第四章有害气体的吸收净化-终版

第四章有害气体的吸收净化主要内容4.1概述4.2吸收的基本理论4.3吸收塔及相关计算4.4化学吸收和非等温吸收4.1概述吸收吸收设备、流程吸收剂吸收净化技术的分类--4--什么是吸收？吸收5洗气瓶6切洋葱7解吸8焦化厂洗氨塔

吸收的概念

利用适当液体吸收（溶解）气体混合物中的有关组分（有的还发生化学反应），以分离气体混合物的一种操作。气体吸收是混合气体中某些组分在气液相界面上溶解、在气相和液相内由浓度差推动的传质过程。吸收剂气体yx界面气相主体液相主体相界面气相扩散液相扩散yixi吸收质或溶质：混合气体中的溶解组分，以A表示。惰性气体(inertgas)或载体：不溶或难溶组分，以B表示。吸收剂：吸收操作中所用的溶剂，以S表示。吸收液：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂S和溶质A。吸收尾气：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体B和少量的溶质A。吸收塔混合尾气(A+B)

吸收液(A+S)

吸收剂(S)吸收尾气(B)吸收设备、流程1.吸收设备—塔设备2．吸收流程（3）吸收剂在吸收塔内再循环流程（4）吸收-解吸流程气体吸收的实例具有吸收剂再生功能的连续吸收流程--15--吸收剂溶解度对溶质组分有较大的溶解度选择性对溶质组分有良好的选择性挥发性应不易挥发粘性 粘度要低其它无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，具有化学稳定性，解吸再生比较方便等要求。1.对吸收剂的要求--16--2.常见的吸收剂（1）水（2）碱溶液--17--（3）其他吸收剂18吸收净化技术的分类低浓度吸收高浓度吸收4.2吸收的基本理论相组成的表示方法气液相平衡吸收传质机理吸收速率20相组成的表示方法1.质量分数和摩尔分数用G表示总质量，用GA、GB、GC、……分别表示该相所含组分A、B、C…的质量，则各组分的质量分数为：--21--用n表示一相含有的摩尔总数，用nA、nB、nC、……分别表示该相所含组分A、B、C…的摩尔数，则各组分的摩尔分数为：--22--习惯上，液相的摩尔分数用x表示，气相摩尔分数用y表示。对理想气体而言，气相中组分的摩尔分数的数值就等于它的体积分数值。气体组分的浓度有时又可用组分的分压表示。根据道尔顿分压定律：--23--2.质量浓度和摩尔浓度某单位体积所含组分的质量或摩尔数，即为质量浓度和摩尔浓度。用--24--3.比质量分数和比摩尔分数某组分的质量或摩尔数与此相中除此组分之外的质量或摩尔数之比。--25----26--已知氨水中氨的质量分数为25%，求氨的摩尔分数和比摩尔分数？EXAMPLE--27--实验测得在总压101.325kPa及温度20℃下，100g水中含氨1g时，液面上氨的平衡分压为800Pa。求气、液两相的组成（以摩尔浓度表示）。EXAMPLE28气液相平衡气体吸收过程实质上是溶质组分自气相通过相界面转移（迁移）到液相的过程。（1）气体吸收过程的推动力是什么？（2）若气液两相能充分完全的接触，则吸收过程的极限是什么？1.平衡分压在一定条件下，任何气体在某种溶剂中溶解达到平衡时，其在气相中的分压是一定的。2.吸收过程吸收过程进行的方向与极限取决于溶质（气体）在气液两相中的平衡关系。p表示在吸收过程中，气相中溶质的实际分压；p*表示平衡分压；

p＞p*时，溶质便由气相向液相转移，吸收

p＜p*时，溶质便由液相向气相转移，即吸

收的逆过程，称为解吸(或脱吸)。

p＝p*时，处于气液平衡状态3.溶解度气液达到平衡时，吸收剂吸收的气体量已达到最大限度时，每立方米吸收剂能吸收的极限气体量(即平衡状态下液相中吸收质浓度)。任何气体与液体接触后，都会产生溶解。容易溶解的称为易溶气体；不易溶解的称为难溶气体。易溶和难溶是相对同一种吸收剂而言。溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液相中的浓度的关系曲线。溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]1000500020406080100120pNH3/kPa50oC40oC30oC20oC10oC0oC120溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]250200020406080100pSO2/kPa1501005012050oC40oC30oC20oC10oC0oC难溶体系溶解度适中体系

