化工原理填料吸收塔实验计算示例
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4.5 填料吸收塔的计算本节重点:吸收塔的物料衡算、吸收剂用量及填料层高度的计算本节难点:填料吸收塔传质单元数的概念及计算4.5.1 吸收塔中的物料衡算—操作线方程如图,q n (V)—惰性气体的摩尔流量 mol/sq n (L)—溶剂的摩尔流量 mol/sY 1、X 1—塔底气液两相中吸收质的物质的量比Y 2、X 2—塔顶气液两相中吸收质的物质的量比Y 、X —塔内任意截面吸收质的物质的量比从塔内任意截面到塔底对吸收质作物料衡算:q n (L)X+ q n (V)Y 1= q n (L)X 1+ q n (V)Yq n (V)(Y 1-Y)= q n (L)(X 1-X) (4-40)或 1n n 1n n X )V (q )L (q Y X )V (q )L (q Y -+= (4-41) 该式称为吸收操作线方程,表示吸收过程中,塔内任意截面Y 与X 间的关系。
若对整个塔作物料衡算,则有:1n n 12n n 2X )V (q )L (q Y X )V (q )L (q Y -+= (4-42) 如图4-9,吸收过程的操作线是经过点(X 1,Y 1)和点(X 2,Y 2)的一条直线,其斜率为q n (L)/q n (V),操作线上的任一点表示在塔内任一截面上气液相组成的关系。
生产中常以气相被吸收的吸收质的量与气相中原有吸收质的量之比,衡量吸收效果和确定吸收任务,称为吸收率η)1(Y Y 12η-= (4-43)4.5.2 吸收剂用量的计算吸收操作处理气量q n (V),进出塔气体组成Y 1、Y 2,以及吸收剂进塔组成X 2通常是由生产工艺确定的,而吸收剂用量和塔底溶液浓度是可以变动的,为了完成工艺要求的任务,需计算吸收剂的用量。
1、液气比由全塔物料衡算式(4-42)1n n 12n n 2X )V (q )L (q Y X )V (q )L (q Y -+= 可知吸收剂出塔浓度 X 1与吸收剂用量q n (L)是相互制约的,选取的q n (L)/q n (V) ↑,操作线斜率 ↑ ,操作线与平衡线的距离 ↑ ,塔内传质推动力 ↑ ,完成一定分离任务所需塔高 ↓;q n (L)/q n (V) ↑,吸收剂用量↑ ,吸收剂出塔浓度 X 1↓ ,循环和再生费用↑ ; 若q n (L)/q n (V) ↓ ,吸收剂出塔浓度 X 1↑ ,塔内传质推动力↓ ,完成相同任务所需塔高↑ ,设备费用↑ 。
一、 设计方案的确定(一)操作条件的确定1.1吸收剂的选择1.2装置流程的确定1.3填料的类型与选择1.4操作温度与压力的确定45℃常压(二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算2.1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔根据上式计算如下:混合密度是:1013.865KG/M3混合粘度0.001288Pa ·s暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18=20.347 混合气体的平均密度ρvm ==⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m3 混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为 μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h)查手册得CO2在空气中的扩散系数为D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)=0.153403出塔气相摩尔比为Y2=0.153403×0.05=0.00767进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比按下式计算,即2121min /X m Y Y Y )V L (--=对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y )V L (--==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78 取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m泛点率校核u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯=4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在允许范围内) =4.724397=70.9% 填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为(L W )min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得:型号为DN25的阶梯环的比表面积a t =228m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
