大气污染控制工程 教学课件 作者 董志权8.4-8.5.ppt

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1、8.4吸收塔的计算吸收塔的计算按给定条件、要求和任务的不同，可分为设计型和操作型两类。设计型计算是在给定的工艺条件下，设计计算能达到分离要求的吸收塔参数。操作型计算则是根据已有的吸收设备对其操作条件与吸收效果间的关系进行分析计算，可以由给定操作条件求算吸收效果；也可由给定吸收效果确定操作条件。28.4.1吸收塔的基本计算1.全塔物料衡算对于稳定过程，单位时间进、出吸收塔的气态污染物量，可通过全塔物料衡算确定，即若GA为吸收塔的传质负荷，即废气通过吸收塔时，单位时间内气态污染物被吸收剂吸收的量（kmol·h－1），则图8－1

2、1逆流吸收塔物料衡算32.操作线方程与操作线在逆流操作的吸收塔内，由塔中任一截面m-n分别至塔1端或2端间对气态污染物A作物料衡算可得塔中任一截面处气相组成Y与液相组成X间的关系或液气比43.最小液气比的确定在塔的底端的推动力ΔY＝0，若要出塔尾气中气态污染物A的组成降至Y2，所需塔高为无穷高。这是液气比的下限，此时的液气比称为最小液气比，以(L/V)min表示，相应的吸收剂用量为最小吸收剂用量，以Lmin表示。当液气比小于最小液气比时，净化的要求将无法完成。图8－13吸收塔的最小液气比5最小液气比的确定与平衡线的形状有关

3、，若平衡线符合图8-13(a)所示的一般情况，则Y＝Y1的水平线与平衡线的交点B*为最小液气比时的操作线高浓端，读出B*的横坐标X1*，于是得若平衡关系符合亨利定律，则Y＝Y1水平线和直线Y＝mX的交点B*为最小液气比时操作线的高浓端，X1*＝Y1/m，将此关系代入式（8-52）得（8-52）6实际采用的液气比必须大于最小液气比，其具体大小，取决于综合经济核算。显然当吸收剂用量L为最小吸收剂用量时，所需塔高为无穷大，设备费用无穷大；随着吸收剂用量增加，吸收剂的消耗量、液体的输送功率等操作费用增加；但塔高降低，设备费用随之减

4、少；因此，应寻求包括操作费及设备费在内的总费用的最低点，选取适宜的液气比。根据经验，吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.1～2.0倍。74.塔径的确定随着气相中的气态污染物逐步被吸收，气体压力逐渐降低，不同塔截面上的Vs有所不同，计算时一般取全塔中最大的体积流量。u的选取与液气比、气液密度、液体的粘度以及塔板的结构或填料的种类和尺寸相关，可查有关工程手册参考选取。88.4.2吸收填料吸收塔的计算填料吸收塔计算的一项重要内容是确定填料层高度，有理论级法和传质速率法（后者又称传质单元数和传质单元高度法）。下面重点讨论物理吸收的传质

5、单元高度法。9填料的作用：液相分散造型的支撑体，为气、液两相提供充分的接触面，并为强化其湍动程度创造条件，以利于传质。对于填料的要求：1、比表面积大，即单位体积的填料所具有的表面积大。2、比重小，减轻塔和基座负荷。3、机械强度好，不易破碎。4、耐腐蚀性好。5、价格低廉，容易制得。常用填料：拉西环（又分金属、陶瓷等）、鲍尔环、杯形和鞍形填料、波纹板、栅板等。填料10填料特性参数(1)比表面积比表面积大，则能提供的相接触面积大。同一种填料其尺寸愈小，比表面积愈大。(2)空隙率空隙率大，则气体通过时阻力小，因而流量可以增大。(3

6、)填料因子表示填料阻力及液泛条件的重要参数。118.4.2.1基本关系式的导出如图8-14所示，塔内某一微分段填料层dH中的传质面积dA（m2）为图8－14微元填料层的物料衡算（8-56）12对微分段dH内的气态污染物作物料衡算，可得整理后可得微分段高dH表达式（8-58）（8-57）有效接触面积a总小于单位体积填料层中的固体表面积(称为比表面积)。a值不仅与填料的形状、尺寸及充填状况有关，而且受流体物性及流动状况的影响。a的数值难于直接测定，为此常将它与吸收系数的乘积视为一体，作为一个完整的物理量看待，一并测定，称为体积

7、吸收系数。KYa及Kxa则分别称为气相总体积吸收系数及液相总体积吸收系数，其单位为kmol·(m3·s)－1。其物理意义是在单位推动力，单位时间，单位体积填料层内吸收的气态污染物量。13对于稳定操作的吸收塔，Ω，V为常数，将式(8-57)积分可得所需填料层高度H（m）当气体浓度较低时，Y较小，可以认为包含气态污染物A在内的气体流量V’及液流量L’在全塔中基本上不变，气、液相的物性变化也较小，因此各截面上的体积传质系数KYa变化不大，可视为是一个和塔高无关的常数，可取平均值，于是（8-60）（8-59）单位为高度单位m，故称

8、其为气相总传质单元高度，以HOG表示。无因次数值，称为气相总传质单元数，以NOG表示。14因此填料层高度计算的通式为：填料层高度＝传质单元高度×传质单元数。8.4.2.2低浓气体传质单元高度和传质单元数158.4.2.3传质单元数的计算1.平衡关系为直线时（平均推动力法）操作线、平衡线为直线时，操作线与