化工單元操作氣體吸收

1、化工單元操作氣體吸收第1頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二學(xué)習(xí)指導(dǎo)1.學(xué)習(xí)目的了解傳質(zhì)機(jī)理， 掌握吸收速率方程以及低濃度氣體吸收過(guò)程及計(jì)算；了解高含量氣體吸收及化學(xué)吸收的特點(diǎn)及計(jì)算，掌握吸收塔的過(guò)程及計(jì)算。 2.學(xué)習(xí)內(nèi)容氣液相平衡、傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率、吸收塔的計(jì)算、吸收系數(shù)。第2頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二項(xiàng)目一. 概述項(xiàng)目二. 氣液相平衡項(xiàng)目三. 吸收過(guò)程的計(jì)算項(xiàng)目四. 填料塔項(xiàng)目五. 解吸第3頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二項(xiàng)目一 概述一. 吸收的基本定義二. 吸收操作的用途三. 吸收操作的分類四. 氣液

2、兩相的接觸方式五. 吸收劑的選擇第4頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二吸收：利用混合氣體中各組分在液體中溶解度的差異而分離氣體混合物的單元操作。氣體吸收：混合氣體中某些組分在氣液相界面上溶解、在氣相和液相內(nèi)由濃度差推動(dòng)的傳質(zhì)過(guò)程。氣相主體 液相主體 相界面氣相擴(kuò)散 液相擴(kuò)散 yi xi 一、基本定義分離的依據(jù)：混合氣中各組分在液體溶劑中溶解度的不同。分離的對(duì)象：氣體混合物。操作性質(zhì)：氣-液相間的傳質(zhì)過(guò)程。（單向）第5頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二吸收質(zhì)或溶質(zhì)：混合氣體中的溶解組分（A）惰性氣體或載體：不溶或難溶組分（B)吸收劑：吸收操作中

3、所用的溶劑(S)吸收液：吸收操作后得到的溶液(A+S)吸收尾氣：吸收操作中所排出的氣體（B+S）吸收塔混合尾氣(A+B)吸收液(A+S)吸收劑(S)吸收尾氣(A+B)逆流操作吸收塔示意圖第6頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二(1) 制取產(chǎn)品 用吸收劑吸收氣體中某些組分而獲得產(chǎn)品。如硫酸吸收SO3制濃硫酸，水吸收甲醛制福爾馬林液，水吸收氯化氫制鹽酸等 。 (2) 分離混合氣體 吸收劑選擇性地吸收氣體中某些組分以達(dá)到分離目的。例如石油餾分裂解生產(chǎn)出來(lái)的乙烯、丙烯，還與氫、甲烷等混在一起，可用分子量較大的液態(tài)烴把乙烯、丙烯吸收，使與甲烷、氫分離開來(lái) 。 (3) 氣體凈化 一

4、類是原料氣的凈化，即除去混合氣體中的雜質(zhì)，如合成氨原料氣脫H2S、脫CO2等；另一類是尾氣處理和廢氣凈化以保護(hù)環(huán)境，如燃煤鍋爐煙氣，冶煉廢氣等脫除SO2，硝酸尾氣脫除NO2等。 二、吸收操作的用途：第7頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二三、吸收操作的分類物理吸收：吸收過(guò)程溶質(zhì)與溶劑不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，可視為單純的氣體溶解于液相的過(guò)程。如油吸收苯，水吸收CO2、SO2等?；瘜W(xué)吸收：溶質(zhì)與溶劑有顯著的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生?；瘜W(xué)反應(yīng)能大大提高單位體積液體所能吸收的氣體量并加快吸收速率。但溶液解吸再生較難。 單組分吸收：混合氣體中只有單一組分被液相吸收，其余組分因溶解度甚小其吸收量

5、可忽略不計(jì)。多組分吸收：有兩個(gè)或兩個(gè)以上組分被吸收。 溶解熱：氣體溶解于液體時(shí)所釋放的熱量?；瘜W(xué)吸收時(shí)，還會(huì)有反應(yīng)熱。非等溫吸收：體系溫度發(fā)生明顯變化的吸收過(guò)程。等溫吸收：體系溫度變化不顯著的吸收過(guò)程。第8頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二四、氣液兩相的接觸方式連續(xù)接觸(也稱微分接觸)：氣、液兩相的濃度呈連續(xù)變化。如填料塔。級(jí)式接觸：氣、液兩相逐級(jí)接觸傳質(zhì)，兩相的組成呈階躍變化。 如板式塔。填料塔板式塔第9頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二五、溶劑的選擇 吸收操作的成功與否在很大程度上決定于溶劑的性質(zhì)，選擇吸收劑時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 溶劑應(yīng)

6、對(duì)被分離組分（溶質(zhì)）有較大的溶解度。處理一定量混合氣體所需溶劑量減少，氣體中溶質(zhì)的極限殘余濃度亦可降低。 溶劑對(duì)混合氣體中其他組分的溶解度要小，即應(yīng)具備較高的選擇性。若溶劑的選擇性不高，將同時(shí)吸收混合物中的其他組分，只能實(shí)現(xiàn)組分間某種程度的增濃而不能實(shí)現(xiàn)較為完全的分離。第10頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二 溶質(zhì)在溶劑中的溶解度應(yīng)對(duì)溫度的變化比較敏感，即不僅在低溫下溶解度要大，平衡分壓要小，而且隨著溫度升高，溶解度應(yīng)迅速下降，平衡分壓應(yīng)迅速上升。這樣，被吸收的氣體容易解吸，溶劑再生方便。 溶劑的蒸汽壓要低，不易揮發(fā)。一方面是為了減少溶劑在吸收和再生過(guò)程的損失，另一方

