吸收过程影响因素的解析

继 续 腰 7 剂的优点 ，从而简化了工艺设备，并且固定床 氢化， 反应速度特侠，没有选择性 ，也没有反 式钎生成，生 产的人造奶 油和起酥油的生理性质和营养性 质更有 益于健康．Mukl~ ~发明了小球状催化剂的固定 床反应器，参见文献闻． 4 氢化的意义 氢化技术从 简单 的技术发展成多工艺多 用途 的 先进技术 ，氢化工艺被广泛用于肥皂 用油．工 业用油 及食用油脂工业 中，即将藏态 油氢 化成 固态脂 或塑 性脂，将软脂转变成硬脂．通过氢化提高油脂 的抗 氧 化稳定性及改善食 用风 味．在 当代 油脂工 业中。油 脂氢化是规模最大的 化学反应工程 ，大规 模采用氢 产的发展 与生活 的改善。广大科技工作 者的进一步 努力。必将促进氢化技术产生新 的飞跃． _眭甜奉文得 到 是 田 A(3CS油 化 学协 台主席 兄 C Ha．V．ert先生的指导和帮助．特此_眭甜! 参 考 文 献 1 Rob廿t C m盛 +，H灿 e【lat n， a tool， not an Epi A(3CS Conte~ 2 Alton Bailey,Ind~trla]Otis and Fats Prod~ A Wi】ey — In 目】ce Public．ation 3 日车 捧发袖株式舍祉。邪州综合童品厂技术文件 4 Netl~"land, 璐haw 0 l时 B 。NYSEL DM 一 Test R ulb 0n Soybean OJ】 5 V．M i d al，U S．Pat~xt 1950,2 520 423 6 K D Mukhcrj~ d a1．JA(3CS 1975； 282～ 猫 吸 收 过 程 影 响 因 素 的 解 析 n 】ENCE FACT0R A雎 oRP兀0N PRoa SS 1 I f一 1 【吸收过程是一个 重要 的化工 单元操作．它受 到 多种 因幂的综合影 响．在分 析这类 回题 对，往往 局 限于对单一 因幂的考 虑，结果得到错 误结论 ．蜘如 在分 析气 体 通 量 对 吸 收 率 影 响 时，从 n u 考虑，只注意到 6加大，而 K 变化常被忽略．另 外，对 吸收的极限往往只注意到相平衡的限制，而对 设备提供 的传质单元 敖是有 限的遘一点，却没考虑 到 ．实际工程中，吸收过程要受到 钎料 平衡关系 的 影 响，相平衡美系的限捌．设备条件 的约束，由多种 《化学工程师》 1／1994(总第 粥期 ) Q ， 王 儇 国 、 — — — — — — 一 因幂共同决定吸收设备 的能力和极限．本文设 计 如 下讨论题 以加深对吸收过程实质的理解和认识． 问题 ：某焦化厂用洗油吸收含苯煤气 中的荤。 已知含荤煤 气^ D浓度 yl=吡∞。溶剂 人 D浓度 = 0,004,煤气 出塔含 苯 —O．001，L／V=O卫 吸收 塔 内平衡 关系 P=O．11置 吸收塔 底部 出来 的富荤 洗油在解 吸塔中与过热水燕 汽逆渡接触．解暇后 浓 度又 变为 0．004． 解 吸 塔 (V／L)=O．33。 平 衡 关 系 r =3 64X其中吸收塔为气膜控制过程，解 吸塔为菠 膜控制过程． 27 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 圈 l 求： (1)吸收塔和解吸塔的侍 质单元数； (2)试分析用加大 ( 方法，能否使吸收后气 体残余浓度为 o．oo09，0．00044和 0D47是否有 其它 措施? (3)若采用硪小 墨 的方 法，试分析 音适的工艺 条件 ． 解：如 图 1所示 ．