化工原理填料塔吸收实验(二氧化碳)计算示例一、实验目的二、基本原理三、实验装置与流程四、实验步骤与注意事项五、实验数据记录与处理1.实验数据记录2.数据处理当进气流量'G=23/m h,水的流量'L=400/L h时,式中,m:为相平衡常数;E:亨利系数,Pa,根据液相温度测定值由附录查表得51.57210PaP:总压,pa,绝对压力。
P=106.325Pa式中,塔径D=100mm,T操作为气温,P操作为总压;T标准,P标准为标准情况下。
将wt%换算成mol%,2x =0式中,塔高Z=2m ,液相总传质系数2/2830.856/6.011470.945932/()xa OL K L H kmol h m ===⋅气相总传质系数:1. 结果总表六、 思考题1. 本实验中,为什么塔底要液封?液封高度如何计算?答:防止塔内气体外漏,防止塔外气体进入塔内;利用塔内正负压与大气压的差值计算。
2. 测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义?答:可以通过流体力学性能来判断填料塔的一系列性能。
3. 测定xa K 有什么工程意义?答:由xa K 可以确定传质单元高度,从而可找出填料层高度。
4. 为什么2CO 吸收过程属于液膜控制?答:易容气体的吸收是气膜控制,吸收时的阻力主要在气相,反之事液膜控制,对于CO,溶解度低,应属于液膜控2制。
5.当气体温度和液体温度不同时,应用什么温度计算亨利系数?答:液体温度。
因为亨利定律一般适用于稀溶液,如难容气体的溶解,这种溶解的传质过程应属于液膜控制,液体的影响比较大,故选择液体温度。
化工原理填料吸收塔实验计算示例填料吸收塔是一种用于气体吸收液体传质的设备,常见用于工业废气治理和化工生产过程中的废气处理。
本实验将介绍填料吸收塔实验的计算方法,并通过一个示例来进行演示。
实验目的:通过填料吸收塔实验,了解气体吸收液体传质过程,并通过实验数据进行计算和分析。
实验装置:填料吸收塔、气体流量计、液体流量计、pH计、温度计等。
实验步骤:1.将填料吸收塔装置好,并连接气体流量计和液体流量计等仪器。
2.将需要处理的废气通过气体流量计引入填料吸收塔,调节气体流量至设定值。
3.在填料吸收塔内加入吸收液,调节液体流量至设定值。
4.在塔中的适当位置设置取样口,用于采样分析吸收液的成分和性质。
5.连续记录吸收液进口和出口的流量、pH值、温度等数据。
实验计算:1.计算气体的透析系数:透析系数(D)表示气体在液体中的传质速率,一般使用亨利定律来进行计算。
透析系数(D)=φ现值/(y气体-y平衡)其中,φ现值表示气体流量计读数,y气体为吸收塔出口气体中溶解气体的摩尔分数,y平衡为溶解气体平衡时的摩尔分数。
2.计算吸收效率:吸收效率(η)表示填料吸收塔对废气中污染物的去除效率,可以通过水相污染物浓度的变化来计算。
吸收效率(η)=(C入-C出)/C入*100%其中,C入为进口废气中的污染物浓度,C出为出口废气中的污染物浓度。
3.计算传质速率:传质速率(N)表示单位时间内气体传入塔中所溶解的物质的摩尔数。
传质速率(N)=(C入-C出)*V/t其中,C入为进口废气中的污染物浓度,C出为出口废气中的污染物浓度,V为填料吸收塔的体积,t为实验时间。
示例:假设填料吸收塔的气体流量为100 m3/h,液体流量为50 L/h。
进口废气中污染物浓度为1000 mg/m3,出口废气中污染物浓度为50 mg/m3、填料吸收塔的体积为10 m3,实验时间为3小时。
首先,计算透析系数:透析系数(D)=φ现值/(y气体-y平衡)=100/(y气体-y平衡)然后,计算吸收效率:吸收效率(η)=(C入-C出)/C入*100%=(1000-50)/1000*100%=95%最后,计算传质速率:传质速率(N)= (C入 - C出) * V / t = (1000 - 50) * 10 / 3 = 3150 mol/h通过实验计算,我们可以获得填料吸收塔的透析系数、吸收效率和传质速率等重要参数,进一步分析并改善填料吸收塔的工艺条件,提高废气的处理效果。
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计
(1)
化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计
一、选择填料
本设计所选用的填料为塔形环状填料,其主要优点在于能够提高氨气
与水接触的时间和接触面积,从而提高吸收效率。
其次,填料的表面
积大,对氨气的吸附强度较高。
二、计算填料高度
根据质量平衡公式,吸收塔中氨气的质量=进入氨气的质量-出口氨气
的质量-吸收氨气的质量。
结合我们所设计的填料种类和工艺流程,可
以得到计算填料高度的公式:
θ=(W/N) ln [(C0-C)/(Co-Ct)]
其中,W是空气中氨气的质量流量,单位为kg/h;N是塔形环状填料每立方米的比表面积,单位为m²/m³;C0是氨气从入口口进入吸收器的
浓度,单位为mg/Nm³;Ct是出口处氨气的平均浓度,单位为mg/Nm³;
C是入口处水的浓度,单位为mg/L。
三、塔的直径
根据经验公式可得:填料在瞬间液晶表面液流速等于液降的经验公式。
v=1.2/(μ)½ (ΔP/ρ) ¼