7、面也是避免在氣體中引入新的雜質(zhì)。溶劑應(yīng)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，以免使用過(guò)程中發(fā)生變質(zhì)。溶劑應(yīng)有較低的粘度，不易產(chǎn)生泡沫，以實(shí)現(xiàn)吸收塔內(nèi)良好的氣液接觸和塔頂?shù)臍庖悍蛛x。溶劑應(yīng)盡可能滿足價(jià)廉、易得、無(wú)毒、不易燃燒等經(jīng)濟(jì)和安全條件。實(shí)際上很難找到一個(gè)理想的溶劑能夠滿足上述所有要求，應(yīng)對(duì)可供選擇的溶劑做全面評(píng)價(jià)，以便作出經(jīng)濟(jì)合理的選擇。第11頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二項(xiàng)目二 氣液相平衡 相組成表示方法 氣體在液體中的溶解度 氣液相平衡關(guān)系亨利定律 吸收機(jī)理與吸收速率 第12頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二1. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：在混合

8、物中某組分的質(zhì)量占混合物總質(zhì)量的比值。摩爾分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的摩爾數(shù)占混合物總摩爾數(shù)的比值。一. 相組成表示方法氣相：液相：第13頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系：第14頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二2比質(zhì)量分?jǐn)?shù)與比摩爾分?jǐn)?shù)比質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合物中某兩個(gè)組分的質(zhì)量之比。比摩爾分?jǐn)?shù)：混合物中某兩個(gè)組分的摩爾數(shù)之比。氣相：液相：第15頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二比質(zhì)量分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系（雙組分混合物）：比摩爾分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系（雙組分混合物）：第16頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月2

9、0日，16點(diǎn)58分，星期二3. 質(zhì)量濃度與摩爾濃度質(zhì)量濃度：?jiǎn)挝惑w積混合物中某組分的質(zhì)量。 摩爾濃度：?jiǎn)挝惑w積混合物中某組分的摩爾數(shù)。4. 氣體混合物的組成摩爾分?jǐn)?shù)=壓力分?jǐn)?shù)=體積分?jǐn)?shù)第17頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二例：某吸收塔處理焦?fàn)t氣量為1200 m3/h，焦?fàn)t氣中含苯117 kg，塔內(nèi)操作壓力為108 kPa，操作溫度為25 。試求焦?fàn)t氣中苯的摩爾分?jǐn)?shù)和摩爾比。M苯 = 78解：第18頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二二. 氣體在液體中的溶解度1. 氣-液相平衡關(guān)系吸收的相平衡關(guān)系：氣液兩相達(dá)到平衡后，被吸收組分（吸收質(zhì)）在兩相

10、中的組成關(guān)系。平衡狀態(tài)：一定壓力和溫度，一定量的吸收劑與混合氣體充分接觸，氣相中的溶質(zhì)向溶劑中轉(zhuǎn)移，長(zhǎng)期充分接觸后，液相中溶質(zhì)組分的濃度不再增加，此時(shí)氣液兩相達(dá)到平衡。第19頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二內(nèi)涵：此時(shí)并非沒(méi)有溶質(zhì)分子繼續(xù)進(jìn)入液相，只是任何瞬間進(jìn)入液相的溶質(zhì)分子數(shù)與從液相逸出的溶質(zhì)分子數(shù)恰好相等，在宏觀上過(guò)程就象是停止了。平衡狀態(tài)下，溶液上方氣相中溶質(zhì)的分壓稱為當(dāng)時(shí)條件下的平衡分壓；而液相中所含溶質(zhì)的組成，稱為當(dāng)時(shí)條件下氣體在液體中的平衡溶解度(溶解度)。第20頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二2. 溶解度曲線：在一定溫度、壓

11、力下，平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關(guān)系曲線。溫度、壓強(qiáng)一定，在同一溶劑中，不同氣體的溶解度不同；溶質(zhì)、溫度一定，溶質(zhì)氣體分壓提高，溶解度加大；溶質(zhì)、分壓一定，溫度升高，溶解度降低。溶解度/g(NH3)/1000g(H2O)1000500020406080100120pNH3/kPa50 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC120溶解度/g(SO2)/1000g(H2O)250200020406080100pSO2/kPa1501005012050 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC溶解度/g(NH3)/1000g(H2O)溶解度/g(NH3)/1000g(

12、H2O)第21頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二三、氣液相平衡關(guān)系亨利定律吸收操作最常用于分離低濃度的氣體混合物，此時(shí)液相的濃度通常比較低（在稀溶液范圍內(nèi)）。稀溶液的溶解度曲線通常近似地為一過(guò)原點(diǎn)的直線，即氣液兩相的濃度成正比，這一關(guān)系稱為亨利定律。氣液組成用不同的單位表示時(shí)，亨利定律形式不同：1. 亨利定律（p-x）溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓， kPa 亨利系數(shù)，kPa第22頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二討論：1）E的影響因素：溶質(zhì)、溶劑、T 物系一定，2）E大的，溶解度小，難溶氣體 E小的，溶解度大，易溶氣體3）E的

13、來(lái)源：實(shí)驗(yàn)測(cè)得；查手冊(cè)第23頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二2.亨利定律其它形式（1）當(dāng)液相組成以摩爾濃度表示，氣相以分壓表示（p-c）討論：1）H大，溶解度大，易溶氣體2）P對(duì)H影響小溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度， kmol/m3溶解度系數(shù)， kmol/（m3kPa）第24頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二 (2)當(dāng)溶質(zhì)在氣相和液相中的組成分別用摩爾分?jǐn)?shù)表示（y-x）溶質(zhì)在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)相平衡常數(shù)，無(wú)因次(3)當(dāng)溶質(zhì)在兩相中的組成分別用比摩爾分?jǐn)?shù)表示（Y-X）Y* = mXm值的大小同樣可以用來(lái)判斷氣體組分溶解度的大小 1）m大，溶解度小，難

