章吸收吸收塔的计算传质单元数课件.ppt

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1、第三节吸收塔的计算吸收操作既可以使用板式塔，也可以使用填料塔。塔内气液两相的流动方式通常采用逆流方式。吸收的计算按给定的条件与任务的不同分为设计型和操作型两类。操作型计算分为：给定操作条件求吸收效果；按吸收效果求操作条件。这里主要讨论设计型的设计及计算。吸收塔设计计算的已知条件一般如下：Y1Y2X2X1X1X2Y2’Y1’(1)混合气中溶质A的组成Y1和处理气中惰性组分流量V[kmol/h]；(2)吸收剂种类，操作的T、P——平衡关系；(3)吸收剂中溶质A的组成X2；(4)分离要求，或A。设计计算的任务：以逆流操作的填料塔为例，在选定吸收剂后进行

2、吸收塔的计算。⑴确定合适的吸收剂用量L[kmol/h]；或液气比L/V。⑵计算塔径D；⑶计算填料塔有效填料层高度或板式塔的板数。2-3-1吸收塔的物料衡算与操作线方程V,Y2V,Y1L,X2L,X1一、全塔物料衡算作溶质A的物料衡算:VY1+LX2=VY2+LX1或V(Y1－Y2)=L(X1－X2)(2-51)Y2=Y1(1–A)(2-52)（低浓时）二、吸收塔的操作线方程与操作线对溶质A作塔内任一截面与塔任一端的物料衡算:V,Y2V,Y1L,X2L,X1YXmn与塔底：VY1+LX=VY+LX1与塔顶：(2-53a)或(2-53)Y1–(L/V

3、)X1=Y2–(L/V)X2操作线方程是一条斜率为：L/V的直线，端点分别是(X1,Y1)和(X2,Y2)。Y1X1BY*=f(X)YXAY2X2T∵气相的Y＞与液相浓度X达平衡的Y*=f(X)。∴吸收操作线在平衡线的上方。反之，解吸操作线将在平衡线的下方。Y*将并流操作线画在X—Y图上？并流操作线方程是一条斜率为：-L/V的直线，端点分别是(X1,Y1)和(X2,Y2)。Y1X1BY*=f(X)YXAY2X2一般，逆流吸收性能优于并流V,Y2V,Y1L,X2L,X1YXmn2-3-2吸收剂用量的确定由任务给定的参数可知：操作线稀端T和浓端B的Y1

4、根据：Y1L'/VB'L"/VB"L↑L↓X1'X1"Y*=f(X)Y2X2TX1=(V/L)(Y1–Y2)+X2则X1和L/V相互制约。X1随塔内吸收剂用量L的大小在Y=Y1线上左右位移。L↑→L/V↑→操线距离↑→推动力↓→完成分离任务需塔高↑→X1↓；反之….最小液气比（L/V）min要达到分离要求的液气比减小是有限的，当L/V降低到某值，操作线和平衡线相交或相切，此时L/V对应的值为最小液气比（L/V）min，而对应的是最大的X1值为X1*Y1X1*L'/VB'L↓X1'Y*=f(X)Y2X2T(Lmin/V)当平衡线向下弯曲或为直线时：Y

5、1Y2X2TX1’(2-55,57)当溶液组成很低时，符合拉乌尔定律则：经验证明，适宜的吸收剂用量：或最小液气比下，塔的某一界面下的气液平衡，推动力为零，塔需要无穷高才可完成吸收任务，所以实际液气比是兼顾设备费用和操作费用，达到总费用最低。p113例2-8洗油吸收芳烃。t=27℃，P=106.7kPa,焦炉气流量G=850m3/h,其中芳烃y1=0.02(摩尔%,下同),回收率A≥95%。吸收剂含芳烃x2=0.005若取溶剂用量为理论最小用量的1.5倍。求：⑴吸收剂用量L'(含A)kmol/h;⑵吸收液组成X1。操作条件下，气液平衡关系：解：⑴

6、将题中各量的单位取一致①惰性气体流量V：其中有y1=0.02摩尔分率的芳烃，惰性气体量V=V'(1-y1)=36.372(1-0.02)=35.64kmol(B)/h设焦炉气为理想气体②各组成的摩尔分率→摩尔比(2)求吸收剂量L’：切线求斜率：由洗油量：⑶吸收液浓度X1：由全塔A组分物料衡算求出：2-3-3塔径的计算对于吸收，进塔的气体量最大。VS以进塔的气体量为计算基准。(2-58)对于蒸馏，也应以塔内最大的气体体积流量为计算基准。2-3-4填料层高度的计算1.理论级模型法Z=HETPNTHETP—当量高度。是关于物系物性，操作条件，填料的结构

7、参数、表面性状等的参数。一般由实际吸收装置实测或取近似条件的经验值。2.传质速率模型法根据“吸收速率方程”求填料层高度Z=HOGNOG又称“传质单元高度”和“传质单元数”法一、基本关系式的导出联立物料衡算、相平衡和传质速率三个关系式前面介绍的所有传质速率方程都适用于稳定操作的吸收塔中的“某一横截面”。对于整个吸收塔，各个横截面上气、液的浓度分布和传质推动力都沿塔高变化，吸收速率也在变化。所以要从分析填料层的某一微分段dZ内溶质的吸收过程入手。dZ内溶质的传质面积为：dZZX+dXLV,YY+dYVL,XL,X2V,Y1V,Y2L,X1dA=adZ

8、有效的单位体积传质面积,m2/m3对dZ微元填料层作A组分的物料衡算：VY+L(X+dX)LdX=VdY=dGA[kmol