其中,v是液体在塔体内部的平均流速,单位为m/s;μ是液体的粘度,单位为Pa*s;ΔP是液体在塔体内产生的液降,单位为Pa;ρ是液体
的密度,单位为kg/m³。
四、结论
经过以上各个方面的计算和分析,我们得到了适合本工艺流程,并且
具有高效的填料塔高度及塔直径,使本工艺流程吸收效率达到最优化
程度。
我们所选用的填料塔设计方案具有成本低、效率高及运行稳定
等特点,非常符合实际工序的需要。
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的(1)了解填料吸收塔的结构和流程;(2)了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响;(3)掌握吸收总传质系数的测定方法.二、基本原理1.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定: Na = Ky A Δym式中 Ky 为气相总传质系数,mol/m2*h;A 为填料的有效接触面积,m2;Δym 为塔顶、塔底气相平均推动力。
a 为填料的有效比表面积,m2/m3;V 为填料层堆积体积, m3 ;Kya 为气相总容积吸收传质.系数,mol/m3*h。
从上式可看出,吸收过程传质速率主要由两个参数决定:Δym为过程的传质推动力,Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。
2.填料吸收塔的操作吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上,或组分的回收率η上。
在低浓度气体吸收时,回收率可近似用下式计算:η = (y1 - y2)/y1吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的,一般认为稳定不变。
控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件:流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。
由吸收分析可知,改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法,当气体流率 G 不变时,增加吸收剂流率,吸收速率η增加,溶质吸收量增加,出口气体的组成y2随着减小,回收率η增大。
当液相阻力较小时,增加液体的流量,总传质系数变化较小或基本不变,溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起,即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。
但当液相阻力较大时,增加液体的流量,可明显降低传质阻力,总传质系数大幅度增加,而平均推动力却有可能减小(视调节前操作工况的不同而不同),但总的结果使传质速率增大,溶质吸收量增大。
吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大,也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。
降低吸收剂的温度,使气体的溶解度增大,相平衡常数减小。
对于液膜控制的吸收过程,降低操作温度,吸收过程的阻力随之减小,使吸收效果变好,y2降低,但平均推动力Δym或许会有所减小。
实验报告课程名称:过程工程原理实验(乙) 指导老师: 叶向群 成绩:__________________ 实验名称:吸收实验 实验类型:工程实验 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得填料塔吸收操作及体积吸收系数测定1 实验目的:1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作; 1.2 观察填料塔的液泛现象,测定泛点空气塔气速; 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线; 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。
2 实验装置:2.1 本实验的装置流程图如图1:专业:姓名: 学号:日期:2015.12.26 地点:教十21092.2物系:水—空气—氨气。
惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供,吸收剂水采用自来水,他们的流量分别通过转子流量计。
水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程,溶液由塔底经过液封管流出塔外,塔底有液相取样口,经吸收后的尾气由塔顶排至室外,自塔顶引出适量尾气,用化学分析法对其进行组成分析。
3 基本原理:实验中气体流量由转子流量计测量。
但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同,故转子流量计的读数值必须进行校正。