14、溶氣體討論：2）第25頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二E與H的關(guān)系： 0溶劑的密度，kg/m3M0 溶劑的摩爾質(zhì)量，kg/kmolE與m的關(guān)系 ：第26頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二例某系統(tǒng)溫度為10，總壓101.3kPa，試求此條件下在與空氣充分接觸后的水中，每立方米水溶解了多少克氧氣（氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為21%）？解：查得10時(shí)，氧氣在水中的亨利系數(shù)E為3.31106 kPa=101.30.21=21.27 kPa =3.5710-4 kmol/m3 m = 3.5710-4321000 = 11.42 g第27頁(yè)，共132頁(yè)，

15、2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二 y y*或x* x或 A由氣相向液相傳質(zhì)，吸收過(guò)程平衡狀態(tài)A由液相向氣相傳質(zhì)，解吸過(guò)程吸收過(guò)程：3. 相平衡關(guān)系在吸收過(guò)程中的應(yīng)用由于氣液相平衡是吸收進(jìn)行的極限，因此，在一定條件下，吸收若能進(jìn)行，溶質(zhì)在氣相中的分壓必須大于與液相平衡時(shí)的平衡分壓。第28頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二1. 傳質(zhì)基本方式2. 吸收機(jī)理雙膜理論3. 吸收速率方程4. 吸收總系數(shù)四、 吸收機(jī)理與吸收速率第29頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二吸收過(guò)程是溶質(zhì)由氣相向液相轉(zhuǎn)移的相際傳質(zhì)過(guò)程，可分為三個(gè)步驟： 氣相主體 液相

16、主體 相界面溶解氣相擴(kuò)散 液相擴(kuò)散 (1) 溶質(zhì)由氣相主體擴(kuò)散至兩相界面氣相側(cè)(氣相內(nèi)傳質(zhì))；(2) 溶質(zhì)在界面上溶解(通過(guò)界面的傳質(zhì))；(3) 溶質(zhì)由相界面液相側(cè)擴(kuò)散至液相主體(液相內(nèi)傳質(zhì))。 因此，在討論吸收機(jī)理之前，首先要說(shuō)明物質(zhì)在單相（氣相或液相）中的傳遞規(guī)律。第30頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二吸收是溶質(zhì)從氣相向液相轉(zhuǎn)移的傳質(zhì)過(guò)程，通過(guò)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)，因此傳質(zhì)過(guò)程又稱擴(kuò)散過(guò)程。1. 傳質(zhì)基本方式發(fā)生在流體中的擴(kuò)散有兩種：a.分子擴(kuò)散（依靠分子熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行物質(zhì)傳遞）b.渦流擴(kuò)散（依靠分流體質(zhì)點(diǎn)的湍動(dòng)和漩渦進(jìn)行物質(zhì)傳遞）第31頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，

17、16點(diǎn)58分，星期二分子擴(kuò)散現(xiàn)象：a.分子擴(kuò)散：在靜止或滯流流體內(nèi)部，若某一組分存在濃度差，則因分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處，這種現(xiàn)象稱為分子擴(kuò)散。推動(dòng)力：濃度差影響因素：溫度、流體的物理性質(zhì)第32頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二 c.對(duì)流擴(kuò)散 與傳熱中的對(duì)流傳熱類似，對(duì)流擴(kuò)散就是湍流主體與相界面之間的渦流擴(kuò)散和分子擴(kuò)散兩種傳質(zhì)作用過(guò)程。對(duì)流擴(kuò)散速率比分子擴(kuò)散速率大得多，對(duì)流擴(kuò)散主要取決于流體的湍流程度。 將一勺砂糖投于杯水中，片刻后整杯的水都會(huì)變甜，這就是分子擴(kuò)散的結(jié)果。若用勺攪動(dòng)杯中水，則將甜得更快更均勻，那便是對(duì)流傳質(zhì)的結(jié)果。b.渦流

18、擴(kuò)散：流體作湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，若流體內(nèi)部存在濃度梯度，流體質(zhì)點(diǎn)便會(huì)靠質(zhì)點(diǎn)的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，相互碰撞和混合，組分從高濃度向低濃度方向傳遞，這種借助質(zhì)點(diǎn)的湍動(dòng)和漩渦來(lái)傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象稱為渦流擴(kuò)散。第33頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二2. 吸收機(jī)理雙膜理論雙膜模型（雙膜阻力模型）的基本論點(diǎn)（假設(shè)） 氣液兩相間有一穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)存在穩(wěn)定的氣膜和液膜層，溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)二膜層。 相界面上的氣、液兩相互成平衡，即pi = f(ci)。 氣、液兩相主體中，流體充分湍動(dòng)，溶質(zhì)主要以渦流擴(kuò)散的形式傳質(zhì)，沒(méi)有任何形式的擴(kuò)散阻力，即認(rèn)為兩相主體中濃度梯度為零，擴(kuò)散阻力全部集中在兩個(gè)膜