(1)根据所 给条件，很窖易求 出传质单元数，此时，为了加探对侍质单元数求取方 法的认识 ，应对平均 推动力 法，解 析法 图解积分 法 和简单图解法的适用情 况进行 比较，从 而提高分 析 计算能力，能够对不同的平街线．操作 线形状，选取 台适的计算方法．同时强调影 响传质单元数 的决定 因素．一方面是液气 比和相平街 关系所确定 的侍 质 推动力：另一方面是嗄收率所确定的分离任务的大小． 此倒 中针对操作线 和平 衡线都为 直线情 况，选 用解析法准确成立．‰ ，Ⅳ。L都可以作为衡量标 准，到底 选哪一个合适昵?对于吸收塔是气瑛 控制 过程．解吸塔为液膜 控制过程 ，为了后边计算方 便， 所 以前者计算 ，后 者求 ． 吸收塔 ： =0．025，儿 0．001． 0．004．(L／P) = 0．2， =0．II- 0．55 南 圳一警) yt--rex2 Tmy】 6 69 L (I) 解 吸塔： + _0-1 24I ． 0' 0．004 一o-3636． L =0 ．8325 =T KI一 ) 三 }+棚=10．72 此时，可以进一步 推导 Ⅳ ，-v 关系 由塔高 z H N。c H ’N 。H i。H。 L 从式 I 古+嚣 。) 古 古 +击 可得 ： q风 孚 半 剐 Not． 华 Ⅳ0 在量初培定的吸收率基础上，试 图进一步降低 嗄 收塔出13处爆气 中所古苯的浓度 ，可以采 取许 多措 麓．此时以从 浅^探为原则，可 以先定性 地进 行分 析判断． 其它条件不变，只是加大(寺)，从而提高 传质推动力时，可以使 北下降，但要受到一定塔高所 提供的传质 单元数 的限{}I，也要受到相平衡关 系的 制约． 从相平衡关系看 ： =0．C04，儿伸 =m 0．00044 所以， =0-0。04是绝对选不到的． 同时，使 且达 到 平衡的条件是一定操作 液气 比下，当气 液两相接 触 时同 卜+∞ 时．即塔高Z一 ∞时，才能够使 一 +-． 从传质角度分析·(蚩)一∞时·意谓塔径D — oo．从钧辩 平衡， 一 侍质数 量 』 =K (y—r ，=m 是一个常数，可由式 z i L．．nY' 一 - ， Y~ 试差得到 比较上边两种方法 得到 的 较大 者，就 是瞧够 选 到的 ) 1． _¨] 以降低 墨 的方 法加大传 质推动力，它同样 受 到设备条件 的服{}I．同时，五藏小 ，使脱 吸塔的负 荷加大．必然要加大过热蒸 汽用量．随之操作 费用及 吸收塔 中气体流速(认为塔径不变)都要变大． 坳 降低暇收操作的温度使 相平衡 关系改 变，从 而加大传质推动力．导致 』 变大，可以使 减小． 但此时需要增加玲却设备和 冷却介质的 费用，会使 蔬程相对复杂． Iv】通过加压的方法，提高传质推动力，使设备所 提供的 '，导致 n ．需加压设备和相应的操 作费用，而且加压系绽 的控 制与雏惨在实 际工程中 相对复杂一些 ． 通过以上的分析，结合本 问题 属工程 改造 的实 《化学工程师》 1／1~94(总第 38期 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 际慵况，要充分利用原设备．尽 减少或不增加新 设 备的要求 ．综合技术上的可行性和 经济上的合理性 两方面的因素，选择降低洗油入 口赦度 五 的办 法满 足 y2=O．(X)04的工艺要求比较合理．以上的分 析，可 以使 我们从理论 出发，加强实 际概念，提 高根 据工 程实际需要，选择合理方案舶能力．促进工程I甍盘的建立． (3)使 减小，满足 =O．0004的要求，怎样确 定新的工艺参数呢? 0 当塔高不变时，假定吸收塔所 提供的传 质单 元敦不改变．此时分析 2减小时 n变化的极限． 减 小 为 =O， z．