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  • 废气吸收塔填料计算方法
  • 本站编辑:杭州恒创环保科技有限公司发布日期:2019-06-17 15:23 浏览次数:
  对于低浓度的气体混合物和低浓度的液体而言,例如吸收法净化污染气体,由于组分在气相和液相中的浓度都比较低,则其气相中的分压p可假定与摩尔分子比y成正比;其在液相中的浓度C亦可假定与x成正比,即Y=y=P/p;X=x。在此情况下,可以认为塔内的气体流率为常数(即混合气体的流量与惰性气体的流量是相等的),这样就使填料层高度的计算大为简化。
  填料塔是逆流连续式的吸收设备,气、液两相的流率与浓度都沿填料层高度连续变化,因此可以从填料层的一个微分段来分析。
  从上而下计算。当填料高度变化dh时,气体的浓度由Y→Y+dY,同时液体浓度由X→X+dX。设塔的内截面为S,低浓度气体的吸收,可假定通过塔的任何截面的气体量G·S不变,故在此微分段,单位时间从气相传入液相的溶质的量为G·S·dY,或为L·S·dX。假设单位体积填料层所提供的有效气液接触面积为a,则微分段内总的有效接触面积为:a·S·dh。
  当传质速率为NA时,则单位时间从气相传入液相的溶质量为NA·S·a·dh,而NA=KY(Y-Ye),则
  G·S·dY=NA·S·a·dh=KY(Y-Ye)·S·a·dh
  式中G为常数。假设KY和a亦为常数,则分别列出变数后,再从塔顶到塔底积分,可得填料层高的计算式如下:
  值得注意的是,在实际操作中并非全部填料表面都被液体润湿,而在已润湿表面上有液体停滞时,也不能完全有效地参与传质过程,所以a值总是要小于干填料面积,而且a的大小不仅与填料的几何特性有关,而且与气液两相的流速及物理特性有关,因此在实验中直接测出a值是困难的。为此在实验中常常把a值和传质系数KY结合成一个系数加以测定,反应出的是塔的单位填充体积传质情况,于是把两者的乘积KY·a称之为体积传质系数(单位:kmol/m3·h),在上式积分时,假定体积传质系数为常数,不随塔高变化。
  上式表明:填料层高度h是G/(KY·a)和两个量的乘积,其中G/(KY·a)的单位与高度相同,称为气相总传质单元高度,而一个无因次的数,称为总传质单元数。令G/(KY·a)=HOG;=NOG。
  则h=HOG·NOG
  气相总传质单元高度和总传质系数KY是相联系的。
  因为1/KY=1/kY+m/kx
  则有G/(KY·a)=G/(kY·a)+G·m/(kx·a)
  由上式可见:总传质单元高度与相应的体积传质系数的倒数成正比,后者相当于传质阻力,对于一定物质的吸收,若气、液流动情况相同时,传质单元高度取决于填料的性能,填料的性能好,则每个传质单元的高度就小。同样,当填料的类型和规格相同时,总传质单元高度就取决于气、液流动情况。例如KY·a大体上与G0.8成正比,显然G/(KY·a)就与G0.8成正比。所以从整个吸收塔来看,即使G变化很大,KY·a变化也很大时,对传质单元高度的影响是很小的,即填料一定时,其变化范围不大。常用填料的HOG值大都在0.5~1.5m之间。
  关于总传质单元数HOG的物理意义可作如下分析,以气相总传质单元数为例,积分符号中的分子dY为气相浓度变化值,分母Y-Ye为吸收推动力,故使取决于吸收过程中浓度变化与推动力大小的一个数值,表示要达到一定吸收效果的难以程度。若吸收分离所要求的浓度变化愈大,平均推动力愈小,则气相总传质单元数就愈大,表示达到所要求的吸收效果较难。反之,则表示容易达到所要求的吸收效果。
  令L/(KX·a)=HOL,称为液相总传质单元高度
  ,称为液相总传质单元数
  则h=HOL·NOL

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