19、層內(nèi)。第34頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體中以對(duì)流擴(kuò)散的方式到達(dá)氣膜邊界，又以分子擴(kuò)散的方式通過(guò)氣膜到達(dá)氣液界面，在界面上吸收質(zhì)不受任何阻力從氣相進(jìn)入液相，然后以分子擴(kuò)散的方式穿過(guò)液膜到達(dá)液膜邊界，最后以對(duì)流擴(kuò)散的方式轉(zhuǎn)移到液相主體。雙膜模型對(duì)流擴(kuò)散對(duì)流擴(kuò)散分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散第35頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二雙膜理論將兩流體相際傳質(zhì)過(guò)程簡(jiǎn)化為經(jīng)兩膜層的穩(wěn)定分子擴(kuò)散的串聯(lián)過(guò)程。對(duì)吸收過(guò)程則為溶質(zhì)通過(guò)氣膜和液膜的分子擴(kuò)散過(guò)程。 第36頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二3. 吸收速率方

20、程式吸收設(shè)備中進(jìn)行的傳質(zhì)過(guò)程為吸收過(guò)程，其傳質(zhì)速率即為吸收速率，所對(duì)應(yīng)的傳質(zhì)速率方程即為吸收速率方程。吸收速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位相傳質(zhì)面積上吸收的溶質(zhì)量，稱為A組分的傳遞速率，以NA表示，單位為kmol/(m2s)。吸收速率方程：表示吸收速率與吸收推動(dòng)力之間的關(guān)系式。吸收速率方程的應(yīng)用：確定相際傳質(zhì)面積，從而確定吸收設(shè)備尺寸或核算混合氣體通過(guò)特定設(shè)備能達(dá)到的氣體吸收程度。第37頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二a. 氣膜吸收速率方程式吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)氣膜的吸收速率方程式，可表示為：kg 推動(dòng)力為分壓差的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2kPa)；ky 推動(dòng)力為摩爾

21、分率之差的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；kY 推動(dòng)力為摩爾比濃度差的氣相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；p、y、Y 溶質(zhì)A在氣相主體的分壓(kPa)、摩爾分率和摩爾比；pi 、yi、Yi 溶質(zhì)A在界面氣相側(cè)的分壓(kPa)、摩爾分率和摩爾比。 1.以膜系數(shù)表示的吸收速率方程式第38頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二當(dāng)氣相中溶質(zhì)的含量很少時(shí)： 例：當(dāng)氣相總壓不很高時(shí)，根據(jù)道爾頓分壓定律 p=Py，有第39頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二b. 液膜吸收速率方程式吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)液膜的吸收速率方程式，可表示為：kc 推動(dòng)力為摩爾濃度

22、差的液相傳質(zhì)系數(shù)，m/s；kx 推動(dòng)力為摩爾分率之差的液相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；kX 推動(dòng)力為摩爾比之差的液相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(sm2)；c、x、X 溶質(zhì)A在液相主體的摩爾濃度、摩爾分率和比摩爾濃度；ci、xi、Xi 溶質(zhì)A在界面液相側(cè)的摩爾濃度、摩爾分率和比摩爾濃度。 第40頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二三個(gè)液相傳質(zhì)系數(shù)的倒數(shù)也分別為傳質(zhì)推動(dòng)力以不同組成表示法表達(dá)時(shí)的液相傳質(zhì)阻力。式中 cm 為液相的總摩爾濃度。液相濃度很低時(shí)： 同樣，根據(jù)各種表示法的相互關(guān)系可推得:第41頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二c. 相界面的濃

23、度 在氣、液兩相內(nèi)傳質(zhì)速率的計(jì)算中，推動(dòng)力項(xiàng)中需要相界面處的平衡組成pi和ci ，可用計(jì)算方法或作圖法得出。對(duì)穩(wěn)定的吸收過(guò)程，氣、液兩相內(nèi)傳質(zhì)速率應(yīng)相等。若兩相濃度均以摩爾分?jǐn)?shù)表示，有: 第42頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二已知kG、kL值時(shí)，過(guò)狀態(tài)點(diǎn)（p, c）作一斜率為 = -kL/kG的直線， pi、ci 為直線 與平衡線 的交點(diǎn)坐標(biāo)。yxoy*=f(x)斜率=-kL/kGyxy*x*xiyiA氣相液相相界面yi xi yi =fe(xi)yx作圖法：第43頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二傳遞過(guò)程的阻力具有加和性。若以雙膜理論為依

24、據(jù)，則吸收過(guò)程的傳質(zhì)總阻力是氣相傳質(zhì)阻力與液相傳質(zhì)阻力之和(相界面無(wú)阻力)。2.以總系數(shù)表示的吸收速率方程式第44頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二a. 用氣相吸收總系數(shù)表示吸收速率方程式: 以氣相分壓差表示推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2skPa)； 以氣相摩爾分率差表示推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2s)；以氣相摩爾比差表示推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2s)；第45頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二b. 用液相吸收總系數(shù)表示吸收速率方程式: 以液相濃度差表示推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2skPa)； 以

25、液相摩爾分率差表示推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2s)；以液相摩爾比差表示推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(m2s)；第46頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二根據(jù)雙膜理論 c. 總傳質(zhì)系數(shù)與單相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系:系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在計(jì)算范圍為直線 （1）KG、KL與 kG、 kL+第47頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二同理：第48頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（2）KY、KX與 kY、 kX+第49頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二同理：第50頁(yè)，共132頁(yè)，20

26、22年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二d. 總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系 第51頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（1）傳質(zhì)阻力相間傳質(zhì)總阻力 = 液相(膜)阻力 +氣相(膜)阻力注意:傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)阻力 與推動(dòng)力一一對(duì)應(yīng)。e. 傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制第52頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（2）傳質(zhì)速率的控制步驟 氣膜控制傳質(zhì)阻力主要集中在氣相，此吸收過(guò)程為氣相阻力控制（氣膜控制）。 H 較大易溶氣體 氣膜控制的特點(diǎn)：.pIpicci提高傳質(zhì)速率的措施：提高氣體流速； 加強(qiáng)氣相湍流程度。 第53頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58

