吸收(或解析)塔的计算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 吸收,(,或解析,),塔的计算,吸收与解吸的不同点：推动力和传质方向相反。,根据给定的吸收任务,(,处理气量及其初终浓度,),，选定吸收剂后，工艺计算的主要项目有：,吸收剂的用量及吸收液的浓度,填料塔的填料层高度或板式塔的塔板数,塔直径，可由处理气量及塔的操作气速决定。,一,、物料衡算,全塔物料衡算,L,b,x,b,G,b,y,b,G,a,y,a,L,a,x,a,G,b,、,G,a,气体入塔、出塔流率，,kmol/(m,2,.s),L,a,、,L,b,液体入塔、出塔流率，,kmol/(m,2,.s),G,B,气体中惰性组分,B,的流率，,kmol/(m,2,.s),G,、,L,随塔高而变,L,S,液体中纯溶剂,S,的流率，,kmol/(m,2,.s),2,、操作线方程,G,y,L,x,如用,Y,、,X,浓度表示，则操作线方程为：,对塔顶到任一截面作物料衡算：,吸收操作中，,G,、,L,随,塔高变化，而,G,B,、,L,S,则不随塔高变化。,Y,X,之间的关系为一线性关系，而,yx,之间的关系不为线性关系。,L,b,x,b,G,b,y,b,G,a,y,a,L,a,x,a,逆流操作的塔,由前式知，如,用,y,、,x,浓度表示，操作线方程为：,操作线上任意一点代表塔内某一截面上的气、液相组成的大小。,或对塔底到任一截面作物料衡算：,操作线方程的图示,当低,浓度吸收（进气浓度低于,5,10,）时，,L,、,G,随塔高的变化较小，可认为近似不变。则以,y,、,x,表示的操作线也可认为是一条直线。,（塔底）,（塔顶）,（塔底）,（塔顶）,并流吸收塔的操作,L,x,b,G,y,b,G,y,a,L,x,a,并流操作的塔,并流操作的操作线方程,并流操作的操作线,从塔顶到任一截面作物料衡算：,（塔顶）,（塔底）,3.,吸收剂用量的确定与最小液气比,最小液气比,低浓度吸收时的最小液气比,最小液气比,最小液气比,实际选：,1.21.5,倍,二、填料层高度的计算,(,低浓度气体吸收,),低浓度气体吸收的特点：,G,、,L(G,B,、,L,S,),不随塔高变化,吸收过程为等温,传质系数为常数,吸收过程基本方程式,L,x,b,G,y,b,G,y,a,L,x,a,逆流操作的塔,h,0,h,dh,y,y+dy,x,x+dx,对,高度,dh,微元段：,a,单位体积填料层的有效传质面积，,m,2,/m,3,adh,-,单位体积填料层提供的有效传质体积,G,、,L,气体、液体的摩尔流率，,kmol/m,2,.s,N,A,组分,A,的传质速率，,kmol/m,2,.s,K,y,a,气,相总体积吸收系数，,kmol/m,3,.s,K,x,a,液相总体积吸收系数，,kmol/m,3,.s,以气相或液相为推动力表示：,同样可推出液相,:,2,、传质单元数与传质单元高度,(1),传质单元数,N,OG,仅与气体的进出口浓度、相平衡关系有关，与塔的结构、操作条件,(G,、,L),无关，反映分离任务的难易程度。,(2),传质单元高度,H,OG,与操作条件,G,、,L,、,物系的性质、填料几何特性有关，反映吸收设备性能的高低。其值由实验确定，一般为,0.151.5,米。,H,OG,的物理意义,：,y,b,-y,a,=(y-y*),m,y,b,-y,a,=(y-y*),m,总结,填料层高度,传质单元高度,传质单元数,使用场合,溶解度大或中等的体系,溶解度小或中等的体系,相平衡关系为非线性的体系,3,、传质单元数的计算方法,(1),对数平均推动力法,a,b,(2),脱吸因数,(S=,mG,/L),法：,讨论：,平衡线为直线,:y*=,mx+b,三、吸收塔的设计型计算,1,、计算公式：,吸收过程的基本方程式：,2,、设计型问题的命题,设计要求：为达到指定分离要求,所需的塔高及吸收剂用量的确定。,设计条件：已知,G,、,y,b,、,分离要求,或,y,a,、,相平衡关系,3,、设计条件的选择,最高浓度：,x,amax,=x,*,y,a,=0,h,0,(,1),流向：逆流的推动力较大,(,2),吸收剂进口浓度,吸收剂进口浓度的上限,（,3,）吸收剂用量的确定：,四、吸收塔的操作型计算,操作型问题的命题,第一类：已知塔高,h,0,、,L,、,G,、,x,a,、,y,b,，,相平衡关系,K,y,a,、,K,x,a,，,求：气液的出口浓度,y,a,、,x,b,。,第二类：已知,h,0,、,G,、,y,a,、,y,b,，,相平衡关系，,K,y,a,、,K,x,a,，,求：吸收剂用量,L,及其出口浓度,x,b,。,(2),计算方法：仍利用物料衡算式、相平衡关系、吸收过程的基本方程，但往往这些方程是非线性的，有时需试差。,五、解 吸,1,、解,吸的,方法：,a.,通入惰性气体气提，即降低,y,b.,加热使液体升温提高气液平衡常数,m,c.,降低系统的压力提高气液平衡常数,m,2,、解吸塔高的计算,:,方法与吸收塔相似，只是推动力与吸收时相反,式中：,y,1,解吸气入塔浓度,3,、,解吸塔的最小气液比,吸收,解吸,（塔顶）,（塔底）,六、吸收塔的理论塔板数,板式塔与填料塔的区别在于气液两相的接触是在塔板上进行的，故组成沿塔高是阶跃式而不是连续变化的。,理论板：气液两相在塔板上充分接触，传质、传热达平衡。,图解法求理论板数,P,1,P,2,解析法求理论板数,平衡线方程：,y=,mx,操作线方程：,y=,y,a,+L/G(x-x,a,),由,第一板下的截面到塔顶作物料衡算,：,由第二板下的截面到塔顶作物料衡算：,理论塔板数为：,理论塔板数与气相总传质单元数的关系为：,