易溶体系（1）不同气体的溶解度差异很大（2）对于稀溶液或极稀溶液，溶解度曲线近似为直线pA=723cApA=25.5cApA=0.36cApA=0.0136cA（3）加压、降温有利于吸收操作定义：用来描述稀溶液（或难溶气体）在一定温度下，当总压不高时，互成平衡的气液两相组成之间的关系。混合气体总压不高（P<5atm，气相可视作理想气体）稀溶液（可视作理想溶液，x<0.05）由于气液相组成可以采用不同的表示方法，故亨利定律有不同的表示形式。气相：pi，yi，Yi液相：ci，xi，Xi344.亨利定律（Henry’slaw）pi~xi关系pi~ci关系yi~xi关系Yi~Xi关系（1）基本式(p*~x)式中：p*—溶质在气相中的平衡分压，kPa；x—溶质在液相中的摩尔分数；E—亨利系数，kPa。亨利系数的值随物系的特性及温度而异；E值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；在同一溶剂中，难溶气体E值很大，易溶气体E值很小；物系一定，E值一般随温度的上升而增大；E的单位与气相分压的压强单位一致。y*：与该液相组成平衡的气相中溶质的摩尔分数；x：液相中溶质的摩尔分数；m：相平衡常数，无因次。（2）y*~x关系注意：对于一定的物系，相平衡常数m是温度及总压的函数。m值愈小表明该气体的溶解度愈大。温度降低、总压升高则m值变小，有利于吸收操作。在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比摩尔分数Y（或X）表示组成。由y*=mx可得以比摩尔分数表示的相平衡关系为当m趋近1或当X很小时（3）Y*~X关系CA

——溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3；H——溶解度系数；kmol/(m3kPa)；（4）p*~C关系注意：①H是温度的函数，T↑→H↓→溶解度↓②不同溶质H不同，易溶气体H大，难溶气体H小定律形式常数含义备注p*=ExE,亨利系数p*,稀溶液中溶质（被吸收组分）平衡分压，x为被吸收组分在液相中的摩尔分数对于一定物系，E是温度的函数，一般，温度上升，E增大，不利于气体吸收。同一溶剂中难溶气体E值大p*=C/HH,溶解度系数C为吸收质的摩尔浓度（kmol/m3

）H为溶解度系数，（kmol/(m3Pa)）,实验测定。H为温度的函数，随温度升高减小同一溶剂中难溶气体H值小E＝(1/H)*(den/M)den为溶液的密度，M是溶剂A的相对分子质量y*=mxm,相平衡常数m＝E/p,p为气相的总压一定物系，它是温度和压强的函数。同一溶剂中难溶气体m值大Y*=mXm同上稀溶液或难溶气体时适用亨利定律既可由液相组成计算气相组成，也可由气相组成计算液相组成。由液相组成求气相组成：由气相组成求液相组成：亨利定律适用条件：理想溶液或稀溶液（一般x<0.05）,总压<5atm。（5）亨利定律的应用平衡关系描述的是吸收过程中气液两相接触传质的极限状态，而实际上，由于在吸收塔中气液两相的接触时间有限，很难达到平衡状态。因此，根据气液两相实际组成与相应条件下平衡组成的比较，可以判断传质进行的方向确定传质推动力的大小指明传质过程所能达到的极限判断传质进行的方向设某瞬时，气相中溶质的实际组成为y，溶液中溶质的实际组成为x。若传质方向由气相到液相进行吸收过程若传质方向由液相到气相进行解吸过程结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生从气相到液相的传质，即吸收过程。yxoy*=f(x)Pyxy*x*释放溶质吸收溶质结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将发生从液相到气相的传质，即解吸过程。yxoy*=f(x)Qyxy*x*释放溶质吸收溶质结论：若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上，则体系从宏观上讲将不会发生相际间的传质，即系统处于平衡状态。yxoy*=f(x)Ryxy*x*确定传质的推动力以气相表示的传质推动力以液相表示的传质推动力传质的推动力示意图y*=mx指明传质进行的极限对于逆流吸收塔液相出口最大组成气相出口最低组成X2X1Y1Y21.氨-水的相平衡方程y*=0.94x。若让y=0.06的含氨混合气与x=0.1的氨水接触，则将发生

