NH3的浓度为E值也可直接算出:kPa 【例】某矿石焙烧炉排出含某矿石焙烧炉排出含SO2的混合气体，除的混合气体，除SO2外其余组分可看作惰性气体。冷却后送入填料吸外其余组分可看作惰性气体
14、。冷却后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。吸收塔。吸收塔的操作温度为的操作温度为20，压力为，压力为101.3kPa。混合气的。混合气的流量为流量为1000m3/h，其中含，其中含SO2体积百分数为体积百分数为9%，要求要求SO2的回收率为的回收率为90%。若吸收剂用量为理论。若吸收剂用量为理论最小用量的最小用量的1.2倍，试计算：倍，试计算：（1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成）吸收剂用量及塔底吸收液的组成X1；（2）当用含）当用含SO2为为0.0003（摩尔比）的水溶液作吸（摩尔比）的水溶液作吸收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多少？已知少？已知101.3kPa，20条件下条件下SO2在水中的平在水中的平衡数据如下图所示。衡数据如下图所示。解：解：（1）（2）由该题计算结果可见，当保持溶质回收率不变，吸由该题计算结果可见，当保持溶质回收率不变，吸收剂所含溶质溶解度越低，所需溶剂量越小，塔底收剂所含溶质溶解度越低，所需溶剂量越小，塔底吸收液浓度越低。吸收液浓度越低。