27、分，星期二 液膜控制傳質(zhì)阻力主要集中在液相，此吸收過(guò)程為液相阻力控制（液膜控制） 液膜控制的特點(diǎn)：H較小難溶氣體 .提高傳質(zhì)速率的措施：提高液體流速； 加強(qiáng)液相湍流程度。 第54頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二同理：氣膜控制：液膜控制：m小易溶氣體m大難溶氣體第55頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二對(duì)于穩(wěn)定吸收過(guò)程，可根據(jù)雙膜理論建立相際傳質(zhì)速率方程(總傳質(zhì)速率方程)。類似于間壁式對(duì)流傳熱速率方程。 由于混合物的組成可用多種方式表示，對(duì)應(yīng)于每一種表達(dá)法都有與之相應(yīng)的傳質(zhì)速率方程。不同形式的傳質(zhì)速率方程物理意義一樣，都代表單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位界

28、面面積傳遞的溶質(zhì) A 的量；傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力的表達(dá)方式有關(guān)，其倒數(shù)表達(dá)的是氣相傳質(zhì)阻力；注意：不同單位的傳質(zhì)系數(shù)數(shù)值不同，但可根據(jù)組成表示法的相互關(guān)系進(jìn)行換算。第56頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二例2 含氨極少的空氣于101.33 kPa，20被水吸收。已知?dú)饽髻|(zhì)系數(shù)kG=3.15 10-6 kmol/( m2skPa )， 液膜傳質(zhì)系數(shù)kL=1.81 10-4 kmol/(m2skmol/m3)，溶解度系數(shù)H=1.5 kmol/（m3kPa）。氣液平衡關(guān)系服從亨利定律。求：氣相總傳質(zhì)系數(shù)KG、KY；液相總傳質(zhì)系數(shù)KL、KX。解：物系的氣液平衡關(guān)系服從亨利定

29、律此物系中氨極易溶于水，溶解度甚大，屬“氣膜控制”系統(tǒng)，吸收總阻力幾乎全部集中于氣膜，所以吸收總系數(shù)與氣膜吸收分系數(shù)極為接近。第57頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二依題意此系統(tǒng)為低濃度氣體的吸收：第58頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二同理，對(duì)于低濃度氣體的吸收：第59頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二項(xiàng)目三 吸收過(guò)程的計(jì)算全塔物料衡算操作線方程吸收劑用量的決定第60頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二化工單元設(shè)備的計(jì)算，按給定條件、任務(wù)和要求的不同，一般可分為設(shè)計(jì)型計(jì)算和操作型（校核型）計(jì)

30、算兩大類。A：設(shè)計(jì)型計(jì)算：按給定的生產(chǎn)任務(wù)和工藝條件來(lái)設(shè)計(jì)滿足 任務(wù)要求的單元設(shè)備。B:操作型計(jì)算：根據(jù)已知的設(shè)備參數(shù)和工藝條件來(lái)求算所能 完成的任務(wù)。本章著重討論吸收塔的設(shè)計(jì)型計(jì)算，而操作型計(jì)算則通過(guò)習(xí)題加以訓(xùn)練。 第61頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容與步驟: (1) 吸收劑的選擇及用量的計(jì)算；(2) 設(shè)備類型的選擇；(3) 塔徑計(jì)算；(4) 填料層高度或塔板數(shù)的計(jì)算；(5) 確定塔的高度；(6) 塔的流體力學(xué)計(jì)算及校核；(7) 塔的附件設(shè)計(jì)。 計(jì)算依據(jù)：物料衡算相平衡吸收速率方程吸收塔的計(jì)算，主要是根據(jù)給定的吸收任務(wù)，選用合適的填料，確定適宜

31、的吸收劑用量，計(jì)算填料塔的填料層高度以及塔徑。第62頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二1. 物料衡算組分分析：混合氣體通過(guò)吸收塔的過(guò)程中，可溶組分不斷被吸收，故氣體的總量沿塔高而變，液體也因其中不斷溶入可溶組分，其量也沿塔高而變。但是，通過(guò)塔的惰性氣體量和溶劑量是不變的。 一、 全塔物料衡算操作線方程 定態(tài)，假設(shè)溶劑（S）不揮發(fā)，惰性氣體（B）不溶于溶劑（S）。第63頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二根據(jù)質(zhì)量守恒原則：入方物料=出方物料V 單位時(shí)間通過(guò)塔的惰性氣體量；kmol(B)/s ；L 單位時(shí)間通過(guò)吸收塔的溶劑量；kmol(S)/s ；

32、Y1、 Y2、X1、 X2 分別表示進(jìn)塔、出塔氣相中和出塔、進(jìn)塔液相中吸收質(zhì)的比摩爾分率 下標(biāo)“1”代表塔內(nèi)填料層下底截面，下標(biāo)“2”代表填料層上頂截面。V, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X以穩(wěn)定操作狀態(tài)下的氣液兩相逆流接觸的填料吸收為例：做全塔的物料衡算第64頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二2. 操作線方程式將上式整理可得： =定義溶質(zhì)（A）被吸收的百分率，稱為回收率或吸收率。 一般情況下，進(jìn)塔混合氣體的量、組成及出塔混合氣體的組成或溶質(zhì)的吸收率均由工藝條件所規(guī)定，若選定吸收劑的用量及其進(jìn)塔組成，則通過(guò)全塔操作線方程計(jì)算出塔液體的組成（或規(guī)定出