（吸收还是解吸）；2.若让y=0.1的含氨混合气与x=0.06的氨水接触，则将发生

（吸收还是解吸）。EXAMPLE3.某系统温度为10℃，总压101.325kPa，氧气在水中的亨利系数E为3.31×106kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？4.在总压101.325kPa，温度30℃的条件下,SO2摩尔分数为0.3的混合气体与SO2摩尔分数为0.01的水溶液相接触，亨利系数E=0.485×104kPa。问题：（1）判断SO2的传质方向；（2）其它条件不变，温度降到0℃，此时亨利系数E=0.167×104kPa，判断SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分数差及气相摩尔分数差表示的传质推动力。5.在P=1000kPa，T=25℃下，含CO2

y=0.06的空气与含CO2为0.1g/L的水溶液接触，亨利系数

E=1.66×105kPa。问题：（1）将发生吸收还是解吸？（2）如气体与水溶液逆流接触，空气中的CO2含量最低可能降到多少？

过程方向：

y>y*,x<x*

；吸收y<y*,x>x*

；解吸过程极限：x1max=x1*

=y1/my2min=y2*

=mx2

过程推动力：△y=y-y*

；△p=p-p*

；△x=x*

-x；△c=c*

-c。总结吸收传质机理1.传质过程在含有两个或两个以上组分的混合体系中，如果存在浓度梯度，某一组分（或某些组分）将有高浓度区向低浓度区移动的趋势，该移动过程称为传质过程。

（1）气相内传质（2）通过界面的传质（3）液相内传质吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程，可分为三个步骤：气相主体液相主体相界面溶解气相扩散液相扩散2.吸收过程由W.K.Lewis和W.G.Whitman在上世纪二十年代提出，是最早出现的吸收传质理论。（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩散方式通过气膜和液膜。（2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。

（3）在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。3.双膜理论气相主体液相主体相界面pi=ci/Hp12pi

ci

c气膜液膜分子扩散：一相内部有浓度差异的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。AB4.分子扩散与菲克定律

菲克定律扩散方向与浓度梯度方向相反JA：组分A的扩散速率，kmol/（m2·h）DAB：组分A在惰性气体B中的扩散系数，m2/hdCA/dZ：组分A的浓度梯度，kmol/m4单位时间通过单位面积扩散传递的物质量与浓度梯度成正比

，单位：kmol/(m2.s)。（1）吸收质A通过气膜的稳定扩散假设吸收质A组分通过惰性气体B的扩散是不随时间变化的稳定扩散，其扩散速率即单位时间通过单位传质面积的物质量为：扩散方向与浓度梯度方向相反NA：组分A的扩散速率，kmol/（m2·h）DAB：组分A在惰性气体B中的扩散系数，m2/hdCA/dZ：组分A的浓度梯度，kmol/m4扩散系数D表示物质在介质中的扩散能力，其值主要与扩散物质和介质的种类、温度、压力有关，而与气体的浓度关系不大。组分A在相对静止的惰性气体中的扩散速率方程式为：pt：总压，101kPaR：气体常数，8314.7m3·Pa/(kmol·K)T：开尔文温度，KZG：气膜厚度，即扩散距离，m

pA、pAi：A组分在气相主体中、相界面的分压，Pa63pBm：组分B在相界面处的分压与气相中分压的对数平均值，Papt/pBm：漂流因数，反映总体流动的相对大小，即在扩散方向上的有总体流动而使组分A扩散速率提高的程度。当吸收质浓度很低时，pBm≈pt，则（2）吸收质A通过液膜的稳定扩散液体中分子扩散的速率是按吸收质A通过相对静止溶剂C的扩散速率计算的，即：NA：组分A的扩散速率，kmol/（m2·h）DAC：组分A在溶剂C中的扩散系数，m2/hdCA/dZ：组分A的浓度梯度，kmol/m4整理后可得出：ZL：液膜厚度，即扩散距离，m

Ct：液相中溶质A和溶剂C的总摩尔浓度，kmol/m3CCm：吸收剂C在相界面处和液相主体中两处浓度的对数平均值，kmol/m3CAi

、

CA

：A组分在相界面和液相主体中的摩尔浓度，kmol/m3Ct/CCm：漂流因数，反映总体流动的相对大小，即在扩散方向上的有总体流动而使组分A扩散速率提高的程度。当吸收质浓度很低时，CCm≈Ct，则（3）扩散系数的求取气体组分在气体中扩散的扩散系数DAB比气体组分在液相中的扩散系数DAC大得多。如果已知在标准状态下的扩散系数为D0，则可按下式计算出温度为T、压强为p时的扩散系数D值。69吸收速率1.概念吸收速率：吸收过程中,单位时间通过单位相际传质面积所传递的物质量。吸收速率方程式:表达吸收速率及其影响因素的数学表达式。