校正方法如下:3.2 体积吸收系数的测定3.2.1相平衡常数m对相平衡关系遵循亨利定律的物系(一般指低浓度气体),气液平衡关系为:相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下:式中:E—亨利系数,PaP—系统总压(实验中取塔内平均压力),Pa亨利系数E与温度T的关系为:lg E= 11.468-1922 / T式中:T—液相温度(实验中取塔底液相温度),K。
根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p,即可求得塔内平均压力P。
根据实验中所测的塔底液相温度T,利用式(4)、(5)便可求得相平衡常数m。
实验报告课程名称:过程工程原理实验(乙)指导老师:叶向群成绩:__________________ 实验名称:吸收实验实验类型:工程实验同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得填料塔吸收操作及体积吸收系数测定1 实验目的:1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作;1.2 观察填料塔的液泛现象,测定泛点空气塔气速;1.3 测定填料层压降ΔP与空塔气速u的关系曲线;1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a。
2 实验装置:2.1 本实验的装置流程图如图1:专业:姓名:学号:日期:2015.12.26地点:教十21092.2物系:水—空气—氨气。
惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供,吸收剂水采用自来水,他们的流量分别通过转子流量计。
水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程,溶液由塔底经过液封管流出塔外,塔底有液相取样口,经吸收后的尾气由塔顶排至室外,自塔顶引出适量尾气,用化学分析法对其进行组成分析。
3 基本原理:实验中气体流量由转子流量计测量。
但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同,故转子流量计的读数值必须进行校正。
校正方法如下:3.2 体积吸收系数的测定3.2.1相平衡常数m对相平衡关系遵循亨利定律的物系(一般指低浓度气体),气液平衡关系为:相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下:式中:E—亨利系数,PaP—系统总压(实验中取塔内平均压力),Pa亨利系数E与温度T的关系为:lg E= 11.468-1922 / T式中:T—液相温度(实验中取塔底液相温度),K。
根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p,即可求得塔内平均压力P。
根据实验中所测的塔底液相温度T,利用式(4)、(5)便可求得相平衡常数m。
3.2.2 体积吸收常数体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一,其值也是设计填料塔的重要依据。
4.5填料吸收塔的计算本节重点:吸收塔的物料衡算、吸收剂用量及填料层高度的计算本节难点:填料吸收塔传质单元数的概念及计算 4.5.1 吸收塔中的物料衡算—操作线方程如图, q n(V) —惰性气体的摩尔流量mol/sq n(L) —溶剂的摩尔流量mol/sY 1、 X 1—塔底气液两相中吸收质的物质的量比Y 2、 X 2—塔顶气液两相中吸收质的物质的量比Y 、 X —塔内任意截面吸收质的物质的量比从塔内任意截面到塔底对吸收质作物料衡算:q n(L)X+ q n(V)Y 1= q n(L)X 1+ q n(V)Yq n(V)(Y 1-Y)= q n(L)(X 1-X)( 4-40 )或q n (L )X Y1q n (L )( 4-41 )Y X 1q n (V )q n (V )图 4-8逆流吸收的物料衡算该式称为吸收操作线方程,表示吸收过程中,塔内任意截面Y与X间的关系。
若对整个塔作物料衡算,则有:Y 2q n ( L ) X2Y1q n ( L ) X1(4-42)q n (V )q n (V )如图4-9,吸收过程的操作线是经过点(X 1,Y 1)和点( X 2,Y 2)的一条直线,其斜率为q n(L)/q n(V) ,操作线上的任一点表示在塔内任一截面上气液相组成的关系。
生产中常以气相被吸收的吸收质的量与气相中原有吸收质的量之比,衡量吸收效果和确定吸收任务,称为吸收率ηY 2Y1(1)( 4-43)4.5.2 吸收剂用量的计算吸收操作处理气量q n(V) ,进出塔气体组成 Y 1、Y 2,以及吸收剂进塔组成X 2通常是由生产工艺确定的,而吸收剂用量和塔底溶液浓度是可以变动的,为了完成工艺要求的任务,需计算吸收剂的用量。
1、液气比由全塔物料衡算式(4-42)Y2q n ( L )X2 Y1q n ( L )q n ( V )X 1可知吸收剂出塔浓度X1q n (V )与吸收剂用量q n(L) 是相互制约的,选取的 q n(L)/q n(V),操作线斜率,操作线与平衡线的距离,塔内传质推动力,完成一定分离任务所需塔高;q n(L)/q n(V) ,吸收剂用量,吸收剂出塔浓度X 1,循环和再生费用;若 q n(L)/q n(V),吸收剂出塔浓度X 1,塔内传质推动力,完成相同任务所需塔高,设备费用。
