第三章 吸收(填料塔高度的计算).

填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件１、原料气处理量：5000m3/h。

２、原料气组成：98％空气＋2.5％的氨气。

３、操作温度：20℃。

４、氢氟酸回收率：98％。

５、操作压强：常压。

６、吸收剂：清水。

７、填料选择：拉西环。

三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。

2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。

3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。

4.吸收塔的工艺流程图。

5.填料吸收塔的工艺条件图。

目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。

根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。

传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。

溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。

气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。

在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。

第三章吸收一、是非题1、将气相符合拉乌尔(Raoult)定律，液相服从道尔顿（Dalton）定律的体系，称之为理想体系。

2、脱吸和吸收操作相似，凡吸收操作的是设备同样适用于脱吸过程，凡吸收的计算公式不加修改也完全适用于脱吸过程。

（√）3、使气体混合物和适当液体接触，气体中的一个或几个组分溶解于液体中，不能溶解的组分仍保留在气相中，于是混合气体得到了分离。

（√）4、分子扩散是指当流体内部某一组分存在浓度差时，则因微观的分子热运动使组分从浓度高处传递至较低处。

（√）5、湍流扩散是指当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观随机运动（湍流），使组分从浓度高处向低处移动。

（√）40、在等摩尔逆向扩散过程中，分压力梯度为一常数，这种形式的扩散通常发生在吸收过程中。

（×）6、分子扩散系数是物质的物性常数之一，表示物质在介质中的扩散能力。

（√）7、双模理论论点之一是当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，在相界面两侧分别存在着呈层流流动的稳定膜层，即有效层流膜层。

（√）8、使溶液中的易挥发性溶质释放出来的操作过程，称为解吸，为了回收吸收剂，通常采用解吸操作，使吸收剂与被吸收的溶质分离，循环使用。

（√）9、吸收操作的分离依据是混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶解度的差异，从而达到的目的。

（√）二、选择题1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。

逆流操作，平衡关系满足亨利定律。

当入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率ϕ的变化为：（）。

C（A）y2上升，ϕ下降（B）y2下降，ϕ上升（C）y2上升，ϕ不变（D）y2上升，ϕ变化不确定2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（）。

BA 增加 B减少 C不变 D不定3．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（）。

AA 增加 B减少 C不变 D不定4．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成（）。

四、填料层高度的计算1. 填料层高度计算的基本公式SVZ =（m ） V —填料层体积m 3； s —塔截面积m 224D S π=又：设A —填料塔所提供的传质面积（气液接触面积）α—单位体积填料提供的气液有效接触面积为㎡/m 3，则：αV A = aSA S V Z ==ZaS A = 2.平均推动力法计算填料层高度Z均气Y K N A ∆= 均液X K N A ∆=又：A X X L A Y Y V A G N A A )()(2121-=-==∴ ZaSY Y V A Y Y V Y K ）（）（均气2121-=-=∆均气Y D aK Y Y V Z ∆-=2214)(π其中：2121ln Y Y Y Y Y ∆∆∆-∆=∆均 *111Y Y Y -=∆——塔底气相吸收总推动力；*222Y Y Y -=∆——塔顶气相吸收总推动力； 当2/21≤∆∆Y Y 时，221Y Y Y ∆+∆=∆均 同理： ZaSX X L A X X L X K ）（）（均液2121-=-=∆均液X D aK X X L Z ∆-=2214)(π其中：2121ln X X X X X ∆∆∆-∆=∆均*111X X X -=∆——塔底液相吸收总推动力；*222X X X -=∆——塔顶液相吸收总推动力； 当2/21≤∆∆X X 时，221X X X ∆+∆=∆均a K 气——气相体积吸收总系数；kmol/(m 3·s)a K 液——液相体积吸收总系数；kmol/(m 3·s)，其值可由经验公式或试验测定。

【例题8-5】 【例题8-6】 课堂练习：习题8-14、习题8-15 3.传质单元数法求Z 由填料层高度计算式 均气Y D aK Y Y V Z ∆-=2214)(π均液X D aK X X L Z ∆-=2214)(π令： 平均推动力组成变化均气=∆-=Y Y Y H 21 气相传质单元数平均推动力组成变化均液=∆-=X X X H 21 液相传质单元数传质单元数反映吸收过程的难度，任务所要求的气体浓度变化越大，过程的平均推动力越小，则意味着过程难度越大，此时所需的传质单元数越大。