33、塔液體的組成，計(jì)算吸收劑用量）。 （1）逆流第65頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二填料塔內(nèi)氣液兩相逆流流動(dòng)時(shí)，作塔內(nèi)任一截面mn至塔頂?shù)奈锪虾馑銥椋耗媪魑账牟僮骶€方程式L/V塔內(nèi)液氣比，反映單位氣體處理量的吸收劑用量吸收過(guò)程中，純吸收劑量L和惰性組分量V不變，所以吸收塔的操作線方程式是一直線方程式，該直線通過(guò)定點(diǎn)（X2, Y2）(或X1, Y1)作圖：第66頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*PY- Y*X*-X說(shuō)明：（1）端點(diǎn)A：塔頂?shù)囊合嗪蜌庀酀舛龋ㄏ《耍┒它c(diǎn)B：塔底的液相和氣相濃度

34、（濃端）PM：液相推動(dòng)力（X-X*）PN：氣相推動(dòng)力（Y-Y*） （X、Y）：塔中任一截面液相和氣相濃度AP線為任一塔截面的操作線AB線為全塔操作線（2）操作線方程是根據(jù)物料衡算得出，故僅與氣液兩相的流量L、V及組成Y1、Y2 、 X1 、 X2有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作溫度、壓力及填料塔的結(jié)構(gòu)等因素?zé)o關(guān)。L/VMN第67頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二注意：并流操作吸收塔，“1”表示塔頂截面，“2”表示塔底截面。斜率為（-L/V）。 (2)并流：填料塔內(nèi)氣液兩相并流流動(dòng)時(shí)，作塔內(nèi)任一截面mn至塔頂?shù)奈锪虾馑悖篤，Y1V，Y2L，X1L，X2Y, X并流吸收塔的操

35、作線方程式第68頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二XoY1X1X2Y2BYXX*Y*PY- Y*X*-XA說(shuō)明：（1）端點(diǎn)A：塔頂?shù)囊合嗪蜌庀酀舛龋ㄏ《耍┒它c(diǎn)B：塔底的液相和氣相濃度（濃端）PM：液相推動(dòng)力（X-X*）PN：氣相推動(dòng)力（Y-Y*） （X、Y）：塔中任一截面液相和氣相濃度AP線為任一塔截面的操作線AB線為全塔操作線（2）并流操作流體處理量大于逆流，但逆流操作推動(dòng)力大于并流；逆流操作對(duì)氣相中的溶質(zhì)吸收更完全；MN- L/V第69頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二例：在一填料塔內(nèi)，用洗油來(lái)吸收焦?fàn)t氣中的苯。已知混合氣體處理量為150

36、0 m3/h，進(jìn)塔氣體中苯的體積分率為5%，吸收率為80%。洗油用量為120 kmol/h。塔的操作壓力為101.33 kPa，操作溫度為25 ，氣液兩相逆流流動(dòng)，試求塔底洗油出口組成（進(jìn)塔洗油中不含苯） 。氣體進(jìn)塔組成 y1 = 0.05kmol/h氣體出塔組成洗油進(jìn)塔組成 X2 = 0混合氣體中惰性氣體的摩爾流量 洗油出塔組成解：第70頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二二、 吸收劑用量的確定 1. 液氣比 由全塔操作線方程改寫，得：L/V稱為吸收劑單位耗用量或液氣比，即處理單位惰性氣體所需要的吸收劑量，也就是操作線的斜率。一般情況下，V、Y1、Y2、X2均為已知量

37、第71頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（1）平衡曲線一般情況 2. 最小液氣比YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BL/VY- Y*AX1(L/V)X1,max(L/V)minC由于Y2、X2已定，塔頂狀態(tài)B一定，塔底狀態(tài)A因吸收劑量L不同在Y = Y1水平線上移動(dòng)；L增大，A向左移動(dòng)，推動(dòng)力增大，有利傳質(zhì)過(guò)程，但X1降低，吸收劑循環(huán)利用費(fèi)用增大；L減小，A向右移動(dòng)，推動(dòng)力變小，所需的相際接觸面積增大；第72頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（2）平衡曲線為凸形曲線情況 操作線與平衡曲線相切點(diǎn)第73頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，

38、16點(diǎn)58分，星期二 吸收操作時(shí)選用的液氣比必須較上述的理論最小值大。但是如果L/V過(guò)大，則吸收劑單位耗費(fèi)量太大，操作費(fèi)用增加；而若L/V過(guò)小，則為達(dá)一定的吸收效果，吸收塔必須增高，設(shè)備費(fèi)用就增大。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般選擇實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.2 2倍。3.操作液氣比第74頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二例：用20的清水逆流吸收氨空氣混合氣中的氨，已知混合氣體溫度為20，總壓為101.3 kPa，其中氨的分壓為1.0133 kPa，要求混合氣體處理量為773 m3/h，水吸收混合氣中氨的吸收率為99。在操作條件下物系的平衡關(guān)系為 ，若吸收劑用量為最小用量的2

39、倍，試求（1）塔內(nèi)每小時(shí)所需清水的量為多少kg；（2）塔底液相濃度（用摩爾分?jǐn)?shù)表示） ？解：（1）X2 = 0第75頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（2）X1 = X2+ （Y1-Y2）= 0+實(shí)際吸收劑用量 L = 2Lmin=223.8=47.6 kmol/h856.8 kg/h第76頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二項(xiàng)目四 填料塔填料塔的構(gòu)造填料塔的流體力學(xué)特性填料塔的工藝設(shè)計(jì)第77頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二概述（Introduction） 氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能：形成氣液兩相充分接觸的相界面，使質(zhì)、

