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1、第6章吸收空气＋氨水空气氨水化工单元设备的计算分类：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。吸收塔的设计型计算是按给定的生产任务及条件（已知待分离气体的处理量与组成，以及要达到的分离要求），设计出能完成此分离任务所需的吸收剂用量和吸收塔尺寸。吸收塔的计算在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨论结合填料塔进行。吸收塔的
2、计算吸收塔的计算填料层有两个特点：一是空隙体积所占比例相当大，便于气体在其内部迂回曲折通过并提高湍动程度；二是单位体积内有很大的固体表面积。液体沿固体壁面呈膜状流下，因而填料塔内的气液接触面比空塔内大得多。塔内气液流动方式一般呈逆流，气体自塔底通入，液体从塔顶洒下。溶液从塔底流出前与刚进入塔的气体相接触，可使溶液的浓度尽量提高。经吸收后的气体从塔顶排出前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶质浓度尽量降低。吸收塔的计算设计计算的主要内容与步骤计算依据：物系的相平衡关系和传质速率(1)吸收剂的选择及用量的计算；(2)设备类型的选择
3、；(3)塔径计算；(4)填料层高度或塔板数的计算；(5)确定塔的高度；(6)塔的流体力学计算及校核；(7)塔的附件设计。一、全塔物料衡算目的：计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量或吸收剂出口浓度混合气体通过吸收塔的过程中，可溶组分不断被吸收，故气体的总量沿塔高而变，液体也因其中不断溶入可溶组分，其量也沿塔高而变。但是，通过塔的惰性气体量和溶剂量是不变的。逆流吸收塔的物料衡算原料气：A＋B吸收剂：S尾气：B(含微量A)溶液：S+AV(kmolB/s)Y1(kmolA/kmolB)L(kmolS/s)X2(kmolA/kmolS)L(
4、kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)mnYXV(kmolB/s)Y2(kmolA/kmolB)填料塔吸收塔的计算一、全塔物料衡算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,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算溶质A的吸收率：气体出塔时的组成Y2：一、全塔物料衡算V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X在填料塔内，对气体流量与液体流量一定的稳定的吸收操作，气、液组成沿塔高连续变化；在塔的任一截面接触的气、液两相组成是相互制约的；
5、全塔物料衡算式就代表L、V一定，塔内具有最高气、液浓度的截面“1”（浓端），或具有最低气、液浓度的截面“2”（稀端）的气、液浓度关系。二、操作线方程与操作线吸收塔内任一横截面上，气液组成Y与X之间的关系称为操作关系，描述该关系的方程即为操作线方程。在任意截面m-n与塔底端面之间对组分A进行衡算，可得逆流吸收塔操作线方程V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X同理，在m-n截面与塔顶端面之间作组分A的衡算，得操作线方程为直线斜率B(X1，Y1)A(X2，Y2)逆流吸收塔操作线方程过点塔底塔顶Ｌ／Ｖ液气比二、操作线方程与操作线二
6、、操作线方程与操作线逆流吸收塔中的操作线Y*=f(X)操作线斜率（液气比）Y-Y*X*-X三、最小液气比在吸收塔的计算中，通常气体处理量是已知的，而吸收剂的用量需通过工艺计算来确定。在气量一定的情况下，确定吸收剂的用量也即确定液气比L/V。液气比L/V的确定方法是，先求能满足吸收要求的最小液气比，然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比。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，设备费用，但吸收剂用量L，出塔溶质含量X1，循环和再生费用三、最小液气比YXoY*=
7、f(X)AY1X1X2Y2BL/VY-Y*A’X1’(L/V)’X1,max(L/V)minC一般V、Y1、Y2及X2已知，所以塔顶组成一定，故B点一定，而A点在Y=Y1的直线移动，取决于斜率L/V。若L/V，斜率，塔内传质推动力，完成相同任务所需塔高，设备费用，吸收剂出塔浓度X1。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。三、最小液气比YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BL/VY-Y*A’X1’(L/V)’X1
8、,max(L/V)minC如果平衡关系符合亨利定律，X1,max=X1*=Y1/m随L/V的减小，操作线与平衡线是相交还是相切取决于平衡线的形状。YXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1,max=X1*(L/V)minCYXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1*(L