化工原理吸收实验报告 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】一、实验目的1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。
2.观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。
3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。
4.学习气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质问题的方法。
二、实验原理本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作),送入解吸塔再用空气进行解吸,实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a,并进行关联,得K x a=AL a V b的关联式。
同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。
1.填料塔流体力学特性气体通过干填料层时,流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。
在双对数坐标系中△P/Z对G'作图得到一条斜率为~2的直线(图1中的aa线)。
而有喷淋量时,在低气速时(c点以前)压降也比例于气速的~2次幂,但大于同一气速下干填料的压降(图中bc段)。
随气速增加,出现载点(图中c点),持液量开始增大。
图中不难看出载点的位置不是十分明确,说明汽液两相流动的相互影响开始出现。
压降~气速线向上弯曲,斜率变徒(图中cd段)。
当气体增至液泛点(图中d点,实验中可以目测出)后在几乎不变的气速下,压降急剧上升。
图1 填料层压降-空塔气速关系2.传质实验填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。
在填料塔中,两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。
需要完成一定吸收任务所需填料高度,其计算方法有:传质系数法、传质单元法和等板高度法。
本实验对富氧水进行解吸。
由于富氧水浓度很小,可认为气液两相平衡服从亨利定律,可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。
得速率方程式:相关的填料层高度的基本计算式为:OL OLN ZH = 其中,m x x e OL x x x x x dx N ∆-=-=⎰2112 Ω=a K L H x OL由于氧气为难溶气体,在水中的溶解度很小,因此传质阻力几乎全部集中于液膜中,即Kx=kx 。
化工原理填料吸收塔实验计算示例化工原理填料吸收塔实验计算示例吸收过程是化工生产中重要的单元操作之一,其实验研究方法和计算方法对于优化工业生产过程具有重要的意义。
本示例以填料吸收塔实验为例,介绍实验方法和计算方法的具体应用。
一、实验装置和流程本实验装置包括填料吸收塔、循环泵、流量计、温度计、压力计等。
实验流程如下:1.将填料吸收塔置于支架上,连接进出水管路。
2.将循环泵连接进水管路,使水循环流动。
3.通过流量计控制进水量,恒定吸收塔的液位。
4.通过取样管定期取样分析,测定不同时间间隔内溶液中溶质的含量。
5.记录实验数据,分析填料吸收塔的吸收性能。
二、实验数据计算1.填料吸收塔的传质速率方程填料吸收塔的传质速率方程为:dC/dt = KCb - KCa其中,dC/dt表示溶质在溶液中的传递速率,KCb表示溶质在液相主体中的分压,KCa表示溶质在气相中的分压。
2.填料吸收塔的传质单元高度方程填料吸收塔的传质单元高度方程为:Δh = (Δp/ρg) + (v/K) + Σ(ζ/K)其中,Δh表示填料层高度,Δp表示操作压力差,ρ表示溶液密度,g表示重力加速度,v表示液体流速,ζ表示填料的阻力系数,K表示传质系数。
3.填料吸收塔的流量和效率计算流量可由流量计直接读取,效率可由下式计算:eta = (ΔC/Δt) / (KCb - KCa)其中,eta表示填料吸收塔的效率,ΔC/Δt表示溶质的传递速率。
4.填料吸收塔的操作费用计算操作费用包括水费、电费、设备折旧费等,总费用可由下式计算:P = Pw + Pf + Pd其中,Pw表示水的费用,Pf表示电的费用,Pd表示设备的折旧费用。
三、示例计算过程假设在填料吸收塔实验中,溶质为二氧化碳,液相主体中二氧化碳的分压为0.05MPa,气相中二氧化碳的分压为0.0002MPa。
填料吸收塔的效率为90%,流量为50t/h。
水的费用为0.5元/t,电的费用为0.1元/(kW•h),设备的折旧费用为200元/h。
化工原理
填料塔吸收实验(二氧化碳)
计算示例
一、实验目的 二、基本原理
三、实验装置与流程 四、实验步骤与注意事项 五、实验数据记录与处理
2. 数据处理
当进气流量'G =23/m h ,水的流量'L =400/L h 时, 1.