速率=推动力/阻力702.吸收速率方程式（1）组分A通过气膜的吸收速率方程式或中令或则kG——气相吸收分系数，kmol/(m2·h·Pa)，倒数1/kG即为吸收质A通过气膜的阻力。kG—推动力为分压差的气相传质系数，kmol/(hm2kPa)ky—推动力为摩尔分数差的气相传质系数，kmol/(hm2)kY—推动力为比摩尔分数差的气相传质系数，kmol/(hm2)p、y、Y—溶质A在气相主体的分压(kPa)、摩尔分数和比摩尔分数pi

、yi、Yi—溶质A在界面气相侧的分压(kPa)、摩尔分数和比摩尔分数气相传质速率方程常用的表达形式有3种：G不同单位的传质系数数值不同，但可根据组成表示法的相互关系进行换算。例如：根据p=pty，有对y

值较小的低浓度吸收：则再如：73（2）组分A通过液膜的吸收速率方程式或中令或则kL——液相吸收分系数，m/h，倒数1/kL即为吸收质A通过液膜的阻力。液相传质速率方程常用的表达形式也有3种：kL—

推动力为摩尔浓度差的液相传质系数，m/h；kx—

推动力为摩尔分数差的液相传质系数，kmol/(hm2)；kX—

推动力为比摩尔分数差的液相传质系数，kmol/(hm2)；c、x、X—

溶质A在液相主体的摩尔浓度、摩尔分数和比摩尔分数；ci、xi、Xi—

溶质A在界面液相侧的摩尔浓度、摩尔分数和比摩尔分数同样，根据各种表示法的相互关系可推得式中ct为液相的总摩尔浓度。液相浓度很低时：气相主体液相主体相界面pi=ci/Hp12pi

ci

c气膜液膜（3）吸收总系数和分系数的关系77总吸收传质速率=气相吸收传质速率=液相吸收传质速率

在吸收操作中，气液两相的平衡关系服从亨利定律：因此在两相主体在两相界面78上式可改写为：KG——以气相组成(pA-pA*)表示吸收过程总推动力的气相传质总系数，kmol/(m2·h·Pa)，倒数1/KG即为吸收传质过程的总阻力。同理可推导出：Ky——以气相组成(y-y*)表示吸收过程总推动力的气相传质总系数，kmol/(m2·h)80同理可得：KL——以液相组成(CA*-CA)表示吸收过程总推动力的液相传质总系数，m/h，倒数1/KL即为吸收传质过程的总阻力。同理可推导出：Kx——以液相组成(x*-x)表示吸收过程总推动力的气相传质总系数，kmol/(m2·h)进而可推导出：吸收传质速率方程的常见形式吸收传质速率方程

总传质系数

相内或同基准的传质系数换算

相际或不同基准传质系数换算

已知某填料塔中气相吸收分系数kG=2.67×10-6kmol/(m2·h·Pa)，液相吸收分系数kL=0.42m/h。试计算气相和液相传质总系数。已知平衡关系y=102x，吸收剂是水，塔内总压为104800Pa。EXAMPLE吸收塔吸收塔的计算总述物料衡算与操作线方程吸收剂的用量填料塔的液泛速度和直径填料层高度的计算填料层压降的计算4.3吸收塔及相关计算1.吸收塔基本要求吸收塔（1）结构填料塔是气液互成逆流的连续微分接触式塔型。在塔体内充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方为填料压板及液体分布装置。气液两相间的传质通常是在填料表面的液体与气体间的相界面上进行的。液体分布器气体出口液体入口塔壳填料液体再分布器支承栅板气体入口液体出口填料塔2.吸收塔种类（2）填料

对填料的基本要求：要有较大的比表面积单位体积填料层所具有的表面积称为填料的比表面积，用σ表示，单位为m2／m3。还要求填料有良好的润湿性及有利于液体均匀分布的形状。要求有较高的空隙率

单位体积填料所具有的空隙体积称为填料的空隙率，用ε表示，单位为m3／m3。一般说填料的空隙率多在0.45～0.95范围内，当ε较高时，气、液通过能力大且气流阻力小，操作弹性范围较宽。经济、实用及可靠要求填料单位体积的质量轻、造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机构强度、对于气液两相介质都具有良好的化学稳定性。填料类型实体填料包括环形填料(如拉西环、鲍尔环和阶梯环)，鞍型填料(如弧鞍、矩鞍)，栅板填料以及波纹填料等以及由陶瓷、金属、塑料等材质制成的填料。网体填料主要是由金属丝网制成的填料，如鞍形网、θ网、波纹网等。（1）结构

