10第三章第五节移动床吸附过程的计算.doc

1 第五节移动床吸附过程的计算在移动床吸附器的吸附操作中,吸附剂固体和气体混合物均以恒定速度连续流动,它们在床层任一截面上的浓度都在不断地变化,和气液在吸收塔内的吸收相类似。移动床吸附过程的计算主要是吸附器直径、吸附段高度和吸附剂用量的计算。我们可以仿照吸收塔的计算来处理问题,同时由于我们所进行的是低浓度气态污染物的吸附处理,可以按照等温过程对待。为了简化计算,只讨论一个组分的吸附过程。一、移动床吸附器直径的计算移动床吸附器主体一般为园柱形设备,和吸收塔计算塔径的公式相同: ( 3-53 ) 式中 D——设备直径, m; V——混合气体流量, m 3/h; u——空塔气速, m/s 。与吸收计算一样,在吸附设计中,一般来说混合气体流量是已知的,计算塔径的关键是确定空塔气速 u 。一般移动床中的空塔气速都低于临界流化气速。球形颗粒的移动吸附床临界流化气速可由下式求得: ( 3-54 ) 式中 u mf——临界流化气速, m/s ; μ V——气体粘度, Pa·s; ρ V——气体密度, kg/m 3; d p——固体颗粒平均直径, m; R emf——临界流化速度时的雷诺准数,由下式求得: 式中 A T——阿基米德准数,由下式求取: 式中ρ s——吸附剂颗粒密度, kg/m 3。若吸附剂是由不同大小的颗粒组成,则其平均直径应按下式计算: 式中 x i——颗粒各筛分的质量分率, %; d pi——颗粒各筛分的平均直径, m; u VD? 4?vp V emf mfd Ru??? .51400 T T emfA AR??)( 2 3vsv vpTgdA????????? ni pi i pd x d 11 2 d 1、d 2——上下筛目尺寸, m。计算出临界流化气速后,再乘以 ~ ,即为空塔气速 u,再代入( 3-35 ) 式,求出塔径 D。二、移动床吸附器吸附剂用量的计算(一)物料衡算与操作线方程与吸收操作相类似,只是以固体吸附剂代替液体吸收剂。仿照处理气液吸收塔内的情况,也是取塔的任一截面分别对塔顶和塔底作物料衡算,见图 3-17 a。可得操作线方程: ( 3-58 ) 或( 3-59 ) 式中 Gs——通过吸附剂床层的惰性气体量, kg/(m 2· s); Ls——通过吸附剂床层纯吸附剂流量, kg/(m 2· s); y 1 、y 2——进、出口气体中污染物浓度; x 1 、x 2——出、进口吸附剂中污染物浓度。(3-58) 、(3-59) 式即为吸附操作线方程。在稳定操作条件下,G s 、L S是定值, 而二个操作线方程是表示的通过 D点( x 2 、y 2 )和 E 点( x 1 、y 1 )的直线,如图 3-17 ( b), DE 线称为移动床吸附器逆流连续吸附的操作线。操作线上的任何一点,都代表着吸附床内任一截面上的气固中污染物的状况。(二)吸附剂用量的计算与吸收操作一样,操作线 DE 的斜率 Ls/Gs 称作“固气比”,它反映了处理单位气体量所需要的吸附剂的量。对于一定的吸附任务, Gs 都是一定的,这时希望用最少的吸附剂来完成吸附任务。若吸附剂量 Ls 减小,则操作线的斜率 Ls/Gs 就会变小,当达到 E 点与平衡线上 E * 点重合,则 Ls/Gs 达到最小, 称最小固气比( Ls/Gs ) min , 最