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1、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,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),2、操作线方程,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
2、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。YX之间的关系为一线性关系，而yx之间的关系不为线性关系。,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510）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,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
3、与最小液气比,低浓度吸收时的最小液气比,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(GB、LS)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,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、传质单元数与传质单元高度,(1) 传质单元数,N
4、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,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0.151.5米。,HOG的物理意义：,yb-ya=(y-y*)m,总结,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
5、、yb 、分离要求或ya、相平衡关系,3、设计条件的选择,最高浓度：xamax=x*, ya=0, h0,(1) 流向：逆流的推动力较大,(2) 吸收剂进口浓度,（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。,五、解 吸,1、解吸的方法：,a.通入惰性气体气提，即降低y
6、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,P1,P2,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),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：,
