第三章-吸收(填料塔高度的计算).ppt

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1、化工单元设备的计算，按给定条件、任务和要求的不同，一般可分为设计型计算和操作型（校核型）计算两大类。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。两种计算所遵循的基本原理及所用关系式都相同，只是具体的计算方法和步骤有些不同而已。本章着重讨论吸收塔的设计型计算，而操作型计算则通过习题加以训练。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

2、吸收塔。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)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。以吸收为例说明填料塔填料层高度的计算方法，但在实际操作中，填料塔和板式塔均为最常用的塔型。吸收塔的计算以逆流操作的填料塔为例：对稳定吸收过程，单位时间内气相在塔内被吸收的溶质A的量必须等于液相吸收的量。全塔物料衡算为：下标“1”代表塔内填料层下底截面

3、，下标“2”代表填料层上顶截面。V——惰性气体B的摩尔流率kmol/s；L——吸收剂S的摩尔流率kmol/s；Y——溶质A在气相中的摩尔比浓度；X——溶质A在液相中的摩尔比浓度。5.1物料衡算与吸收操作线方程物料衡算目的：计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量L或吸收剂出口浓度X1。V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X物料衡算若GA为吸收塔的传质负荷，即气体通过填料塔时，单位时间内溶质被吸收剂吸收的量kmol/s，则进塔气量V和组成Y1是吸收任务规定的，进塔吸收剂温度和组成X2一般由工艺条件所

4、确定，出塔气体组成Y2则由任务给定的吸收率求出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；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。操作线方程与操作线同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质A的物料衡算，有V,Y2V,Y1L,X1L,X2V,YL,X上两式均称为吸收操作线方程，代表逆

5、流操作时塔内任一截面上的气、液两相组成Y和X之间的关系。（L/V）称为吸收塔操作的液气比。若取填料层任一截面与塔的塔底端面之间的填料层为物料衡算的控制体，则所得溶质A的物料衡算式为操作线方程与操作线当L/V一定，操作线方程在Y-X图上为以液气比L/V为斜率，过塔进、出口的气、液两相组成点(Y1，X1)和(Y2，X2)的直线，称为吸收操作线。YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*P线上任一点的坐标(Y，X)代表了塔内该截面上气、液两相的组成。操作线上任一点P与平衡线间的垂直距离(Y-Y

6、*)为塔内该截面上以气相为基准的吸收传质推动力；与平衡线的水平距离(X*-X)为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。两线间垂直距离（Y-Y*）或水平距离（X*-X）的变化显示了吸收过程推动力沿塔高的变化规律。Y-Y*X*-X操作线方程与操作线并流操作线方程V,Y1V,Y2L,X2L,X1V,YL,X对气、液两相并流操作的吸收塔，取塔内填料层任一截面与塔顶（浓端）构成的控制体作物料衡算，可得并流时的操作线方程，其斜率为（-L/V）。YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*PY-Y*X*

7、-X吸收塔内流向的选择在Y1至Y2范围内，两相逆流时沿塔高均能保持较大的传质推动力，而两相并流时从塔顶到塔底沿塔高传质推动力逐渐减小，进、出塔两截面推动力相差较大。在气、液两相进、出塔浓度相同的情况下，逆流操作的平均推动力大于并流，从提高吸收传质速率出发，逆流优于并流。工业吸收一般多采用逆流，本章后面的讨论中如无特殊说明，均为逆流吸收。与并流相比，逆流操作时上升的气体将对借重力往下流动的液体产生曳力，阻碍液体向下流动，因而限制了吸收塔所允许的液体流率和气体流率，这是逆流操作不利的一面。逆流与并流操

8、作线练习Y3X2X1Y1Y2X2Y2X3CDABY1Y2Y3X1X2X3CDAB逆流与并流操作线练习Y1Y2、Y3Y4X4（X3、X2）X1X2Y2X4Y1X3Y3CDABY4X1DABCY1X2Y4X1X3Y3X4Y2ACDBY1Y4Y3Y2X2X1X3X4ACDBY1Y4Y3Y2X2X1X3X4ACDBY1Y3Y4Y2X2X1X3X4ACDB吸收剂的选择选择良好的吸收剂对吸收过程至关重要。但受多种因素制约，工业吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，一般视具体情况按下列原则选择。