40、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行，接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相能及時(shí)分開，互不夾帶等。氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類：氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類很多，按接觸方式可分為連續(xù)（微分）接觸式（填料塔）和逐級(jí)接觸式（板式塔）兩大類，在吸收和蒸餾操作中應(yīng)用極廣 。第78頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二操作原理：在圓柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料層的空隙，由塔的一端流向另一端。氣液在填料表面接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。 填料塔（Packed Tower） 溶劑填料塔氣

41、體第79頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第80頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二一、 填料塔的構(gòu)造 塔體：一般取為圓筒形，可由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體內(nèi)壁常襯以防腐材料。 填料：大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類，是傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。塔內(nèi)件：包括填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液體再分布器以及氣體除沫器等。第81頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二1. 填料（Tower packing） 填料塔的核心，是氣液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場(chǎng)所。填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關(guān)，材質(zhì)一

42、定時(shí)，表征填料特性的數(shù)據(jù)主要有： = 0.45 0.95 = 0.45 0.95 = 0.45 0.95 = 0.45 0.95第82頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二值越小，流動(dòng)阻力越小。第83頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定性好以及價(jià)格低廉等也是優(yōu)良填料應(yīng)盡量兼有的性質(zhì)。注意：一些難以定量表達(dá)的因素(幾何形狀)對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開發(fā)一般是改進(jìn)填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。 4）堆積密度 p ：?jiǎn)挝惑w積填料的質(zhì)量(kg/m3)。在機(jī)械強(qiáng)度允許的條件下，填料壁要盡量薄，

43、以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。第84頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第85頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第86頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第87頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第88頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第89頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第90頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第91頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第92頁(yè)，共132

44、頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第93頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第94頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第95頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第96頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第97頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二第98頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二4.填料塔的附屬結(jié)構(gòu) （1）填料支承板（Packing support plate ）用以支承填料的部件。它應(yīng)具有：(1) 足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受設(shè)計(jì)載荷量，

45、支承板的設(shè)計(jì)載荷主要包括填料的重量和液泛狀態(tài)下持液的重量。(2) 足夠的自由面積以確保氣、液兩相順利通過(guò)?？傞_孔面積應(yīng)盡可能不小于填料層的自由截面積。開孔率過(guò)小可導(dǎo)致液泛提前發(fā)生。一般開孔率在 70% 以上。常用的支承板有柵板、升氣管式和氣體噴射式等類型。第99頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二填料支承板（Packing support plate ）柵板 (support grid)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；缺點(diǎn)是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。第100頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二填料支承板（Packing sup

46、port plate ）升氣管式：具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點(diǎn)。氣體由升氣管側(cè)面的狹縫進(jìn)入填料層。 第101頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二填料支承板（Packing support plate ）氣體噴射式 (multibeam packing support plate)：具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點(diǎn)。氣體由波形的側(cè)面開孔射入填料層。 第102頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（2）液體分布器（Liquid distributor） 作用：將液體均勻分布于填料層頂部。液體初始分布質(zhì)量將直接影響到液體在整個(gè)填料層的

47、分布，從而影響填料塔的分離效率和操作彈性，因此液體分布器是填料塔的一個(gè)極為重要的內(nèi)部構(gòu)件。蓮蓬頭分布器：噴頭的下部為半球形多孔板，噴頭直徑為塔徑的1/31/5，一般用于直徑在0.6m以下的塔中。它的主要缺點(diǎn)是噴灑孔易堵塞，且氣量較大時(shí)液沫夾帶量大。 第103頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二液體分布器（Liquid distributor） 壓力型多孔管式分布器：有環(huán)形和梯形兩種。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易于支承。自由面積較大 (一般在70%以上)，氣體阻力小，適用于氣體流量很大的場(chǎng)合。其操作彈性在 2:12.5:1 之間。缺點(diǎn)：也存在小孔易堵塞的問(wèn)題，故被噴淋的液體

48、不能有固體顆?；驊腋∥?。 第104頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二液體分布器（Liquid distributor） 梯形二級(jí)槽式液體分布器第105頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二液體分布器（Liquid distributor） 優(yōu)點(diǎn)：具有較多的噴淋點(diǎn)數(shù)，分布質(zhì)量比較高，且操作彈性可高達(dá) 4:1。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，對(duì)安裝水平度要求高。氣體通過(guò)阻力較大，一般適用于氣體負(fù)荷不太大的場(chǎng)合?？琢鞣植计鳎河斜P式和槽式兩種。盤式孔流分布器：氣、液流道分離，液體自盤底的噴淋孔流下，盤中維持有一定高度的液位，氣體則從盤中設(shè)置的圓管中上升。第1

49、06頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二液體分布器（Liquid distributor） 優(yōu)點(diǎn)：抗堵、抗腐蝕能力強(qiáng)，操作可靠，可處理含固體的物料，操作彈性和處理量較大，操作彈性可達(dá)到 4:1。缺點(diǎn)：分布質(zhì)量極易受液面的波動(dòng)和分布器水平度的影響，故通常必須裝有水平調(diào)節(jié)裝置。 槽式溢流分布器：液體從通常為V字形的溢流口中溢出。一般適用于直徑大于 1.0 m 的填料塔中。第107頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（3）液體再分布器（Liquid redistributor） 隨液體流經(jīng)的填料層厚度的增加，偏流程度增加，液體的大尺度不良分布就越嚴(yán)重。

