吸收(或解析)塔的计算.pptVIP

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 2、操作线方程 并流吸收塔的操作 3.吸收剂用量的确定与最小液气比 低浓度吸收时的最小液气比 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(GB、LS)不随塔高变化 吸收过程为等温 传质系数为常数 2、传质单元数与传质单元高度 (1) 传质单元数 NOG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。 3、传质单元数的计算方法 (1)对数平均推动力法 三、吸收塔的设计型计算 1、计算公式： 3、设计条件的选择 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h0、L、G、xa、yb，相平衡关系,Kya、Kxa，求：气液的出口浓度ya、xb。 第二类：已知h0、G、ya、yb，相平衡关系，Kya、Kxa，求：吸收剂用量L及其出口浓度xb。 (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。 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。 解析法求理论板数 平衡线方程：y=mx 操作线方程：y=ya+L/G(x-xa) * Lb,xb Gb,yb Ga,ya La,xa Gb、Ga－气体入塔、出塔流率，kmol/(m2.s) La 、Lb －液体入塔、出塔流率，kmol/(m2.s) GB－气体中惰性组分B的流率，kmol/(m2.s) G、L随塔高而变 LS－液体中纯溶剂S 的流率，kmol/(m2.s) 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GB、LS则不随塔高变化。Y～X之间的关系为一线性关系，而y~x之间的关系不为线性关系。 Lb,xb Gb,yb Ga,ya La,xa 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） L,xb G,yb G,ya L,xa 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） 最小液气比 最小液气比 最小液气比 实际选：1.2~1.5倍 吸收过程基本方程式 L,xb G,yb G,ya L,xa 逆流操作的塔 h0 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，m2/m3 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/m2.s NA－组分A的传质速率，kmol/m2.s Kya－气相总体积吸收系数，kmol/m3.s Kxa－液相总体积吸收系数，kmol/m3.s 以气相或液相为推动力表示： 同样可推出液相: (2) 传质单元高度 HOG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0.15—1.5米。 HOG的物理意义： yb-ya=(y-y*)m yb-ya=(y-y*)m 总结 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 使用场合 传质单元数 传质单元高度 填料层高度 a b (2)脱吸因数(S=mG/L)法： 讨论： 平衡线为直线: y*=mx+b 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、yb 、分离要求η或ya、相平衡关系 最高浓度：xamax=x*, Δya=0, h0→∞ (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： 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：y1－－－解吸气入塔浓度 3、解吸塔的