1 V=0．2不 变， m=O．¨ 。 = 0,025，对于吸收塔气糜 控 制过 程．Kma~,Kra 不变时，f w为定值．所以 k =6 69不会改变，将上 述备值代入 (1)式，可褥 ， ) =O．G0057．比要 求 值 高．为使 =0000毛需 将 L 加大 ，以提高传 质 推 动 力． 仍 取 =q 代 人 (1)式，试 差 樗 (￡／竹 0 23． 以上计算说明，仅降低 是不能满足要求的，目 为受到吸收塔所提供的传 质单元敫 Ⅳ。 限制．即设 备条件的制约，必颓 同时加 大 液气 比．才能 满 足需 要．同时，和母一个入 口 相对应 ，一定分离要求和 给定传质单元数下 (即塔高给定)。存存一个最小 的 液气比． i0 为 了说明 Ⅳ*、H*的综合影响，可以提 以下 问题． 采用新型高教填料，可以降低传质单元高度，现 在更换一种填料， 64=1．57Kr6 问此时在 =O， L／g=0．2时．可否使Y2=O 00017 鲁 镶 -惫 =0．6369；G／K G K H口cN ％=H。。。N。。 @ Ⅳw。．{ ‘Ⅳ。G=1．57NoG=10．5 f"O 代入 (1)式 ．可得 00001，恰 好满足要求 ，出 此可见 ，山于新型填辩的传质性能好，使传质单元高 度大为下降，同样的塔高下 可以提 供更多传 质 元 数，使分离教果大为改观． 用高技 填料在 实际工程 中是 强化侍 质的有力手最． 田 针对本例情况，选取 =0．001。此时要达到 一 00004，if'g~ O相同．可得吸收塔 (L／I／) =O．267 而 (LIV~ ： 马孚 -【_拼．L'=1．335L． ( n2 ⋯～ ～ 吸收塔 中暂料平衡： 瓦y,-y~ _0-㈣ 桃 学工程师》111994【总第38期) 0,0931； 2= 1=O．OOl 解吸塔作为裹膜控制过程，认为 K ≈k 4 选 取关联式 k，oc．R ，即zq．。c Lo 告=等警 =昔·等=c苦x争 H“ 阻 口 ^ = ({ =I_10 丧。 = 745 代入 (2)式，试差可得，(L／V) 2 318 V 0．4314L 0 5759Lo从(} )=033，vo=o 33 g'l(VlVo)=1,745，蒸汽昭量增加74．5％．y~'=02135 将 以上变化在 —Y图上表示(见图 2)． 一 0 t x 0 原操柞姥 @ 改变以后的操作线 @ ( P’咄 0 0 (L,I =0．2时， =0得到 ( 咄 闰 2 从图 2中可 以看到，① @ 相 比较 ．操作线 的斜 率 发生变化，@ 线所 表示 Yl< 但 ， >( ： @ 线 比① 线距平衡线 =mx的距 离加大，从 而提 供了更大的传质推动力，但① 圆 线的传 质 元数是 相 同的．① ① 线 的传 质 单 元 数 相 同； @ 线 的 (L,m3 3>(L ，但(Nw =(Ⅳ。G ． 通过以上讨论可 以出吸收过程的几 个有 益 的结 咆· (1)吸收过程受多种因素综合影响，因此在考虑 问题 时要抓住它们的联系．全面分析问题： (2J对于一个 工程 问题 ，可以 问时有 多种方案 进行选择，此时要综合技术 和 经济两个方 面因紊考 虑，选择合理方案 ； (3)吸收过程的极限受到相平衡、物料平衡和设 备条件三个方面 因素的制约，它们共同作用，教果 最 差 的那个因素决定最大的 吸收卑： (4)吸收过程中的 Ⅳ。 ．风 足两千非常有用 的参数 ，它包吉了相平衡、物料平衡和设备情况等多方 面的作用．它是联结吸收过程各个参数的纽带和桥粱 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com