廢氣吸收塔填料計算方法

2011年04月02日 11:51:11人氣：9758來源：廣州市綠燁環保設備有限公司

對于低濃度的氣體混合物和低濃度的液體而言，例如吸收法凈化污染氣體，由于組分在氣相和液相中的濃度都比較低，則其氣相中的分壓p可假定與摩爾分子比y成正比；其在液相中的濃度C亦可假定與x成正比，即Y=y=P/p；X=x。在此情況下，可以認為塔內的氣體流率為常數（即混合氣體的流量與惰性氣體的流量是相等的），這樣就使填料層高度的計算大為簡化。

填料塔是逆流連續式的吸收設備，氣、液兩相的流率與濃度都沿填料層高度連續變化，因此可以從填料層的一個微分段來分析。

如下圖所示，從上而下計算。當填料高度變化dh時，氣體的濃度由Y→Y+dY，同時液體濃度由X→X+dX。設塔的內截面為S，低濃度氣體的吸收，可假定通過塔的任何截面的氣體量G·S不變，故在此微分段，單位時間從氣相傳入液相的溶質的量為G·S·dY，或為L·S·dX。假設單位體積填料層所提供的有效氣液接觸面積為a，則微分段內總的有效接觸面積為：a·S·dh。

當傳質速率為N_A時，則單位時間從氣相傳入液相的溶質量為N_A·S·a·dh，而N_A=KY（Y-Y_e），則

G·S·dY=N_A·S·a·dh=K_Y（Y-Y_e）·S·a·dh

式中G為常數。假設K_Y和a亦為常數，則分別列出變數后，再從塔頂到塔底積分，可得填料層高的計算式如下：

值得注意的是，在實際操作中并非全部填料表面都被液體潤濕，而在已潤濕表面上有液體停滯時，也不能*有效地參與傳質過程，所以a值總是要小于干填料面積，而且a的大小不僅與填料的幾何特性有關，而且與氣液兩相的流速及物理特性有關，因此在實驗中直接測出a值是困難的。為此在實驗中常常把a值和傳質系數K_Y結合成一個系數加以測定，反應出的是塔的單位填充體積傳質情況，于是把兩者的乘積K_Y·a稱之為體積傳質系數（單位：kmol/m³·h），在上式積分時，假定體積傳質系數為常數，不隨塔高變化。

上式表明：填料層高度h是G/（K_Y·a）和

兩個量的乘積，其中G/（K_Y·a）的單位與高度相同，稱為氣相總傳質單元高度，而

一個無因次的數，稱為總傳質單元數。令G/（K_Y·a）=H_OG；

=N_OG。

則 h=H_OG·N_OG

氣相總傳質單元高度和總傳質系數KY是相的。

因為 1/K_Y=1/k_Y+m/k_x

則有 G/（K_Y·a）=G/（k_Y·a）+G·m/（k_x·a）

由上式可見：總傳質單元高度與相應的體積傳質系數的倒數成正比，后者相當于傳質阻力，對于一定物質的吸收，若氣、液流動情況相同時，傳質單元高度取決于填料的性能，填料的性能好，則每個傳質單元的高度就小。同樣，當填料的類型和規格相同時，總傳質單元高度就取決于氣、液流動情況。例如K_Y·a大體上與G^0.8成正比，顯然G/（K_Y·a）就與G^0.8成正比。所以從整個吸收塔來看，即使G變化很大，K_Y·a變化也很大時，對傳質單元高度的影響是很小的，即填料一定時，其變化范圍不大。常用填料的H_OG值大都在0.5~1.5m之間。

關于總傳質單元數H_OG的物理意義可作如下分析，以氣相總傳質單元數

為例，積分符號中的分子dY為氣相濃度變化值，分母Y-Y_e為吸收推動力，故

使取決于吸收過程中濃度變化與推動力大小的一個數值，表示要達到一定吸收效果的難以程度。若吸收分離所要求的濃度變化愈大，平均推動力愈小，則氣相總傳質單元數就愈大，表示達到所要求的吸收效果較難。反之，則表示容易達到所要求的吸收效果。

令L/（K_X·a）=H_OL，稱為液相總傳質單元高度

，稱為液相總傳質單元數

則 h=H_OL·N_OL

關鍵詞：吸收塔

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