50、解決方法：每隔一定高度設(shè)置一液體再分布器。偏流效應(yīng)越嚴(yán)重，設(shè)置液體再分布器的填料間隔應(yīng)越小，如拉西環(huán)每段填料高度一般約為塔徑的 3 倍，而鮑爾環(huán)和鞍形填料可分為塔徑的 510 倍。再分布器的形式：有盤式、槽式及截錐式等。盤式液體再分布器截錐式再分布器第108頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（4）氣體分布器（Gas distributor）對(duì)于直徑小于3000塔，可采用單管底部雙排孔分布器。不僅氣體分布均勻、阻力小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。超過(guò)3000塔可采用多排管式或升氣管式氣體分布器。還可以采用雙效氣體分布器，既提供良好的氣體分布，又具有較高的傳質(zhì)效率。第109頁(yè)，

51、共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（5）液體收集器（Liquid collector）氣液流率的偏差會(huì)造成局部氣液比不同，使塔截面出現(xiàn)徑向濃度差，如不及時(shí)重新混合，就會(huì)越來(lái)越壞。一般1520個(gè)理論級(jí)需進(jìn)行一次氣液再分布。在各床層間用液體收集器將流下的液體完全收集并混合，再進(jìn)入液體分布器，以消除塔徑向質(zhì)與量的偏差。斜板式液體收集器盤式液體收集器第110頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（6）除沫器（Demister） 當(dāng)塔內(nèi)氣速較高，液沫夾帶較嚴(yán)重時(shí)，在塔頂氣體出口處需設(shè)置除沫裝置。折板除沫器 (Angle Vane-type Demisters)

52、：阻力較小 (50100Pa)，但只能除去 50m 以上的液滴。Horizontal flow Vertical flow第111頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二除沫器（Demister） 絲網(wǎng)除沫器 (Wire gauze demister)：造價(jià)較高，可除去 5m 的液滴，但壓降較大(約250Pa)。第112頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二除沫器（Demister） TJCW型除霧器（TJCW Demister）：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易安裝、除霧效率高、操作彈性大。對(duì)于 5m 的液滴除霧率達(dá)到99.8%以上，對(duì) 840m 的液滴，除霧效

53、率可達(dá)100%。TJCW型除霧器除霧機(jī)理各種形式TJCW型除霧器5400 TJCW型除霧器第113頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二（7）防壁流圈在填料安裝過(guò)程中，填料與塔壁之間存在一定的縫隙，為防止產(chǎn)生氣液因壁流而短路，需在此間隙加防壁流圈。防壁流圈可與填料做成一體，也可分開到塔內(nèi)組裝。小直徑整圓盤填料的防壁流圈常與填料做成一體，有時(shí)身兼兩職，既做防壁流圈，又起捆綁填料的作用；300板波紋填料防壁流圈分塊式防壁流圈對(duì)于大直徑的塔，可采用分塊的防壁流圈。第114頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二二、 填料塔的流體力學(xué)性能 填料塔效率主要取決于

54、填充填料流體力學(xué)性能和傳質(zhì)性能。持液量、壓降、液泛氣速及氣液分布對(duì)填料塔的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)的確定至關(guān)重要。第115頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二2.氣體通過(guò)填料層的壓力降當(dāng)液體自塔頂向下借重力在填料表面作膜狀流動(dòng)時(shí)，膜內(nèi)平均流速?zèng)Q定于流動(dòng)的阻力，而此阻力來(lái)自于液膜與填料表面，液膜與上升氣流之間的摩擦，稱為壓強(qiáng)降。液膜厚度不僅取決于液體流量，而且與氣體流量有關(guān)。氣量 液膜厚 填料內(nèi)的持液量氣體流速一般以空塔氣速來(lái)表示，即全塔截面計(jì)算的氣體流速。第116頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二有一定持液量時(shí)，pu 將不再為簡(jiǎn)單的直線關(guān)系(噴淋密度為L(zhǎng)

55、1、L2曲線)，且存在兩個(gè)較明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。壓降氣體通過(guò)干填料層的壓降 p 與空塔氣速 u 的關(guān)系在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上為直線，斜率 1.82.0。原因：噴淋液體在填料上形成液膜，占據(jù)部分空隙，減小了氣體的流通截面，對(duì)相同空塔氣速壓降升高。載液區(qū)高液量低液量CCBBAAL=0L1L2lg ulg p載點(diǎn)氣速液泛氣速第117頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二載點(diǎn)：空塔氣速增大以后，氣速以使上升氣流與下降液體間摩擦力開始阻礙液體順利下流，使填料表面持液量增多，占去更多空隙，氣體實(shí)際速度與空塔氣速的比值顯著提高，故壓力降比以前增加的快，這種現(xiàn)象稱載液,B點(diǎn)稱載點(diǎn)。泛點(diǎn)：空塔氣速增大到

56、到P與u成垂直關(guān)系，表明上升氣體足以阻止液體下流，于是液體填料層充滿填料層空隙，氣體只能鼓泡上升，隨之液體被氣流帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至被完全破壞，這種現(xiàn)象稱液泛，C點(diǎn)稱為泛點(diǎn)。第118頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二?？颂?(Eckert) 壓降通用關(guān)聯(lián)圖第119頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二?？颂?(Eckert) 壓降通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)：GG ,GL 氣體和液體的質(zhì)量流速，kg/(m2.s)； u 空塔氣速，m/s； V , L 氣體和液體的密度，kg/m3； L 液體的粘度，mPa.s；WG ,WL 氣體和液體的質(zhì)量流量，kg/s； 濕填料因子(泛點(diǎn)填料因子)，1/m； Vs ,Ls 氣體和液體的體積流量，m3/s； g 重力加速度 9.81m/s2； 液體密度校正系數(shù)(水與液相密度之比=/L) ?？v坐標(biāo)：第120頁(yè)，共132頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)58分，星期二埃克特 (Eckert) 壓降通用關(guān)聯(lián)圖適用范圍：亂堆填料(Random p