板式塔是在塔体内设置一层层的板作为气液接触元件。主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。

１－塔壳体；２－塔板；３－溢流堰；４－受液盘；５－降液管板式塔（2）塔板类型塔板上的气液接触元件气液接触元件是使气体通过塔板时将其均匀分散在液层中进行传质的气体分布装置。它可采用塔板上开筛孔(如筛板塔)，或在塔板上开大孔再在孔上覆以具有多种结构特点的元件的方式(如泡罩塔、浮阀塔等)。塔板分类塔板可分为有降液管式塔板（也称溢流式塔板或错流式塔板）及无降液管式塔板（也称穿流式塔板或逆流式塔板）两类.在工业生产中，以有降液管式塔板应用最为广泛.泡罩塔板工业上应用最早的塔板，主要由升气管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部，有80、100、150mm三种尺寸。泡罩的下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。优点是操作弹性较大，塔板不易堵塞；缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。常见塔板介绍筛孔塔板（简称筛板）塔板上开有许多均匀的小孔，孔径一般为3～8mm。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高；缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点，应用广泛。浮阀的类型很多，国内常用的有F1型、V-4型及T型等。优点是结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率较高；缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结，在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。喷射型塔板舌型塔板舌型塔板在塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液体流出口一侧张开。舌片与板面成一定的角度，有18°、20°、25°三种（一般为20°），舌片尺寸有50×50mm和25×25mm两种。舌孔按正三角形排列，塔板的液体流出口一侧不设溢流堰，只保留降液管，降液管截面积要比一般塔板设计得大些。优点是生产能力大，塔板压降低，传质效率较高；缺点是操作弹性较小，气体喷射作用易使降液管中的液体夹带气泡流到下层塔板，从而降低塔板效率。浮舌塔板与舌型塔板相比，浮舌塔板的结构特点是其舌片可上下浮动。浮舌塔板兼有浮阀塔板和固定舌型塔板的特点，具有处理能力大、压降低、操作弹性大等优点。设计型计算按给定的生产任务和工艺条件来设计满足任务要求的单元设备。操作型计算根据已知的设备参数和工艺条件来求算所能完成的任务。吸收塔的计算总述物料衡算与操作线方程吸收剂的用量计算塔径计算填料层高度的计算填料层压降的计算填料塔设计计算的主要内容以逆流操作的填料塔为例：下标“1”代表塔内填料层下底截面，下标“2”代表填料层上顶截面。V：惰性气体B的摩尔流率kmol/s；L：吸收剂S的摩尔流率kmol/s；Y：溶质A在气相中的比摩尔分数；

X：溶质A在液相中的比摩尔分数。目的：计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量L或吸收剂出口浓度X1。V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X物料衡算与操作线方程对稳定吸收过程，单位时间内气相在塔内被吸收的溶质A

的量必须等于液相吸收的量。全塔物料衡算为：V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X若GA为吸收塔的传质负荷，即气体通过填料塔时，单位时间内溶质被吸收剂吸收的量kmol/s，则进塔气量V和组成Y1是吸收任务规定的，进塔吸收剂温度和组成X2一般由工艺条件所确定，出塔气体组成Y2则由任务给定的吸收率求出V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质A的物料衡算，则上两式均称为吸收操作线方程，L/V称为吸收塔操作的液气比。若取填料层任一截面与塔的塔底端面之间的填料层进行物料衡算则V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,XV,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X当L/V一定，操作线方程在Y-X图上为以液气比L/V为斜率，过塔进、出口的气、液两相组成点(Y1，X1)和(Y2，X2)的直线，称为吸收操作线。线上任一点的坐标(Y，X)代表了塔内该截面上气、液两相的组成。操作线上任一点P与平衡线间的垂直距离(Y-Y*)为塔内该截面上以气相为基准的吸收传质推动力；与平衡线的水平距离(X*-X)为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。两线间垂直距离（Y-Y*）或水平距离（X*-X）的变化显示了吸收过程推动力沿塔高的变化规律。YX0Y*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*PY-Y*X*-X可知吸收剂出塔浓度X1与吸收剂用量L是相互制约的。选取的L/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；但吸收剂用量，吸收剂出塔浓度X1

