1、5 填料吸收塔的计算,本节重点讨论气液逆流操作时填料塔的有关计算。,、,5.1 吸收塔的物料衡算,在进行物料衡算时，以不变的惰性组分流量和吸收剂流量作为计算基准，并用摩尔比表示气相和液相的组成将很方便。,逆流吸收塔模型,原料气：AB,吸收剂：S,尾气：B(含微量A),溶液：S+A,V (kmolB/s),Y1 (kmolA/kmolB),L (kmolS/s),X2 (kmolA/kmolS),L(kmolS/s),X1(kmolA/kmolS),m,n,Y,X,V (kmolB/s),Y2 (kmolA/kmolB),稳定操作，在两端面间，对溶质 A 作物料衡算,5.1.1 全塔物料衡算,(
2、2)直接规定出塔气体中吸收质的残余浓度,吸收程度可有两种方式表征 :,（1）用吸收率 表示,操作线方程式,5.1.2 操作线方程与操作线,逆流吸收塔中的操作线,斜率 L/V（液气比）,Y*=f (X),操作线,推动力,推动力,吸收塔的最小液气比,Y*=f (X),5.2 吸收剂的用量L,处理量V 一定,L,L/V,操作费用,设备费用,填料层高度,动力消耗,推动力,讨论适宜的液气比:,适宜液气比,适宜溶剂用量,工程设计通常取,根据生产实践经验，取,吸收塔的最小液气比（非正常曲线）,P96例3-4,5.3 填料塔直径的计算,在计算填料塔的直径时，主要考虑的是气体在塔内的流速 。气体在塔内的流速通常
3、用空塔气速表示，空塔气速是假定当塔内无填料时气体通过的速度。正常操作时，通常空塔气速为液泛速度的50%80%,5.3.1液泛气速,当气速增大到点B 时，填料层的持液量增加了，流通截面积减小，使压强较前增大。开始拦液的B点称为拦液点（或载点），与其相应的气速称为拦液气速（或载点气速）。,当气速增大到 C点时，液体充满了整个空隙，气体的压强降几乎是垂直上升。同时填料层顶部开始出现泡沫层，进而充满整个塔，气体以气泡状通过液体，这种现象称为液泛现象。把开始出现此现象的点称为泛点。,泛点对应的气速称为液泛速度。要使塔的操作正常及压强降不致过大，气速必须低于液泛速度，但要高于载点气速。由于，从低持液量到载
4、点的转变不十分明显，无法目测，即载点及载点气速难以明确定出。而液泛现象十分明显，可以目测，即液泛点及液泛气速可明确定出。液泛速度较易确定，通常以液泛速度 为基础来确定操作的空塔气速 。,影响液泛速度 的因素很多填料的形状、大小，气、液相的物理性质，气、液相的相对流量等,常用的液泛速度关联式如下：,5.3.2 塔径的计算,通过塔的实际气量，单位为 ； 选定的空塔气速，单位为 ； 塔的直径,5.4 填料层高度的计算5.1 填料层高度的基本计算式,5.2传质单元高度与传质单元数,气相总传质单元高度，单位m,气相总传质单元数,液相总传质单元高度，单位m,液相总传质单元数,传质单元可理解为：当气体经过一
5、段填料层后，其浓度的变化刚好等于该段填料层气相平均总推动力时，则称该段填料层为一个传质单元。整个填料层就是由若干这样的传质单元构成。,只与体系的相平衡及气体进出口的浓度有关，它反映了吸收过程的难易程度。分离要求高或吸收剂性能差，过程的平均推动力小，则表明吸收过程难度大，相应传质单元数就多。,与设备的型式及操作条件有关，是吸收设备效能高低的反映。吸收过程的传质阻力大，填料层的有效比表面积小，则一个传质单元所相当的填料层高度就大。,5.4.3 传质单元数的计算,吸收塔顶部的推动力为,吸收塔底部的推动力为,气相对数平均推动力,。,例 空气和氨的混合气体，在直径为0.8m 的 填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已 知进入塔的空气流量为1450kg/h，混合气体中氨的分压为10mmHg,吸收率为99.5。操作温度为20，操作压力为760mmHg，在操作条件下平衡关系为 。若吸收剂（水）的用量是最小吸收剂用量的1.2倍，且已知氨的气相体积吸收总系数 。试求填料层高度。,解：,依题意,