/m E P =
式中,
m :为相平衡常数;
E :亨利系数,Pa ,根据液相温度测定值由附录查表得51.57210⨯Pa P :总压,pa ,绝对压力。
P=106.325Pa
51.57210/106.3251551.44m =⨯=
2.
2
'(
)/()22.44
i T P G G D T P π=⨯⨯标准操作操作标准 式中,
塔径D=100mm ,T 操作为气温,P 操作为总压;T 标准,P 标准为标准情况下。
2273106.325(
)/(0.00785)22.4(27330)101.325
G =⨯⨯+
210.754/()kmol h m =⋅
3.
2'/1000(
)/()4
i L L D M ρπ
⨯=水
水
2400/10001000
(
)/(0.00785)
18
2830.856/()L kmol h m ⨯==⋅ 4. /G 2830.856/(1551.4410.754)0.1697A L m ==⨯=
5.
1212()()G y y L x x -=-
将wt%换算成mol%,
1 3.6298/44
100% 2.4223%3.6298/4496.3702/29
y mol =⨯=+
2 3.4611/44
100% 2.3084%3.4611/4496.5389/29y mol =⨯=+
2x =0
121()G y y x L -=
410.754(2.4223 2.3084)
4.326102830.856
-⨯-==⨯
6.
1211
4
1
ln[(1)]11 2.4223
ln[(10.1697)0.1697]10.0.1697 2.42231551.44 4.32610
OL y mx N A A A y mx --=-+--=
-+--⨯⨯0.33272261= 7. 1
5.8297S A
==
1222
1
ln[(1)]11 2.4223
ln[(1 5.8297) 5.8297]1 5.8297 2.30840.055634414
OG y mx N S S S y mx -=-+--=
-+-=
8.
OL OL Z H N =
式中,塔高Z=2m ,
/2/0.33272261 6.011OL OL H Z N m ===
液相总传质系数
2/2830.856/6.011470.945932/()xa OL K L H kmol h m ===⋅
9.
OG OG Z H N =
/2/0.0556*******.949OG OG H Z N m ===
气相总传质系数:
2/10.754/35.9490.29914601/()ya OG K G H kmol h m ===⋅
六、思考题
1. 本实验中,为什么塔底要液封?液封高度如何计算?
答:防止塔内气体外漏,防止塔外气体进入塔内;利用塔内正负压与大气压的差值计算。
2. 测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义?
答:可以通过流体力学性能来判断填料塔的一系列性能。
3. 测定xa K 有什么工程意义?
答:由xa K 可以确定传质单元高度,从而可找出填料层高度。
4. 为什么2CO 吸收过程属于液膜控制?
答:易容气体的吸收是气膜控制,吸收时的阻力主要在气相,反之事液膜控制,对于2CO ,溶解度低,应属于液膜控制。
5. 当气体温度和液体温度不同时,应用什么温度计算亨利系数?
答:液体温度。
因为亨利定律一般适用于稀溶液,如难容气体的溶解,这种溶解的传质过程应属于液膜控制,液体的影响比较大,故选择液体温度。