，循环和再生费用。若L/V

，吸收剂出塔浓度X1

，塔内传质推动力，完成相同任务所需塔高，设备费用。吸收剂的用量当L/V下降到某一值时，操作线将与平衡线相交或者相切，此时对应的L/V称为最小液气比，用(L/V)min表示，而对应的X1则用X1,max表示。YX0Y*=f(X)AY1X1X2Y2BL/VY-Y*A’X1’(L/V)’X1,max(L/V)minC实际液气比应在大于最小液气比的基础上，兼顾设备费用和操作费用两方面因素，按总费用最低的原则来选取。根据生产实践经验，一般取注意：在实际应用中，还必须使填料表面能被液体充分润湿以保证两相均匀分散并有足够的传质面积，因此吸收剂用量L值还应不小于所选填料的最小润湿率，即单位塔截面上、单位时间内的液体流量不得小于某一最低允许值。

有一填料塔，用20℃的水从空气和氨气混合气中吸收氨，氨浓度为6%（体积百分比）。气体入口流量为1400m3/h（0℃），经吸收后，98%的氨被吸收。设进塔水中不含氨，平衡关系服从亨利定律Y=1.68X。求（1）最小用水量；（2）实际用水量（L=1.38Lmin）；（3）氨水的最大浓度。EXAMPLE118填料塔的液泛速度和直径气、液两相速度较低时两相接触面<填料的几何表面积气、液两相速度增加两相接触面≈填料的几何表面积气、液两相速度继续增加两相的接触发展到填料的空隙间，乳化状态119当沿填料层的全部高度都达到乳化状态后，再增加塔的负荷，填料层的上方就会出现液体的积累，液层很快增高，充满填料层后，被气体带出塔外。填料塔的液泛现象泛点开始出现液泛现象的点称为泛点。液泛速度泛点的气体速度。120液泛速度与物系的物性、填料的特性、排列方式、气液负荷的大小等因素有关。121uf：液泛速度，m/sψ

：液体密度校正因子，水的密度与液体密度之比，无因次；Φ：填料因子，1/m；ρV、ρL

：气体和液体的密度，kg/m3；μL：液体粘度，mPa·s；g：重力加速度，9.81m/s2；GV，GL：气体和液体的质量流速，kg/m2·s122122实际操作气速填料塔内的实际操作气速。u=0.6~0.8uf塔径某厂用水吸收含SO2的烟气，每小时需处理混合气1000m3，实际用水量为24600kg/h，塔内用50mm×50mm×4.5mm的瓷制拉西环乱堆，在20℃、101kPa下进行操作，试计算其液泛速度及塔径。若以同规格的瓷制鲍尔环代替，试求其塔径。已知操作条件下ρG=1.335kg/m3，ρL=1000kg/m3。EXAMPLE124填料层高度的计算填料塔高度填料层高度填料段之间的空间高度（800mm）塔顶空间高度（1000mm）塔底空间高度（1500mm）若dZ微元段内传质速率为NA，填料提供的传质面积为dA=adZ，则通过传质面积dF溶质A

的传递量为对高度为dZ的微分段作物料衡算可得溶质A在单位时间内由气相转入液相的量：V,Y2V,Y1L,X1L,X2YXZY+dYdZX+dX：塔的截面积，m2；Z：填料层高度，m；a：填料的比表面积为，m2/m3。此传质量也就是在dZ段内溶质A由气相转入液相的量。将NA以比摩尔分数表示的总的传质速率方程代入，则有：对上两式沿塔高积分得整理可得：对气相总传质系数和推动力：HOG——气相总传质单元高度，m；NOG——气相总传质单元数，无因次。若令则HOL——液相总传质单元高度，m；NOL——液相总传质单元数，无因次。对液相总传质系数和推动力：若令则传质单元数的计算图解积分法倍克图解法吸收因子法对数平均推动力法图解积分法由定义直接图解积分求取（1）绘图，求若干个（Y-Y*)值YX0Y*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*PY-Y*（2）计算相应的1/(Y-Y*)值（3）以Y为横坐标，1/(Y-Y*)为纵坐标，绘图（4）曲线所包围的面积，即为NOG1/(Y-Y*)Y倍克图解法操作线方程可写为相平衡方程则吸收因子法令S=(mV)/L，即解吸因子则令A=L/(mV)，即吸收因子则为了计算方便，将此式绘制成